虚拟仿真的ma装配车间布局优化设计(附件)
合理的车间布局设计，为车间管理提供了便利，可以避免场地的浪费，减少物流强度。通过借助先进的虚拟仿真技术完成装配车间布局，大大简化了车间布局优化工作的复杂度及难度，缩短了布局设计的时间，从而提高布局的设计效率和降低布局设计的成本。文章以MA公司装配车间的布局为研究对象，利用Flexsim对原布局进行仿真分析，找出该车间布局当前存在的问题，并分析出主要原因，运用相关图布置法，设计出较为满意的车间布局优化方案，再次使用软件进行仿真验证。仿真结果显示，采用最终优化后的方案，能使试制年产量700多辆提高到年产量约18000辆，大幅度提高了生产能力。关键词 装配车间，布局，优化设计，虚拟仿真，Flexsim，相关图布置法
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究意义及目的 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题研究的内容 2
2 MA装配车间布局调研分析 2
2.1 MA公司简介 2
2.2 MA装配车间的总体介绍及分析 2
3 基于Flexsim的车间装配线建模仿真 8
3.1 确定仿真目标 9
3.2 仿真软件的选择 9
3.3 建模仿真的步骤 10
3.4 建立仿真模型 11
4 仿真分析与优化 13
4.1 原模型的仿真结果及分析 14
4.2 基于相关图布置法的MA装配车间设施规划 15
4.3 优化后的仿真模型 17
4.4 前后仿真结果对比 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题研究意义及目的
车间的布局规划和设计，直接影响着产品的生产率大小和车间管理的有效性。良好的车间布局是科学管理车间各项活动的基础，为了增强车间的管理功能，需要充分考虑到各主要的相关因素及其相互影响对车间布局优化的约束，兼顾企业发展目标，进行全面的设计，使车间布局能够适应实际需要，有效地维持车间的生产运行，有助于实现其运营目标。
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局设计，采用虚拟仿真技术更是可以根据汽车装配特有的工艺过程、辅助的加工设备性能参数及场地等信息，比较真实地模拟生产装配的本质过程，迅速有效地找出一些潜在的影响车间生产的问题，有助于对车间布局做出改善。与传统的应用数学建模的方法和一些先进的系统算法来进行布局设计或是优化相比，虚拟仿真技术的应用明显降低了对车间布局分析过程的复杂度，同时，能够快速获得及时的反馈信息、大大缩短了布局优化工作的时间。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
顺应科学技术的发展，利用不断发展着的研究技术方法对带有性能约束的布局问题进行求解已然成了解决布局规划与设计的突破口。从计算机开始被人们运用，虚拟仿真技术就成为了解决布局问题的一个重要辅助手段。CRAFT ，CORELAP，PLANET，SHAPE等辅助布局设计和分析的计算机专用仿真软件应运而生，为生产系统设施的新建和重新布置提供强有力的支持、帮助。
Lu[1]利用遗传算法对车间布局进行规划与设计，促进布局规划的合理性。Balakrishnan［2］在 GA的研究基础上采用启发式算法来解决车间动态布局问题。Pereira[3]利用人工智能的虚拟技术研究自动化的布局设计。Ali[4]利用模糊层次分析法等定量和定性分析相结合的方法分析车间布局特点用vioplanopt建模仿真在原基础上进行优化。
1.2.2 国内研究现状
首先认识并研究到布局规划问题始于国内学者詹叔浩、黄文奇[5]，利用计算机辅助技术对一类几何布局进行深入研究，也为以后的布局设计研究做出了积极的应用。
清华大学的于瑞峰[6]从物流优化和人为因素等方面设计出一整套研究布局问题的方法。
东南大学的易红[7]教授对以AM模式下的车间布局进行了分析,并且通过仿真技术对其布局建立了仿真模型,完成了对布局的优化设计。
上海交通大学的王梦洁[8]，武汉理工大学的陈昆仑[9]分别利用SLP方法和仿真技术对布局优化提出了比较适合企业发展的有效方案。
利用虚拟仿真技术改善布局，既能短时间内找出影响生产的“瓶颈”，不断优化布局方案，又能很快模拟出长时间的生产情况。这就有效地避免了人力、时间等的浪费，使设备合理科学地布置，人员有效地进行生产，从而提高生产能力和降低生产成本，实现企业长效发展。
1.3 本课题研究的内容
本课题是在淮安市重点引进的一家大型电动汽车公司（代称“MA”）“装配车间布局优化”项目的支持下展开的，主要是探究MA装配车间布局特点，通过建模仿真对其布局进行优化。本文研究内容如下：
a) 深入MA公司进行实地调研，完成调研报告。
b) 运用Flexsim仿真软件完成MA装配车间布局建模。
c) 运用Flexsim仿真软件完成MA装配车间布局分析。
d) 完成车间布局优化设计，并对优化前后的结果对比分析。
2 MA装配车间布局调研分析
2.1 MA公司简介
该公司地处淮安工业集中区，主要生产纯电动乘用车，未来将迎合市场对新能源汽车的需求。目前厂区建设中，预计占地面积947亩，设冲压车间、焊装车间、涂装车间、总装车间、专业试车场，以及机加工车间等。
2.2 MA装配车间的总体介绍及分析
MA装配车间主要是将电动汽车的各零部件组装起来并使其符合相关要求的工作场所。整条装配线长达40米，按产品布置，主要按照电动汽车和相关的零部件的装配工艺过程来排列，这种生产方式适用于大批量少品种。
