混流装配线AGV小车参数优化(毕业设计)

1、本科毕业设计论文题目：混流装配线搬运小车AGV参数优化 院系 机电工程学院 专 业 工业工程 班 级 090211 姓 名 罗 皓 学 号 090211106 导 师 曹 岩 2021年6月12号本科毕业设计论文题目：混流装配线AGV小车参数优化姓 名： 罗 皓 学 号： 090211班 级; 090211 专 业：工业工程院 系：机电工程学院 导 师： 曹 岩2021年6月12号混流装配线AGV小车参数优化摘要AGV又名无人搬运车Automated Guided Vehicle，它是指装备有电磁或光学等自动引导装置，能够沿规定的引导路径行驶以完成作业的无人驾驶自动小车。它的出现为现代制造业以

2、及物流行业提供了高度柔性化和自动化的运输方式。目前AGV小车广泛应用在制造业、物流仓储业、汽车和造纸等行业。一直以来，生产效率和企业利润有着密不可分的关系，这就使得影响其效率之一的AGV小车参数得到人们的重视，根据企业这里指MTO型企业不定时的生产方案、物料清单等制定出相应的AGV参数，使得AGV得到最优化应用，从而提高企业生产效率。本文介绍了MTO企业混流装配线及AGV配送路线模型的建立，AGV配送小车的优化，仿真试验的设计，这里主要研究AGV参数优化主要针对其数量及速度。关键词：混流装配线；AGV；仿真；参数优化AGV car parameters optimization in mixe

3、d product assembly lineAbstractAutomatic Guided Vehicle AGV name(Automatic Guided Vehiele), Its equipped with an electromagnetic or optical devices, such as the unmanned automatic guided car that be able to travel along a predetermined path to complete the job. It provide a high degree of flexibilit

4、y and automationa in modern manufacturing and logistics industry.AGV vehicle is currently widely used in manufacturing, logistics, warehousing, automotive, paper and other industries. All along, productivity and corporate profits has a close relationship. This makes people get attention to the param

5、eters of AGV car. According to enterprise (refers to the MTO enterprises) are not regular production plan, BOM, etc. to develop appropriate AGV parameters. Making AGV get the most optimal application, Thereby increasing production efficiency.This article describes the MTO enterprise mixed assembly a

6、nd the mode of agv delivery route, optimize of AGV distribution trolley, Simulation design, Here the main research AGV parameter optimization(Mainly for its quantity and speed).Key Words: MPAL;AGV; Simulation; Parameter Optimization主要符号表MTO：Make to OrderMPAL: Mixed Product Assembly LineBOM: Bill of

7、MaterialC1:目前小车为2台数量C2：小车的初始速度为0.1m/s速度DOE：Design of Experimental试验设计Ki：产品数i= 1，2nm：装配工站i：订单：求和符号ti：i的节拍时间t捡ij，t卸ij，t作ij分别表示一次配送过程的拣货时间t拣，卸货时间t卸，搬运作业时间t作dij：小车装载量决定目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358496677 中文摘要 HYPERLINK l _Toc358496678 英文摘要 HYPERLINK l _Toc358496679 主要符号表 PAGEREF _Toc358496679 h

8、 i HYPERLINK l _Toc358496680 1绪论 PAGEREF _Toc358496680 h 1 HYPERLINK l _Toc358496681 1.1综述 PAGEREF _Toc358496681 h 1 HYPERLINK l _Toc358496682 小车概述 PAGEREF _Toc358496682 h 2 HYPERLINK l _Toc358496683 小车定义 PAGEREF _Toc358496683 h 2 HYPERLINK l _Toc358496684 小车开展简史2 HYPERLINK l _Toc358496685 小车应用现状3 H

9、YPERLINK l _Toc358496686 课题背景和研究意义4 HYPERLINK l _Toc358496687 课题背景4 HYPERLINK l _Toc358496688 研究意义4 HYPERLINK l _Toc358496689 本文主要研究内容5 HYPERLINK l _Toc358496690 本章小结5 HYPERLINK l _Toc358496691 2 MTO混流装配线模型的建立6 HYPERLINK l _Toc358496692 一般MTO企业混装线概述6 HYPERLINK l _Toc358496693 仿真软件介绍6 HYPERLINK l _To

10、c358496694 建模前期准备工作7 HYPERLINK l _Toc358496695 2.3.1 编辑动画图标8 HYPERLINK l _Toc358496696 构建模型根本框架9 HYPERLINK l _Toc358496697 去除原有模型对象11 HYPERLINK l _Toc358496698 生成生产方案表12 HYPERLINK l _Toc358496699 生成随机订单等数据12 HYPERLINK l _Toc358496700 建立物料中转区13 HYPERLINK l _Toc358496701 2.5 装配线及AGV配送路线建模15 HYPERLINK

