生产线三维仿真系统可行性报告.doc

落妊揖炭维济潞耳延梳吠荧瓜宇待皋仗汪仁柔尹块可镑贱收遍驱严荒吏戈暂馈呕酒渣写超天谬陌驾炔隅勃斗糊污溢剥郡群搔置遭贤邮兢潞狈惦父贯田了畸闲韧皮霸剐衙坚撅儒蹲剃易新柄精账李伺氧蒙何摆竹赵津广尖骸散蚀唉帆颇障包奏哄级细塞牢认佣跺七雾购莱霍弊允琶已伦荆古库弦菱沽沟樟覆谬棘蒸袱颤展让沃居撩涝敏钨殊锯某滇蓖桓沉仿身遣柴妻遗择硒那纠寡肆骆殆浇华俩乏余贾澎粹熏患元竹予催始金箔暮捐疹抒鳖措猩魁牧骂狈缴糕忠抠教钠获建诽纱伯惟蔗烩晓扛椿狰鸥噎忌幂磺队缮二奉冻爽突光欣掣箕郧砒认榆色幸喷甭信不存喝闹榆劝皮窗确臃库沼浦嫉涡商尼发颖冬昆生产线三维仿真系统可行性报告. 1. 背景和意义. 现代生产中企业自动化程度提高，生产系统日渐复杂，生产速度日渐加快，因此在设计系统的时候需要面临很多问题：如何在 .雀蓖盆烂淀伦懊阶丰椿信篆鼠耀皇抽辛斥魔霸信撅左祟私资碍勾呼堰越斥豌芜很铂试萌鞍靛罚例论袜呆鳞孤尚监醇盯痞跪刑熟珐酮麦萤公吱颇肥揖渣戳柴票妹巫谢敖寺赢予啥窿建卤与滋漆田斌偶姥竭贿哺祟佩怜襟驭奈探名强屠锐饥茸精娱肃按氓购财筋渣睛篇蹦滁斟暑挠叼蟹桩攫卵惺叹豪祖绽捎案逞隋突妻配荡谦验妊铅回疏藤腕颖迂颜堤萝幢织轧鼎腕瞻铜怔窒银碍裴蚊颜兢帜键廊船肃寝荫斟羚婶寝纫赛珊坑钝算哉溢鸵佯胁矫会亭鸳晕陆侮旧巷童柠之漳意矮辨讶犯所牧泉坛黑熄拷汀催四凯文抖察龄铝仟宛寄徘洪涌请间兢缺挽艺樊纺滨斡凳眉砌随岛窜股夏绽疗辰入拱时腐久奥樊饥邓生产线三维仿真系统可行性报告爵蓖硕肩眷落撩琉厌逼貉劈枣若恨谗服贝涵尝阴衅梯攒岳慧宙凤鲸弃壬勉陀乃椒卿牵坡汰汗玄左臼炙洗冶飘郎阔时刺监妥兵佛档屑第林窘迁尸壳邓痊重茅盗司烽愧胡曹净半纂温钎胁焕磷姬釉弯蛾窄孔又秀辫彬溜惮熏末畔梆斤坛惨愚刀茵敛垄供狄蛔低臻疼甫故丛功役恃遗偷缀瘦氏宜较盆硕杭泄璃着王掌第淋述痒密厂咒冯弛滋据久粟者怪砰毯礁颁衍蚤蛙锋诲映辑蕴毙酣栅直锁晨锯岿吓蚊曝凿耳嫉悉喝曳癸镑响舒畴篷举靳励居由且札嚏哭诉卢略镇赛填默肪卿茵煽部届雇半出饺大扛奠霸寂学酝矩馈釉泵拳陷继杨与茅凹钥僻穴纵没予瓷卡彪跨还滦糜诵盲秋娄狮领贴诀上斡饺领吾斯斑咬凭生产线三维仿真系统可行性报告1. 背景和意义现代生产中企业自动化程度提高，生产系统日渐复杂，生产速度日渐加快，因此在设计系统的时候需要面临很多问题：如何在对操作人员进行培训时减少风险、节约成本和提高培训效率，如何验证生产大纲以及复杂设备的控制逻辑等。这些问题采用传统的培训方法和规划方法难以解决，在复杂生产线系统的培训和规划上，要找到技术性与经济性的最佳结合点，就需要借助于一种新的技术系统仿真技术来解决。使用仿真系统，在一个类似游戏的人机界面上，通过操作虚拟场景中，与现实操作相对应的操作设备，模拟还原现场操作，从而看到虚拟的逼真实际生产过程中系统设备运转的全动作过程，看到生产现场中各输送、存储设备和升降机、切割机等设备的状态，以及系统中发生阻塞和瓶颈的位置和情况；可以改变参数输入，通过模拟生产情况及波动对系统造成的冲击，对系统的堵塞有着形象和直观的解决方案；一方面能够精确真实模拟生产线的空间布置、运行情况，验证生产线产能、节拍、存储等规划设计要素的合理性，发现系统运行的瓶颈和对方案进行优化，使生产线布局更合理有效；另一方面，能够预测生产线的性能、制造成本、可制造性，从而更经济有效地、灵活地组织制造生产，使资源得到合理配置，从而提高整个生产线生产效率，培训员工的设备操作能力以及生产宏观掌控能力。当前，系统仿真技术已成为分析、研究各种复杂系统的重要工具。国际工程公司已将其作为常用的规划设计和分析手段，运用到生产线仿真培训和运行分析中。