基于FLEXSIM的裝配車(chē)間設(shè)施布局規(guī)劃與優(yōu)化

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）1 緒論1.1 研究的目的和意義 第 1 頁(yè) 共 44 頁(yè)隨著當(dāng)今社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的企業(yè)面臨著空前的競(jìng)爭(zhēng)，因此提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，服務(wù)水平，縮短生產(chǎn)周期，有效降低成本以加快技術(shù)進(jìn)步及，是當(dāng)前所有企業(yè)面臨的最主要問(wèn)題。隨著制造業(yè)自動(dòng)化、智能化、機(jī)械化的不斷提高和發(fā)展，企業(yè)在制造過(guò)程中降低成本提高效率的潛力在不斷地變少1。制造系統(tǒng)設(shè)施布局問(wèn)題是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。在制造業(yè)中，20%50%的總經(jīng)營(yíng)費(fèi)用是屬于，而良好的設(shè)施布局設(shè)計(jì)可使物料搬運(yùn)的費(fèi)用減少15%30%。在工廠的生產(chǎn)活動(dòng)中，從原材料的進(jìn)廠到產(chǎn)品的出廠，物料真正處于加工的時(shí)間只占生產(chǎn)周期的10%左右。而

2、85%90%的時(shí)間都處于搬運(yùn)或停滯狀態(tài)。良好的設(shè)施布局設(shè)計(jì)能提高物料處理的效率，減少物品的停留，提高生產(chǎn)效率。因此，一直以來(lái)，企業(yè)制造系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)都被認(rèn)為是制造工業(yè)中最困難和最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)任務(wù)之一。國(guó)內(nèi)的制造型企業(yè)大多對(duì)新產(chǎn)品的工序過(guò)程、研究開(kāi)發(fā)、加工設(shè)備的更新?lián)Q代以及加工或組裝技術(shù)等非常重視，而忽視了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)安排的方法、機(jī)器設(shè)備的布置方式、產(chǎn)品的流動(dòng)管理等物流管理技術(shù)，眾多企業(yè)還是沿用幾十年前的生產(chǎn)模式，落后的車(chē)間布局，不合理的設(shè)施規(guī)劃，嚴(yán)重的影響了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況。在一些已經(jīng)不能使加工時(shí)間縮短的情況下，原來(lái)的設(shè)施布置形式成為新產(chǎn)品生產(chǎn)物流時(shí)間縮短的障礙，縮短物流時(shí)間成為提高生產(chǎn)效率、降低生

3、產(chǎn)成本的有效手段。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，眾多的制造型企業(yè)開(kāi)始意識(shí)到合理的設(shè)施規(guī)劃可以給他們帶來(lái)更好的效益，競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)際化發(fā)展也迫使這些企業(yè)進(jìn)行流程再造和轉(zhuǎn)型，多產(chǎn)品小批量生產(chǎn)、產(chǎn)品模塊化、成組技術(shù)和柔性制造等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使企業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)方式不僅對(duì)生產(chǎn)的能力而且對(duì)企業(yè)設(shè)施規(guī)劃布置提出了更高的要求2。制造系統(tǒng)都是很復(fù)雜的，有很多的情況都無(wú)法僅用數(shù)學(xué)和物理的方法來(lái)解決，而仿真技術(shù)則提供了新的手段來(lái)解決這類(lèi)問(wèn)題。吳澄指出離散事件的仿真方法目前是制造系統(tǒng)的評(píng)估工具中用得最為廣泛的方法3。系統(tǒng)仿真重在對(duì)系統(tǒng)過(guò)程中邏輯關(guān)系的描述，在調(diào)度優(yōu)化與生產(chǎn)計(jì)劃的研究中應(yīng)用仿真技術(shù)能對(duì)系統(tǒng)

4、進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、比較，還能夠選擇優(yōu)化系統(tǒng)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)。在傳統(tǒng)的仿真方法中一般是編寫(xiě)仿真程序進(jìn)行運(yùn)行仿真，但是這些只能運(yùn)用于小規(guī)模系統(tǒng)的仿真，并且它們忽略了不少重要的因本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）素，這些因素對(duì)生產(chǎn)過(guò)程也有相當(dāng)大的影響4。 第 2 頁(yè) 共 44 頁(yè)對(duì)于一個(gè)制造系統(tǒng)而言，常常需要了解它在某些特定條件下運(yùn)行的性能參數(shù)。對(duì)生產(chǎn)線的性能進(jìn)行分析是虛擬仿真的一個(gè)主要的應(yīng)用，通常牽涉到的性能指標(biāo)有：制造周期分析、產(chǎn)品混合比變化對(duì)生產(chǎn)率的影響、設(shè)備及生產(chǎn)線的利用情況、阻塞及設(shè)備負(fù)荷平衡分析、瓶頸、生產(chǎn)率分析 5。本文以某裝配車(chē)間作為研究的對(duì)象，用Flexsim軟件建立它們的模型，再利用Fle

5、xsim工具對(duì)裝配車(chē)間的運(yùn)行性能和生產(chǎn)計(jì)劃指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，得出一個(gè)較合理的車(chē)間設(shè)施布局規(guī)劃。1.2 國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展二十世紀(jì)四十年代末以來(lái)伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展而逐步形成了系統(tǒng)仿真的學(xué)科技術(shù)。它以多種學(xué)科的事實(shí)理論為基礎(chǔ)，以電腦及其相應(yīng)的仿真軟件為工具，運(yùn)用虛擬試驗(yàn)的方法來(lái)解決和分析問(wèn)題的一門(mén)綜合性學(xué)科技術(shù)6。仿真技術(shù)在物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是隨著信息科學(xué)技術(shù)、建模仿真技術(shù)的發(fā)展與物流管理、機(jī)械自動(dòng)化水平的提高而深入的。在國(guó)外，直接采用仿真方法對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)進(jìn)行分析己經(jīng)相當(dāng)普遍，一般都是采用商用仿真軟件或仿真語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行建模和仿真分析。針對(duì)生產(chǎn)線的物流仿真問(wèn)題，國(guó)外已有很多的應(yīng)用，并

6、且相對(duì)應(yīng)用的比較成熟。自從20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)福特公司就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用Witness等軟件來(lái)提高其汽車(chē)生產(chǎn)線設(shè)施裝備的設(shè)計(jì)。福特的很多裝配線在正式實(shí)施之前都使用了相應(yīng)的仿真軟件進(jìn)行模擬，用來(lái)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的正確性。90年代，尼桑公司的森德蘭工廠在兩條的生產(chǎn)線上分別生產(chǎn)Micra和Primera這兩種型號(hào)的汽車(chē)。系統(tǒng)軟件Witness仿真在尼桑公司實(shí)現(xiàn)了在兩條生產(chǎn)線上生產(chǎn)三種車(chē)型的有效銜接，并且為成功地組織生產(chǎn)過(guò)程起到了至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)仿真軟件在德國(guó)大眾汽車(chē)公司應(yīng)用的也比較廣泛，均運(yùn)用到了系統(tǒng)仿真技術(shù)以及各種系統(tǒng)仿真軟件。國(guó)內(nèi)在物流仿真方面的研究起步相對(duì)比較遲，在系統(tǒng)仿真方面的研究多側(cè)重于企

7、業(yè)外部物流，很多學(xué)者和高校都在進(jìn)行方面的研究，并且也取得了不少的成果。對(duì)于生產(chǎn)線物流仿真方面的研究，也有一些人比如熊光楞教授提出將仿真技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)制造系統(tǒng)的研究，更多的是采取用解析法計(jì)算出幾個(gè)最優(yōu)解，然后或用仿真語(yǔ)言編寫(xiě)仿真程序或用仿真軟件進(jìn)行建模仿真7。武漢理工大學(xué)的周強(qiáng)等學(xué)者在對(duì)港口的物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，直接采用Witness對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真，對(duì)港口的生產(chǎn)能力進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，找出了系統(tǒng)中的瓶頸，提出了改進(jìn)的方法，優(yōu)化了港口的物流設(shè)計(jì)方本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 共 44 頁(yè) 案。東北大學(xué)的袁鋒等對(duì)生產(chǎn)線制造過(guò)程的制造環(huán)境進(jìn)行分析，提出了基于擴(kuò)展事件過(guò)程鏈的生產(chǎn)線制造過(guò)程