该装配车间占地约为2000平方米，是由一系列串行和并行的装配线和检测线组成，总体呈现S型布局，采用了流水线布置方式，比较适用于少品种的生产，共设8个装配工位和9个检测工位。该车间现试制年产量为700800辆，每天工作时间为8h，由于还处于试制阶段，整个车间仅有1条混装型生产线且多为人工装配，每个工位都安排了一定数量的工人,并且各自的装配任务也通过标准作业指导书详细地指明出来,把生产、质检的工作责任分担到了个人身上。该装配线是按汽车装配的工艺顺序依次排列,使整个装配工作按规定的程序、工艺流程进行工作，以确保做到操作的专业化。在完成大型的厂房建设后，以及投入自动化设备，预计在不远的将来，年产量达15000辆以上。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究意义及目的 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题研究的内容 2
2 MA装配车间布局调研分析 2
2.1 MA公司简介 2
2.2 MA装配车间的总体介绍及分析 2
3 基于Flexsim的车间装配线建模仿真 8
3.1 确定仿真目标 9
3.2 仿真软件的选择 9
3.3 建模仿真的步骤 10
3.4 建立仿真模型 11
4 仿真分析与优化 13
4.1 原模型的仿真结果及分析 14
4.2 基于相关图布置法的MA装配车间设施规划 15
4.3 优化后的仿真模型 17
4.4 前后仿真结果对比 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题研究意义及目的
车间的布局规划和设计，直接影响着产品的生产率大小和车间管理的有效性。良好的车间布局是科学管理车间各项活动的基础，为了增强车间的管理功能，需要充分考虑到各主要的相关因素及其相互影响对车间布局优化的约束，兼顾企业发展目标，进行全面的设计，使车间布局能够适应实际需要，有效地维持车间的生产运行，有助于实现其运营目标。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
顺应科学技术的发展，利用不断发展着的研究技术方法对带有性能约束的布局问题进行求解已然成了解决布局规划与设计的突破口。从计算机开始被人们运用，虚拟仿真技术就成为了解决布局问题的一个重要辅助手段。CRAFT ，CORELAP，PLANET，SHAPE等辅助布局设计和分析的计算机专用仿真软件应运而生，为生产系统设施的新建和重新布置提供强有力的支持、帮助。
Lu[1]利用遗传算法对车间布局进行规划与设计，促进布局规划的合理性。Balakrishnan［2］在 GA的研究基础上采用启发式算法来解决车间动态布局问题。Pereira[3]利用人工智能的虚拟技术研究自动化的布局设计。Ali[4]利用模糊层次分析法等定量和定性分析相结合的方法分析车间布局特点用vioplanopt建模仿真在原基础上进行优化。
1.2.2 国内研究现状
首先认识并研究到布局规划问题始于国内学者詹叔浩、黄文奇[5]，利用计算机辅助技术对一类几何布局进行深入研究，也为以后的布局设计研究做出了积极的应用。
清华大学的于瑞峰[6]从物流优化和人为因素等方面设计出一整套研究布局问题的方法。
东南大学的易红[7]教授对以AM模式下的车间布局进行了分析,并且通过仿真技术对其布局建立了仿真模型,完成了对布局的优化设计。
上海交通大学的王梦洁[8]，武汉理工大学的陈昆仑[9]分别利用SLP方法和仿真技术对布局优化提出了比较适合企业发展的有效方案。
利用虚拟仿真技术改善布局，既能短时间内找出影响生产的“瓶颈”，不断优化布局方案，又能很快模拟出长时间的生产情况。这就有效地避免了人力、时间等的浪费，使设备合理科学地布置，人员有效地进行生产，从而提高生产能力和降低生产成本，实现企业长效发展。
1.3 本课题研究的内容
本课题是在淮安市重点引进的一家大型电动汽车公司（代称“MA”）“装配车间布局优化”项目的支持下展开的，主要是探究MA装配车间布局特点，通过建模仿真对其布局进行优化。本文研究内容如下：
a) 深入MA公司进行实地调研，完成调研报告。
b) 运用Flexsim仿真软件完成MA装配车间布局建模。
c) 运用Flexsim仿真软件完成MA装配车间布局分析。
d) 完成车间布局优化设计，并对优化前后的结果对比分析。
2 MA装配车间布局调研分析
2.1 MA公司简介
该公司地处淮安工业集中区，主要生产纯电动乘用车，未来将迎合市场对新能源汽车的需求。目前厂区建设中，预计占地面积947亩，设冲压车间、焊装车间、涂装车间、总装车间、专业试车场，以及机加工车间等。
2.2 MA装配车间的总体介绍及分析
MA装配车间主要是将电动汽车的各零部件组装起来并使其符合相关要求的工作场所。整条装配线长达40米，按产品布置，主要按照电动汽车和相关的零部件的装配工艺过程来排列，这种生产方式适用于大批量少品种。
该装配车间占地约为2000平方米，是由一系列串行和并行的装配线和检测线组成，总体呈现S型布局，采用了流水线布置方式，比较适用于少品种的生产，共设8个装配工位和9个检测工位。该车间现试制年产量为700800辆，每天工作时间为8h，由于还处于试制阶段，整个车间仅有1条混装型生产线且多为人工装配，每个工位都安排了一定数量的工人,并且各自的装配任务也通过标准作业指导书详细地指明出来,把生产、质检的工作责任分担到了个人身上。该装配线是按汽车装配的工艺顺序依次排列,使整个装配工作按规定的程序、工艺流程进行工作，以确保做到操作的专业化。在完成大型的厂房建设后，以及投入自动化设备，预计在不远的将来，年产量达15000辆以上。
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