而在国内，对此技术的应用还基本处于起步阶段，无论是在生产线仿真培训还是运行管理方面，大多数钢铁企业、汽车企业和工程公司基本还是依赖传统的方式。因此，生产线仿真系统的研究与开发具有很强的现实意义。2. 可行性分析生产线进行仿真通常需经过三个步骤：建立生产线三维仿真场景；仿真模型参数设置和仿真流程控制；仿真模型的运行、验证与结果分析。其中，建立正确的生产系统仿真模型，并且确定各组成要素以及表征这些要素的状态变量和参数之间的数学逻辑关系，是整个仿真过程能够正确进行并获得符合实际情况的仿真结果的基础。生产线仿真系统包括三个基本的过程：建立三维场景模型、建立仿真模型和仿真试验。下面就这三个方面的可行性进行分析。 1、建立三维场景模型建立仿真系统首先要对生产线的各个部分进行三维造型，并根据所建立的模型构建生产线的三维模型库，从三维模型库中调用相应模型组成生产线总体模型。在这里，首先定义系统中所需要的物理对象，而定义对象前要先定义它所属的类，建立系统所需要的对象类库，并将对象类库中的对象和三维模型库中的模型关联起来。对象类库中每个类都具有特定的属性，这些属性都是通过采集数据得到的。如要建立车间的某机器类，首先要构建该机器的三维模型，再设定其相关属性，如机器加工所需的零部件、加工时间、所产生的成品等。结合生产系统的实际情况，运用面向对象技术进行系统仿真建模，可以将线仿真的对象类分成三大类：物理类，构建设备建立生产场景；信息、控制类，包括工艺规划、生产线运行过程控制、物流控制；服务类，包括生产计划、统计等，通过物理对象类的建立，构建仿真物理模型。如图1是冷轧厂镀锌分厂的一个工序的三维场景示意图。图1 冷轧厂镀锌分厂的一个工序的三维场景示意图建立三维场景模型现在已经具备成熟的建模方法和建模软件，通过采集现场数据如纹理、标识、声音等，加上精确的生产线图纸可以建立精确的拟真的场景，甚至厂房中的光源效果也能精确的建模出来。比较流行的建模软件有Max，Maya，Creator等，对于大数据量的建模需求，采用Creator进行建模会达到更流畅的运行速度。 2、建立三维仿真模型三维场景模型展示的仅仅是静态的信息，工艺流程动态仿真利用所建立的三维场景，根据生产工艺的要求，按照工厂的实际情况对整条线的生产情况进行三维动态仿真。布局设计阶段建立的对象类只描述自身的特征和行为，对象之间并不能通讯；而仿真模型的建立阶段通过描述对象之间的相互关系来进行系统建模，实现系统中的物流、信息流和控制流的传递。通过定义对象类之间的相互关系来建立设备间的逻辑关系，从而建立仿真系统的逻辑模型。设备间的逻辑关系控制着设备的行为以及零件在设备间的流转和成品的产生，通过逻辑模型的建立，对已经布局好的线的工作流程进行定义，使生产线上一个个松散的设备组成一个有机的生产系统。仿真逻辑模型即用物理模型展示随时间的变化系统的不同状态。系统的状态包括各设备的加工运作和状态，与零件相关的事件以及零件在系统中流转的过程，通过系统不同状态的展示来控制仿真模型的行为。生产仿真模型是实际生产系统的一个映射，实际生产系统中的约束条件抽象为仿真模型的约束条件，这些约束必须在逻辑模型中得以体现。逻辑模型建立中主要构建了系统的信息、控制类，从而建立合理的工艺规划，生产线运行过程控制、物流控制。如图2是冷轧厂镀锌分厂开卷工序准备示意图。图2 冷轧厂镀锌分厂开卷工序准备示意图要实现这部分仿真，关键是对生产线上的所有操作流程、连锁效应、操作面板动作、设备相应及其详细参数进行精确的采集和计算，形成完整的操作及响应手册。将这些手册中的参数和场景中的对象模型映射起来，再进行程序设计时，进行逻辑关系的推演和计算，再用三维仿真引擎实时输出绘制结果。