【文章內(nèi)容簡介】 企業(yè)都是用 AGV 小車實現(xiàn)智能搬運，但如何使其利用最大化，效率最大化，更智能就成為了一流企業(yè)所逐漸發(fā)展的方向 。 研究意義 21世紀制造業(yè)將進入一個新階段，敏捷制造將成為企業(yè)的主導模式。能否西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 抓住市場機遇開發(fā)出新產(chǎn)品將是企業(yè)贏得競爭的主要手段。要減小生產(chǎn)成本對生產(chǎn)批量的依賴，就要發(fā)展敏捷制造裝備。繁重制造裝各 的可編程、可重組和快速響應能力使得在進行小批量生產(chǎn)時，可實現(xiàn)接近中、大批量生產(chǎn)的效率。自動導向小車 ((Automated Guided Vehicle 簡稱 AGV)是移動機器人的一種，是制造企業(yè)物流系統(tǒng)中的重要設(shè)備，主要用來儲運各類物料，為系統(tǒng)柔性化、集成化、高效運行提供了重要保證。 AGV 主要有兩類形式，一種是固定路徑 AGV，它的運行路徑是固定的，且有軌道，故導引技術(shù)相對簡單 。另一種是自由路徑 AGV，由于沒有軌道，它為 AGV 自由運行提供了最大可能，但由于技術(shù)限制， AGV 沿任意路徑自由運行仍是一個有待解決的技 術(shù)難題。 在以往的生產(chǎn)線上，導向式 AGV 是人們經(jīng)常采用的方式，有導軌式、磁導引式等方法。這些方法都需要預先規(guī)劃好 AGV的運行路線，而且生產(chǎn)車間的裝置不能隨意移動。隨著生產(chǎn)車間智能化的提高，線邊暫存區(qū)和搬運小車 AGV 的參數(shù)的優(yōu)化也越來越重要， AGV 參數(shù)很多，這里討論其數(shù)量，載重量和速度的優(yōu)化。當車間的布局變化后，只要及時改變規(guī)劃系統(tǒng)的參數(shù)即可滿足路徑規(guī)劃要求。 資料顯示 :在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程中，僅僅有 5%的時間是用于加工和制造，剩余的 95%都用于儲存、裝卸、等待加工和輸送 :在美國，直接勞動成本所占比例不足生 產(chǎn)成本的 10%，且這一比例還在不斷下降，而儲存、運輸所占的費用卻占生產(chǎn)成本的 40%.因此，目前世界各工業(yè)強國普遍把改造物流結(jié)構(gòu)、降低物流成本作為企業(yè)在競爭中取勝的重要措施，為適應現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，物流正在向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。自動導引小車AGV適應性好、柔性程度高、可靠性好、可實現(xiàn)生產(chǎn)和搬運功能的集成化和自動化，在各國的許多行業(yè)都得到廣泛的應用。 本文主要研究內(nèi)容 由于總的仿真時長就是履行完成這批訂單所需要的時間 makespan 而對于一般的 MTO 企業(yè)，影響 makespan 的因素有幾個，如裝配工站的設(shè) 備利用率，節(jié)拍，線邊暫存區(qū)最大最小庫存量，搬運小車數(shù)量及速度，裝載量大小 [14]。本文具體研究內(nèi)容如下： （ 1）分析和研究 混流裝配線 AGV小 車間 參數(shù)優(yōu)化 問題 。 （ 2）掌握 eMplant 的 仿真環(huán)境。 （ 3）利用 eMPlant 對 MTO 混裝線進行建模 [15]。 （ 4） 針對混流裝配線搬運小車 AGV 參數(shù)對混裝線的影響進行仿真和分析。 （ 5）通過仿真實例模擬實際工況，并對 參數(shù)優(yōu)化 方案進行對比。 本章小結(jié) 熟悉 AGV小車的概念以及發(fā)展狀況，結(jié)合現(xiàn)代制造、物流等行業(yè)分析 AGV在其領(lǐng)域的作用，利用建模和仿真 試驗得出 AGV 參數(shù)最優(yōu)解 。2 MTO 混流裝配線模型的建立 6 2 MTO混流裝配線模型的建立 一般 MTO 企業(yè)混裝線概述 企業(yè)接受客戶訂單，定期或不定期進行匯總并制定生產(chǎn)計劃，將訂單分配給分公司的各條裝配線，其中的任意一條裝配線均可完成全部或部分訂單，假設(shè)對于不同類型 產(chǎn)品的裝配線序列已經(jīng)確定的情況下的物料配送，即混流裝配線為保證已有裝配任務(wù)的的及時完成，如何在正確的條件下，將正確的物料按正確的數(shù)量在正確的時刻從物料中轉(zhuǎn)區(qū)運送到混裝線的各個備料暫存區(qū)。 一般 MTO 企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品種類很多，每一種由于產(chǎn)品顏色和部分構(gòu)成件等的變化 又有多種型號規(guī)格，因此，一般客戶訂單需要體現(xiàn)的是產(chǎn)品種類，型號規(guī)格，需求數(shù)量，交貨期及其他要求，混裝線接收的生產(chǎn)計劃應該包含這些信息，生產(chǎn)計劃指令中的訂單順序可以看成總廠調(diào)度優(yōu)化后的裝配順序。