本科毕业设计基于仿真优化的汽车焊接生产线问题研究.docx
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本科毕业设计基于仿真优化的汽车焊接生产线问题研究
2015届毕业论文
基于仿真优化的汽车焊接生产线问题研究
院、部:
安全与环境工程学院
学生姓名:
梁宇彬
指导教师:
刘爱群职称副教授
专业:
工业工程
班级:
工业1101班
完成时间:
2015年6月
摘要
随着时代的进步,制造行业的快速发展,计算机技术应用越来越广泛,系统仿真得到了制造企业广泛的重视。
越来越多的制造企业运用系统仿真软件建模的方法,来解决生产流水线的潜在问题,从而设计出最优的生产方式。
这也是目前制造企业发展的必然趋势。
本文根据系统仿真技术,运用Flexsim仿真软件对成都一汽车企业车身焊接生产线进行仿真建模,进而分析仿真结果,找出该焊接生产线的潜在问题,从而提出最优生产方案,降低了企业生产成本,提高了生产效率。
本文首先介绍了系统仿真技术的研究背景、国内外的研究现状;其次概述了系统仿真的主要内容、分类和一般步骤,还有离散系统仿真的相关内容及仿真软件Flexsim;然后具体介绍了汽车车身的焊接技术、该企业的车身焊接工艺流程和车间的作业时间采集;最后利用Flexsim仿真软件建立车身焊接生产线模型。
通过分析仿真得出的数据,找到了该企业车身焊接生产线潜在的问题,提出改进方案,并再次利用Flexsim软件验证提出的改进方案,从而选择其最优方案。
本课题的研究成果:
降低了工位的闲置率,减少了工位数量,节省了企业人力资源。
使该企业车身焊装生产线的生产效率得到了很大的提高,大大增加了企业收益。
关键词:
系统仿真;焊接生产线;Flexsim;生产线优化
ABSTRACT
Withtheprogressoftime,therapiddevelopmentofmanufacturingindustries,computertechnologymorewidely,systemsimulationhasbeenmanufacturingawiderangeofattention.Moreandmoremanufacturersusesystemsimulationsoftwaremodelingmethodstoaddressthepotentialproblemofproductionlines,sodesigntheoptimalproduction.Whichiscurrentlymanufacturingtheinevitabletrendofenterprisedevelopment.Basedonsystemsimulationtechnology,usingFlexsimsimulationsoftwareChengdu,acarbodyweldinglinebusinesssimulationmodeling,andthenanalyzethesimulationresults,identifypotentialproblemsintheweldingproductionline,whichmadetheoptimalproductionprogram,reducingproductioncosts,improveproductionefficiency.
Thispaperintroducestheresearchbackgroundsystemsimulationtechnology,currentresearch;secondlyoutlinesthemaincontentsofthesystemsimulation,classificationandgeneralsteps,aswellasdiscretesystemsimulationofrelevantcontentandsimulationsoftwareFlexsim;thenintroducedthecarbodyweldingtechnology,theworkingtimeoftheenterprisebodyweldingprocessandplantcollection;FinallyFlexsimsimulationsoftwaretoestablishthebodyweldingproductionlinemodels.
Byanalyzingthesimulationdataobtained,thecompanyfoundthebodyweldinglinepotentialproblems,suggestimprovementsprogram,andre-useFlexsimsoftwareverificationproposedimprovementprograminordertoselecttheoptimalsolution.
Researchthissubject:
Reducingthestation'svacancyrate,reducingthenumberofstations,savingcorporatehumanresources.Sothattheproductionefficiencybodyweldingproductionlinehasbeengreatlyimproved,greatlyincreasedcorporateearnings.
