【正文】 exsim 仿真軟件對 汽車 車身 焊接生產(chǎn)線 進行了建模仿真，并對其建模方法及實現(xiàn)過程進行了研究，現(xiàn)總結(jié)如下 : (1)汽車 車身 焊接生產(chǎn) 線存在較高的復(fù)雜性，綜合運用計算機仿真技術(shù)可以預(yù)見 焊接生產(chǎn) 線的潛在問題，可以避免因初期不合理的設(shè)計而造成的經(jīng)濟損失，做到問題的及時解決及處理，且成本低廉，對企業(yè)經(jīng)濟效益的提高有重要幫助。 24 圖 13 優(yōu)化后的生產(chǎn)線模型運行圖 25 模型運行的標準報告 如表 5： 表 5 優(yōu)化后模型運行綜合報告 Object stats_contentavg stats_output stats_staytimeavg state_since 處理器 6 1087 處理器 7 1087 處理器 8 1087 19 處理器 9 1087 處理器 10 1087 合成器 16 5434 處理器 18 1086 處理器 20 1085 處理器 22 1084 處理器 24 1084 由表可知，原有三個工位經(jīng)過整合，空閑率由 80%左右降到了 40%，車身焊接生產(chǎn)線的平衡率得到了提升，更大程度的利用了設(shè)備進行生產(chǎn)，同時 減少了工位數(shù)量，節(jié)省了企業(yè)人力資源。處理器 18 對應(yīng)工位為骨架補焊，處理器 20 對應(yīng)工位為焊縫修補，處理器 22 對應(yīng)工位為車身骨架檢測調(diào)整，經(jīng)過工藝驗證，三個工位可以整合。 如果 內(nèi)容相同的 工序 是由不同類型的設(shè)備 完成的， 可能會有不同的數(shù)量和質(zhì)量 ， 這是因為由于現(xiàn)實 情況， 導(dǎo)致每臺機器的處理速度和精度都有不同程度的差異。 23 生產(chǎn)線平衡原則 生產(chǎn)線平衡的改善包括以下兩個原則： （ 1） 既要 調(diào)整每個流程的操作單元操作的時間小于生產(chǎn)線 ， 也 要 遵守制造過程的優(yōu)先級 ，還要 使這一過程盡可能減少 工序的 數(shù)量 [16]； （ 2） 等待時間的過程盡可能少 ，而且 盡可能每一工序相對同樣的忙碌 ， 使生產(chǎn)時間的損失減少到最低 影響生產(chǎn)線平衡的要素 影響生產(chǎn)線平衡的要素主要有三類： （ 1） 工序的作業(yè)內(nèi)容 工序的作業(yè)內(nèi)容 是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求 ， 在指定的位置來完成工作。 工作站（ work station）有時也稱工位，是裝配線中的一個工作地，產(chǎn)品在此工作地要完成一個或幾個 動作 。 空閑時間（ idle time）具體是指員工、生產(chǎn)設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)沒有作業(yè)的那段時間。 一個生產(chǎn)線中難免會出現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)奏較慢的工序，其中節(jié)奏最慢的那道工序一般被稱為“瓶頸”工序 [15]。 22 5. 車身焊接生產(chǎn)線的優(yōu)化 生產(chǎn)線平衡相關(guān)概念及原則 生產(chǎn)線平衡相關(guān)概念 生產(chǎn)線平衡研究的內(nèi)容就是 調(diào)整整個生產(chǎn)線的全部工序，使每個工序都盡可能的運行相同的時間。模型運行的標準報告如圖 9 所示 ，在模型低倍時間運行中能夠展現(xiàn)系統(tǒng)的運作情況。要注意 的是 ， 改變的模型實體 得 參數(shù) 設(shè)置之后 ，也需要重新編譯運行 ， 否則會引起 軟件崩潰 。同時由于處理器較少，從而省略了將數(shù)據(jù)從 Excel 電子表格轉(zhuǎn)移到 Flexsim 軟件的過程，并直接在每個處理器設(shè)置各自的操作時間。合成器參數(shù)的比例設(shè)置時以端口一參數(shù)為基準，因此其他四個端口比例均設(shè)置成 1 即可滿足條件。 