Automobile Technology & Material
红旗繁荣工厂焊装车间物流系统仿真分析
摘要：在已知车间整体布局、工艺流程、设备参数等数据的前提下，通过仿真手段对红旗繁荣工厂焊装车间的方案的产能、侧围吊具数量、滑撬数量进行分析，确定了在达产情况下的最优吊具及滑撬数量，同时对空
Plant Simulation中线的缓存进行了分析，采用的平台是 仿真软件，在结论中指出了项目方案存在的主要问题，对滑撬数量及侧围吊具数量进行试验并得出最优组合。
关键词：焊装车间 仿真 Plant Simulation中图分类号：N945.13 文献标识码：B 10.19710/J.cnki.1003-8817.20210266 DOI:
1 前言
仿真是对现实世界的过程或系统随时间运行的模拟。为了进一步研究系统本身以及系统内部各实体之间的关系，并对系统运行状况进行真实准确的预测，可以构建一个真实系统或实体模型
[1]。然而，实际系统往往极为复杂，且造进行试验价即为昂贵，因此，我们需要新的手段来描述系统运行状态，预测系统行为。模拟仿真是以一种相对较少的数学假设来描述系统复杂行为的方法，在建立适当的仿真模型后，以电脑进行模拟，从而清楚准确的了解系统的行为。
焊装车间的生产物流系统是典型的离散型事件系统，具有随机性、并发性等特点，而且焊装工艺与涂装、总装工艺息息相关，焊装车间的物流规划设计复杂、工序多。
Plant Simulation
是面向对象的层次化结构的
Sim⁃
仿真软件，除了提供丰富的对象库，还能通过
Talk
语言实现仿真控制策略。运用该仿真软件建立涂装生产物流系统仿真模型并分析，能够验证
作者简介：艾巍（1981—），男，工程师，学士学位，主要研究方向为机械化输送及数字化。
参考文献引用格式：
艾巍，李传州，朴永灿.红旗繁荣工厂焊装车间物流系统仿真分析[J].汽车工艺与材料, 2021（9）：28-32.
AI W, LI C, PIAO Y. Simulation Analysis of Logistics System of the Welding Workshop at Hongqi Factory Fanrong Branch [J]. Automobile Technolo⁃ gy & Material, 2021(9): 28-32.
方案的合理性，并为制造型企业在生产管理方面做出有效的决策提供支持。
2 系统概述及工艺流程
2.1 系统概述
整个焊装车间项目全线采用虚拟安装、虚拟调试、虚拟仿真技术，通过数字化设计，测试从工艺到信号的可行性和可靠性，用虚拟测试实现从
设计到现实生产的无缝衔接[2]
。
车间生产能力如下：设备开动率为95%；焊装车间合格产能为60 JPH（每小时整车产能）；返修率为5%。
2.2 工艺流程
a.焊装车间的基本工艺流程主要是先将冲压好的零件分别焊装，其中包括地板线的焊装、侧围线的焊装、车身成型线的焊装，最后是调整装配线，在这里主要完成的是“四门两盖”的安装，最后
[3]。车间总体上是一
得到白车身送至涂装生产线
1）。
个流水线式生产线（图
b.车间内分为多层，车身和空滑橇通过升降机、滚床和移行机等设备，在多层之间形成循环。
EMS
c.侧围线采用 运送。
d.系统受厂房面积和产能提升限制，方案存在不确定因素。
3 仿真目标
Plant Simunation
根据业主的实际需求，以 三维仿真软件为平台进行系统仿真，构建焊装车间及空中机运线三维可视化仿真模型系统，将系统仿真作为方案评估和验证的重要手段[4]，可实现的预
期目标如下。
a.以三维仿真软件为平台，创建机械化输送系
统的三维离散动态、模块化的仿真模型； b.验证现有的工艺方案是否能够达产，若不能
则需要分析原因并提出改进的措施；
c.通过虚拟现实技术和仿真结果的数据分析，