Keywords:
SystemSimulation;weldingproductionlines;Flexsim;productionlineoptimization
1.前言
1.1研究背景
现今,随着我国科学技术的发展与进步,逐渐在世界生产制造板块中占据一席之地。
但国内许多制造企业存在大量的生产问题,没有更新企业的生产模式。
其中企业生产制造车间的工位摆放顺序也很落后,没有合理规划车间生产区域,这些对企业的现代化管理、企业的生产效率和生产成本都有着很大的影响。
进入21世纪以来,国家之间生产力的竞争越来越剧烈,许多中小型企业开始转变生产模式,着手解决企业落后的生产方式,积极使用现代化生产模式。
加大了模块化,多品种小批量的生产,柔性制造等先进生产技术的重视程度,应用也越来越广泛,通过使用这些技术,使公司能够加强其在竞争中的整体竞争力。
这能够使企业在新一轮的国际竞争冲击中立于不败之地。
在长期的生产活动的实践中,车间设备布局的质量直接影响到整个企业生产系统的综合性能,如人流、物流、信息流、产能、生产率、生产成本以及安全性能等。
不同的车间设施布置,在建造成本上有很大差别。
然而,规范合理的生产车间布置,可以很好的提高企业产品的生产效率,节省了企业人力资源,从而简化了生产线[1]。
而且优良的平面布置可以使物料费用减少10%到30%,可以大大降低生产系统的运营成本,可以提高生产系统的盈利能力空间。
1.2研究意义
使用系统仿真相关技术,我们可以在发现现行体制的问题之前,建立和完善制度,并提出改进意见,从而得到提高生产效率的结果。
通过这种方法,不仅可以减少员工的劳动强度,体现人性化原则;还可以增加公司的利润,对公司平稳快速的发展有着重大意义。
本文的研究目的是通过模拟仿真汽车车身的焊接生产线流程,使该生产线产能得以提高,提高企业效益。
生产流水线的系统仿真是在计算机仿真的前提下,针对生产流水线的生产流程和每个要素进行系统仿真建模,在计算机仿真软件中模拟出生产流程,进而构造有效的生产计划,从而达到提升生产流水线的生产速率和减少工位的闲置情况[2]。
运用这种方法。
运营商不需要增加新的生产设备,只需要对现有设备布置这些地方进行整体变动和改善,就能降低物料的运输成本,提高生产的连续性;防止物料被堵塞、延误,保持生产和安排的柔性;提高空间、设备、人员等资源的利用率;适应组织生产结构和方便管理,达到提高企业的生产效率和经济效益的目的[3]。
1.3国内外相关研究
在国外,直接用模拟方法在生产系统中已经相当普遍,通常对企业物流系统使用商业模拟或仿真软件的分析。
M.Eric,Johnson等利用Flexsim的仿真语言对HP公司在北美新配送中心仿真,建立一个自动分拣系统、订单采集、大量订单出货和再包装过程四个子模型,针对每个模型仿真模拟,获得整个配送中心的最佳模型,加速了HP公司在北美新配送中心的建设。
YoungshinHan等对Flexsim的如使用晶圆厂整个生产系统建模与仿真,以及工厂自动化物料搬运系统的详细研究,以获得周转时间减少处理系统的方法。
K.S.EI一Kilany等通过开发了一种用于快速建立自动化搬运系统的仿真模型的工具,解决了半导体生产设施逐步的转向300mm制程的问题。
在国内,虽然在仿真模型研究起步较晚,但是许多学者都在这方面进行研究并取得了一定的成果。
何智春对基于Flexsim的机加工车间设施布置进行了建模与仿真,对基本布局形式、物流基本形式以及搬运系统设计对车间布置阶段的研究,提出了三者之间的相互关系是机加工车间设施布置的科学方法。
李艾斌对航空紧固件企业的机加车间进行了建模仿真优化,深入分析了航天及固件企业机加车间的特点提出了运用系统仿真技术优化航天及固件企业机加工车间生产线设施布置,用仿真得出的数据结果作基础,从三个方面出发,提出了航天固件企业机加工车间的优化方案。
这三个方面包括:
确定最好的运转批量、调整每一个工位加工设备的数量和基于柔性制造的车间设施布置优化。
2.系统仿真及仿真软件
2.1系统仿真技术概述
把计算机和其他专业软件作为仿真工具,对现实或想象的系统建立仿真模型进行测试,根据仿真模拟得出的数据和物流系统的相关资料,分析仿真结果,并做出相关决策。
这就是系统仿真,一门实验性和综合性的学科。
系统仿真的理论基础包括系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算技术等。
系统仿真是一种人工操纵的实验手段,仿真实验是在根据现实环境人为制造的虚拟系统中进行的实验。
当建立数学模型不能解决系统问题时,仿真技术就可以很好的解决这些问题。
基于计算机技术的系统仿真模拟较为真实的演示了现实系统的运行情况。
仿真技术的广泛应用,对现今制造行业的发展有着难以想象的推动作用。
仿真技术可以为我们提供解决一些复杂问题所需要的相关信息;可以很好的处理一些不能建立数学模型的生产系统;为了能更好的分析系统的构成,可以利用仿真技术把复杂的系统分成多个子系统来分析;还能找出系统中存在的问题,有利于及时处理[4]。
在发达国家的企业中,大多使用系统仿真技术来提高企业的生产竞争力。
20世纪90年代,系统仿真真正被美国国家关注,在美国提出的二十二项国家关键技术中,系统仿真技术排在第十六位;美国国防部二十二个国防主要技术里面,系统仿真技术也排在前列。
因此美国严格规定,研究所有重要的武器时,必须在投入生产使用之前进行仿真试验。
据统计,在上世纪80年代末,根据系统工程来解决方案的管理和政策问题时,使用系统仿真方法的日本企业已超过80%。
英国制造业解决物料控制、人员配置,调度,评估,投资决策和生产均衡等问题时也常常用到系统仿真的方法。
据国外统计,优化系统的设计与规划时采用系统仿真,能使投资减少30%,可减少库存控制方面的15%的库存。
2.2系统与系统模型分类
2.2.1系统
系统一词创成于英文system的音译,中国的钱学森说过:
系统是由若干个有着相互作用
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