8、建模的仿真方法，并采用面向?qū)ο筌浖姆椒▽?shí)現(xiàn)了仿真系統(tǒng)的各組成模塊。1.3 研究的內(nèi)容與途徑主要的研究?jī)?nèi)容：(l) 裝配車(chē)間的調(diào)查記錄；(2) 數(shù)據(jù)的分析與整理，繪制出現(xiàn)行的程序圖和裝配布局圖；(3) 用Flexsim建立裝配車(chē)間的仿真模型；(4) 仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析；(5) 制定可行性整改計(jì)劃，對(duì)生產(chǎn)車(chē)間布局進(jìn)行重新調(diào)整，以得到更優(yōu)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，最后重新利用Flexsim仿真，查看其整改之后的效果。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線的調(diào)查，對(duì)收集的資料進(jìn)行整理和歸類(lèi)，建立仿真模型，設(shè)置各實(shí)體的邏輯參數(shù)，建立對(duì)象間的聯(lián)系，動(dòng)態(tài)修改模型參數(shù)，輸出仿真結(jié)果。分析輸出結(jié)果，找出裝配車(chē)間中存在的問(wèn)題，提高裝

9、配車(chē)間生產(chǎn)率。本文的章節(jié)安排和主要內(nèi)容如下：第一章闡述了課題的研究背景，國(guó)內(nèi)外研究狀況和研究意義，是全文的概括和總領(lǐng)。第二章對(duì)制造型企業(yè)物流系統(tǒng)做了詳細(xì)的分析，介紹了設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)的概述和相關(guān)信息。第三章詳細(xì)的介紹了企業(yè)的物流系統(tǒng)仿真的步驟和方法，以及物流仿真技術(shù)在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，介紹了物流仿真軟件Flexsim的功能和應(yīng)用方法。第四章通過(guò)對(duì)某裝配車(chē)間生產(chǎn)線基本數(shù)據(jù)的搜集和描述，利用了本文的仿真軟件Flexsim建立仿真模型，運(yùn)行后進(jìn)行效果分析，提出改進(jìn)方案，并在次利用Flexsim進(jìn)行仿真分析，得出優(yōu)化方案，畫(huà)出最后的布局圖。最后是對(duì)全文研究課題的結(jié)論，指出本文的不足和以后研究的方向。本

10、科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）2 物流系統(tǒng)與設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)2.1 企業(yè)物流系統(tǒng)分析 第 4 頁(yè) 共 44 頁(yè)把物流系統(tǒng)作為研究對(duì)象，利用數(shù)學(xué)和物理等多科學(xué)的分析手段和方法，確定和分析物流系統(tǒng)的功能、目的、費(fèi)用、環(huán)境等問(wèn)題，找到物流系統(tǒng)中需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題，根據(jù)其要求和性質(zhì)，在經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查研究和了解相對(duì)正確的信息資料的基礎(chǔ)上，確定物流系統(tǒng)的功能和目標(biāo)，提出能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的可行性方案，通過(guò)建立模型進(jìn)行仿真試驗(yàn)，優(yōu)化分析和進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，整理出完整的綜合資料，從而為企業(yè)做出最后的決策提供充分可靠的依據(jù)8。物流系統(tǒng)分析的目標(biāo)是系統(tǒng)最優(yōu)化。通過(guò)分析，使得待開(kāi)發(fā)的物流系統(tǒng)在一定的條件下充分挖掘潛力，做到人盡其才

11、，物盡其用。物流系統(tǒng)分析包含5個(gè)基本要素，即目的、可行方案、模型、費(fèi)用與效益以及評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。制造企業(yè)物流系統(tǒng)是將企業(yè)的原材料輸入、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、包裝及售后服務(wù)看作一個(gè)完整的系統(tǒng)。制造型企業(yè)的設(shè)施規(guī)劃決定了企業(yè)物料和人員的流動(dòng)方式、流動(dòng)距離和路徑，影響到物流系統(tǒng)的效率和其產(chǎn)生的費(fèi)用，從而對(duì)整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的影響9。2.1.1 企業(yè)物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)企業(yè)物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有以下四種：(l)單一型物流系統(tǒng)。將一個(gè)制造企業(yè)或一個(gè)加工單元看作一個(gè)獨(dú)立的物流系統(tǒng)，就成了一個(gè)單一型物流系統(tǒng)，如圖2.1所示。其中Q0為輸入系統(tǒng)的原材料，Ql為輸出系統(tǒng)的成品，S1則表示為加工轉(zhuǎn)換的過(guò)程。圖2.1 單一

12、型物流系統(tǒng) (2)如圖2.2。一切復(fù)雜的物流系統(tǒng)都可以分解為若干個(gè)串聯(lián)物流系統(tǒng)。加工線、生產(chǎn)線、裝配線等都屬于串聯(lián)型物流系統(tǒng)。圖中Ql、Qn等為物流量，S1，S2等為加工單元。圖2.2 串聯(lián)物流系統(tǒng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）(3)并聯(lián)的物流系統(tǒng)，如圖2.3。第 5 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖2.3 并聯(lián)物流系統(tǒng)(4)網(wǎng)絡(luò)物流系統(tǒng)，如圖2.4。大多物流系統(tǒng)都屬于這種類(lèi)型，企業(yè)工模具配送系統(tǒng)、多品種生產(chǎn)系統(tǒng)、物料搬運(yùn)系統(tǒng)等。社會(huì)上的商品服務(wù)、原材料供應(yīng)、能源運(yùn)輸、郵件傳送、物資配送、交通運(yùn)輸?shù)榷夹纬闪讼鄬?duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)物流系統(tǒng)。圖2.4 網(wǎng)絡(luò)物流系統(tǒng)2.1.2 制造企業(yè)物流系統(tǒng)分析的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)(l)物流系統(tǒng)分

13、析的實(shí)質(zhì)物流系統(tǒng)分析是作為企業(yè)管理層進(jìn)行決策的工具，為決策者提供直接判斷的能力和制定最優(yōu)方案的信息和資料是其主要的目的。它把所有的研究對(duì)象均視為系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行分析，工作的目標(biāo)為致力于系統(tǒng)的整體最優(yōu)化。物流系統(tǒng)分析重視應(yīng)用科學(xué)的推理，使所研究物流系統(tǒng)中問(wèn)題的分析均能符合事物的發(fā)展規(guī)律和邏輯的原則，而不是憑單純經(jīng)驗(yàn)和主觀臆斷。它還需應(yīng)用數(shù)學(xué)的基本知識(shí)和理論，使各種方案進(jìn)行比較，不僅有定性的描述，而且其差異都能以數(shù)學(xué)形式表達(dá)顯示。通過(guò)物流系統(tǒng)分析，使得待開(kāi)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）(2)物流系統(tǒng)分析特點(diǎn) 第 6 頁(yè) 共 44 頁(yè) 發(fā)的物流系統(tǒng)在一定的條件下能充分利用其能力，做到人盡其才，物盡其用10。物

14、流分析是以提高物流系統(tǒng)的效益為目標(biāo)，以尋求解決某些問(wèn)題的最優(yōu)方法為重點(diǎn)，運(yùn)用定量和定性的分析方法，讓決策者能夠以?xún)r(jià)值判斷從而做出最有利的決策。 進(jìn)行物流系統(tǒng)分析的特點(diǎn)如下：以整體為目標(biāo)。處于各個(gè)層次的分系統(tǒng)都具有相應(yīng)的目標(biāo)和功能，彼此相輔相成，協(xié)作分工，才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化整體系統(tǒng)的共同目標(biāo)。以特定的問(wèn)題為研究對(duì)象。系統(tǒng)的分析具有很強(qiáng)的針對(duì)性，尋求解決特定問(wèn)題的最佳策略是它的目的，以能求得解決特定問(wèn)題的最佳方案為首要的任務(wù)。除了確定了目標(biāo)和研究對(duì)象外，物流系統(tǒng)分析還需運(yùn)用定量方法，解決問(wèn)題不應(yīng)單憑經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)、想象和臆斷。在復(fù)雜的情況下，需要有可靠的資料、數(shù)字作為科學(xué)決斷的依據(jù)。最后還必須以?xún)r(jià)值觀來(lái)進(jìn)行

