基于RaLC的自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線虛擬仿真驗(yàn)證

引言

近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)全球化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢(shì)加強(qiáng),制造業(yè)正面臨著越來(lái)越激烈的挑戰(zhàn),物資流通的速度與效率成為衡量一個(gè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要指標(biāo)。生產(chǎn)物流作為現(xiàn)代生產(chǎn)的重要組成部分,隨著生產(chǎn)力水平的日益提高,其蘊(yùn)涵的巨大潛力越來(lái)越多地引起了人們的注意。

而作為制造產(chǎn)品的生產(chǎn)車間,其生產(chǎn)線布局的優(yōu)劣對(duì)生產(chǎn)物流起著決定性的作用,如何設(shè)計(jì)出高效的生產(chǎn)系統(tǒng)一直是困擾我們的難題。物流系統(tǒng)仿真技術(shù)作為新型技術(shù),提供了一種很好的解決途徑,尤其是在對(duì)復(fù)雜而詳細(xì)的物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃、分析改造的過(guò)程中,更是不可或缺的重要工具。

本文擬結(jié)合公司自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線布局,利用RaLC物流系統(tǒng)仿真軟件建立虛擬仿真模型,并對(duì)自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線及配套生產(chǎn)物流布局進(jìn)行仿真分析研究。

1虛擬仿真驗(yàn)證的目的

公司自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線需滿足系列電連接器的自動(dòng)化、數(shù)字化、柔性化、流水式混裝,由四段循環(huán)式裝配線構(gòu)成。自動(dòng)化裝配線由主線體、緩存線體和各作業(yè)工位組成。緩存線體實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),各緩存線體上設(shè)置自動(dòng)化工位和人工工位。針對(duì)上述裝配生產(chǎn)線,仿真分析目標(biāo)如下:

(1)根據(jù)工藝設(shè)計(jì)方案的物流規(guī)劃,通過(guò)物流邏輯建模的方式,對(duì)物流規(guī)劃方案進(jìn)行仿真分析與評(píng)估,為優(yōu)化物流提供建議。

(2)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)線上物流設(shè)備與加工設(shè)備的利用率,并分析各工藝設(shè)備之間的匹配性,找出裝配車間各工序或者生產(chǎn)線的瓶頸,通過(guò)多方案比較,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

(3)分析生產(chǎn)線上各個(gè)工位之間的工作勞動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)各個(gè)工位設(shè)備的等待、運(yùn)行等分析。

(4)分析工程設(shè)計(jì)的物流方案)包括裝配車間內(nèi)物流及廠區(qū)內(nèi)物流),分析物料載具的需求量。

2仿真實(shí)施步驟

根據(jù)自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線工藝布局圖,采用RaLC仿真軟件進(jìn)行1:1三維仿真建模,采集相關(guān)典型產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù),經(jīng)整理后導(dǎo)入仿真模型。通過(guò)仿真運(yùn)行后導(dǎo)出日志文件,經(jīng)分析整理后形成分析報(bào)表,重點(diǎn)從裝配生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)作業(yè)人員及設(shè)備的時(shí)間利用率、產(chǎn)能入手,對(duì)物流規(guī)劃方案進(jìn)行仿真分析與評(píng)估,判斷是否存在通道堵塞、節(jié)拍不平衡、存在瓶頸等狀況,為優(yōu)化物流提供合理化建議。

2.1采集工藝布局?jǐn)?shù)據(jù)

根據(jù)虛擬仿真驗(yàn)證要求及建模數(shù)據(jù)要求,采集包含立體倉(cāng)庫(kù)區(qū)、裝配線及配套功能區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)布局?jǐn)?shù)據(jù)(工藝布局圖)、自動(dòng)化設(shè)備參數(shù)、作業(yè)人員配置情況及各環(huán)節(jié)作業(yè)流程等數(shù)據(jù)。

2.2建立仿真模型

建模過(guò)程將分為整體布局、設(shè)備參數(shù)設(shè)置、作業(yè)人員配置、作業(yè)邏輯設(shè)置四個(gè)部分。

(1)整體布局:根據(jù)生產(chǎn)線工藝布局圖,首先搭建廠房建筑模型,包含地面、墻面、立柱、通道等:然后劃分樓層,標(biāo)記功能區(qū)域。

(2)設(shè)備參數(shù)設(shè)置:根據(jù)步驟2.1中所采集的設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù),在整體布局模型基礎(chǔ)上,通過(guò)RaLC仿真軟件內(nèi)嵌設(shè)備模塊新建各區(qū)域所需設(shè)備設(shè)施,并根據(jù)工藝布局圖中的標(biāo)識(shí)進(jìn)行定位。設(shè)置各設(shè)備尺寸、運(yùn)行時(shí)間、移動(dòng)速度等詳細(xì)參數(shù)。

(3)作業(yè)人員配置:根據(jù)步驟2.1中采集的作業(yè)人員數(shù)據(jù),設(shè)置立體倉(cāng)庫(kù)區(qū)配套分揀工位作業(yè)人員的作業(yè)流程、工序、耗時(shí)、數(shù)量:設(shè)置自動(dòng)化裝配線各人工工位對(duì)應(yīng)的作業(yè)人員作業(yè)流程、工序、耗時(shí):設(shè)置負(fù)責(zé)裝配線與各功能區(qū)域間物料轉(zhuǎn)運(yùn)的作業(yè)人員的作業(yè)流程、工序、耗時(shí)、數(shù)量等。