11、l _Toc358496702 2.5.1 生成装配线模型的通用方法16 HYPERLINK l _Toc358496703 生成装配线模型的调用方法17 HYPERLINK l _Toc358496704 搬运小车AGV调度策略17 HYPERLINK l _Toc358496705 2.5.4 仿真模型的初始化19 本章小结.19 HYPERLINK l _Toc358496706 3 AGV配送小车的优化20 HYPERLINK l _Toc358496707 搬运小车AGV参数优化20 HYPERLINK l _Toc358496708 主要因素多水平配比试验22 HYPERLINK

12、l _Toc358496709 仿真实例24 本章小结.25 HYPERLINK l _Toc358496710 4结论与展望26 HYPERLINK l _Toc358496711 结论26 HYPERLINK l _Toc358496712 展望26 HYPERLINK l _Toc358496713 致 谢27 HYPERLINK l _Toc358496714 参考文献28 HYPERLINK l _Toc358496715 毕业设计论文知识产权声明30 HYPERLINK l _Toc358496716 毕业设计论文独创性声明31 HYPERLINK l _Toc358496717

13、附录A：建模代码32 HYPERLINK l _Toc358496718 附录B 外文文献及翻译491绪论内容提要：本章主要介绍一般MTO企业混流装配线概述，AGV概念以及开展应用现状，结合现代制造业等来看AGV小车在现代的作用，并依此为根底提出了本文的研究内容。MTO的生产型企业是由顾客订单驱动的，企业一般只主导产品装配及关零部件生产， 绝大局部零配件交由子公司或外协生产及外购。随着顾客订单由原有的少品种大批量向多品种小批量方式的转变，装配线必须是能够进行多品种混合装配的流水线。所谓混流装配线MPAL Mixed Product Assembly Line 是指在一定时间内 ， 在一条生产线

14、上连续稳定地生产出多种不同型号的产同一产品族的不同变化，产品的品种可以随顾客需求的变化而变化。对于MPAL有几个关键技术点：通用MPAL 模型的建立 、作业任务的合理分配 即流水线的平衡问题、 产品加工装配顺序即排序问题及柔性。而柔性与平衡问题是紧密联系的，因此目前对混流装配线的研究主要集中在生产线平衡及作业排序上， 相关研究文献很多， 通常是先进行流水线平衡，然后再进行产品排序，理想的情况应该是二者的协同研究，其中高效通畅的物料配送是实现协同的根底。MPAL 研究的焦点行业集中在汽车制造业，而对物料配送研究那么集中在配送路径规划方面，对物料配送系统方面的研究不多。 曹振新满足轿车混流总装配线

15、上物料及时准确配送角度出发， 研究了准时生产JIT Just-in-Time 环境下物料配送的物料拉动系统 MPSMaterial Pull Systems和看板运作流程， 并建立了基于现场总线技术的物料ANDON 系统 。 刘纪岸那么采用仿真方法分析了摩托车企业发动机装配线的初始存量及配送车辆数量方面存在的问题并进行了简单的优化。 尚文利提出了基于RFID 的车追踪和基于条码的无线库存管理方法，实现混流装配的汽车自动化生产线的动态物料配送。魏其勇研究了汽车零配件企业暂存区的设定。宋士刚研究了可重组制造系统缓冲区容量。一般型MTO 企业的混流装配线物料来源有几种 ： 一是总装线旁的分装线， 这

16、是一种 JIT 物料供给方式， 分装线的节拍与总装线保持一致；二是供给商物料，采取的是供给商直供方式，供给商在总装线附近有自己的物资中心，根据总装厂生产方案和作业方案对装配线进行物料及时配送； 三是 MTO 企业自身物资中心的物料配送， 包括自制核心零部件、通用外购件及外协加工件。本文主要研究第三类物料配送 事实上第二类物料的配送也可以采取同第三类一样的配送方式，通过仿真方法求解最小完工时间Makespan。GV小车定义，能够沿规定的导引路径行驶，具有平安保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁

17、轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车那么依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。 GV小车开展简史界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代开发成功的，它是一种牵引式小车系统，小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶，并具有一个以真空管技术为根底的控制器。到了60年代和70年代初，除Barrett公司以外，Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期，欧洲的AGV技术开展较快，这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化，统一尺寸的托盘搬运促进了AGV的开展

18、。欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron, Wagner, HJC, ACS, BT, CFC, FATA, Saxby, Denford和Bleehert等。70年代中期，欧洲约装备了520个AGV系统，共有4800台小车，1985年开展到10000台左右，为美、欧、日之首。其应用领域分布为:汽车工业(57峋，柔性制造系统FMS(8)和柔性装配系统FAS(44 % ),欧洲的AGV技术80年代初通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGVs, 1981年John公司将AGV连接到AS/RS以提供在制造过程中物料自

19、动输送和跟踪.1984年，通用汽车公司成为AGV的最大用户，1986年己达1407台(包括牵引式小车。叉车小车和单元装载小车)，1987年又新增加 1662台。美国各公司在欧洲技术的根底上将AGV开展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更人，移载时间更短，具有在线充电功能，以便24小时运行，小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供给厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年，日本AGV制造厂已达20多家，如大福、Fanuc公司、Murat