15、判斷，在系統(tǒng)分析時(shí)，必須以某種程度來(lái)預(yù)測(cè)某些事物，或者利用過(guò)去發(fā)生的事實(shí)用作參照，以推斷有可能出現(xiàn)的傾向和趨勢(shì)。由于所了解的資料中有很多屬于不確定性的變量，因此在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，還要借助多種價(jià)值觀念進(jìn)行選優(yōu)和判斷。2.2 制造企業(yè)設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)在工業(yè)工程領(lǐng)域常用的方法和技術(shù)中，有兩種是非常重要的，制造企業(yè)設(shè)施布置和物料搬運(yùn)，它們直接影響著整個(gè)企業(yè)的效能。設(shè)施布局設(shè)計(jì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。如何在給定產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息、工藝流程信息和生產(chǎn)規(guī)劃信息等的情況下，設(shè)計(jì)出合理的制造企業(yè)設(shè)施布置和物料搬運(yùn)系統(tǒng)是制造企業(yè)能夠在高效能的狀態(tài)下運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于一個(gè)工業(yè)設(shè)施或工廠，設(shè)施主要包括占用的土地、建筑物、生

16、產(chǎn)加工用的機(jī)器設(shè)備、固定或移動(dòng)的輔助設(shè)備。此外，還包括辦公服務(wù)設(shè)施、公用設(shè)施、動(dòng)力設(shè)施、維修設(shè)施等。為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，收獲盡可能大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)必須具有合理的運(yùn)營(yíng)機(jī)制與生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。設(shè)施布置設(shè)計(jì)是在選址以后，設(shè)計(jì)和分析系統(tǒng)的平面布置，使人流、物流、信息流和人力、財(cái)力、物力得到最有效、最合理、最經(jīng)濟(jì)的配置，從根本上提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本，從而提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力11。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）2.2.1 設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)概述 第 7 頁(yè) 共 44 頁(yè)制造企業(yè)設(shè)施設(shè)計(jì)是對(duì)一個(gè)企業(yè)中的設(shè)施布置進(jìn)行安排和組織，以提高企業(yè)資源和能源等的有效利用率。在工業(yè)設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到土

17、木建筑、機(jī)械、電氣、等多個(gè)工程領(lǐng)域。從工業(yè)工程的角度看，設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)主要包括物料搬運(yùn)、制造企業(yè)選址、廠房設(shè)計(jì)和制造企業(yè)布置。在企業(yè)車(chē)間設(shè)計(jì)中，設(shè)施布置占有非常重要的地位，車(chē)間設(shè)施布置是否合理將直接影響到整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能力、工藝過(guò)程、信息流、物流等方面，并直接反映出一個(gè)組織的企業(yè)形象及工作質(zhì)量。合理的設(shè)施布置以至于生產(chǎn)的工藝流程更合理，更能降低車(chē)間的物流量大小，因此，設(shè)施布置是直接決定生產(chǎn)率的因素之一。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析，25%50%產(chǎn)品制造的費(fèi)用是用在物料的搬運(yùn)上面的，因此，現(xiàn)代的企業(yè)都非常重視物料的搬運(yùn)系統(tǒng)。物料搬運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是對(duì)物料搬運(yùn)量、搬運(yùn)方法和設(shè)備、儲(chǔ)存場(chǎng)地、路線等進(jìn)行合理

18、安排和布置12。2.2.2 設(shè)施規(guī)劃的相關(guān)信息在進(jìn)行一項(xiàng)設(shè)施規(guī)劃的任務(wù)前，必須得獲得三個(gè)方面的主要信息，分別是時(shí)間信息、產(chǎn)品信息和工藝信息。時(shí)間信息是指在生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)于每一項(xiàng)的操作任務(wù)必須有一個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即一個(gè)合格的生產(chǎn)工人以正常的速度工作完成這個(gè)操作所需要的時(shí)間。產(chǎn)品信息是指生產(chǎn)何種產(chǎn)品和每種要生產(chǎn)產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)信息兩個(gè)部分。工藝信息是指工藝設(shè)計(jì)師根據(jù)獲得的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息來(lái)確定產(chǎn)品通過(guò)哪些加工工序進(jìn)行生產(chǎn)的。工藝設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息來(lái)確定一個(gè)產(chǎn)品、零部件是外購(gòu)還是自制，然后，對(duì)于那些需要自制的產(chǎn)品，需要解決的問(wèn)題是制造或加工這些產(chǎn)品的加工工藝方法，從而確定加工所需要的設(shè)備、機(jī)器，給出這

19、個(gè)零件的工藝路線，最后是將各零件根據(jù)裝配表組裝起來(lái)13。2.3 本章小結(jié)本章對(duì)制造型企業(yè)的物流系統(tǒng)做了詳細(xì)的分析，介紹了物流系統(tǒng)分析的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，闡述了物流系統(tǒng)的幾種結(jié)構(gòu)，并對(duì)制造型企業(yè)設(shè)施規(guī)劃的設(shè)計(jì)做了一些概述和介紹了相關(guān)的信息。物流系統(tǒng)分析的目標(biāo)是系統(tǒng)最優(yōu)化，以提高物流系統(tǒng)的效益，也只有良好的設(shè)施規(guī)劃布局才能從根本上提高系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本，從而提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）3 企業(yè)物流系統(tǒng)仿真 第 8 頁(yè) 共 44 頁(yè)計(jì)算機(jī)仿真之所以被廣泛接受，其優(yōu)點(diǎn)是具有相對(duì)的柔性和直觀性，可用于難以建立數(shù)學(xué)模型的大而復(fù)雜的系統(tǒng)，可以研究在動(dòng)態(tài)和隨機(jī)環(huán)境中，在各參數(shù)相互作用下，給

20、用戶(hù)和研究人員提供一個(gè)明確而清晰的結(jié)果，比其他極大多數(shù)數(shù)學(xué)和分析模型更容易做出判斷和決策。目前，在國(guó)外已廣泛應(yīng)用物流仿真技術(shù)，應(yīng)用仿真分析方法來(lái)進(jìn)行物流系統(tǒng)設(shè)施布置的改進(jìn)后可減少30%的投資，并且能夠?qū)Ρ群驮u(píng)價(jià)不同系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)方案，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)、優(yōu)化能力、加快系統(tǒng)建設(shè)、減少投資等目標(biāo)。隨著企業(yè)物流合理化意識(shí)的不斷提高，物流仿真技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用14。3.1 系統(tǒng)仿真的步驟由于仿真是基于模型的活動(dòng)，所以應(yīng)該先建立系統(tǒng)的模型。在建模與形式化這一步需要依據(jù)研究和分析的目的和意義，確定模型的邊界問(wèn)題，為了使模型更加具有可信性，具備系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是必需的條件，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和仿

21、真的要求選擇合適的算法，使建立的仿真模型在計(jì)算精度、計(jì)算速度和穩(wěn)定性方面滿(mǎn)足仿真的需要。下一步是進(jìn)行設(shè)計(jì)程序，即將仿真模型用計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的代碼描述，程序中包括仿真實(shí)驗(yàn)的一系列的要求，如控制參數(shù)、輸出要求、仿真運(yùn)行參數(shù)等。第四步是對(duì)仿真模型進(jìn)行校驗(yàn)，一方面是檢驗(yàn)所選擇的仿真模型方法的合理性，另一方面是再次對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。最后是對(duì)系統(tǒng)仿真的輸出進(jìn)行分析15。系統(tǒng)仿真的步驟如圖3.1所示：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第 9 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖3.1 系統(tǒng)仿真的步驟3.2 物流仿真技術(shù)3.2.1 物流仿真技術(shù)概述物流系統(tǒng)仿真是一門(mén)計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用技術(shù)，主要是一些公司針對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的仿真軟