對于每種產(chǎn)品每種型號規(guī)格均有零部件清單 BOM 表，表中至少包含零部件編號，一件成品需要該零部件的數(shù)量及類別。 本文嘗試在 Plant Simulation 中建立這類企業(yè)的裝配線物料配送的仿真模型。一般 MTO 企業(yè)運作過程如圖 ： 圖 一般企業(yè)運作過程 本文研究需要用到的軟件 是 eMPlant，是由 以色列 Teomatix 公司開發(fā)的，又稱為 SiMPLE++，是用 C++實現(xiàn)的關(guān)于生產(chǎn)、物流和工程的仿真軟件，它是面向?qū)ο蟮?、圖形化的、集成的建模、仿真工具?？梢詫Ω鞣N規(guī)西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 模的工廠和生產(chǎn)線，包括大規(guī)模的跨國企業(yè)，建模、仿真和優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，分析和優(yōu)化生產(chǎn)布局、資源利用率、產(chǎn)能和效率、物流和供需鏈等。該軟件提供了大量生產(chǎn)設(shè)備單元和物流裝置的模型庫，包括物流對象、信息流對象、服務(wù)類對象和移動對象；還提供了豐富的概率分布函數(shù)，使得建模時只需要從交互界面中選擇一種分布就可以輕松地輸入仿真參數(shù) ，代替了復雜的編程。其內(nèi)嵌的 SimTalk 語言，其編程語法與 VC++完全類似，可靈活地用于規(guī)劃、仿真和優(yōu)化制造企業(yè)、生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程。軟件還提供了各種統(tǒng)計分析工具、實驗工具和優(yōu)化工具，這些都有助于瓶頸的消除，達到資源配置的優(yōu)化，從而設(shè)計出負荷平衡、高效率的生產(chǎn)線。利用 eMPlant提供的模型庫，建立系統(tǒng)的仿真模型。具體步驟如下： （ 1） 新建仿真項目 。 （ 2） 規(guī)劃項目的組織結(jié)構(gòu) 。 （ 3） 建立仿真模型 。 （ 4） 確認仿真模型 。 （ 5） 實驗設(shè)計和仿真模型分析。 啟動 Plant Simulation，打開 文件 1) 右擊 Class Library 下方的 Basis，在彈出菜單中選擇“新建 — 文件夾”，將新建的文件夾改名為 Delivery。 2) 右擊 Delivery，在彈出菜單中選擇“新建 — 文件夾”，將新建的文件夾改名為 MUs。 3) 單擊 Basis 里的 MUs 文件將其打開，按住 Ctrl 鍵的同時，單擊 Entiry 拖入Delivery 的 MUs 文件夾內(nèi)，在 Delivery— MUs 文件夾內(nèi)生成一個新的Entiry，改名為 Pruduct；用同樣的方法生成一個新的 Transporter（改名為 Forklift）和 一個新的 Entiry（改名為 Parts），以及一個新的 Container（改名為 Pallet）。 4) 右擊 Delivery，在彈出菜單中選擇“新建 — 層”，并改名為 MTO結(jié)果如圖 所示 。 圖 MTO及 MUs文件夾 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 編輯動畫圖標 1）右擊 Product，在彈出菜單中選擇“編輯圖標?”后，彈出圖標編輯對話框，如圖 所示。不改變原有圖標，采取新增圖標的方式進行擴充。 圖 Product圖標 2）選擇圖標編輯對話框主菜單“ IconNew?”，彈出新圖標編輯窗如圖 （ a）所示。在 Name 后面的文本框輸入 A1，再選擇主菜單“ ToolsClipart Libraryd?”，彈出操作系統(tǒng)的文件瀏覽器對話框，找到圖庫所在目錄，如圖（ a）所示。 3）把 文件圖標拖入圖標編輯器的編輯區(qū)內(nèi)，如圖 （ b）。單擊圖標工具欄中的 ，移動光標到圖中坐標顯示為（ 24， 12）的位置單擊，生成一個動畫仿真時的參考點。單擊工具欄的 ，保存新建圖標。 （ a） 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 （ b） 圖 Product圖標 4）重復以上步驟，新增所需要的所有表示產(chǎn)品的圖標。 參照同樣的方法新增零件 Parts 的圖標，然后對 Product 和搬運小車原形設(shè)置相關(guān)參數(shù)。在 Product 內(nèi)定義了 4 個自定義屬性變量： Char 則是為生產(chǎn)準備時間進行換線、換型服務(wù)準備； Exchng 記錄上架是否為新訂單； sch_pos 記錄該上架件屬于第幾個訂單； bom_pos 則記錄該上架件在 BOM 標的位置，如圖 （ a）所示。 （ a） （ b） 圖 Product和 ForkLift的設(shè)置 框架 模型的基本思路如如圖 所示。 按圖 所示的對象以及名稱、標簽名等在模型層 MTO 中建立相應的對象。