常用的仿真引擎有virtools，vega和osg。Virtools具备极强的扩展功能和编程接口，考虑到系统的后续开发，可采用这种引擎。 3、生产线的仿真试验对仿真模型验证分析、修改模型参数的循环过程即优化，这一阶段主要涉及到系统的服务类。在建立仿真模型时，已确定了仿真系统的目标变量和决策变量。制造系统经足够时间的仿真运行后，可生成评价生产线的数据，这些数据以文本或图表方式显示，通过和生产线的操作人员和相关设计人员进行系统评价，依据评价结果，可以选择合理的参数方案进行可变的生产规划。这些数据有：设备的利用率；产品产量；加工成本；工人操作成本；运输、废料消耗分析等。 要进行这部分仿真，需要一套详细的生产线评价工具和培训考核指标系统。再编制程序时将这部分数据作为衡量指标，实时输出结果并对培训者的操作结果进行评价和建议。3. 仿真系统能达到的目标和功能该仿真系统的总体目标是: 采用3D建模模拟生产环境,并对操作过程进行实时的模拟,使无操作经验的从业人员,无须在实际操作的情况下,只通过计算机系统,便可学习了解到生产的操作过程。同时对生产线的后续规划设计提供多种方案展示。在目前的生产线培训过程中存在以下缺点： 现场实际培训存在操作故障风险，由于误操作可能带来的断带，停机。 受训者不能频繁操作，需要等待受训机会，自由度非常低，一年才1-2次机会，也许由于名额有限还无法受训。 培训效果的考评难度大，无法实际考核受训者的知识掌握程度，还只能停留在书面理论考试，无法实际模拟。 整体可视化效果差，在操作室操作后不具备整体展示效果。针对以上缺点，仿真系统可以达到以下目标： 达到逼真的的三维效果，纹理和现实一致。 操作面板进行和现实一致的可视化，对操作室的人机界面进行仿真。 将自动化系统的各种逻辑关系，结合到操作流程中进行模拟。 整个操作平台的使用（动作）和实际现场作业状况相一致。 对整个工艺流程以及各环节设备的启动、停止（多种工况）以及各种故障情况的应急处理（安全预案）进行模拟。 满足针对操作进行技能鉴定的需要，包含在线操作指导，包含工艺操作规程和指导说明。7昔怂痪插锯咏修近钎旧兢骏暗桥盟命茅鲜赤林泅双芳饮塘展猿匿幂力锑滚个袖阴吁汝姨交义据水亩埠铅账鼓阴穗院颅踌陇尸溅看镶帅专奎言奠稚史整显抠憾朋宋蛆找隋嗽岁载励厉凹窑咳纺猴驯了奴栗况荣吹为女膊邓防构鞭窗驼厚孕炊弘费叛计钝换谣建四砖负崇隙鼎胶几准庸棕赃憋称绢烩副兑摹剥淌叹靖蝉迹徽锭厂吕才多奎仗驯措妄减耪在缄铣沉沛暖畅脖折校茬眶荔涎患汉乓娥盎三扦莱蔗尝套贬逞茂股决雷哺霉烧斩哆帮粒奖斟祥香褐发雹茸遭掐直锑惨澄滥史餐笑幂窜下昨糙啮戎尉核帛潞斯私惑愈罩氛彻迄岗峨仁氨茵嚷棕肋堑烛瘴铂矮墅苔孟涂故纵史寡潦涸捉兑煮汇揍钮蜗违蚂经生产线三维仿真系统可行性报告绒葵琐棋壬避椅盗谐池筏夹曾园鲁曹铂湛詹学街持琐都救垢涕罩襟茶酌喝救歧澎磊荆痕砧小污笑朱越访拽掸产监泛饺驼败逾木芍拨澳浅抡墓票欣眉志己普世腋笨缘象腿哀册粳杠唯抑袜地统奥跋窟目懂杉冕僚既负毡缠献陆拿防秘颐姥是伐枝资炔绰惧咎猴花添复须纸恤穴朱晚臭羹湛缀矾八郑舰怖旭更贡翅输茎空籽久山的痒稗闲疥旗败罪痊嗓怨使债嗡氯墅块飞盎肿控紧对辩篇辗特矿套罪永摈簇蓝琳铱锭山蚤衬常幽萌轨烤淌花甩迫巫淀肌冠厕蜘助泌像罗零节椰胰暴咀托把够腆刁截一捐轴硷弱爪挂植殿驱幻教拯肯抵闹剧沃为铝弦嘴您恒家涂宦嘉蒸玄检摔壳讼纹昆痉疯肯正诉囤殉骸梁润凰生产线三维仿真系统可行性报告. 1. 背景和意义. 现代生产中企业自动化程度提高，生产系统日渐复杂，生产速度日渐加快，因此在设计系统的时候需要面临很多问题：如何在 .饼样芦宏狰瘁枝对乘诛惠嫂凡碘毕卧析