摘 要

随着汽车行业生产节奏的加快以及产品类型和订单种类的增多，双边混流装配线逐渐成为主流，但针对这种复杂且多变的装配线研究也变得更加困难。近年来计算机仿真技术不断发展，应用仿真软件给汽车装配线的研究带来了许多便利。本文运用Flexsim仿真软件，建立了汽车装配线内饰段部分工位的模型。并通过运行模型得到该装配线的状态报告，据此分析了混流装配线需要研究的几个主要问题：投产顺序问题、平衡性问题以及作业时间不确定性问题，并根据仿真结果对该装配线提出了评价和改善建议。

关键词：Flexsim、混流装配线、建模仿真

Abstract

With the acceleration of production rhythm in the automotive industry and the increase in product types and orders, bilateral mixed-flow assembly lines have gradually become mainstream, but research on this complex and ever-changing assembly line has also become more difficult. In recent years, computer simulation technology has been continuously developed, and the application of simulation software has brought many convenience to the research of automobile assembly line. In this paper, the Flexsim simulation software is used to establish the model of the part of the interior trim section of the automobile assembly line.And through the operation model to obtain the status report of the assembly line, based on which analysis of the mixed flow assembly line needs to study several major issues: the production sequence issues, balance issues and the uncertainty of the working time, and according to the simulation results of the assembly line has been evaluated and improvement suggestions.

Keywords: Flexsim, mixed-flow assembly line, modeling and simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的基本内容 1

1.3.1 混流装配线介绍 2

1.3.2 Flexsim仿真软件介绍 2

1.3.3 本课题主要内容 3

第2章 汽车装配线内饰A段的建模流程 4

2.1 汽车装配线内饰A段描述 4

2.2 仿真目标及约束 4

2.3 模型布局的建立 5

2.4 流程定义及实体连接 5

2.5 参数设置 6

第3章 汽车装配线仿真模型分析 13

3.1 投产顺序问题分析 13

3.1.1 问题假设和数据分析 13

3.1.2 汽车装配线仿真模型的运行结果 14

3.2 平衡性问题分析 14

3.2.1 问题描述 14

3.2.2 汽车装配线仿真模型的统计结果 14

3.2.3 工位利用率分析 15

3.2.4 瓶颈工序分析 16

3.2.5 操作员工作状态分析 17

3.3 不确定性问题研究 18

3.4 装配线改善 19

第4章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

随着当前生产水平的提高 ，生产节奏的加快，产品的多样化，小批量、多品种的趋势日益增大，我们对生产物流也提出了更高的实时性和准确性要求。改进生产物流，使之满足生产的需要，保证在提高效率、保障供给的同时，还能够降低成本，是生产物流追求的目标。由于生产系统的复杂性、快节奏，人们很难用大脑直接分析出最合理的生产系统方案，而仿真技术的出现，弥补了这一不足。通过计算机仿真可以建立起实际系统的虚拟模型，并能实现动态模拟得到系统的实时数据，便于对系统进行评估，从而在系统开发和维护中节约时间、人力和金钱成本，提高产品质量。

1.2 国内外研究现状

国内关于系统仿真的研究已经逐渐开始有了进展，目前，各高校和企业已经进行了许多研究。马健萍基于Delmia和QUEST对一条数字化装配线进行了研究^[1]；蒋南云应用Flexsim仿真软件对装配线进行了建模仿真,得到了装配线各工位的装配时间、闲置时间、阻塞时间,确定了装配线瓶颈工位^[2]；吴尔飞从建模、平衡方法和应用等方面对双边装配线进行研究^[3]；李涛针对飞机总装装配线改进设计, 建立了各装配站位的初步仿真模型^[4]；郑耿灶基于最小化工作站和仿真优化方法,分别建立以均匀化各个工作站平均负荷和瞬时负荷为目标的数学模型和仿真模型,并设计了遗传算法作为优化算法^[5]; 王婷针对JY公司某型号的橡胶履带式特种车前车总装线生产不平衡问题,运用装配线平衡理论以及仿真软件Simio进行建模和仿真分析^[6]；黄国安通过对某卡车公司总装配线的具体分析, 利用Plant Simulation软件对其建立了仿真模型^[7]。