优化焊装车间的设计方案，评估合理的空中机运线的缓存位置、滑撬及吊具数量设置，找出焊装车间产能的瓶颈点所在；
d.通过长时间、多随机数的不断仿真验证，得
出整个车身库系统所需的最少滑撬、吊具数量和合理滑撬、吊具数量。
e.通过多媒体技术，利用虚拟化车间，制作三
维全景式焊装车间生产运行动画。
4 仿真分析
4.1 仿真输入
4.1.1
车间方案布局
AUTOCAD
通过 软件建立整个车间布局图（图
2）。
4.1.2 工艺参数工艺参数在业主给定产能和节拍的基础上编
1）。
制（表
4.1.3
设备模型
3～图6）。
使用设备的三维模型如下（图
4.2 仿真过程
以焊装生产线的布局图为背景，按照工艺流
Plantsimulation
程的顺序，在 中分别建立焊装车间
的各工艺段的模型、EMS
空中运输线及空中机械
化运输线，然后在顶层模型中，用“Interface”接口
将相互联系的子模型连接起来，形成完整的焊装车间仿真模型。
4.2.1
二维仿真效果
Plantsimunation
首先使用 建立二维模型（图
7～图9）。
4.2.2
三维仿真效果完成二维仿真编程后开始三维仿真建模（图10～图11）。
5 仿真输出
5.1 产能验证
考虑开动率的情况下，打开时间控制器
“Event Controller”使模型连续运行31 2天
天，从第
3
开始统计，取 次试验的平均结果作为仿真结果。产能验证结果显示，提升方案的焊装产能可以达
60 JPH，如图12
到规划的 所示。
5.2 滑撬数量实验
保持侧围吊具数量充足供应，实验结果显示，
280
最优的方案为滑橇 个，仿真前滑撬计划生产数
350 70
量为 个，根据仿真结果可以节约滑橇共计
13 2
个，如图 及表 所示。
5.3 吊具数量实验
280
确定滑撬数量为 个后，对吊具数量进行
35
实验，实验的最优结果为侧围外板吊具数量
50
个，侧围内板吊具数量 个。仿真前计划生产数
50
量为侧围外板吊具数量 ，侧围内板吊具数量
70，根据仿真结果可以节约吊具共计35
个，如图
14 3
及表 所示
5.4 空中机械化运输线缓存数量分析
UB1 UB2
到 的缓存容量较小，容易被占满和拉
15），理想曲线呈正态分布；UB2 UB3，UB3
空（图 到
MB1，MB1 MB2
到 到 的缓存容量偏大；其余空中线各路段缓存容量充足，呈理想状态；滑撬分布均
4、表5）。
匀，没有堆积和等待现象（表
6 结论
6.1 建立技术路线，确定仿真流程
a.仿真输入：方案布局图、系统逻辑、线体速度、节距节拍、设备预估数量、时序图等；
b.仿真分析：建立模型、编写程序、输入参数、验证方案；
c.方案调整：重新仿真、再验证、直到最优解； d.仿真结论：编写报告、制作视频[4]。6.2 模型总结
a.产能达标，可以达到60 JPH的要求；
B.UB1到UB2缓存容量较小。
6.3 提效降本根据仿真结果，可以指导设计空中线缓存区的大小，在可以达产的情况下，减少不必要的缓存，提高空间利用率，降低成本。
6.4 质量提升
a.通过仿真局部调整方案，对于空中线的缓存数量，存储策略提出指导意见；
b.指导电控系统及空中线仿真策略，节约时间成本。
参考文献： [1] 张晓萍. 物流系统仿真原理与应用[M]. 北京:中国物资出版社, 2005: 15-18.
[2] 蔡坤穆, 王上棋. Automod模拟软体的设计与应用[M].台湾:文魁资讯股份有限公司, 2008: 5-6.
[3] [美]班克斯. 离散事件系统仿真[M]. 肖田元, 慧,范文译. 北京:机械工业出版社, 2019: 14-18.
[4] 黄大巍, 艾巍. Automod仿真技术在汽车生产线上的应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2015: 3-9. AT &M