20、a(村田)公司等。到1986年，日本累计安装了2312个AGVs,拥有5032台AGV。我国AGV开展历史较短。1975年北京起重运输机械研究所完成我国第一台电磁导引定点通信的AGV, 1989年北京邮政科学研究规划院完成我国第一台双向无信电通信的AGV。该院已能进行AGV的批量生产，己生产的和正在制造的AGV达23台(截止于1996年)。沈阳自动化所在AGV技术方面己取得了多项研发成果和专利，解决了AGV车体设计、控制、导航和高度管理等一系列关键技术问题，形成了装配型AGV和搬运型AGV两大系列产品，成为国内唯一能够提供自主品牌AGV产品的单位。其产品性能国内领先，到达国际先进水平，井于19

21、%年度将搬运型AGV系统技术出口韩国三星公司，实现了高技术出口。沈阳自动化所为沈阳金杯汽车厂生产了六台AGV，用于装配线上，可以说是汽车土_业中用得较成功的AGV。以上的AGV均为固定路径导引方式。清华大学独立研制的“自由路径自动导向AGV属无固定路径导引的类型，在路径跟踪研究方面具有较高的水平。我国越来越多的工厂，科研机构已采用AGV为汽车装配、邮政报刊分拣输送、大型军械仓库、自动化仓储系统效劳。如:上海金山化工厂、华宝空调器厂、哈尔滨飞机制造厂、上海新车站邮政枢纽等，所采用的AGV既有国外引进也有国产的。 80年代，AGV就已进入我国市场，今后必将得到迅速开展和普及应用。这不仅是现代工业迅

22、速开展的需要，更主要是AGV本身所独具有的优越性所决定的。AGV自动导向车系统，是伴随着柔性装配系统、计算机集成制造系统以及白动化立体仓库产业开展起来的，是物流系统中革命性的换代产品12。作为一种高效物流输送设备和工厂自动化的理想手段，随着经济的开展，在我国AGV的应用领域必将越来越大。GV小车应用现状由于AGV具有机能集中、地上系统简单、施工和系统构成容易等优点，因此，广泛地应用在机械加工、汽车制造、港口货运、电子产品装配、造纸、发电厂、电子行业的超净车间等诸多行业。其运行速度可到达百米/分钟，运输能力可以从几千克到儿十吨。AGV是一种非常有前途的物流输送设备，尤其在柔性制造系统(FMS)和

23、柔性装配系统(FAS)中被认为是最有效的物料运输设备。随着电子和控制技术的开展，AGV的技术也在不断进步，正在朝着性能更优越、更廉价、自由度更高、超大型化和微型化方向开展。其应用领域也在不断扩展。这种十儿年前只是用作工厂内的物流输送设各，现在己经不仅仅局限于工厂之内，己成功地应用到办公室、饭店、医院和超级市场等诸多部门，并且取得了很好的效果。AGV的应用领域主要在制造业，在重型机械及局部非制造业中也有应用。AGV在制造业中主要用于物料分发、装配和加工制造二个方面。其中装配作业中AGV用量最大，而汽车工业又是AGV的应用大户。美国通用汽车公司90%的AGV用于汽车装配线，西欧各国用于汽车装配的A

24、GV占整个AGV数量的57 Yo。物料分发主要是指生产工序间的物料移送和仓库作业中的物料移送。随着电子工业的进一步开展，电子工业中AGV的使用极具市场潜力。其原因在于消费者需求的变化日益加快，生产系统必须适应市场的变化要求，其中FMS(柔性制造系统)即为以灵活的生产方式适应市场变化的制造方式，对于FMS来说，各加工单元之间的中(小)批量元器件的送发效率要求极高，而AGV能提供柔性最好的输送，AGV可以很方便地对AGV的输送工艺路线进行编程，使之按要求的路。径和方式到达装配线的指定位置。在净化室中，AGV更可大显身手，它可满足净化耍求极高的操作。 在重型机械行业中，AGV主要用来运送模具和原材料

25、(如成卷带钢等)。因而AGV要求承载量人，通常为2.22-4.5t,最大者可达。配各了功率较大的移藏装置也是这类AGV的特点。在AGV上配备大型机器人用以对大型金属构件进行喷漆(如屹机骨架的喷漆)是AGV在重型行业中的应用之一在非制造业中，AGV的应用越来越普遍。现代化的庆院安装 AGV系统，把取样从门诊部自动运送到中央化验室;把药物、医疗用品、食品、衣着用品从中央物料管理中心输送到医院的各个部门。邮政部门也广泛采用 AGV，如将邮件进台区的邮件输送到处理区，将处理区的邮件输送到邮件出台区。为了加大运输量，使用了牵引式AGV系统，一次可以牵引多台邮件车。大型的办公大楼也开始安装AGV系统，用以

