汽车混流装配线工位复杂性研究
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汽车混流装配线工位 复杂性研究
□ 常建娥 口 涂春慧 口 莫易敏 □张峰 武汉理工大学机电工程学院武汉430070
摘要:在汽车混流装配线中，由于产品多样化会造成操作者面临更多选择，进而出现错装、漏装现
象，影响产品质量和生产效率。针对这一问题，对汽车混流装配线的工位复杂性进行研究。基于信息爛理
论，提出一种适用于汽车混流装配线的工位选择复杂性度量模型，用以量化各工位操作者进行选择操作
2复杂性度量方法
笔者所研究的复杂性是由产品多样化造成的装配 系统复杂性，具体体现为操作者进行各种选择时的操 作复杂程度，由此，笔者研究的复杂性度量为在混流装 配线工位内操作者选择的复杂性度量。
2.1 信息爛定义 1948年，美国著名数学家香农提出了信息爛概
机械制造总第659期
崗
念，解决了对信息的量化问题。信息爛定义为信息中排 除冗余后的平均信息量何，表达式为：
综上所述，产品多样性提高了制造系统的复杂性， 进而降低了制造系统的效率。信息嫡是一种有效的复 杂性度量，通过信息爛对制造系统进行优化成为许多 学者研究的热点。然而，在现有研究中，并没有一种复 杂性模型能切实将汽车企业实际混流装配过程中的复 杂性体现出来。笔者基于信息爛理论，结合汽车产品模 块的实际装配情况，建立混流装配线工位复杂性度量 模型。
n'
(1) e= 1
式中：p,为系统中出现第e种状态的概率,e=l,2,,
tPr=l;n'为系统中所有可能出现的状态数；
e= 1
H(X)为系统复杂度的平均不确定性大小。
2.2 复杂性度量
笔者提出的适用于汽车混流装配系统的复杂性度
量模型为，操作者在完成某一产品装配过程中，进行的
所有选择活动的不确定性之和。基于香农提出的信息
metric model for station selection suitable for automobile mixed-flow assembly line was proposed to quantify
the complexity of operator * s selection at each station. This model was applied to the example calculation. It
confirms that this model is effective and operable. Key Words: Automobile Assembly Line Station Complexity Study
1研究背景
为应对越来越多样化的市场需求，企业研发、生产 了越来越多类型的产品，混流生产方式成为众多企业 的首选。以汽车装配为例，实践和仿真结果都表明，汽 车产品种类的增加对混流装配过程的性能，如质量和 生产率等有显著的负面影响
quality and production efficiency. In response to this problem, the complexity in the station of the
automobile mixed flow assembly line was investigated. Based on the information entropy theory, a complexity
爛理论，结合信息爛的计算式，给出操作者选择复杂性
度量模型：
K
C=£ akH(Xy
k=1
“、
K
(2)
X a *=l
k=1
式中：c为操作者选择复杂度丛为操作者需要进行的
选择活动的种类,k=l,2,...,K；ak为第k种选择过程的
权重；H * (X) 为系统中第A;种选择过程时复杂度的平
均不确定性大小。
某产品的混流装配线如图1所示。图1中方框中 的数字表示作业任务的编号，圆圈中的数字表示零件 编号，如匕2表示作业任务1中的第2种可选零件。这
国内外学者从复杂性角度研究制造系统的优化问 题oFujimoto等m提出基于产品结构信息爛的复杂性测 度，表明通过降低复杂性可以减小产品种类对制造系 统的影响。Hu等⑶将复杂性定义为产品多样性的爛函 数，并建立了描述多级装配系统和多级供应链复杂性 传播的模型。Zhu *提出一种操作者选择复杂性的度量 方法，开发了适用于串行结构的多级混流装配系统复 杂性模型。王贺⑼提出基于信息爛的混流装配系统复 杂性广义评价模型，这一模型适用于串联、并联和混联 系统结构模型。何非等回对装配系统结构的复杂性进 行分类，基于信息爛给出了装配关系复杂性的度量方 法，并将其应用于装配线动态平衡问题的研究中。 Wang等⑺针对有多条平行装配线的并行装配系统，提 出通过选择最优任务分配的方法来降低制造系统的复
的复杂性。应用这一模型进行了实例演算，确认这一模型是有效的，具有可操作性。
关键词:汽车装配线工位复杂性研究
中图分类号:TH162
文献标志码:A
文章编号:1000 - 4998(2019)07-0094-04
wk.baidu.com
Abstract: In the automobile mixed flow assembly line, due to product diversification, the operator is faced with more choices, which leads to mis -assembly and missing assembly, which may affect product
3工位复杂性研究
3.1 混流装配过程 汽车装配由若干个作业任务组成，作业任务由分
配在混流装配线上各工位的操作者在一定的生产节拍 内按顺序完成，最终实现整车的装配。不同车型对应的 作业任务并不相同，对于相同的作业任务，工位操作者 在进行相应作业任务的过程中，需要根据所装配的不 同车型，选择与各车型相对应的零件进行装配活动。
收稿日期：2018年12月
|[94] 2019,57(7)
杂性。Alkan等⑷将装配工位所包含的基本模特动作的 难度与所包含三类动作数量的信息爛的乘积定义为工 位任务的复杂性。刘汝坤等⑼从产品模块化角度出发， 以模块化的种类和数量作为测量装配系统复杂性的重 要依据，并应用信息爛理论，建立了装配系统复杂性评 价模型。
