汽车装配线的可视化仿真研究

叶洪飞

摘 要：当前，由于装配技术系统仿真对象复杂以及传统仿真方式无法建立装配系统方面的仿真模型。使用面向对象的理论，基于汽车装配线的可视化仿真建立起基本仿真系统。文章阐述了实现这种技术的方式及步骤，其次，根据离散事件系统的特点详细介绍了装配仿真系统的仿真策略，最后，以某汽车总装车间为例，建立了装配线的可视化仿真系统。借助汽车装配的可视化仿真技术，运用计算机动态仿真实现车间布局设计与生产，并依次根据仿真结果来确定生产线的技术参数以决定生产。

关键词：混流装配 物理模型 逻辑模型

Research on Visual Simulation of Automobile Assembly Line

Ye Hongfei

Abstract：At present， due to the complex simulation objects of the assembly technology system and the traditional simulation methods， the simulation model of the assembly system cannot be established. Using object-oriented theory， a basic simulation system is established based on the visual simulation of the automobile assembly line. The article describes the method and steps to realize this technology. Secondly， according to the characteristics of the discrete event system， the simulation strategy of the assembly simulation system is introduced in detail. Finally， a visual simulation system of the assembly line is established by taking an automobile assembly shop as an example. With the help of visual simulation technology of automobile assembly， computer dynamic simulation is used to realize workshop layout design and production， and the technical parameters of the production line are determined according to the simulation results to determine production.

Key words：mixed-flow assembly， physical model， logical model

1 引言

在我国当前的汽车产品的多样性开发中，其实际的开发时间缩短，汽车装配线在工业领域的使用也较为宽广，已经在慢慢取缔传统的、单一的流水线生产模式。在工业制造生产当中，仿真技术的应用，成为工业产品分析与开发的重要工具，汽车装配生产系统实际过于繁琐，其仿真过程往往是离散事件仿真，相对而言可视化仿真的形式复杂。在汽车装配线的可视化仿真中设计调度模型、物流的设施性能、布局、系统的整体运行性能等问题。同样汽车的装配线中可视化仿真设计的投料节拍、传送带的速度、机床的加工时间等，可以模型化实现。传统的汽车设计开仿真技术的优化上，其主要表现在算法和数学模型基础，其功能在于对仿真对象最大简化，导致对于汽车生产车间的实际复杂情况，在当前的汽车装配生产车间，运用可视化仿真技术，针对汽车生产的理论实现装配线的可视化仿真系统建立，确保仿真系统的运行情况。可视化仿真技术在汽车装配车间的布局设计和生产过程的运用，能够实现汽车装配生产的技术参数规划的优化。

2 汽车装配线仿真系统

在汽车模拟装配车间的仿真系统建立中，需要从装配系统3D布局进行模型设计，同样在汽车装配线的仿真模型设计中，其参数设置和模拟流需要进行严格控制，确保汽车仿真模验证和分析。其汽车装配线仿真结果符合实际情况。汽车装配线仿真系统流程如图1所示。同样在流程系统涉及物理模型建立、仿真模型建立、仿真测试的建立。

3 可视化仿真物理参数模型

在建立汽车装配线的可视化仿真系统当中需要着重物理参数的建立。可视化仿真模型物理参数建立需要对生产线的各个组成部分的物理参数进行模型建立，根据实际的生产需求完善汽车装配生产线的仿真物理参数模型库的构建。从仿真物理参数模型库中可以调用一个相应的管理模型，以便于形成整个生产线的一个整体管理模型。在可视化仿真模型的参数中，需要定义系统中所需的没一个物理参数，确保定义物理对象之前定义其自己所属的对象类，以此建立可视化仿真物理参数模型，实现汽车可视化物理参数与对象模型的衔接，从而确保汽车装配的物理参数的准确。

可视化仿真物理参数模型中的每个特定的属性，确保属性以收集数据获得，同样可视化仿真物理参数模型数据需要囊括过去的生产统计信息、停机时间、历史记录、生产现场测量数据等。在汽车装配车间中构建分类机械，需要构建一台机器的仿真物理参数零件模型识别，通过设置相关的零件模型属性，如加工所有必需的机械零件、时间、成品等数据。可视化仿真物理参数模型結合汽车装配的实际工作情况，可视化仿真物理参数模型对仿真技术对进行系统自动仿真模拟建模，将生产装配线系统仿真中的对象设备类型划分为三类：其一，生产物理设备。通过建立装配生产场景的物理设备，其二，生产信息过程控制系统。其中包括管理计划、管理操作，管理控制，过程控制;其三，服务类别，可视化仿真物理参数模型包括生产计划统计，图表等。通过建立物理对象实现可视化仿真物理参数模型的建立。可视化仿真物理参数模型是可视化仿真操作的基础，是实现可视化仿真的主要需求条件。