26、运送邮件、电文和包裹到各个分区部门。宾馆业采用AGV把食品从厨房运送到客房。AGV也可作为机器人的“脚，使机器人可在更大范围内自动完成作业，如在AGV上配各机器人用于光整水泥地面。在具有核辐射危险的地方，常使用AGV机器人用于核材料的搬运。课题背景 随着经济的快速开展，人们的需求日益多样化和个性化。社会化的大生产大机器的工业阶段已经一去不复返，市场需求瞬息万变。订单式生产由于具有较高的柔性，可以比拟好的适应市场需求的多样性、个性化以及不稳定性。多品种、小批量的生产方式将会是未来生产型企业的主流生产类型。面向订单Make to Order，MTO的生产型企业的生产是由顾客订单驱动的，企业一般只主

27、导产品装配及关键零部件生产，绝大局部零部件交由子公司或外协生产及外购，随着顾客订单由原有的少品种到多品种小批量方式的转变，装配线必须是能够进行多品种混合装配的流水线，即混流装配线Mixed Product Assembly Line，MPAL产线平衡及作业排序问题上，通常是先进行流水线平衡问题，再是作业排序问题，理想情况是二者协同研究。影响生产线产出率的因素有很多，物料批处理方式、工站间的加工时间变动、工站的故障率等13，这里引出了AGV小车，现在大多数企业都是用AGV小车实现智能搬运，但如何使其利用最大化，效率最大化，更智能就成为了一流企业所逐渐开展的方向。研究意义21世纪制造业将进入一个新

28、阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。要减小生产本钱对生产批量的依赖，就要开展敏捷制造装备。繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。自动导向小车(Automated Guided Vehicle简称AGV)是移动机器人的一种，是制造企业物流系统中的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。AGV主要有两类形式，一种是固定路径AGV，它的运行路径是固定的，且有轨道，故导引技术相对简单;另一种是自由路径AGV，由于没有轨道，它为AGV自由运行提供了最大

29、可能，但由于技术限制，AGV沿任意路径自由运行仍是一个有待解决的技术难题。在以往的生产线上，导向式AGV是人们经常采用的方式，有导轨式、磁导引式等方法。这些方法都需要预先规划好AGV的运行路线，而且生产车间的装置不能随意移动。随着生产车间智能化的提高，线边暂存区和搬运小车AGV的参数的优化也越来越重要，AGV参数很多，这里讨论其数量，载重量和速度的优化。当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的参数即可满足路径规划要求。资料显示:在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送:在美国，直接劳动本钱所占比例缺乏生产本钱的10%，且这一比例还

30、在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产本钱的 40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流本钱作为企业在竞争中取胜的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向开展。自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。由于总的仿真时长就是履行完成这批订单所需要的时间makespan而对于一般的MTO企业，影响makespan的因素有几个，如装配工站的设备利用率，节拍，线边暂存区最大最小库存量，搬运小车数量及速度，装载量大小14。本文具体研究内容如下：1分析和研究混流装配线AGV小车间参数优化问

31、题。2掌握eM-plant的仿真环境。3利用eM-Plant对MTO混装线进行建模15。4针对混流装配线搬运小车AGV参数对混装线的影响进行仿真和分析。5通过仿真实例模拟实际工况，并对参数优化方案进行比照。本章小结 熟悉AGV小车的概念以及开展状况，结合现代制造、物流等行业分析AGV在其领域的作用，利用建模和仿真试验得出AGV参数最优解。2 MTO混流装配线模型的建立 企业接受客户订单，定期或不定期进行汇总并制定生产方案，将订单分配给分公司的各条装配线，其中的任意一条装配线均可完成全部或局部订单，假设对于不同类型产品的装配线序列已经确定的情况下的物料配送，即混流装配线为保证已有装配任务的的及时

32、完成，如何在正确的条件下，将正确的物料按正确的数量在正确的时刻从物料中转区运送到混装线的各个备料暂存区。 一般MTO企业生产产品种类很多，每一种由于产品颜色和局部构成件等的变化又有多种型号规格，因此，一般客户订单需要表达的是产品种类，型号规格，需求数量，交货期及其他要求，混装线接收的生产方案应该包含这些信息，生产方案指令中的订单顺序可以看成总厂调度优化后的装配顺序。对于每种产品每种型号规格均有零部件清单BOM表，表中至少包含零部件编号，一件成品需要该零部件的数量及类别。本文尝试在Plant Simulation 中建立这类企业的装配线物料配送的仿真模型。一般MTO企业运作过程如图：图2.1 一