22、件，集當(dāng)前最先進(jìn)的人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、現(xiàn)代物流技術(shù)和高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)處理技術(shù)為一體。對(duì)系統(tǒng)設(shè)施布置的方案本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）系統(tǒng)分析，獲得改造方案或優(yōu)化的設(shè)計(jì)。 第 10 頁(yè) 共 44 頁(yè) 利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立虛擬的工廠和裝配車(chē)間模型，對(duì)模型進(jìn)行各種在發(fā)達(dá)國(guó)家中，每年總有約四分之一的生產(chǎn)面積要進(jìn)行重新布置。如此頻繁的重新布置，無(wú)論是財(cái)力還是人力都顯然難以支撐。由于使用手工布置代價(jià)太大并且難以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，因而產(chǎn)生了對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施布置的要求。目前，設(shè)施規(guī)劃者能夠使用兩大類(lèi)功能強(qiáng)大的軟件：第一種的軟件能夠提供規(guī)劃布置設(shè)計(jì)輔助服務(wù)，如FACTORYCAD

23、、STORM和FACTORYPLAN等。第二種就是運(yùn)行和仿真系統(tǒng)分析軟件，如RALC、FLEXSIM、WITNESS和FACTORYELOW、PROMODEL、AUTOMODEL等。三維仿真軟件在目前的市場(chǎng)上是比較受歡迎的16。3.2.2 物流仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)施布置設(shè)計(jì)中的運(yùn)用物流仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)施布置中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：(l)運(yùn)用系統(tǒng)仿真軟件快速建立系統(tǒng)設(shè)施布置模型，如新建或改建廠房、車(chē)間，先模擬現(xiàn)實(shí)的廠房、設(shè)備、機(jī)器、物流設(shè)施和人員等，構(gòu)筑虛擬的設(shè)施布置，以而取代現(xiàn)實(shí)的工人和設(shè)備，節(jié)省資金。(2)應(yīng)用物流仿真軟件完成多種多樣的三維可視化操作，以檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，使枯燥的文件

24、圖紙變成了更加實(shí)際。(3)對(duì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和評(píng)價(jià)，很容易找出系統(tǒng)的瓶頸，比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，便于最優(yōu)方案的選擇。運(yùn)用物流仿真技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)施布置設(shè)計(jì)的方法，是先對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用理論分析，再應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行三維仿真從而進(jìn)行優(yōu)化決策。將物流分析技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合進(jìn)行應(yīng)用，增強(qiáng)了設(shè)施布置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性和高效性，追求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)物流成本和物流效率的最優(yōu)化，為企業(yè)減少項(xiàng)目投資費(fèi)用，縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，提高了設(shè)計(jì)工作的效率和企業(yè)效益，這是如今新建或改建項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)的最好方法17。3.3 Flexsim物流仿真軟件Flexsim 是PC Base的數(shù)字虛擬企業(yè)的仿真系統(tǒng)，來(lái)建立各種經(jīng)營(yíng)、

25、管理、制造等模型，并且可在微軟公司的Windows 2000、Windows XP、及Vista等不同作業(yè)平臺(tái)上執(zhí)行的全窗口化3D專(zhuān)業(yè)仿真軟件。Flexsim是新一代的面向?qū)ο蟮姆抡娼９ぞ?，它是迄今為止世界上唯一的在圖形建模環(huán)境中集成了C+IDE和編譯器的仿真軟件。在這個(gè)軟件環(huán)境，C+不但能夠直接用來(lái)定義模型，而且不會(huì)在編譯中出現(xiàn)任何問(wèn)題。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 共 44 頁(yè) 這樣就不再需要傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和用戶(hù)定義變量的復(fù)雜鏈接。它能使決策者輕易地在個(gè)人電腦中建構(gòu)及監(jiān)控任何工業(yè)及企業(yè)的分散式流程。透過(guò)Flexsim我們可以率先找出未來(lái)工業(yè)及企業(yè)流程的模式。Flexsim基

26、礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)不只是要滿(mǎn)足使用者現(xiàn)今的需求，其架構(gòu)的概念更是為了企業(yè)的未來(lái)而準(zhǔn)備。下圖3.2為Flexsim的主界面。圖3.2 Flexsim的主界面Flexsim就是幫助工程師，經(jīng)理和決策者形象化地在動(dòng)態(tài)三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中檢測(cè)新提議的操作，流程或是系統(tǒng)。這對(duì)于創(chuàng)建那些可能出現(xiàn)崩潰，發(fā)生中斷或是產(chǎn)生瓶頸的復(fù)雜系統(tǒng)是必不可少的。通過(guò)預(yù)先創(chuàng)建系統(tǒng)模型，可以考察各種假設(shè)的場(chǎng)景，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生改變實(shí)際系統(tǒng)時(shí)所面臨的中斷，成本和風(fēng)險(xiǎn)。3.3.1 Flexsim的應(yīng)用領(lǐng)域Flexsim不僅已應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化仿真、物流中心配送仿真、交通運(yùn)輸仿真、交通流量管制仿真、醫(yī)療管理研究、醫(yī)院動(dòng)線規(guī)劃仿真等民用工程，也已經(jīng)應(yīng)

27、用于先進(jìn)國(guó)防戰(zhàn)略仿真、航天工程仿真等大型研究方向。Flexsim的應(yīng)用領(lǐng)域主要在3個(gè)方面：制造業(yè)，倉(cāng)儲(chǔ)和配送，運(yùn)輸業(yè)。在制造業(yè)中，可應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片制造、肉食包裝工廠中的牛肉處理、鋼鐵制造、果醬成品的罐裝，標(biāo)簽，包裝，發(fā)貨、電子器件制造等。在倉(cāng)儲(chǔ)和配送中，涉及到港口集裝箱船只的裝卸、配送中心操作、訂單取貨、傳輸帶系統(tǒng)、物流貨架、傳送帶和堆垛機(jī)。運(yùn)輸業(yè)中有高速路交界處的交通流、火車(chē)站中人群和列車(chē)的移動(dòng)、河流中船的往來(lái)穿梭、國(guó)際邊防路口的交通堵塞18。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 44 頁(yè) 除了上述的3個(gè)行業(yè)，F(xiàn)lexsim在礦石開(kāi)采和加工、快餐店中食物準(zhǔn)備和客戶(hù)服務(wù)、參觀者在娛樂(lè)

28、場(chǎng)所內(nèi)的活動(dòng)、噴氣式飛機(jī)引擎的拆卸，翻新和更換、醫(yī)院中病人和食物的處理、共享的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的流動(dòng)、銀行處理中心中支票的處理等處也都有很多的應(yīng)用。3.3.2 Flexsim仿真功能(1)Flexsim具有離散型和連續(xù)型的混合建模功能。軟件本身更多的是離散型仿真方面應(yīng)用，但它支持連續(xù)型生產(chǎn)建模，它有專(zhuān)門(mén)的流體部件庫(kù)，有很多應(yīng)用于煉鋼廠、塗料生產(chǎn)廠及石油輸送的成功案例。(2)Flexsim提供平面與三維建模窗口，可以直接將AutoCAD的平面布置圖導(dǎo)入建模窗口，可完全遵循平面布置圖的距離關(guān)系建立平面模型，平面模型只要換一個(gè)窗口，或換一個(gè)角度就是三維模型，建立二維模型的同時(shí)，同步自動(dòng)生成三維模型，

