基于Flexsim的加工车间的仿真.pdf

基金颁发部门 中华人民共和国科学技术部 项目名称 基于目标级联法和 IPDI 原则的制 造系统多层次多尺度建模仿真与优化 编号 2007AA04Z111 基金申请人 姚锡凡 基于 Flexsim 的加工车间的仿真 基于 Flexsim 的加工车间的仿真 余流 姚锡凡 张征 于广 华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510640 摘要摘要 本文以某生产车间及其仓储为例 探讨了加工生产及物流的规划设计 基于面向对象 建模理论 将厂房生产线系统设计方案转换成仿真模型 在 Flexsim 仿真平台基础上对这个 模型进行仿真 得到加工机床的仿真结果数据 利用这些仿真数据可以画出两种不同机床加 工区的空闲率折线图和机器使用率折线图 通过折线图分析 可以分析各个机器的使用率 设置适当的参数使机床达到系统资源配置优化的目的 关键词关键词 加工车间 物流配送 Flexsim 中图分类号 TP39 文献标志码 B Simulation of Shop Floor and Automated Storage Based on Flexsim 中图分类号 TP39 文献标志码 B Simulation of Shop Floor and Automated Storage Based on Flexsim Yu Liu Yao Xifan Zhang Zheng Yu Guang School of Mechanical flow distribution Flexsim 1 引言引言 随着生产制造业的迅速发展 生产制造过程越来越自动化 柔性化 生产规模越大 物流落后的矛盾就越突出 研究指出 在产品生产的整个过程中 仅仅 5 的时间用于加工 和制造 剩余 95 的时间都用于存储 装卸 等待加工和输送 在美国 直接劳动成本所占 比例不足工厂总成本的 10 并且这一比例还在下降 而储存 运输所支付的费用却占生产 成本的 40 人们深切体会到 生产过程的 油水 几乎被榨干 因此 以降低企业成本和 提高客户服务水平为目标的现代物流 日益受到企业界的重视 1 自动化仓储系统 Automated storage and Retrieval system 简称 AS RS 是指不用人工直接处理 能自 动存储和取出物料的系统 2 现代物流技术集高架仓库及规划 管理 机械和电气一体 是 一门学科交叉的综合性技术 4 近些年来在世界范围内得到快速的发展 已广泛应用于大型 生产性企业的采购件 成品件仓库 柔性自动化生产系统 流通领域的大型流通中心 配送 中心等场合 3 本文提出的对自动仓储虚拟厂房规划设计的建模和仿真 主要是对生产车间内部物流进 行研究 将厂房生产线系统设计方案转换成仿真模型 通过运行模型 对仿真结果进行分析 设计一个复杂的厂房多生产线系统 通常面临的问题是 如何根据生产线的内在联系 确定厂房内各个生产线之间的布局 如何有效地利用设备 空间 能源和人力资源 如何最 大限度地减少物料搬运 如何在厂房布局之时为职工提供方便 舒适 安全和符合卫生职业 的条件 如何缩短生产周期 如何使厂房投资最低等等 通过运行系统仿真模型 5 可以准 国家高技术研究发展计划 863 计划 资助项目 2007AA04Z111 h t t p w w w e l e c f a n s c o m 电子发烧友 h t t p b b s e l e c f a n s c o m 电子技术论坛 确地反映虚拟厂房系统 然后 有选择地改变各种参数时的运行效果 从而使设计者对规划 与方案的实际效果更加明确 6 2 研究对象介绍 2 研究对象介绍 以生产锭底 弹性套和锭杆的某单位为研究对象 经过原有生产线的实际观察 该单位 的年生产计划为 锭底 40000 件 弹性套 35000 件 锭杆 35000 件 获得相应地锭底 弹性 管和锭杆的工艺安排和工艺操作顺序 3 生产车间厂房布置 3 生产车间厂房布置 由生产计划可知 三种产品为大量生产 故应采用流水线布置以提高生产效率 考虑到 厕所 休息室等一些公共设施 运输工具对通道的要求以及物流的畅通性对厂房布置图做适 整 其中 叉车采用高提升类的立式叉车 根据相关要求厂房内主要通道应在 2 4m 以上 在此取 2 5m 具体布置如图 1 所示 1 图 1 生产厂房布局图 4 在仿真软件 Flexsim 上对生产车间进行布局 4 在仿真软件 Flexsim 上对生产车间进行布局 按照工厂布局图要求 在仿真软件 Flexsim 上对生产车间进行布局 在从实体库中一一 对应的拉出实体到仿真视图上 并对其进行连线 如图 2 所示 h t t p w w w e l e c f a n s c