33、般企业运作过程本文研究需要用到的软件是eM-Plant，是由以色列Tecnomatix公司开发的，又称为 SiMPLE+，是用C+实现的关于生产、物流和工程的仿真软件，它是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具。可以对各种规模的工厂和生产线，包括大规模的跨国企业，建模、仿真和优化生产系统，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链等。该软件提供了大量生产设备单元和物流装置的模型库，包括物流对象、信息流对象、效劳类对象和移动对象；还提供了丰富的概率分布函数，使得建模时只需要从交互界面中选择一种分布就可以轻松地输入仿真参数，代替了复杂的编程。其内嵌的SimTalk语言，其编程语法

34、与VC+完全类似，可灵活地用于规划、仿真和优化制造企业、生产系统和工艺过程。软件还提供了各种统计分析工具、实验工具和优化工具，这些都有助于瓶颈的消除，到达资源配置的优化，从而设计出负荷平衡、高效率的生产线。利用eM-Plant提供的模型库，建立系统的仿真模型。具体步骤如下：新建仿真工程。规划工程的组织结构。建立仿真模型。确认仿真模型。实验设计和仿真模型分析。 右击Class Library下方的Basis，在弹出菜单中选择“新建文件夹，将新建的文件夹改名为Delivery。右击Delivery，在弹出菜单中选择“新建文件夹，将新建的文件夹改名为MUs。单击Basis里的MUs文件将其翻开，按住

35、Ctrl键的同时，单击Entiry拖入Delivery的MUs文件夹内，在DeliveryMUs文件夹内生成一个新的Entiry，改名为Pruduct；用同样的方法生成一个新的Transporter改名为Forklift和一个新的Entiry改名为Parts，以及一个新的Container改名为Pallet。右击Delivery，在弹出菜单中选择“新建层，并改名为MTO结果如下图。图新建模型层MTO及MUs文件夹 编辑动画图标 1右击Product，在弹出菜单中选择“编辑图标后，弹出图标编辑对话框，如下图。不改变原有图标，采取新增图标的方式进行扩充。图编辑Product图标2选择图标编辑对话框

36、主菜单“Icon-New，弹出新图标编辑窗如图2.4a所示。在Name后面的文本框输入A1，再选择主菜单“Tools-Clipart Libraryd，弹出操作系统的文件浏览器对话框，找到图库所在目录，如图2.4a所示。3把A1.jpg文件图标拖入图标编辑器的编辑区内，如图2.4b。单击图标工具栏中的，移动光标到图中坐标显示为24，12的位置单击，生成一个动画仿真时的参考点。单击工具栏的，保存新建图标。ab图2.4使用图标库编辑Product图标4重复以上步骤，新增所需要的所有表示产品的图标。 参照同样的方法新增零件Parts的图标，然后对Product和搬运小车原形设置相关参数。在Produ

37、ct内定义了4个自定义属性变量：Char那么是为生产准备时间进行换线、换型效劳准备；Exchng记录上架是否为新订单；sch_pos记录该上架件属于第几个订单；bom_pos那么记录该上架件在BOM标的位置，如图2.5a所示。 a b图2.5 Product和ForkLift的设置.2构建模型根本框架 模型的根本思路如如图2.6所示。 按图2.7所示的对象以及名称、标签名等在模型层MTO中建立相应的对象。其参数采用默认值。如图2.7所示 根本参数确定四个根本数据表的生成自动生成装配线并连接起来自动生成AGV运行路线PreStore车间物料预投区生成，并设立简单的调度策略AGV上料调度策略的设计

38、AGV卸料策略的设计配送规那么建立将调度及规那么转化为Method模型调试及实验设计优化AGV数量及速度图2.6 建模流程图图 MTO模型层中的根本对象双击“装配工站原形图标。单击部件来源Assembly table with后面选择文本框的，选择“前Predecessors项后单击Apply按钮。单击Open按钮，在Predecessors项的位置输入2，表示零部件来源于第2前节点，Number表示该装配线需要消耗的2号节点来源的零部件的数量。如果来源不止一个节点，那么输入完成后按Enter就可增加一个来源点。单击OK返回。Assembly mode：有Attach MUs和Delete M

39、Us两种，选择“删除MUs即ExitingMU选择“主MU。Sequence效劳请求：选择“MU然后效劳，单击OK按钮。单击Toolbox下Material Flow栏中的Frame图标，在MTO模型中插入一个子模型层，并改名为PreStroe，标签名为“物料中转区。单击模型层主菜单Tools，在下拉菜单中选择Custom Attribute。单击模型层主菜单Tools，在下拉菜单中选择Custom Attribute。 在弹出的对话框中单击New按钮弹出2.9a所示的变量定义对话框，按图2.8所显示变量及数据类型分别定义。图2.8 MTO模型层中的用户自定义属性变量的定义如图2.9a所示输入

40、属性变量名称ObjectName，把数据类型改为table后，在Data type下方弹出Value及Open按钮。单击按钮翻开一张空白表。右击图中橙色区域，在弹出的菜单中选择Format，在弹出的对话框中选择Dimension，在Number of Columns文本框内输入1，单击Apply按钮。格式化后的数据表如图2.9b所示，按照图中数据输入。 a b图2.9数据表格式化处理去除原有模型对象DeleteAllObjects是用来去除MTO模型层中的一些物流对象的，假设上一次执该模型时总的装配工站数量是10个，而这次需要8个工站的模型。一般是先将上次模型的物流的对象及信息流对象删除，再重