29、不需要將二維模型轉(zhuǎn)為三維模型的操作。同樣，也可以直接在三維建模窗口建立模型，二維模型同步自動(dòng)生成。二/三維建模同步關(guān)聯(lián)。(3)Flexsim提供的部件具有相當(dāng)?shù)娜犴g性，部件的參數(shù)設(shè)定可適應(yīng)于不同層次的使用者，對(duì)于剛?cè)腴T(mén)的使用者，F(xiàn)lexsim提供了制造業(yè)和物流業(yè)常見(jiàn)策略，用戶(hù)只需要選擇和修改數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出、先進(jìn)后出、隨機(jī)出入、百分比出入、統(tǒng)計(jì)概率出入、最長(zhǎng)隊(duì)列出入、最短隊(duì)列出入、按品種出入、按標(biāo)簽出入等出入庫(kù)策略，無(wú)需編程。對(duì)于使用熟練者，可以直接用C+編程，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的有特殊需求的出入庫(kù)策略，每個(gè)部件都有C+編程接口。(4)Flexsim用拖放圖形方法建立模型，F(xiàn)lexsim提供有

30、固定類(lèi)部件庫(kù)，執(zhí)行類(lèi)部件庫(kù)，流體類(lèi)部件庫(kù)，以及用戶(hù)部件庫(kù)。建模時(shí)將相應(yīng)的部件拖放到模型窗口的指定位置。Flexsim允許用戶(hù)開(kāi)發(fā)自己的部件并建立自己的部件庫(kù)，對(duì)于熟練用戶(hù)可以手工編制代碼來(lái)建模。(5)Flexsim具有完全的C+面向?qū)ο笮浴?6)Flexsim所有模型均建立和運(yùn)行于耀眼的彩色3D中 ，采用了與先進(jìn)的視頻游戲相同的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。圖3.3為Flexsim建立的一個(gè)大型模型全景。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖3.3 大規(guī)模模型全景(7)Flexsim能利用包括最新的虛擬現(xiàn)實(shí)圖形在內(nèi)的所有PC上可用的圖形。如果是擴(kuò)展名為3DS、VRML、DXF和STL的3D立

31、體圖形文件的話，可以直接導(dǎo)入Flexsim模型中，模型中的任何部件或背景都可以通過(guò)導(dǎo)入圖片或立體圖形文件的方法替換部件或背景的圖片或立體圖形。(8)Flexsim是世界唯一的在圖形的模型環(huán)境中應(yīng)用C+ IDE和編譯程序的仿真軟件。定義模型邏輯時(shí)，可直接使用C+，而且可立刻編譯到Flexsim 中。因?yàn)镕lexsim 具有高度的開(kāi)放性和柔韌性，所以能為幾乎所有產(chǎn)業(yè)定制特定的模型。(9)Flexsim盡管能同時(shí)打開(kāi)多個(gè)窗口，但模型是在集成統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這種開(kāi)發(fā)環(huán)境具有兩種表現(xiàn)形式，一種是3D或2D的視景環(huán)境，一種是樹(shù)結(jié)構(gòu)的純文本環(huán)境。它是同一個(gè)東西，不同表現(xiàn)形式，方便建模和調(diào)試。Flexsim

32、建模環(huán)境同時(shí)支持仿真模型的運(yùn)行、調(diào)試等功能。(10)Flexsim提供較為詳細(xì)的通用格式的技術(shù)幫助文件（文件格式為*.HTML）。在軟件中也有幫助菜單，有查詢(xún)功能。(11)開(kāi)放性和互聯(lián)性是Flexsim體系架構(gòu)的一個(gè)特點(diǎn)。Flexsim完全與C+ 相結(jié)合，用戶(hù)可以隨時(shí)修改Flexsim滿(mǎn)足其特定需求，而不必學(xué)習(xí)專(zhuān)有代碼。Flexsim能夠鏈接到任何ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)（如Oracle）和大眾數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件（如Excel，Word)。創(chuàng)時(shí)能公司能夠提供仿真與用戶(hù)異構(gòu)平臺(tái)的接口。3.3.3 Flexsim的分析優(yōu)化的功能(1)Flexsim建立模型的所有資源是對(duì)象，對(duì)象可以是產(chǎn)品，模型，圖表，記錄，庫(kù)，G

33、UI，甚至是應(yīng)用程序本身。而Flexsim的對(duì)象都可以向定制的用戶(hù)公開(kāi)，建模本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 44 頁(yè) 人員可以自由地操作部件、圖形用戶(hù)界面、菜單、選擇列表和部件參數(shù)，可以在部件里增加自定義的邏輯、改變或刪掉既存的編碼。所以當(dāng)然允許用戶(hù)根據(jù)實(shí)際需求來(lái)自定義統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。Flexsim在仿真過(guò)程中，能根據(jù)仿真進(jìn)度動(dòng)態(tài)顯示2D和3D報(bào)表數(shù)據(jù)（如圖3.4）。圖3.4 3D報(bào)表實(shí)時(shí)顯示報(bào)表數(shù)據(jù)(2)Flexsim仿真的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)除在仿真運(yùn)行環(huán)境內(nèi)顯示外，可以直接導(dǎo)出EXCEL和文本文件形式的報(bào)表，提供數(shù)據(jù)庫(kù)以自定義表形式儲(chǔ)存報(bào)表。(3)Flexsim在模型運(yùn)行過(guò)程中記錄了

34、所有設(shè)備的所有狀態(tài)（工作、等待、阻塞、故障等）的時(shí)間數(shù)值，以及設(shè)備加工產(chǎn)品的個(gè)數(shù)，用戶(hù)可以自由組合和輸出由這些數(shù)據(jù)組成的報(bào)表。當(dāng)然提供包括設(shè)備利用率、單條模型生產(chǎn)線的加工能力、單個(gè)設(shè)備的加工能力、設(shè)備狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)及時(shí)間比例、模型瓶頸分析等統(tǒng)計(jì)分析功能。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 15 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖3.5 Flexsim提供的設(shè)備狀態(tài)餅圖(4)Flexsim提供平面和立體餅圖、柱狀圖、折線圖、海圖、以及甘特圖等多種圖形圖表，支持?jǐn)?shù)據(jù)與圖表混合的統(tǒng)計(jì)報(bào)表（如圖3.5）。(5)優(yōu)化模塊完全集成于Flexsim中，用于仿真優(yōu)化，即找尋一組最佳的參數(shù)值（或決策變量值），以使得目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)，在仿真

35、模型中執(zhí)行優(yōu)化功能。由于在Flexsim中除了模型本身外、模型中的每個(gè)部件都提供了編寫(xiě)VC+程序的接口，所以當(dāng)然支持嵌入自定義的優(yōu)化算法。3.4 本章小結(jié)本章詳細(xì)的介紹了企業(yè)的物流系統(tǒng)仿真的步驟和方法，敘述了物流仿真技術(shù)以及物流仿真技術(shù)在設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，介紹了物流仿真軟件Flexsim的應(yīng)用的領(lǐng)域，仿真和分析優(yōu)化的功能。仿真技術(shù)具有相對(duì)的柔性和直觀性，可用應(yīng)于難以建立數(shù)學(xué)模型的大而復(fù)雜的系統(tǒng)。應(yīng)用仿真分析方法來(lái)進(jìn)行物流系統(tǒng)設(shè)施布置的改進(jìn)后可減少投資，并且能夠?qū)Ρ群驮u(píng)價(jià)不同系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)方案，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)、優(yōu)化能力、加快系統(tǒng)建設(shè)、減少投資等目標(biāo)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）4 裝配車(chē)間設(shè)施布

36、局的仿真與優(yōu)化4.1 某微型貨車(chē)的裝配車(chē)間的簡(jiǎn)介 第 16 頁(yè) 共 44 頁(yè)某微型貨車(chē)制造廠為實(shí)現(xiàn)多品種生產(chǎn)，于1991年開(kāi)始籌建年產(chǎn)萬(wàn)輛TJ1010A微型貨車(chē)的裝配車(chē)間。TJ1010A微型貨車(chē)是引進(jìn)日本大發(fā)公司的產(chǎn)品。主要參數(shù)為：長(zhǎng)3195mm，寬1395mm，后輪驅(qū)動(dòng)，軸距1820mm，整車(chē)整備質(zhì)量690kg，載重質(zhì)量6000kg ，配套發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為370Q，在最高轉(zhuǎn)速5500r/min時(shí)的最大功率29.5kW。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)和投資所限，裝配車(chē)間的廠房利用原沖壓車(chē)間的一部分。有跨度18m和24m的廠房共3276m2。此外，該汽車(chē)裝配車(chē)間在規(guī)模和設(shè)備先進(jìn)程度上，既要有別于汽車(chē)行業(yè)的現(xiàn)代化裝配車(chē)