因為 在真正的裝配線 上 ， 當(dāng)暫存區(qū) 產(chǎn)品積壓太多 ， 生產(chǎn)線 將會短暫的斷線 ， 在 此工位前的 工人 也 將停止工作。如圖 8： 圖 8 發(fā)生器參數(shù)設(shè)置 步驟三： 每個 工位 之 間設(shè)置暫存區(qū)域 ， 用 暫存區(qū)域?qū)ο髞肀硎?半成品的 堆積 ，也就是半成品中轉(zhuǎn)站 。 圖 6 仿真實體流程圖 生成器 1 處理器 6 處理器 22 暫存區(qū) 21 處理器 20 暫存區(qū) 19 處理器 18 暫存區(qū) 17 合成器 16 暫存區(qū) 15 暫存區(qū) 14 暫存區(qū) 13 暫存區(qū) 12 暫存區(qū) 11 處理器 26 暫存區(qū) 25 處理器 24 暫存區(qū) 23 生成器 2 生成器 3 生成器 4 處理器 7 處理 器 8 處理器 9 處理器 10 生成器 5 暫存區(qū) 27 暫存區(qū) 29 處理器 28 吸收器 30 17 其中處理器及合成器對應(yīng)的工位 如表 3 所示： 表 3 模型與工位的對應(yīng)關(guān)系 模型 對應(yīng)工位 模型 對應(yīng)工位 處理器 6 前端分總成焊裝 處理器 18 骨架補焊 處理器 7 底板分總成焊裝 處理器 20 焊縫修補 處理器 8 側(cè)圍分總成焊裝 處理器 22 車身骨架檢測調(diào)整 處理器 9 頂蓋分總成焊裝 處理器 24 側(cè)蒙皮張拉焊裝 處理器 10 后端分總成焊裝 處理器 26 頂蓋蒙皮張拉焊裝 合成器 16 六面體車身 總成焊裝 處理器 28 前后蒙皮張拉焊裝 按如下步驟建立該車身焊裝生產(chǎn)線的仿真模型： 步驟一：從實體 庫中將流程圖所需的實體模型拖到模型視景窗口中，并根據(jù)車身焊接流程連接各個實體模型。 建立車身焊接生產(chǎn)線模型 Flexsim 中各實體與焊接生產(chǎn)線各工位的對應(yīng)關(guān)系如表 2 所示。 (4) 仿真模型的運行與實驗分析。 (3) 設(shè)置實體參數(shù)、屬性。 Flexsim 建模步驟 使用 Flexsim 軟件建立仿真模型的步驟一般如下： (1) 在模型視景窗 口中建立實體對象：用鼠標在實體庫面板中將建模要用到的實體拖放到模型視景窗口中，一般說來，系統(tǒng)是由處理者和接受處理者兩類個體組成。 （ 3）焊接生產(chǎn)線大部分機器狀況良好，研究中并不考慮機器的損耗和維修。 15 4. 基于 Flexsim 的車身焊裝生產(chǎn)線仿真 建立仿真模型 仿真模型簡化 仿真模型的原則為所構(gòu)造的仿真模型在不影響仿真結(jié)果的前提下，模型應(yīng)該盡可能的簡化。于是，詢問相關(guān)工位的技術(shù)人員，采集所需的經(jīng)技術(shù)人員處理過的數(shù)據(jù)。 該焊裝車間生產(chǎn) 現(xiàn)狀概括 ： （ 1） 由于該汽車生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較大，裝配了很多目前在國內(nèi)比較先進的現(xiàn)代化焊接設(shè)備，所以整個焊裝車間趨向自動化生產(chǎn)，焊接生產(chǎn)線運行流暢。該公司由于引進了許多先進的設(shè)備，使車間基本實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。 （ 2）移動式點焊機 有些汽車車身零部件外形尺寸大，也較 笨重，移動不方便，不便用固定式點焊機焊接。 （ 3）凸焊 凸焊也是 點焊的一種變型，在汽車車身骨架的焊接生產(chǎn)中，把比較小的金屬 11 零部件焊接到較大的金屬零部件上所使用的焊接方式就是凸焊。細分之下，這兩類點焊方式還能分為單點、雙點和多點焊這三種。必須使用高精度的焊裝夾具、先進的焊裝方法和焊接設(shè)備。蒙皮和車身骨架的焊裝包括： (1) 前端蒙皮與骨架的焊裝； (2) 后 端蒙皮與骨架的焊裝； (3) 左右 側(cè)圍蒙皮與骨架的焊裝； (4) 頂蓋蒙皮與骨架的焊裝； (5) 車門蒙皮與骨架的焊裝。 用來制造汽車車身的材料大多是低碳鋼。汽車車身的主要焊接工作流程為 :將金屬沖壓件制作成車身零件，然后把車身零件焊接成半成品的車身，最后通過生產(chǎn)流水線作業(yè)，把半成品車身組成成品車身 [9]。