仿真技术在国外生产线规划领域有很多成功的应用。Miray结合行为操作的最新发现，我们通过仿真比较了速度和无间隙装配线的稳态效率^[8]；Paulo基于离散事件仿真评估了两种装配线平衡问题的几种配置的性能，以及四种不同的时间变化水平^[9]；Marta从教育者的角度讨论生产线设计中的建模和仿真问题，演示并评估了四个模拟程序^[10]；Vi Jay Hole研究了离散事件模拟在最终发动机组件设计中的需求和用途^[11]。

1.3 研究的基本内容

本课题研究的内容包括混流装配线和仿真技术的理论知识，以及对实际案例的具体研究分析。

1.3.1 混流装配线介绍

混流装配线是一种流水作业生产线。在流水生产模式下，流水生产线按产品或零部件生产的工艺顺序排列工作地，并且产品或零部件按一定的速度，连续、有节奏地经过各个工作地依次加工，直到成品。流水生产线一般以装配生产线居多，比如汽车总装和部件装配线，电视机及电子装配生产线，发动机加工生产线。

流水生产线按生产对象的数目可以分为单一品种流水线和多品种流水线，前者指固定生产一种制品，要求产量很大，保证流水线的设备有足够负荷。后者则可生产两种及以上产品，存在产品转换的问题。本文要研究的混流装配线即属于多品种流水线，它具有以下特点：

(1)不同产品的结构与工艺基本相同；

(2)不同产品轮番上场的时间间隔较长；

(3)不同产品的实际生产节拍允许不同；

(4)客户需要不同的货品的时间间隔较长；

(5)企业的库存具有较强的缓冲能力。

混流装配线需要研究内容很多，主要包括以下两个方面：

（1）投产顺序问题：为了满足市场需求的多样性，总装线需要在一段时间内装配多种车型，不同的品种也导致了投产顺序有多种可能。由于不同的产品结构特征和装配难易度不同，各工位对不同产品的加工时间会有所差异，如果连续投放生产负荷较大的车型，将会使生产线极度紧张，这不利于生产线的效率。因此，选择一个合理的投产顺序是研究混流装配线需要考虑的一个问题^[12]。

（2）平衡问题：流水生产线平衡问题是流水线规划设计的核心，所谓流水线平衡就是把作业要素进行适当合并，并分配给每个工作地，使各工作地的作业时间等于周期时间或周期时间的整倍数。因此，生产流水线需要解决的问题是如果将生产作业分配给沿线各作业站，同时又不违反作业元素执行的顺序限制，各作业站总工作时间不超过选定生产周期。解决生产线平衡问题的主要目的是为了保证生产线的连续性、充分利用设备和劳动力，尽可能避免瓶颈^[13]。它的实质是研究工序同期化的问题，为了实现生产线平衡就必须实现工序同期化。

1.3.2 Flexsim仿真软件介绍

系统仿真软件借助于计算机技术、图形技术、软件工程等相关技术能够对系统进行一定功能上的模拟，使系统开发人员能够在系统设置之前了解到系统运行状态和运行过程中可能存在的问题。目前已开发的用于系统仿真软件有许多，比如Flexsim、Em-Plant、Witness、ExtendSim、Arena、Quest等一系列优秀的软件，各个软件有相似之处，但也有各自侧重的仿真对象，在选择仿真软件时要根据自己的仿真目标来决定。本文需要仿真的对象属于生产物流领域，使用Flexsim软件比较合适。

Flexsim是不同企业进行建模的实用工具，同时也是各高校物流专业和工业工程专业用于教学的常用软件。它通过计算机技术和数据处理技术等建立生产系统的虚拟模型，给物流领域和制造领域的研究带来了许多便利。软件提供了处理器、操作员、吸收器、输送机、堆垛机、货架、暂存器等多种物理单元，用户可根据方针对性的构成选取其中的物理单元，方便地建立起系统的物理模型，并且物理模型可以用三维动画方式表现出来^[14]。

利用Flexsim可以解决三类基本问题：

(1)服务问题：如何以最低成本达到 最高的顾客满意度。

(2)生产问题：如何以最低成本在恰当的时间生产恰当的产品

(3)物流问题：如何以最低成本将正确的货品在正确的时间送达正确的地点。