37、間，而產(chǎn)品的高要求使它在工藝設(shè)計(jì)和質(zhì)量保證上又要有別于國(guó)內(nèi)微型貨車(chē)行業(yè)常見(jiàn)的裝配車(chē)間，所以該車(chē)間采用自制的懸掛式裝配線。(1)裝配車(chē)間工藝及設(shè)計(jì)原則(a)采用懸掛鏈帶著吊具連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，地面與高架平臺(tái)相結(jié)合的方式進(jìn)行裝配。懸鏈總長(zhǎng)150m，裝配工位有效長(zhǎng)度115m，吊架節(jié)距6.4m。全線設(shè)置20個(gè)裝配工作站。其中1站為車(chē)身上線，210站為高架線部分，由兩段1.5m和1.6m高的高架平臺(tái)構(gòu)成。前10個(gè)站內(nèi)上、下工位共17個(gè)，生產(chǎn)時(shí)平臺(tái)的上、下工位同時(shí)操作互不影響。高架線后為地面線部分，在1120站內(nèi)布置有10個(gè)工位，20站的舉升臺(tái)使整車(chē)下線。全線累計(jì)20個(gè)裝配站，27個(gè)裝配工位。(b)部件的裝配共有

38、12個(gè)工序，分布在裝配線兩側(cè)。主要有：發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器及變速器總成、前橋總成、后橋總成等。部件裝配采用非同步式，留有少量總成貯備，增加了分裝節(jié)奏的彈性。(c)整車(chē)下裝配線后，經(jīng)簡(jiǎn)單調(diào)試即轉(zhuǎn)入質(zhì)量保證線，依次對(duì)最大轉(zhuǎn)角、側(cè)滑初測(cè)、側(cè)滑調(diào)整、制動(dòng)、側(cè)滑復(fù)測(cè)，排放、車(chē)速、外觀檢查、地坑檢查、燈光、喇叭、淋雨、吹干等項(xiàng)目進(jìn)行檢查及調(diào)整，保證整車(chē)出廠質(zhì)量要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）表4.1 工位類(lèi)型表編號(hào) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9工位及其描述 安裝制動(dòng)踏板及支架總成

39、 安裝離合器總泵工位方向機(jī)穩(wěn)定橫軸總成，蒸發(fā)機(jī)總成 安裝電瓶工位 安裝底盤(pán)線束 安裝真空罐工位安裝手剎接線，空氣壓縮機(jī)，并調(diào)皮帶 安裝助力油泵，排氣管，機(jī)油設(shè)備 安裝發(fā)動(dòng)機(jī)工位 裝前橋，裝各種管路工位 裝另一段的各種管路工位 裝后橋，油箱工位 安裝前后橋總成 安裝散熱器工位 安裝傳動(dòng)軸，排氣系統(tǒng) 安裝輪胎工位 布駕駛室，車(chē)頂棚線束 安裝駕駛室門(mén)鎖工位 安裝頂襯工位 安裝車(chē)聲玻璃工位 安裝座椅工位 安裝前車(chē)燈，后視鏡 安裝儀表臺(tái)工位 安裝膠條工位 安裝后組合燈工位（發(fā)動(dòng)機(jī)總成裝配和后橋裝配工位除外）第 17 頁(yè) 共 44 頁(yè)人員數(shù) 3 4 4 2 3 3 4 5 5 3 2 2 3 2 3 2

40、1 2 2 1 2 2 1 1 1表4.1為工位類(lèi)型表，其中A類(lèi)工位為必須按流程順序安排位置，B類(lèi)工位可在高架平臺(tái)上無(wú)次序裝配。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）(2) 裝配工藝特點(diǎn)第 18 頁(yè) 共 44 頁(yè)TJ1010A的同系列產(chǎn)品曾在天津某汽車(chē)廠生產(chǎn)。該廠裝配線有48個(gè)裝配站，59個(gè)工位，分工較細(xì)，裝配工序布置從容。我廠生產(chǎn)綱領(lǐng)雖小但裝配內(nèi)容雷同，而我廠裝配廠房長(zhǎng)78m、寬24m，還要避開(kāi)中間隔墻及立柱等障礙，充分利用有效裝配站后仍?xún)H能安排18個(gè)裝配吊具。由于裝配內(nèi)容多安裝順序要求嚴(yán)格，為工序安排增加了很大難度。為此我們從兩方面下手，一是盡量增加高架平臺(tái)上的裝配內(nèi)容和工位數(shù)量，充分利用空間。同時(shí)因

41、地制宜以部分站位上縮短裝配節(jié)奏時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)增加裝配工序布置的原則，在18個(gè)裝配節(jié)距中非常規(guī)地安排了20個(gè)裝配站，加上高架平臺(tái)上的3個(gè)工位，大大增加了裝配工位。二是徹底查清產(chǎn)品圖紙和零、部件隸屬關(guān)系。調(diào)查有關(guān)廠的裝配經(jīng)驗(yàn)及外協(xié)件的供貨狀態(tài)，合理劃分裝配單元。初期裝配車(chē)間工位布局方案如表4.2所示：表4.2 車(chē)間工位安排表裝配節(jié)距號(hào)二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一工位編號(hào) 上A1 下B3 上A2 下B4 上A3 下B5A4 A5 上A6 下B6 上A7 下B7 上A8 下B8 上A9 下B9 A10裝配節(jié)距號(hào) 十二 十三 十四 十五 十六 十七 十八 十九工位編號(hào) A11 A12 A13

42、A14 A15 A16 B1 B2經(jīng)過(guò)初期設(shè)計(jì)的裝配車(chē)間設(shè)施平面布局圖如圖4.1所示：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第 19 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.1 裝配車(chē)間初期平面布局4.2 裝配車(chē)間的數(shù)據(jù)收集4.2.1 數(shù)據(jù)類(lèi)型與收集方法收集可靠的數(shù)據(jù)在建模仿真中是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在一個(gè)車(chē)間內(nèi)部數(shù)據(jù)類(lèi)型主要包括產(chǎn)品P、產(chǎn)量Q、工藝流程R、服務(wù)S、時(shí)間T五種類(lèi)型，這也是進(jìn)行建模仿真的基本的數(shù)據(jù)需求。所需的數(shù)據(jù)一般被分為三種類(lèi)型：操作數(shù)據(jù)、數(shù)值數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。(1)操作數(shù)據(jù)：主要是來(lái)描述系統(tǒng)是如何運(yùn)作的，詳細(xì)描述了結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的各個(gè)類(lèi)型的運(yùn)作方式。(2)數(shù)值數(shù)據(jù)：提供了系統(tǒng)的一些元件的數(shù)量信息，包括加工批量、設(shè)備

43、的容量、設(shè)備故障率、加工時(shí)間、工件到達(dá)率等。(3)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：是指需要在建模中表現(xiàn)出來(lái)的存在于系統(tǒng)中的各個(gè)物理模型，包括： 產(chǎn)品、機(jī)器設(shè)備、組裝部件、在制品、搬運(yùn)工具、操作員工、庫(kù)存等。在收集數(shù)據(jù)過(guò)程中，可以從不同的數(shù)據(jù)源得到有效數(shù)據(jù)歷史紀(jì)錄、系統(tǒng)文件、親身觀察、采訪調(diào)查。(l)歷史紀(jì)錄：可以得到產(chǎn)品的產(chǎn)量、機(jī)器故障率、銷(xiāo)售情況、廢品率等數(shù)據(jù)。 (2)系統(tǒng)文件：可以得到車(chē)間布局、產(chǎn)品的工藝路線等數(shù)據(jù)。(3)親身觀察：就是應(yīng)用調(diào)查通過(guò)工作抽樣、時(shí)間研究等方法收集到自己需要的數(shù)據(jù)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）到有效的數(shù)據(jù)。 第 20 頁(yè) 共 44 頁(yè) (4)采訪調(diào)查：就是通過(guò)采訪問(wèn)答的方式從管理人員、