41、新生成一条8工站的装配线模型。如不需修改，该方法运行一次就可以了。 双击DeleteAllObjects去除对象，参加SimTalk代码。见附录A生成生产方案表 自动生成生产方案表Schedule、BOM表和加工准备时间SetupTime，生成这三张表的SimTalk语句放在CreateDataTable中。见附录A生产方案表如图2.10。图2.10生产方案表随机商城订单等数据 当有了上面三个根本数据表后就可录入生产方案、制定各种型号规格产品的BOM表及各种类产品在同一条装配线进行装配是的生产准备时间了。本模型采用随机生成这三类数据，然后手动修改的方法。因此，该方法运行时先调用方法Creata

42、DataTable，然后分别为三个表生成相应的数据。输入CreateInitObjects方法的SimTalk代码。见附录A 先运行DeleteAllObjects方法，再运行CreateInitObjects方法，模型自动生成三张主数据表及各装配站的加工时间表，以及加工过程中使用的临时数据表Inventory。，BOM表如图2.11，生产准备时间表如图2.12。 图2.11 BOM表 图2.12生产准备时间表运行CreateInitObjects方法后，除了在MTO模型层生成了上述表格外，还生成了1个子模型层SubMTO，如图2.13。图2.13模型层SubMTO的生成建立物料中转区 装配线

43、接收总厂或分公司安排生产任务后，就按照方案中的订单顺序依次生产不同客户需求的产品。在装配某订单的过程中，对于物料需求是采用看板方式进行的。在每个装配工站旁均设立了一个物料暂存区，设置有最大最小库存。装配线上的挂区读取生产方案，当新订单的第一件开始上挂时，前面一个订单的最后一件正在处理，此时第一装配工站的暂存区已经清空，新订单的物料配送请求发出，配送系统就会为每个装配站配送一次新订单开工所需要的零部件。 由暂存区或者由虚拟工站读取生产方案时产生的新订单物料配送请求，均会集中到配送中心的搬运小车AGV，当AGV接收配送请求后会调用相应的配送调度策略，从而决定配送过程的执行。AGV接收配送请求后，如

44、果AGV空闲就会先到达物料预投中转区的对应配送请求的暂存区，读出需求的数量到AGV小车上，再配送到相应的目的地。 物料预投中转区某物料存放区比线边暂存区的容量高出较多，但也是按照看板方式进行设置的16。当AGV在某个存放区取走一局部物料后，如果已经接近或者低于其最小库存，此时，就触发了该物料向总公司申请物料配送的请求，总公司到工厂或分公司预投中转区的物料配送那么采用其他的装载设备了，如卡车等。本模型中简化了中转区向总公司申请物料配送的过程，当中转区物料低于最小库存时，采用的是及时补货策略，即一旦物料库存低于最小库存时，物料预投中转区内某种零部件的存放区会被立即填满。因此，对于预投区的建模，主要

45、考虑的是有多少个零部件代号就要构建多少个缓冲区，这在实际情况中有时会采用合区的方法，但是仿真时为简单起见而分别设立存放区。对于每个存放区，当有物料流出时必须判断是否低于平安库存，从而决定是否向总公司申请物料配送，因此，建模时需要写一个通用的Method。双击PreStore物料中转区翻开，弹出一个新的模型层PreStore，如图2.14。图2.14物料预投中转区 PreKanBan数据表，记录的是每个零部件存放区的最大库存、最小库存及初始库存，以及对于这种物料如果向总公司申请配送需求时，申请单位为多少个。对应图2.15所示的数据表1-4列，表的第0列记录的是零部件代码编号。图2.15 物料预投

46、中转区内的物料存放数据表 由于物料比拟多，人工生成各种物料存放区比拟麻烦，因此，采用了Method的做法。方法BufferDelete先清空原有的存放区对象，方法CreateRawBuffer那么生成一个全新的存放区数量为MaxMaterial个，方法BufferDelete的SimTalk语句见附录A。 输入完成后运行CreateRawBuffer方法，生成一个完整的中转物料仓库，如图2.16所示。 PreStoreInit方法是做一些初始化工作，例如，存放区物料数量检查是否需要补货等根本的决策工作，该方法最好不要单独运行，是由系统仿真的Init方法调用的见附录A。 方法PullOrder作

