數字化製造-基於Plant Simulation的衝壓車間數字化仿真平臺研究

衝壓車間是將板材衝壓造成汽車車身、車箱、車底板等部件的過程，衝壓是汽車生產四大加工工藝的首個工序，直接影響着汽車焊裝、塗裝、總裝車間的生產。衝壓車間生產具備如下特色：

換模時間長：每種衝壓件均有一套專用衝壓模具，模具從模具庫經過天車送到衝壓線，並進行換模，換模時間需幾分鐘到十幾分鍾，遠大於單個產品的衝壓時間，所以換模時間不可忽略。

大批量生產：因不一樣產品換模時間較長，且準備過程須要消耗大量的能源和人力，生產過程應儘可能減小換模次數，所以採用批量生產的方式。

需求拉動：爲了知足下游車間正產生產，衝壓車間需根據下游車間的需求計劃進行批量生產，在保證安全庫存的前提下，儘量減小在製品數量。

 

 

模型邊界和仿真目標

仿真平臺以衝壓車間爲分析研究對象，研究的範圍從毛坯進入衝壓車間開始到衝壓件離開衝壓車間進入焊裝車間爲止，不包括衝壓車間之外的生產操做。基於衝壓車間具體實例的分析，仿真優化模型的目標有：

(1) 基於衝壓車間的生產工藝流程，構建衝壓生產線的線體仿真模型，對衝壓生產車間進行動態分析。

(2) 採用參數化建模的技術，開發通用的衝壓車間仿真平臺，能對不一樣的規劃方案進行分析比較，提升仿真平臺的柔性。

(3) 分析衝壓車間叉車數量對衝壓車間產能的影響，肯定最優的叉車數量,肯定車間毛坯和衝壓件庫緩存區的大小等。

創建車間的三維動態展現模型，實時瞭解車間和模型的運行狀態。

模型假設

衝壓車間物流多且過程複雜，若對全部的生產動做要素進行分析，不只會消耗大量的人力物力，也會影響對仿真目標的分析研究，所以在實際建模的過程當中要根據衝壓生產線的特色和仿真目標的不一樣，對分析目標影響較小的因素進行簡化，保證仿真模型的有效性。結合衝壓車間優化改善的目標，對衝壓生產系統模型作以下假設：

(1) 衝壓生產設備發生故障致使停線的機率按照設定的分佈函數隨機發生。

(2) 衝壓工位的機器人、夾具、端拾器等不作具體動做建模，以每一個設備做爲最小的建模對象。

(3) 除衝壓線尾人工裝衝壓件到料框外，其餘區域認爲人員充足供應，模型中省略對工人的建模。

建模流程

 

Plant Simulation仿真模型中對象要素

Plant Simulation是一個面向對象的離散型建模和仿真軟件，根據衝壓車間各對象元素的特色，主要的建模單元有：

(1) 毛坯件：採用移動對象Entity表達，主要屬性有名稱、長度等。根據這些屬性肯定衝壓毛坯數量、托盤容量、訂單數量等。

(2) 衝壓工位：採用物流對象SingleProc表達，主要參數有衝壓時間、故障率和平均修復時間等。

(3) 托盤：採用移動對象Container表達，主要參數有長度和容量等。

(4) 安全區：採用資源對象LockoutZone表達，主要參數爲安全區工位列表，控制安全區全部工位的故障。

(5) 模具庫、衝壓件庫: 採用物流對象Buffer表達，主要參數爲容量。

結束語

採用Plant Simulation軟件創建衝壓車間通用仿真平臺，實現對衝壓車間緩存區大小、轉運批量、生產計劃、瓶頸環節分析等。平臺採用模塊化、參數化建模方式，知足技術人員對功能模塊進行快速的調整、規劃，能有效提升車間規劃的效率、爲車間生產提供決策支持。