44、操作員工、工程師那里得在確定了數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)類(lèi)型以后就要開(kāi)始收集數(shù)據(jù)了，在建模仿真中，收集數(shù)據(jù)是最復(fù)雜和最耗費(fèi)時(shí)間的環(huán)節(jié)了，數(shù)據(jù)的精確程度、詳細(xì)程度從根本上決定了仿真結(jié)果的可信度和精確度，因此在收集數(shù)據(jù)中必須仔細(xì)認(rèn)真地進(jìn)行，收集數(shù)據(jù)也要更有系統(tǒng)性和條理性，這樣才會(huì)盡量的避免誤差。在收集數(shù)據(jù)中主要采用下面的流程進(jìn)行： (l)定義工件流程，主要采用繪制工件流程圖的方法，詳細(xì)記錄在系統(tǒng)中出現(xiàn)的工件在工位之間的流動(dòng)。(2)操作描述，主要是更詳細(xì)的描述在上一步驟中出現(xiàn)的工件流程圖，詳細(xì)描述在工作點(diǎn)的加工時(shí)間、批量、對(duì)員工的需求、搬運(yùn)方式、搬運(yùn)路線與時(shí)間等。(3)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和精簡(jiǎn)，提煉所需要的數(shù)據(jù)，針對(duì)

45、一些得不到的數(shù)據(jù)還要做出一定的假設(shè)。4.2.2 裝配車(chē)間的數(shù)據(jù)收集以工序作為最小單元來(lái)建模，不能很好的體現(xiàn)這條裝配線的特點(diǎn)。為此，把多道工序合并起來(lái)，采用以工位作為最小單元來(lái)建模，即通過(guò)給工位機(jī)器設(shè)定一系列的屬性準(zhǔn)備時(shí)間，加工時(shí)間，由幾個(gè)工人加工、加工完后如何處理等和操作規(guī)則如要求進(jìn)行裝配的工件必須到達(dá)所需工位緩沖區(qū)，來(lái)模擬設(shè)計(jì)裝配線上工件在工位上的裝配、移動(dòng)。所需數(shù)據(jù)如下：（1）裝配車(chē)間布局圖。該裝配車(chē)間初期布局圖如圖4.1所示。（2）各工位的裝配所需的時(shí)間如表4.3所示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）表4.3 各工位的裝配時(shí)間工位 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9準(zhǔn)備 裝配

46、時(shí)間時(shí)間（min） (min) 24 6 4 3 3 4 5 10 323 55 15 30 37 21 36 28 39工位 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 B1 B2準(zhǔn)備 時(shí)間(min) 11 5 5 5 4 6 4 6 4裝配時(shí)間(min) 29 21 29 38 33 26 13 20 22工位 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9第 21 頁(yè) 共 44 頁(yè)準(zhǔn)備 時(shí)間(min) 2 3 3 2 1 1 2裝配時(shí)間(min) 63 41 32 48 53 22 304.3 建立裝配車(chē)間的模型由于裝配一輛貨車(chē)需要許多裝配件(零件、部件和組件等)，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，用貨

47、車(chē)在每個(gè)裝配工位的裝配時(shí)間來(lái)表示每個(gè)裝配工位的裝配件裝配過(guò)程，而不對(duì)每個(gè)具體裝配件進(jìn)行建模。輕型貨車(chē)在各裝配工位的裝配時(shí)間不等，按照順序依次通過(guò)各裝配工位，上一工位裝配完成后，依次送到下一工位繼續(xù)裝配，且在兩相鄰工位之間的暫存區(qū)可以有等待時(shí)間。經(jīng)上面分析可知，裝配車(chē)間共有十九個(gè)裝配節(jié)距，不論是裝配時(shí)間較長(zhǎng)的工位，還是裝配時(shí)間較短的工位，均以一個(gè)節(jié)距的工位為單元來(lái)建立模型。通過(guò)給機(jī)器設(shè)定一系列的屬性(準(zhǔn)備時(shí)間，加工時(shí)間，設(shè)置操作工人、加工完成后如何處理等)和操作規(guī)則，來(lái)模擬裝配線上工件在工位上的裝配、移動(dòng)。此類(lèi)建模的思想是：在實(shí)際裝配線上，一個(gè)工位要完成此工位所有的裝配作業(yè)任務(wù)。首先，將零、部件

48、運(yùn)送到相應(yīng)工位上，在每個(gè)工位上完成相應(yīng)的裝配，然后按規(guī)定順序在各個(gè)工位中移動(dòng)(裝配組成相應(yīng)部件)，直至下線(從第一個(gè)工位走到最后一個(gè)工位)，在這個(gè)過(guò)程中，所有需要裝配的零、部件均要完成裝配。本文采用以一個(gè)裝配節(jié)距的工位為對(duì)象進(jìn)行建模，讓零、部件從第一個(gè)工位開(kāi)始，遍歷裝配線上所有工位，直到下線，完成裝配內(nèi)容。圖4.2為初期裝配模型圖。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第 22 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.2 初期裝配模型圖4.4 Flexsim仿真模型布局和邏輯連接Flexsim軟件能夠提供給用戶(hù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)可視化建模仿真的平臺(tái)。在Flexsim軟件中，將一個(gè)處理流程定義為對(duì)一個(gè)對(duì)象的一系列操作或處理。Flexs

49、im仿真模型實(shí)體與裝配車(chē)間各模型對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4.4所示。表4.4 模型元素與裝配車(chē)間各元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型元素Flow itemProcessor處理器Queue暫存區(qū)Source生成器Sing吸收器 系統(tǒng)元素 未完成裝配的車(chē)身 裝配車(chē)間的各個(gè)工位 臨時(shí)存儲(chǔ)位置 空車(chē)身/各零件總成上線 成品庫(kù)/下線 備注 原始材料始發(fā)Flexsim是通過(guò)面向?qū)ο蟮姆椒▉?lái)建立模型的。在面向?qū)ο蟮姆抡嫦到y(tǒng)中，系統(tǒng)中的對(duì)象往往與現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)際對(duì)象一一對(duì)應(yīng)，這里的建模對(duì)象直接表達(dá)為流水線上出現(xiàn)的各類(lèi)實(shí)體。所有占用加工時(shí)間的工序都采用處理器表達(dá)，工序間的暫存區(qū)使用暫存區(qū)表示，工件搬運(yùn)采用操作員來(lái)完成。根據(jù)表4.5中所對(duì)

50、應(yīng)的實(shí)體，用Flexsim仿真軟件對(duì)裝配車(chē)間各工位建立模型，其中包含一個(gè)生成器、一個(gè)吸收器、十八個(gè)暫存區(qū)、十八個(gè)處理器。在用草圖或流程圖的形式清楚表達(dá)這個(gè)過(guò)程后，就可以使用Flexsim軟件建立仿真模型了。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）表4.5 各實(shí)體與裝配車(chē)間各系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19系統(tǒng)名稱(chēng) 材料發(fā)生器 代加工車(chē)身庫(kù) A1 B3工位 暫存區(qū) A2 B4工位 暫存區(qū) A3 B5工位 暫存區(qū) A4工位 暫存區(qū) A5工位 暫存區(qū) A6 B6工位 暫存區(qū) A7 B7工位 暫存區(qū) A8 B8工位 暫存區(qū) A9 B9

