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生产系统仿真软件,实现数字化工厂的利器!

新闻2020-07-08 16:01:00


生产系统仿真的简介及作用:

生产系统是一个为了生产某一种或某一类产品,综合生产工艺、生产计划、质量控制、人员调度、设备维护、物流控制等各种技术为一体的复杂系统。影响该系统的因素太多,导致生产管理人员难以驾驭这样的系统,但是通过系统仿真的方法,可以解决生产及其物流过程中存在的很多问题,这些问题主要体现在:
系统生产率、生产周期、在制品库存、机器利用率和人员效率、设备布置合理性、生产成本。
建立可视化的生产系统仿真模型,并输入相关生产系统参数或改变参数并仿真运行,反复运行,可以发现如下问题。如:瓶颈在哪?生产系统方案是否可行?从而提高决策效率、准确性。
生产系统高效运行是企业盈利和生存的关键。而生产系统高效运行的评判指标是:减少生产中的一切浪费,用最少投入得到最大产出。
随着工业机器人在生产系统中的日益普及,生产系统仿真软件和机器人技术也逐步融合一体化,即支持生产线的布局规划,物流系统工艺,也支持机器人工作可达性、空间干涉、效率效能、多机器人协同,能输出经过验证过的机器人加工程序,提升工艺规划效率。
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。
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。
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。

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:
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:
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。
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。

生产系统的建模主要是厂区、厂房、生产线、物料等生产组件的建模或模型处理,目前大部分软件都提供相应的组件库,组件库大多采用逻辑建模方式,减少了建模工作量。工艺过程规划则是在布局建模基础上,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)、工位上运动时序等。



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