隨著批量的增加，焊接工作轉(zhuǎn)為流水線式，尤其是車身的總裝經(jīng)常是在有多個工位的焊接線上完成的，其中每個工位都有夾具來保證焊接的質(zhì)量。 汽車車身焊接概述 汽車車身焊接特點 （ 1）車身構(gòu)件 汽車的車身是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它是由幾百種，甚至上百的薄板沖壓件連接在一起的，通過焊接，鉚接，機械粘接和連接的方法。 汽車 車身的焊 接有點 復(fù)雜。（ 4） Flexsim是拖放圖形建模型方法，是通過從固定類部件庫，執(zhí)行類部件庫，流體類部件庫，以及用戶部件庫中拖放實體模型。圖 4 是 Flexsim軟件構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖。 Flexsim 是由美國的 Flexsim Software Production 公司生產(chǎn)出品的 ,是一款商業(yè)化離散事件系統(tǒng)仿真軟件。 仿真研究不能簡單地按照這九個步驟進行，得到系統(tǒng)的內(nèi)部細節(jié)后，一些項目可能要返回到先前的步驟。 （ 7）仿真時鐘 仿真時鐘是顯示著仿真時間的變化。 （ 3）狀態(tài) 狀態(tài)是系統(tǒng)中的實體在任何一個時間的所有屬性的集合。 離散系統(tǒng)仿真要素 離散事件系統(tǒng)仿真的基本元素有如下 8 種。 6 圖 2 面向?qū)ο蟮姆抡娼＿^程 與傳統(tǒng)的面向過程的方法相比，面向?qū)ο蟮慕７椒ň哂歇毺氐膬?yōu)勢：如果有改變的功能出現(xiàn)，面向過程的方法可以是相當(dāng)繁瑣，相對而言， 只需針對這些變化來修改的 面向?qū)ο?的 建模方法 就簡單多了 。 （ 1）面向?qū)ο蟮碾x散事件系統(tǒng)仿真 一切事物把對象做為唯一的模型，對象之間除了相互傳遞信息之外，沒有其他的聯(lián)系。 集成計算器輔助制造 （ IDEF） 方法則是通過建模程序來獲取某個特定類型的信息。系統(tǒng)中的事件是由系統(tǒng)的狀態(tài)來決定的，系統(tǒng)的狀態(tài)變化又是由系統(tǒng)的事件來驅(qū)動的，而這些狀態(tài)可以用條件來進行描述。它把系統(tǒng)解釋為：為眾多離散的卻又互相聯(lián)系產(chǎn)生作用的因素并為外部用戶提供功能的結(jié)構(gòu)模型。 根據(jù)上述 分類 的 標準，本文 描述的汽車車身焊接生產(chǎn) 系統(tǒng) 就是 離散 型 系統(tǒng)。 各種模型特性的比較如圖 1。一般有兩個類型：一個是可接收輸入并進行動態(tài)仿真的可控模型；另一個是用計算機模擬和編程語言表達的仿真模型。 系統(tǒng)模型分類 （ 1）物理模型 物理模型就是真實系統(tǒng)的縮小或放大，它可以表現(xiàn)出系統(tǒng)每個組成部分之間的關(guān)系和系統(tǒng)的主要特性。 從上述定義中可以看出，系統(tǒng)有三個特性：多樣性、相關(guān)性和整體性。據(jù)國外統(tǒng)計，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計與規(guī)劃時采用系統(tǒng)仿真，能使投資減少 30%，可減少庫存控制方面的 15%的庫存。 20世紀 90 年代，系統(tǒng)仿真真正被美國國家關(guān)注，在美國提出的二十二項國家關(guān)鍵技術(shù)中，系統(tǒng)仿真技術(shù)排在第十六位；美國國防部二十二個國防主要技術(shù)里面，系統(tǒng)仿真技術(shù)也排在前列?；谟嬎銠C技術(shù)的系統(tǒng)仿真模擬較為真實的演示了現(xiàn)實系統(tǒng)的運行情況。這就是系統(tǒng)仿真，一門實驗性和綜合性的學(xué)科。何智春對基于 Flexsim 的機加工車間設(shè)施布置進行了建模與仿真，對基本布局形式、物流基本形式以及搬運系統(tǒng)設(shè)計對車間布置階段的研究 ,提出了三者之間的相互關(guān)系是機加工車間 設(shè)施布置的科學(xué)方法。 ,Johnson 等利用 Flexsim 的仿真語言對 HP 公司在北美新配送中心仿真 ,建立一個自動分揀系統(tǒng)、訂單采集、大量訂單出貨和再包裝過程四個