51、工位實(shí)體名稱(chēng) 發(fā)生器1 暫存區(qū)2 處理器3 暫存區(qū)4 處理器5 暫存區(qū)6 處理器7 暫存區(qū)8 處理器9 暫存區(qū)10 處理器11 暫存區(qū)12 處理器13 暫存區(qū)14 處理器15 暫存區(qū)16 處理器17 暫存區(qū)18 處理器19序號(hào) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38系統(tǒng)名稱(chēng) 暫存區(qū) A10工位 暫存區(qū) A11工位 暫存區(qū) A12工位 暫存區(qū) A13工位 暫存區(qū) A14工位 暫存區(qū) A15工位 暫存區(qū) A16工位 暫存區(qū) B1工位 暫存區(qū) B2工位 吸收器第 23 頁(yè) 共 44 頁(yè)實(shí)體名稱(chēng) 暫存區(qū)20 處理器21 暫存區(qū)2

52、2 處理器23 暫存區(qū)24 處理器25 暫存區(qū)26 處理器27 暫存區(qū)28 處理器29 暫存區(qū)30 處理器31 暫存區(qū)32 處理器33 暫存區(qū)34 處理器35 暫存區(qū)36 處理器37 吸收器38實(shí)際系統(tǒng)中的每個(gè)元素都概括抽象為Flexsim實(shí)體模型對(duì)象。根據(jù)概念模型設(shè)計(jì)和模型實(shí)體設(shè)計(jì)表的要求，從Flexsim模型庫(kù)拖出相應(yīng)的模型，在模型視圖合理的擺放相應(yīng)的模型。所有的仿真模型還應(yīng)按照系統(tǒng)要求設(shè)置相應(yīng)的邏輯連接。仿真模型都具有輸入、輸出和中間端口，而且具有方向性。連接錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致仿真失敗，或仿真結(jié)果出錯(cuò)。最終的布局結(jié)果如圖4.3。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第 24 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.3 模型布

53、局圖4.5 仿真對(duì)象的參數(shù)設(shè)置流水線的起點(diǎn)是空車(chē)身到達(dá)裝配車(chē)間。由于這里的原材料是開(kāi)工前由噴漆車(chē)間送過(guò)來(lái)的己噴涂好的車(chē)身，為了簡(jiǎn)化模型，用“生成器Source”對(duì)象讓原材料源源不斷地供應(yīng)，原材料的設(shè)置如下圖4.4所示。把材料供應(yīng)時(shí)間設(shè)置為每87分供應(yīng)一個(gè)零件，因?yàn)檠b配生產(chǎn)線節(jié)拍時(shí)間受制于最長(zhǎng)的工位時(shí)間，在此輕型貨車(chē)裝配生產(chǎn)線上最長(zhǎng)的工位時(shí)間是63分鐘，另外空車(chē)身上線進(jìn)入第一個(gè)工位的調(diào)整時(shí)間是24分鐘，此調(diào)整時(shí)間包括上線的時(shí)間和檢查空車(chē)身外表漆面是否有劃痕以及張貼此車(chē)的配置等信息。所以發(fā)生器的材料供應(yīng)時(shí)間設(shè)置為87分鐘。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 25 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.4 發(fā)生器的參數(shù)

54、設(shè)置在每個(gè)工位之間設(shè)置暫存區(qū)，用“暫存區(qū)Queue”對(duì)象來(lái)表示。為了使Queue處產(chǎn)品不會(huì)堆積得太高，設(shè)置了最大容量。當(dāng)達(dá)到暫存區(qū)的最大容量后，后面工位將暫停。直至?xí)捍鎱^(qū)不飽和。雖說(shuō)因此會(huì)導(dǎo)致后面工位暫時(shí)停止工作，但是這并不會(huì)導(dǎo)致模型有任何失真之處。在真實(shí)裝配生產(chǎn)線上，當(dāng)暫存處的產(chǎn)品堆積太多時(shí)，生產(chǎn)線會(huì)停止走線，前面工位的工人也因此會(huì)停止工作，暫存處的設(shè)置如圖4.5所示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 26 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.5 暫存區(qū)的設(shè)置由于該流水線并非全自動(dòng)化，工位之間的半成品車(chē)身的運(yùn)送是由工人輔助完成的，因此把所有的半成品車(chē)身的運(yùn)送交給了“操作員”對(duì)象。每個(gè)對(duì)象的臨時(shí)實(shí)體流選項(xiàng)都必

55、須勾上“使用運(yùn)輸工具”，既運(yùn)送工作由工人完成，運(yùn)送工作的設(shè)施如圖4.6所示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 27 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.6 運(yùn)送工作的設(shè)置由于裝配生產(chǎn)線需要操作工人，用“操作員”對(duì)象來(lái)代表裝配生產(chǎn)線上的操作工人。為了避免操作人員運(yùn)送時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生誤差，就對(duì)操作工人的行走速度進(jìn)行了調(diào)整。這樣設(shè)置后，操作人員行走時(shí)間的影響基本消除，操作人員的行走速度設(shè)置如圖4.7所示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 28 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.7 操作員的行走速度設(shè)置在模型中，因?yàn)榱魉€并非全自動(dòng)化的，所有工位的裝配工作都由“處理器”對(duì)象和“操作員”對(duì)象來(lái)共同完成。在“處理器”的參數(shù)設(shè)置中有預(yù)置時(shí)

56、間和處理時(shí)間的設(shè)置，用操作員到工件架上取工件以及簡(jiǎn)單的組裝工件總成的時(shí)間來(lái)表示“預(yù)置時(shí)間”，用操作員在機(jī)器的輔助下裝配工件的時(shí)間或者手工裝配工件的時(shí)間來(lái)表示“處理時(shí)間”。這里把所有的數(shù)據(jù)整理成規(guī)范的表格形式，把所有與模型運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)存放在外部的Excel表中，在模型運(yùn)行前，只要把數(shù)據(jù)從Excel表導(dǎo)入到表格中，模型就按照表格中數(shù)據(jù)來(lái)運(yùn)行。A1B3工位處理器的時(shí)間設(shè)置如圖4.8所示。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 29 頁(yè) 共 44 頁(yè)圖4.8 處理器的操作時(shí)間設(shè)置表4.6表示各處理器的時(shí)間參數(shù)表。其他工位處理器的時(shí)間設(shè)置方法與上工位處理器的時(shí)間設(shè)置方法相同，時(shí)間參數(shù)可參照表4.6。本科畢業(yè)設(shè)

57、計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）表4.6 各處理器的參數(shù)表節(jié)距號(hào) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19實(shí)體名稱(chēng) 處理器3 處理器5 處理器7 處理器9 處理器11 處理器13 處理器15 處理器17 處理器19 處理器21 處理器23 處理器25 處理器27 處理器29 處理器31 處理器33 處理器35 處理器37預(yù)置時(shí)間 24 6 4 3 3 4 5 10 3 11 5 5 5 4 6 4 8 6第 30 頁(yè) 共 44 頁(yè)處理時(shí)間 63 55 32 30 37 48 53 28 39 29 21 29 38 33 26 13 20 22在模型最后并沒(méi)有顯示暫時(shí)的車(chē)庫(kù)來(lái)放置該裝配生產(chǎn)線的成品車(chē)，而是用“吸收器”對(duì)象來(lái)刪除已生成的產(chǎn)品。根據(jù)調(diào)查，裝配線每天生產(chǎn)一班，8小時(shí)工作制。在模擬中，設(shè)置仿真運(yùn)行時(shí)間為一個(gè)班次，既480min。在每次運(yùn)行前，設(shè)置一段200的熱身時(shí)間，是的所有裝配生產(chǎn)線上的工位在開(kāi)工一段時(shí)間后都處于工作狀態(tài)，而不需等待前面漫長(zhǎng)的工位加工時(shí)間。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）4.6 仿真模型的運(yùn)行 第 31 頁(yè) 共 44 頁(yè)因?yàn)闂l件限制，沒(méi)有Flexsim正式版本，試用版本對(duì)實(shí)體的數(shù)量有限制，只能在20個(gè)實(shí)體內(nèi)運(yùn)行仿真模型，于是把整個(gè)模型分成五個(gè)