（4)作業(yè)邏輯設(shè)置:根據(jù)步驟2.1中采集的作業(yè)流程數(shù)據(jù),設(shè)置設(shè)備運(yùn)行邏輯、協(xié)調(diào)邏輯以及物流存儲(chǔ)和流向邏輯。

2.3梳理采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)

根據(jù)裝配生產(chǎn)線虛擬仿真驗(yàn)證的要求,將典型產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程確定為裝配生產(chǎn)線仿真范圍。梳理每種典型產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù),包括典型產(chǎn)品及相關(guān)配件的裝配工藝流程圖、裝配工序清單、生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)等三部分。

2.4整理仿真數(shù)據(jù)

根據(jù)RaLC仿真軟件所指定的數(shù)據(jù)文件格式,對(duì)上一步采集的生產(chǎn)仿真相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,形成可直接導(dǎo)入仿真模型的xML格式仿真數(shù)據(jù)文件。

2.5運(yùn)行仿真分析

通過(guò)仿真運(yùn)行后導(dǎo)出日志文件,分析整理后形成各環(huán)節(jié)作業(yè)人員及設(shè)備的時(shí)間利用率、產(chǎn)能趨勢(shì)圖等。

3裝配生產(chǎn)線仿真驗(yàn)證

3.1布局建模

根據(jù)生產(chǎn)線工藝布局圖,在RaLC仿真軟件中1:1進(jìn)行三維建模。

3.2流程設(shè)置

（1）插頭流程（插頭裝配):①分料配送二②裝插針二③殼體組件組裝二④插頭裝配二⑤分離力、互換檢測(cè)二⑥電性能檢測(cè)一⑦檢外觀一⑧裝防塵蓋一⑨產(chǎn)品下線后轉(zhuǎn)至交收檢驗(yàn)間,空載具回流。

(2)插座分為兩個(gè)子流程:

活動(dòng)層組件裝配:①分料配送一②裝接觸件一③鉚接一④產(chǎn)品下線后轉(zhuǎn)油脂間,空載具回流。

插座裝配:①分料配送一②裝接觸件一③殼體組件組裝一④分離力、互換性檢測(cè)一⑤電性能檢測(cè)一⑥檢外觀一⑦裝尾罩、裝防塵蓋一⑧產(chǎn)品下線后轉(zhuǎn)至交收檢驗(yàn)間,空載具回流。

3.3參數(shù)設(shè)置

(1)裝配線輸送速度設(shè)置:輸送速度24m/min。

(2)載具尺寸設(shè)置:載具尺寸200mmx100mm。

(3)作業(yè)人員參數(shù)設(shè)置:行走速度50m/min:持手推車行走速度30m/min:旋轉(zhuǎn)90o時(shí)間1s:持手推車旋轉(zhuǎn)90o時(shí)間3s:拿取時(shí)間1s:放置時(shí)間1s。

(4)工位參數(shù)設(shè)置:按要求分別采集了插頭裝配、活動(dòng)層組件裝配、插座裝配中各工序的工藝數(shù)據(jù),并分別設(shè)置了對(duì)應(yīng)各工位的時(shí)間參數(shù)(作業(yè)工時(shí)、準(zhǔn)備工時(shí)、等待工時(shí))、輸入/輸出物料、作業(yè)方式、轉(zhuǎn)運(yùn)方式等。

3.4仿真驗(yàn)證結(jié)果

(1)環(huán)形緩存主線可最多緩存185個(gè)載具,"分料配送"工位緩存線上可最多緩存5個(gè)載具。

(2)在一個(gè)班次(8h)時(shí)間內(nèi),對(duì)圓形分離脫落生產(chǎn)線同時(shí)進(jìn)行插頭、插座裝配過(guò)程仿真,得出自動(dòng)裝配檢測(cè)設(shè)備利用率情況(圖1)、各作業(yè)人員利用率情況(圖2)以及各產(chǎn)品的最大產(chǎn)能分別為70只、67只、40只。

由上述仿真結(jié)果可知:

(1)柔性化絕緣組件自動(dòng)組裝系統(tǒng)前期處于滿負(fù)荷狀態(tài),分離力自動(dòng)檢測(cè)裝置、圓形活動(dòng)層自動(dòng)組裝系統(tǒng)、絕緣耐壓自動(dòng)檢測(cè)儀作業(yè)時(shí)間分布較為均勻。

(2)"分料配送""裝尾罩、裝防塵罩"工位作業(yè)人員利用率偏低,小于20%,后續(xù)可對(duì)生產(chǎn)線人員配置進(jìn)行優(yōu)化。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用RaLC物流系統(tǒng)仿真軟件,對(duì)電連接器自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得出:柔性化絕緣組件為整條自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線的瓶頸所在,其效率決定著生產(chǎn)線的效率與產(chǎn)能。生產(chǎn)線上個(gè)別工位作業(yè)人員的利用率偏低,布局及人員配置還有提升優(yōu)化的空間。

自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況較為復(fù)雜,但是通過(guò)使用仿真軟件對(duì)生產(chǎn)線的虛擬仿真驗(yàn)證,能為生產(chǎn)線的規(guī)劃建設(shè)提供一些優(yōu)化改進(jìn)的思路,使資源配置盡量?jī)?yōu)化,為建立和完善企業(yè)數(shù)字化制造體系,提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),使企業(yè)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面取得很好的效益。