工厂仿真软件生产系统仿真 让企业数字化转型实现弯道超车
工厂仿真软件生产系统仿真 让企业数字化转型实现弯道超车
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工厂仿真软件生产系统仿真 让企业数字化转型实现弯道超车

发布时间:2023/2/6 来源:杰索 788

  生产系统仿真侧重于生产计划环节。生产计划环节可以通过使用虚拟仿真技术,预先规划工厂的生产线布局、设备配置、生产制造工艺路径、物流等。在仿真模型“预览”的基础上,可以分析、评估和验证,快速发现系统运行中存在的问题和需要改进的地方,并及时调整和优化,减少后续生产执行阶段物理系统的更改和返工次数,从而有效降低成本,缩短工期,提高效率。

  生产系统仿真侧重于对生产线、工艺、物流等的仿真,在虚拟环境中对其进行优化。随着现代产品的复杂性增加,其工艺更加复杂,传统的流水线形式无法满足很多特定产品的生产过程,这就需要对产线的布局、工艺、物流进行设计,以避免出现效率及成本的浪费。

  生产系统仿真主要包括以下内容:

  ① 生产线布局仿真

  针对新工厂建设与现有车间改造,基于企业发展战略与前瞻性进行三维工厂模拟验证,减少未来车间调整带来的时间和成本浪费。

  ② 工艺仿真

  真实反应加工过程中工件过切或欠切、刀具与夹具及机床的碰撞、干涉等情况,并对刀位轨迹和加工工艺进行优化处理的。

  ③ 物流仿真

  通过物流仿真优化工艺、物流、设施布局、人员配置等规划方案,提升数字化车间规划科学性,避免过度投资。

  ④ 机器人仿真

  基于三维空间,验证机器人工作可达性、空间干涉、效率效能、多机器人联合加工等,输出经过验证过的加工程序,提升工艺规划效率。

  ⑤ 人机工程仿真

  通过仿真对关键工艺进行装配仿真分析、人机工程分析、装配过程运动学分析,最终可输出三维作业指导。

  本文侧重于介绍生产系统仿真在产线布局、工艺过程仿真及生产物流仿真。

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  生产系统仿真遵循的原则

  ① 产线布局

  产线布局,即是按照厂房的空间情况,设置产线布局。产线布局应该解决生产加工区、缓存区、物料堆放区等作业单元,解决设备与设备之间的相对位置、通道的横向面积,同时解决物料搬运流程及运输方式。

  产线布局就遵循以下原则:

  符合工艺过程要求。即充分考虑每首工序的生产效率与时间定额,满足各工序的生产平衡,充分利用设备产能。

  物流搬运时间短。在满足工艺的前提下,使得物流运输路径方便快捷,尽量避免物料交叉搬运与逆向流动,做到物流运输时间最短。

  保持生产柔性。车间在制品暂存区、原料存放区、缓存区等作业单位适中,不宜过多、复杂,以免造成加工混乱和空间的严重浪费。

  空间利用率高。生产区域及存储区域的空间设计都应该合理,最大限度的利用空间。

  ② 工艺过程仿真

  工艺过程仿真,即是按照产品的加工工艺,在虚拟环境下重现产品的加工过程。工艺仿真主要解决工艺过程中的碰撞、干涉、运动路径、人员操作的宜人性等问题。

  工艺过程需要遵循以下原则:

  工艺过程无碰撞、干涉。主要通过模拟装配工艺过程,及时发现装配过程中存在的干涉、碰撞等问题,提升装配工艺过程的可操作性。

  人机工程。主要考虑在工艺加工过程中,工人的视线范围不被遮挡,肢体可以达到要求位置,空间大小方便工人操作,承受的负荷及操作时间不易使工人疲劳,同时在危险环境中要有安全防护措施。

  装配路径最优。主要考虑减少无效的零件移动、无效的人员运作,提升装配工艺效率。

  ③ 生产物流仿真

  生产物流仿真,即是对物料的流动过程进行仿真,包括原材料、半成品、返修品、合格品、报废品等的流转过程进行仿真。主要解决在生产过程中物料的运输的经济性,时效性,流动路线优化,缩短搬运时间、减少路径干涉等问题。

  生产流程仿真需要遵循以下原则:

  优化空间利用率。即物料在流动过程中,就避免重复、冗余路线。降低库存,减少在制品数量。

  生产系统能力平衡。即生产资源与人员等的合理匹配。

  优化物流中的瓶颈环节与关键路径。

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  生产系统仿真过程

  生产系统仿真过程可以分为四个部分,前期准备、仿真规划、建模、仿真优化。在仿真规划阶段,需要明确仿真要解决的问题,搜集需要的资料;建模阶段则包括设备及流程的建模;仿真优化则是对整个生产系统进行调整优化。

  生产系统的仿真是个复杂过程,不仅需要掌握仿真软件的操作技术,还需要对工厂的工艺、生产、流程等有相当的了解。生产系统仿真需要收集大量的资料,包括厂区布局图、设备清单与设备规格说明、生产线产品及零部件清单,零部件三维模型、厂区效果图、线边仓对应零部件或半成品数量、产品模型、工艺说明书、工艺布局图、工装夹具、工时定额、物料信息表,各工位上人员和设备的动作顺序、动作时间、动作路径信息等。

  布局仿真的建模主要是厂区、厂房、生产线、物料等对象的3D 建模或模型处理,其要点在于模型的几何精度、精细度、数据量、纹理贴图效果等要符合预定要求。

  物流仿真的建模则包括不同类型的设备与生产资源的实现逻辑建模;生产线流程的时序逻辑建模等;工艺过程建模是在布局模型基础上,依据工位操作内容建立人员和设备的运动模型(运动路径与速度等)、工位上运动时序模型等。

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