其參數(shù)采用默認值。如圖 所示 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 建模流程圖 圖 MTO模型層中的基本對象 雙擊“裝配工站原形”圖標。 1） 單擊部件來源（ Assembly table with）后面選擇文本框的▼，選擇“前（ Predecessors）”項后單擊 Apply 按鈕。 2） 單擊 Open 按鈕，在 Predecessors 項的位置輸入 2，表示 零部件來源于第2 前節(jié)點， Number 表示該裝配線需要消耗的 2 號節(jié)點來源的零部件的數(shù)量。如果來源不止一個節(jié)點，則輸入完成后按 Enter 就可增加一個來源點。單擊 OK 返回。 3） Assembly mode：有 Attach MUs 和 Delete MUs 兩種，選擇“刪除 MUs”即 ExitingMU選擇“主 MU”。 4） Sequence 服務(wù)請求：選擇“ MU 然后服務(wù)”，單擊 OK 按鈕。 5） 單擊 Toolbox 下 Material Flow 欄中的 Frame 圖標，在 MTO 模型中插入一個子模型層，并改名為 PreStroe，標簽名為“物料中轉(zhuǎn)區(qū) ”。6） 單擊模型層主菜單 Tools，在下拉菜單中選擇 Custom Attribute。 基本參數(shù)確定 四個基本數(shù)據(jù)表的生成 自動生成裝配線并連接起來 自動生成 AGV運行路線 PreStore 車間物料預投區(qū)生成，并設(shè)立簡單的調(diào)度策略 AGV 上料調(diào)度策略的設(shè)計 AGV 卸料策略的設(shè)計 配送規(guī)則建立 將調(diào)度及規(guī)則轉(zhuǎn)化為 Method 模型調(diào)試及實驗 設(shè) 計 優(yōu) 化AGV 數(shù)量及速度 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 7） 單擊模型層主菜單 Tools，在下拉菜單中選擇 Custom Attribute。 8） 在彈出的對話框中單擊 New 按鈕彈出 （ a）所示的變量定義對話框，按圖 所顯示變量及數(shù)據(jù)類型分別定義。 圖 MTO模型層中的用戶自定義屬性變量的定義 9） 如圖 （ a）所 示輸入屬性變 量名稱 ObjectName，把數(shù)據(jù)類型改為 table后，在 Data type 下方彈出 Value 及 Open 按鈕。單擊按鈕打開一張空白表。 10） 右擊圖中橙 色區(qū)域，在彈出的菜單中選擇 Format，在彈出的對話框中選擇 Dimension，在 Number of Columns 文本框內(nèi)輸入 1，單擊 Apply 按鈕。格式化后的數(shù)據(jù)表如圖 （ b）所示，按照圖中數(shù)據(jù)輸入。 （ a） （ b） 圖 清除原有模型對象西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 DeleteAllObjects 是用來清除 MTO 模型層中的一些物流對象的，假設(shè)上一次執(zhí)該模型時總的裝配工站數(shù)量是 10 個，而 這次需要 8 個工站的模型。一般是先將上次模型的物流的對象及信息流對象刪除，再重新生成一條 8工站的裝配線模型。如不需修改，該方法運行一次就可以了。 雙擊 DeleteAllObjects（清除對象），加入 SimTalk 代碼。 （見附錄 A） 生成生產(chǎn)計劃表 自動生成生產(chǎn)計劃表 Schedule、 BOM 表和加工準備時間 SetupTime，生成這三張表的 SimTalk 語句放在 CreateDataTable 中。 （見附錄 A） 生產(chǎn)計劃表如圖 。 圖 隨機商城訂單等數(shù)據(jù) 當有了上面三個基本數(shù)據(jù)表后就可錄入生產(chǎn)計劃、制定各種型號規(guī)格產(chǎn)品的BOM表及各種類產(chǎn)品在同一條裝配線進行裝配是的生產(chǎn)準備時間了。本模型采用隨機生成這三類數(shù)據(jù)，然后手動修改的方法。因此，該方法運行時先調(diào)用方法CreataDataTable，然后分別為三個表生成相應的數(shù)據(jù)。輸入 CreateInitObjects方法的 SimTalk 代碼。 （見附錄 A） 先運行 DeleteAllObjects 方法，再運行 CreateInitObjects 方法，模型自動生成三張主數(shù)據(jù)表及各裝配站的加工時間表，以及加工過程 中使用的臨時數(shù)據(jù)表Inventory。， BOM 表如圖 ，生產(chǎn)準備時間表如圖 。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 BOM表 圖 運行 CreateInitObjects 方法后，除了在 MTO 模型層生成了上述表格外，還生成了 1 個子模型層 SubMTO，如圖 。 圖 SubMTO的生成 裝配線接收總廠或分公司安排生產(chǎn)任