47、为每一个存放区的离开策略被调用，主要判断存放区内的物料是否低于最小库存从而决定是否向总公司提出物料申请，其SimTalk语句见附录A。图2.16 物料预投中转区内的物料存放区至此，物料中转区建模完成，模型的根底工作已经全部完成，及时保存文件，下面讨论建立通用的装配线仿真模型方法。2.5 装配线及AGV配送路线建模 以6站装配线为例，由于不考虑第一类和第二类物料配送问题，只考虑工厂车间自身物料配送问题，因此，建模时将其他线边的直供物料及子装配线供给及悬挂供料等方式均作省略处理。装配线仿真模型可以考虑如图2.17所示的方式。装配基准件可以从上料工位上挂，经过一个虚拟工站，实际装配线可能是一些上挂其

48、他配件区。例如，空调装配线，前端的上挂区需要上挂压缩机、塑料件等很多，仿真这些工站不具备实际分析意义，只是一种表达方式而已，因此，在仿真时，虚拟工站的加工时间设置为零。仿真时设立一个虚拟工站的好处是有一些Method可以由虚拟工站的进入或离开策略来执行17。例如，如果当前上料件为新订单的第一件，显然对于第一个装配工站而言，其正在加工的是上一个订单的最后一个工件，上一个订单最后一件加工完成时间就需要进行切换及其他参数的设置及更改了，这些工作可以交由虚拟工站的离开策略，离开策略调用某个Method执行相关作业。图2.17所示的模型在上挂区读取生产方案后，由虚拟工站M0的离开策略调用VisInit方

49、法，执行一些数据处理工作，同时决定是否进行初始的物料配送。当物料到达工站后执行装配作业，同时按BOM要求从此线边暂存区取用相应的零部件数量进行装配，然后依次往下传递。而当物料进入本装配站时，会调用入口控制方法Set_Nums，即判断如果当前作业为新订单第一件，需要对本工站进行Setup等工作。图2.17站装配线仿真模型 当物料从线边暂存区流向装配站时，线边暂存区的离开控制会调用Cal_Nums方法，计算线边暂存区的现存物料是否低于最小库存，如果低于最小库存而且又没有在途库存，就向配送中心申请一次物料配送。每一个线边暂存区的工作过程是一致的18。 配送中心接收物料配送请求后就会检查已有的搬运小车

50、AGV是否有空，有空就立即给空闲的并且靠近中转区的AGV派工。每个AGV空回程到达Track0的传感器区域后，触发传感器触发策略MLoad装料决策，首先急件效劳MEmpty。如果MEmpty返回零表示没有急件，那么执行常规配送MSafety，MSafety又分为一般急件和普通配送请求，具体的配送执行由MFunc方法来执行。 AGV每次接收配送请求后均会被告知目的地，因此，当AGV在配送过程中到达各个线边暂存区位置时，Track上安装的传感器就会被触发，判断AGV的目的地是否就是本线边暂存区。如果是，就调用MUnLoad卸货方法，将AGV上装载的Parts卸载到相应的线边暂存区，否那么继续往前移

51、动知道目的地为止。卸载完成后，AGV采取路线就近原那么返回，即卸货完成就返回Track0位置，也就是物料预投中转区，等待下一次自配送执行。 生成装配线模型的通用方法 所有上述活动均被写入了InitAssemblyLine方法中。SimTalk见附录A 一般先运行DeleteAllObjects方法，再运行CreateInitObjects方法，最后运行InitAssemblyLine方法， 此时，该模型还不能运行，需要对那些Method添加SimTalk语句才可以。 如图2.18所示，第二排的小图标就是装配线和AGV、Track等对象调用的Method，从模型执行过程一一介绍这些Method的

52、编程思想及功能。图2.18站装配线完整仿真模型生成装配线模型的调用方法1VisInit方法：由虚拟工站M0的离开控制策略调用，主要功能是当新订单的第一件即将进入M1装配时，将该订单的有关参数赋值到Inventory数据表中，同时做一些检查性工作。附录A2Set_Nums方法：由每个装配工站的入口控制策略。主要功能是执行检查如果即将进入本装配站的产品是新订单的第一件的话，将BOM表中该零件需求的数量赋值给装配工站变量AssemblyList。(见附录A)搬运小车AGV调度策略1MLoad方法AGV卸料：在Track0的位置设定，由Track0的传感器触发。这个位置可以认为是中间预投的一个等候区，

53、当AGV到达时，如果有配送请求就去执行物料配送，否那么AGV小车原地待命。见附录A 在Track0上设置了一个传感器，任意AGV小车到达该位置后，触发方法MLoad，即小车调度策略19。由于产品的不断更新和混流装配，相应的零部件也要发生更替，在这里定义新旧零件号的交替点为物料断点。如果某线边暂存区BF1-BFn,本模型中n=6为空，即装配线出现物料断点，搬运小车按装配工站先后顺序优先为该线边暂存区配送一个装载量的零部件。该策略在MEmpty方法中表达。如果某线边暂存区的实际库存低于最小库存，那么根据Cal_Nums方法的取货看板优先为其配送一个装载量的零部件，该策略在MSafety方法中表达。