4 可视化仿真模型的构建

在可视化仿真物理参数模型可以展示静态的仿真生产数据信息，可视化仿真模型的构建工艺流程中的动态仿真需要建立的仿真物理参数生产和装配线物理参数，根据不同的汽车装配工艺的不同要求。可视化仿真模型的构建需要按照汽车装配实际生产情况的详细数据，同样可视化仿真模型的构建对实时仿真物理参数流程实现动态可视化仿真。

可视化仿真模型的构建通过定义对象类关系，并在设备之间建立逻辑关系衔接，可以基于可视化仿真逻辑关系模型的构建。同样可视化仿真模型的设备逻辑关系，往往能够构建控制设备的质量行为，可视化仿真模型设备的零件质量流和成品质量。可视化仿真模型通过准确地建立设备的关系模型，实现定义组装的装配线的工作流程。从而让汽车装配线的可视化仿真形成有机生产系统。

仿真逻辑模型即用物理模型展示随时间的变化系统的不同状态。系统的设备状态包括各控制设备的零件加工状态运作和维护状态，与设备零件密切相关的运动事件以及这些零件在控制系统中快速流转的运动过程，通过模拟系统不同状态的自动展示来实现控制仿真系统模型的应用行为。生产仿真模型映射是生产仿真系统的约束映射，将实际的生产系统约束抽象为仿真模型约束，这些基本约束必须在逻辑仿真模型中得到充分体现。逻辑模型库主要用于为工厂中的系统构建生产信息与控制类，从而帮助建立合理的生产过程计划，运营管理信息控制和生产线中的物流管理。

5 仿真试验

对仿真系统模型设计验证进行分析、修改仿真模型设计参数的一个循环优化过程被称即开发优化，这一开发阶段主要内容涉及优化到仿真系统的服务分类。在建立仿真模型时，确定仿真系统的目标变量和决策变量。在制造系统运行了足够长时间的系统模拟测试之后，您可以生成数据以评估生产线。评估数据以数字文本或系统图的形式显示，并且系统评估由系统优化算法或应用程序设计开发人员工具执行。系统评估的结果可以选择正确的产品生产计划。

6 仿真策略

仿真策略是仿真模型的控制逻辑和仿真时钟的驱动机制，它是实现仿真可视化的重要组成部分，反映出了仿真模型的本质，基本确定了仿真模型的结构。在连续系统仿真中，时间的推进采用固定时间增量方法，而装配系统的仿真是典型的离散事件仿真，事件发生在一些随机的时刻，仿真时间的推进是基于事件的。在装配仿真系统中，零件到达某传送带上的控制点，机器加工过程结束，ACV的装载.卸载等等都是一个个事件，事件是最能反映离散事件系统本质的属性，它的瞬间操作或行为将导致整个系统状态发生变化。

7 装配仿真模型

在可视化仿真汽车装配生产中，根据某汽车总装厂的实际情况建立的一条典型的混合装配线的可视化仿真模型，建立汽车装配线的可视化仿真，以此找出汽车装配工艺设计的瓶颈，借助根据客户的需求，合理协调各个汽车装配设备的生产，实现汽车设备资源的合理运用。同样可视化仿真面向汽车生产过程中的自动物流仿真和数据分析的三维自动数字工厂开发，实现汽车装配生产物流仿真分析。同样可视化自动建模仿真，不仅能够模拟和分析生产车间的结构布局和生产过程管理外，也能够用户提供了一个简单的协作开发环境。

根据三维模拟物理系统重建，构建模拟物理系统所需的模型库，建设三维对象数据库，实现整个生产线的模拟物理过程模型的建设。设备之间的逻辑关系为系统的3D仿真建立了物理模型。车辆组装线主体采用上下两层的仿真物理参数结构布??局，并由两条平行的包装线组成，并行操作后的车内带和线（上层），底盘带和线（下层）可以组装。平行工作人员可以通过底盘杆和生产线完成车辆的整个车辆组装，并且在底盘杆和生产线之间还有一个重要的分支。

分解客户的整个车辆订单，以创建将零件发送到每个存储部件的请求，例如发动机型号，特定的颜色车身，座椅选择，特殊部件（例如冰箱）选择。可以确定实现汽车生产站点工作的緩冲区域仓库。实现汽车装配厂根据客户订购的各种型号安排实际的生产。

8 结束语

由此可见，在汽车装配线生产中，运用可视化仿真来实现装配车间的布局设计和生产过程的可视化。实现汽车装配的实施前，对生产线布局、工作流程和工件搬运工作的安全制定总体计划，从而实现汽车装配的精准与周期缩短。在生产汽车新产品线中，选择辅助工艺设计时，利用可视化仿真技术来提高汽车的结构形式，确定汽车生产线的技术参数，在现有生产线上，实现汽车产品改进和新产品设计，为汽车的可持续发展提高保障。

参考文献：

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