o m 电子发烧友 h t t p b b s e l e c f a n s c o m 电子技术论坛 图 2 生产车间 Flexsim 仿真模型 图 2 中 序号 s1 s6 所代表的实体为材料发生器 其中 s1 s2 和 s3 用来产生生产锭底 弹性管和锭杆所需要的原材料 s3 s4 s5 用来产生放置生产好的锭杆 锭底和弹性管所 需要的箱体 序号 1 29 为处理器 表示各个加工工序所用的设备 同时它们在仿真软件 Flexsim 中这些实体也有一个名称 具体对应关系如表 2 所示 表 2 模型与设备的对应关系表 序号 仿真名 设备名 序号 仿真名设备名 1 d1 六轴自动车床 16 t6 六角车床 2 d2 普通车床 17 t7 铣床 3 d3 立式打孔机 18 t8 六角车床 4 d4 无心磨床 19 t9 工作台 5 d5 立式钻床 20 t10 六角车床 6 d6 开式可倾压机 21 t11 工作台 7 d7 铣床 22 t12 磨床 8 d8 工作台 23 t13 六角车床 9 d9 磨床 24 g1 磨床 10 d10 清洗设备 25 g2 工作台 11 t1 数控车床 26 g3 磨床 12 t2 立式钻床 27 g4 工作台 13 t3 立式钻床 28 g5 六角车床 14 t4 无心磨床 29 g6 工作台 15 t5 车床 注 1 10 为锭子加工区设备 11 23 为弹性管加工区设备 24 和 29 为锭底加工区设备 图 2 中的 1 29 之间有若干个暂存区 表示加工完零件的暂时存放地点 序号 31 32 33 分别表示锭杆 锭底和弹性管在进入自动化立体仓库前的暂存区 序号 34 35 36 所指 h t t p w w w e l e c f a n s c o m 电子发烧友 h t t p b b s e l e c f a n s c o m 电子技术论坛 出的实体表示锭杆 锭底和弹性管在进入自动化立体仓库前装箱操作 序号 37 39 所代表的 实体组成自动化立体仓库 分别表示的设备为传输带 两个立体货架和堆垛机 序号 41 43 所代表的实体为传输带 和吸收器 用来完成货架中货物的取出 根据模型设置好参数进行 仿真 5 仿真结果及分析 5 仿真结果及分析 根据给出锭底和弹性管机床仿真结果数据做出锭底和弹性管机床空闲率折线图 机器 使用率折线图 具体如图 3 和图 4 所示 a 锭底机床的空闲率 b 锭底机床的使用率 图 3 锭底机床利用率 a 弹性管机床的空闲率 b 弹性管机床的使用率 图 4 弹性管机床利用率 从图 3 图 4 可以看出 锭底加工区和弹性管加工区不同机床的使用率不同 有些机床 的使用率很高 达到了 90 多 而有些机床的使用率较低 只有百分之几 这说明加工车间 的布局还没有完全达到最优配置 可以进一步优化加工车间的配置 设置好发生器 处理器 操作员 暂存器等实体的参数 使系统的资源达到了优化配置 反映出运用仿真方法对加工 车间系统进行研究比传统的方法具有更容易找出瓶颈 快捷 方便等诸多优点 6 结论结论 当然本文提出的布局并不是最优的配置 通过对此次仿真结果的分析 在此进流程的 基础上可以进一步改进系统 优化该自动仓储虚拟厂房的系统资源配置 达到了优化投资效 益的目的 本文的创新点在于 提出了基于 Flexsim 的自动仓储虚拟厂房 是将仿真软件 Flexsim 充分应用到厂房的规划和设计当中 通过建模和仿真来分析和评价系统 提供系统改进决策 依据 h t t p w w w e l e c f a n s c o m 电子发烧友 h t t p b b s e l e c f a n s c o m 电子技术论坛 参 考 文 献 参 考 文 献 1 罗振璧 朱立强 现代物流设施与规划 M 北京 机械工程出版社 2004 2 李晓雪 基于 Flexsim 的生产线建模与仿真 J 中国制造业信息化 2007 6 9 90 91 3 张跃刚 生产物流系统的计算机仿真应用 J 煤矿机械 2007 10 27 66 67 4 齐欢 王小平 系统建模与仿真 M 北京 清华大学出版社 2004 5 马玉敏 樊留群 张为民等 基于仿真的车间作业计划优化设计 J 系统仿真学报 2007 19 19 4548 4552 6 赵建辉 基于 Flexsim 的混流装配线投产顺序的仿真 J 微计算机信息 2007 8 3 23 29 31 作者简介 余流 男 汉族 1982 出生于江西南昌 华南理工大学机械与汽车工程学院硕士 研究生 主要从事数字制造及计算机控制研究 Biography Yu liu 1982 male Han NanChang JiangXi Postgraduate student in School of Mechanical