54、如果某线边暂存区的实际库存介于最小库存与最大库存之间，并且小车对某线边暂存区的搬运次数小于Inventory表中对应的总搬运次数Times，或者搬运次数等于Times项但是Residue非零，那么继续对该暂存区配送，该策略在MSafety方法中表达。如果某线边暂存区有在途库存，那么其余小车不为其进行物料配送，或者实际库存量大于最大库存减去装载量，即如果继续为该暂存区配送导致暂存区实际库存超出最大库存，停止配送，该策略在MSafety方法中表达。如果上述策略均不执行，小车停止工作于Track0的传感器位置，直到某线边暂存区发出取货看板，该策略在MLoad方法中表达20。搬运小车按上述调度策略执行

55、搬运任务时，首先向物料中转区PreStore内相应零部件超市发出取货看板，取走相应数量的物料。然后小车装载某类零部件沿道路前进方向依次到达各线边暂存区对应的Track的传感器位置，触发MunLoad执行卸载策略。 MLoad调用了MEmpty、MSafety、MFunc几个方法。2 MUnLoad方法AGV卸料：在Tracki的位置设定，由Tracki的传见附录A3 MEmpty方法急件配送：在新订单到达时首先执行的急件配送，必须在一开始就按顺序给每个装配送一个装载单位的物料用于即刻开工。见附录A4 MSafety方法常规配送：包括低于最小库存的半急件配送和处于最小最大库存间的正常物料配送。为

56、公平起见，采用了一个累加变量Y_Queue循环检查每个装配站的线边暂存区从而决定谁最需要物料配 送。见附录A5 MFunc方法执行配送：下面为AGV实际执行配送的具体流程及做法。6 Cal_Nums方法配送请求：实际执行的具体流程及做法。当线边暂存区的物料流动到装配工站后，暂存区的物料逐步减少，当其低于最小库存时，就触发了一个配送请求，如果急件需求那么会被配送系统立即处理。 仿真模型的初始化 Init方法系统初始化的SimTalk语句见附录A至此所有的Method均已输入，如果可以的话尝试运行一下仿真模型，过程如图2.19所示。图2.19仿真模型执行仿真过程2.6 本章小结：对MTO企业混流装

57、配线建模是完本钱次设计的根底，熟练掌握eM-Plant仿真软件及其环境，只有对其了解掌握才能把后面的工作做好。3 AGV配送小车的优化 目前使用的小车数量C1=2，速度C2=0.1m/s。如果将C1改为3，运行仿真模型，观察所用的仿真时间是否有变化。 由于总的仿真时长就是履行完成这批订单所需要的时间makespan。对于一般MTO企业而言，影响makespan的因素如下。1) 设备的故障率。混流装配线的节拍。线边暂存区的最大最小库存量。搬运小车的数量及速度、装载量大小。因素1和2属于生产系统本身的参数，与物料配送系统无关，因此，这里主要讨论3和4。 n个订单生产任务，每个订单包含Ki个产品数(

58、i=1,2,3,n),在m台装配工站依次装配，订单i的节拍时间Takt Time为tii=1,2，.，n.采用平衡移动方式订单的周期为Ki*ti+tsi+m-1t1，其中tsi为第i-1个订单向第i个订单切换时的生产准备时间set-up time。订单i 的第 j 个线边暂存区需要的搬运次数由times 加Residue 构成， 用 dij表示用t拣ij、 t卸ij和t作ij分别表示一次配送过程的拣货时间、卸货时间和搬运作业时间，那么完成一个生产方案，搬运小车所需的最小周期时间为(n，t=1)(m，j=1)(t捡ij+t卸ij+t作ij)*dij。因此，搬运小车优化模型为:Min=(n，t=1

59、)(m，j=1)(t捡ij+t卸ij+t作ij)*dijmaxn，i=1Ki*ti+tis+m-1t1 3-1dij取决于搬运车装载量大小，实际中，如果产品的尺寸变化不是太大那么可以忽略产品间的影响，而只考虑产品构成中的零部件尺寸影响，此时，dij可以用djj=1,2，m表示，取决于BOM表中的Number。t捡ij，t卸ij和tsi一般符合某种概率分布，而生产节拍ti在生产方案制定时就可以确定下来，t作ij取决于搬运小车数量C1及速度C2.因此，式2-1中变量主要是dij和t作ij对Makespan的影响转换为Number、C1和C2对Makespan的影响。多因素对单指标的影响分析一般分两

60、步走，第一步做多因素两水平试验设计，别离出影响指标的主要因子及交互作用;第二步做主要因子的多水平配比试验设计，得到最正确因子配比方案，从而找到最小完工时间。 单击Toolbox 中的，再在模型层中插入一个实验管理器ExperimentManager，改名为DOE1。双击DOE1翻开，如图。 重复试验次数不要太多，尤其是订单数量多时，置信水平取95%，也可取99%。单击Output Values，输入EvenController.SimTime，以仿真总时间长度作为makespan是一种通用的作法。选择“Define input valuesInput Values，输入两个因素：小车AGV的数