孫成彪，袁艾

（貴州航天天馬機(jī)電科技有限公司，貴州遵義，563000）

0 引言

現(xiàn)階段我國一些汽車制造廠家將CAD/PAM/CAM/CAE等系統(tǒng)引入產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，制造過程采取各種數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等設(shè)備，生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)使用CIMS/ERP/MIS/PLM等軟件。可是以上系統(tǒng)即便將產(chǎn)品開發(fā)與加工能力提升，然而尚未提升生產(chǎn)調(diào)整與工藝規(guī)劃能力，那么導(dǎo)致的瓶頸效應(yīng)對(duì)汽車企業(yè)效能造成極大的限制，耗費(fèi)比較多的金錢與時(shí)間。

1 裝配線對(duì)象建模

1.1 裝配線物理建模

虛擬物理模型生產(chǎn)資源主要的有工人與裝卸機(jī)器、緩沖站、機(jī)床、AGV、原料站、卸料站等。物理設(shè)備類根據(jù)相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系把派生出來檢測(cè)輔助設(shè)備類、物理設(shè)備類、加工設(shè)備類。加工設(shè)備類不只是繼承物理設(shè)備類的功能、物理、狀態(tài)、過程等基本屬性，還具備設(shè)備失效率、標(biāo)識(shí)、修復(fù)率、規(guī)格等，過程屬于還有設(shè)備利用率等。物理設(shè)備負(fù)責(zé)運(yùn)輸與存儲(chǔ)設(shè)備間工件物料，比如機(jī)器人、傳送帶、倉儲(chǔ)設(shè)備、懸掛鏈、AGV等，完成搬運(yùn)物料與傳送工件的工人也能夠抽象的當(dāng)成物流設(shè)備。檢測(cè)輔助設(shè)備主要的是檢測(cè)等，并且輔助順利完成加工工藝，比如探傷儀、外圓跳動(dòng)儀、卡尺、銷孔跳動(dòng)儀等設(shè)備。按照不同檢測(cè)項(xiàng)目，輔助設(shè)備類派生出傳感器類、粗糙度測(cè)量類、量具類等。

1.2 裝配線工藝建模

要想進(jìn)行裝配工藝描述，那么將工藝類當(dāng)成工藝建模基類，包含這工藝內(nèi)容、名稱、標(biāo)識(shí)等屬性，還會(huì)派生出來工藝規(guī)程類、生產(chǎn)計(jì)劃類、加工工藝參數(shù)類、生產(chǎn)安排類、工序類等。工藝規(guī)程類屬性主要的有重組時(shí)間、成本、名稱、可用度、產(chǎn)量、裝配流程編碼、標(biāo)識(shí)等，生產(chǎn)計(jì)劃類屬性為成本、產(chǎn)量、內(nèi)容、標(biāo)識(shí)、交貨期、生產(chǎn)計(jì)劃描述、名稱等，加工工藝參數(shù)類屬性是切削深度、橫向進(jìn)給速度、名稱、縱向進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、標(biāo)識(shí)等，生產(chǎn)安排類主要有準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間、班次數(shù)量、名稱、換班時(shí)間、生產(chǎn)安排描述、標(biāo)識(shí)等，工序類屬性主要的是循環(huán)裝配時(shí)間分布、需求加工設(shè)備數(shù)量、需求工人數(shù)量、工序優(yōu)先級(jí)、名稱、平均循環(huán)裝配時(shí)間、需求AGV數(shù)量、裝配工件數(shù)量、內(nèi)容、標(biāo)識(shí)等。

1.3 裝配線邏輯建模

邏輯控制完成選擇、調(diào)度生產(chǎn)資源功能，通過邏輯控制類能夠抽象描述發(fā)生特定時(shí)間不同資源對(duì)象交互活動(dòng)決策行為。邏輯控制類屬性主要的有邏輯運(yùn)行有限級(jí)、控制對(duì)象數(shù)量、控制器標(biāo)識(shí)等。邏輯控制類行為方法主要的有隊(duì)列邏輯、工件路由邏輯、選擇資源邏輯、加工工藝邏輯等模式。

2 變速器裝配線仿真環(huán)境搭建

2.1 建立和轉(zhuǎn)化飆速器虛擬裝配模型

對(duì)象是某傳動(dòng)公司汽車變速器裝配線，研究這一裝配線建模、規(guī)劃仿真、仿真優(yōu)化實(shí)現(xiàn)等過程。圖1顯示的是轉(zhuǎn)化到QUEST自定義模型庫的變速器零部件模型庫。

2.2 變速器虛擬裝配線車間整體規(guī)劃

為了仿真運(yùn)行虛擬裝配線，應(yīng)該遵循現(xiàn)實(shí)變速器裝配線裝配工藝規(guī)劃裝配線與安排虛擬車間環(huán)境。變速器箱體零部件主要的是中間軸部裝總成、一軸部裝總成、移動(dòng)軸部裝總成以及二軸部裝總成構(gòu)成，通過在變速器總裝線上實(shí)現(xiàn)總裝。現(xiàn)實(shí)變速器裝配線有比較多零部件，裝配工序特別繁瑣，如果絕對(duì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)變速器裝配層次結(jié)構(gòu)自下而上規(guī)劃勢(shì)必存在著特別龐大虛擬裝配線仿真流程，還存在十分高硬件要求，那么通過將二軸部裝總成裝配線當(dāng)成例子仿真規(guī)劃變速器虛擬裝配線。

圖1 變速器零部件模型庫

3 變速器裝配線仿真優(yōu)化

3.1 借助QUEST/DELMIA軟件仿真變速器裝配線

通過將全部變速器虛擬裝配線物理模型搭建，按照裝配工藝要求定義各個(gè)生產(chǎn)資源仿真模型參數(shù)與邏輯事件，基于此裝配線仿真。定義仿真時(shí)間為兩千秒，獲得圖2的裝配線仿真車間現(xiàn)場(chǎng)截圖，大致上所以工件緩沖站堆積大量零件，獲得各自緩沖站的緩沖容量，運(yùn)送零件傳送帶存在不少零件堆積，阻塞物流，使得中間軸部裝與二軸作業(yè)區(qū)面臨繁忙狀態(tài)。

圖2 變速器裝配車間仿真（2 000 s 時(shí)）總裝線一側(cè)場(chǎng)景截圖

3.2 變速器裝配線仿真優(yōu)化

經(jīng)過反復(fù)運(yùn)行仿真模型與調(diào)整，確定將總裝線上的生產(chǎn)節(jié)拍控制在92~96s，生產(chǎn)線獲得了較理想的平衡狀態(tài)。裝配線仿真現(xiàn)場(chǎng)情景分別如圖3所示。

圖3 裝配線調(diào)整后仿真（3 600 s 時(shí)）場(chǎng)景示意圖

4 結(jié)束語

利用三維數(shù)字化工廠仿真軟件DELMIA/QUEST對(duì)汽車變速器生產(chǎn)線進(jìn)行了可視化裝配工藝仿真，找出并解決了裝配線中存在的瓶頸、不平衡、物流運(yùn)送不順暢等問題。經(jīng)多次仿真和優(yōu)化調(diào)整后，得出了較佳的裝配線平衡和優(yōu)化方案。該技術(shù)可應(yīng)用于汽車制造企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

[1]王龍濤,謝義菁,王漣清.數(shù)字化設(shè)計(jì)及評(píng)審在整車開發(fā)中的應(yīng)用[J].上海汽車,2016,(06):43-47+62.

[2]周爾民,徐翔斌,潘磊.汽車變速器裝配線可視化裝配工藝仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]. 汽車技術(shù),2012,(07):53-57.