□ 常建娥 口 涂春慧 口 莫易敏 □张峰 武汉理工大学机电工程学院武汉430070
摘要:在汽车混流装配线中，由于产品多样化会造成操作者面临更多选择，进而出现错装、漏装现
象，影响产品质量和生产效率。针对这一问题，对汽车混流装配线的工位复杂性进行研究。基于信息爛理
论，提出一种适用于汽车混流装配线的工位选择复杂性度量模型，用以量化各工位操作者进行选择操作
2复杂性度量方法
笔者所研究的复杂性是由产品多样化造成的装配 系统复杂性，具体体现为操作者进行各种选择时的操 作复杂程度，由此，笔者研究的复杂性度量为在混流装 配线工位内操作者选择的复杂性度量。
2.1 信息爛定义 1948年，美国著名数学家香农提出了信息爛概
机械制造总第659期
崗
念，解决了对信息的量化问题。信息爛定义为信息中排 除冗余后的平均信息量何，表达式为：
综上所述，产品多样性提高了制造系统的复杂性， 进而降低了制造系统的效率。信息嫡是一种有效的复 杂性度量，通过信息爛对制造系统进行优化成为许多 学者研究的热点。然而，在现有研究中，并没有一种复 杂性模型能切实将汽车企业实际混流装配过程中的复 杂性体现出来。笔者基于信息爛理论，结合汽车产品模 块的实际装配情况，建立混流装配线工位复杂性度量 模型。
n'
(1) e= 1
式中：p,为系统中出现第e种状态的概率,e=l,2,,
tPr=l;n'为系统中所有可能出现的状态数；
e= 1
H(X)为系统复杂度的平均不确定性大小。
2.2 复杂性度量
笔者提出的适用于汽车混流装配系统的复杂性度
量模型为，操作者在完成某一产品装配过程中，进行的
所有选择活动的不确定性之和。基于香农提出的信息
metric model for station selection suitable for automobile mixed-flow assembly line was proposed to quantify
the complexity of operator * s selection at each station. This model was applied to the example calculation. It
confirms that this model is effective and operable. Key Words: Automobile Assembly Line Station Complexity Study
1研究背景
为应对越来越多样化的市场需求，企业研发、生产 了越来越多类型的产品，混流生产方式成为众多企业 的首选。以汽车装配为例，实践和仿真结果都表明，汽 车产品种类的增加对混流装配过程的性能，如质量和 生产率等有显著的负面影响
quality and production efficiency. In response to this problem, the complexity in the station of the
automobile mixed flow assembly line was investigated. Based on the information entropy theory, a complexity
爛理论，结合信息爛的计算式，给出操作者选择复杂性
度量模型：
K
C=£ akH(Xy
k=1
“、
K
(2)
X a *=l
k=1
式中：c为操作者选择复杂度丛为操作者需要进行的
选择活动的种类,k=l,2,...,K；ak为第k种选择过程的
权重；H * (X) 为系统中第A;种选择过程时复杂度的平
均不确定性大小。
某产品的混流装配线如图1所示。图1中方框中 的数字表示作业任务的编号，圆圈中的数字表示零件 编号，如匕2表示作业任务1中的第2种可选零件。这
国内外学者从复杂性角度研究制造系统的优化问 题oFujimoto等m提出基于产品结构信息爛的复杂性测 度，表明通过降低复杂性可以减小产品种类对制造系 统的影响。Hu等⑶将复杂性定义为产品多样性的爛函 数，并建立了描述多级装配系统和多级供应链复杂性 传播的模型。Zhu *提出一种操作者选择复杂性的度量 方法，开发了适用于串行结构的多级混流装配系统复 杂性模型。王贺⑼提出基于信息爛的混流装配系统复 杂性广义评价模型，这一模型适用于串联、并联和混联 系统结构模型。何非等回对装配系统结构的复杂性进 行分类，基于信息爛给出了装配关系复杂性的度量方 法，并将其应用于装配线动态平衡问题的研究中。 Wang等⑺针对有多条平行装配线的并行装配系统，提 出通过选择最优任务分配的方法来降低制造系统的复
的复杂性。应用这一模型进行了实例演算，确认这一模型是有效的，具有可操作性。
关键词:汽车装配线工位复杂性研究
中图分类号:TH162
文献标志码:A
文章编号:1000 - 4998(2019)07-0094-04
wk.baidu.com
Abstract: In the automobile mixed flow assembly line, due to product diversification, the operator is faced with more choices, which leads to mis -assembly and missing assembly, which may affect product
3工位复杂性研究
3.1 混流装配过程 汽车装配由若干个作业任务组成，作业任务由分
配在混流装配线上各工位的操作者在一定的生产节拍 内按顺序完成，最终实现整车的装配。不同车型对应的 作业任务并不相同，对于相同的作业任务，工位操作者 在进行相应作业任务的过程中，需要根据所装配的不 同车型，选择与各车型相对应的零件进行装配活动。
收稿日期：2018年12月
|[94] 2019,57(7)
杂性。Alkan等⑷将装配工位所包含的基本模特动作的 难度与所包含三类动作数量的信息爛的乘积定义为工 位任务的复杂性。刘汝坤等⑼从产品模块化角度出发， 以模块化的种类和数量作为测量装配系统复杂性的重 要依据，并应用信息爛理论，建立了装配系统复杂性评 价模型。