智能生产线应用与虚拟仿真调试课程课件 2.智能生产线的布局规划-

智能生产线的布局规划智能生产线综合实训知识准备项目描述任务评价2.12.32.5目录任务实施工作任务书任务拓展2.22.42.6练习题2.7学习成果工作任务2.1.12.1.32.1项目描述学习目标任务要求2.1.22.1.42.1.1工作任务数字孪生技术最重要的作用是以虚拟影响现实，数据推动生产。在生产线规划建设初期，就应该以数字孪生为重要技术手段，对产线进行布局规划。本项目主要的任务是通过对生产线布局的设计原则、规划步骤、常见方法的学习，了解智能装备、自动化生产线、智能生产线、数字化工厂、智能工厂的相关内容，并在仿真模型中规划智能生产线的整体布局，最后完成智能生产线的整体布局规划书。如图2-1所示为智能生产线的整体布局。图2-1智能生产线的整体布局2.1.2任务要求1.将生产线所需的零件正确导入到“NX”软件中2.按照装配原则，完成生产线组件的装配工作3.按照真实生产线的设备布局，完成虚拟生产线的布局规划2.1.3学习成果通过对生产线布局的设计原则及布局常见方法的学习，对自动化生产线、智能装备、数字化工厂、智能工厂相关知识的了解，将智能生产线MCD模型载体导入。最后完成智能生产线的整体布局规划，并撰写智能生产线的布局规划表。2.1.4学习目标图2-2学习目标2.2工作任务书2.2工作任务书生产线布局常用方法生产线布局设计原则2.3.12.3.32.3知识准备自动化生产线生产线布局的一般步骤2.3.22.3.4智能生产线2.3.52.3.1生产线布局设计原则生产线布局设计原则1.流程优化通过合理的工厂布局规划，可以最大程度地减少从原料到成品的物流时间和距离，提高生产流程的效率。优化物流流程有助于减少生产过程中的浪费和瓶颈，并降低产品生命周期的成本。2.空间利用率最大化科学合理地利用工厂的空间，可以有效地提高生产线的容量和灵活性。合理的布局可以避免设备和材料之间的冲突，减少运输时间和距离，实现生产线的紧凑化和高效化。3.在设计生产线时，应考虑员工的安全和舒适度。合理设置工作区域，确保通道畅通，并配备必要的防护设施和紧急出口，以确保员工在紧急情况下的安全。4.合理的生产线布局能够最大限度地减少资源的浪费和环境污染。通过优化物料流动路径和设备配置，降低能源消耗和废弃物产生，工厂可以实现更可持续的生产方式，减少对环境的负面影响。生产线布局设计原则5.通信协调工厂布局设计应促进不同部门之间的良好沟通和合作。通过将相关团队放置在相邻位置，降低信息传递和沟通的障碍，有助于提高团队的协同效率，并迅速解决问题。6.灵活性与可扩展性合理的布局应具备灵活性和可扩展性，以满足未来需求的变化。考虑到市场需求的变化和新技术的引入，工厂布局应能够尽可能容纳不同类型的生产线和设备，并方便进行改造和扩建。生产线布局的一般步骤2.3.2生产线布局的一般步骤1.物料流路径确定原材料、半成品和成品的运输路线，以确保生产流畅且不会发生物料混淆或交叉。2.人员空间需求确定每个工位所需的操作空间和安全距离，以确保员工的工作环境舒适、安全，并遵循相关的职业安全和健康法规。3.产品工艺流程了解产品的生产过程，确定每个工序所需的机器设备和人员数量以及生产要求。在此基础上，确定生产线的长度、宽度、高度和总体积等。4.安全和环保考虑确保生产线的布局符合相关标准和法规，同时考虑工业安全和环保问题，例如电气安全、消防安全、噪声、振动和废水处理等。5.可持续性考虑生产线的可持续性，包括能源使用效率、废料和废物的处理、生产过程中的碳足迹等。生产线布局常用方法2.3.3生产线布局常用方法1.直线布置法主要是以产品加工工序为研究对象布置，一般适合大规模生产，产线对产品兼容较强。人与机器不进行移位，而其物料通过流水线或移动平台作线性移动。2.程序布置法此种布置法是根据产品加工工艺过程段进行布局设计的，将相同工段设备集中于一处，对于少批量多品种混线生产具有较大的弹性，这种布置多用在工段独立方面。3.固定布置法固定式布局主要是以产品本身特性为对象进行布局。多于在在大体积、重量大、不易移动的产品，将产品固定在一个相对位置，而人员、零件、设备则集中于此进行施工，并且车间一般相对特殊，如飞机组装车间。4.合布置法考虑到产品特性及效率，通常车间布置不会仅采用一种方法，而是将上述三种方法综合应用，以便实现不同功能的互补。自动化生产线2.3.4自动化生产线1）自动化生产线的概念及特点，如下图2-3所示①自动化生产线的概念：自动化生产是指按照工艺过程，把一条生产线上的机器联结在一起，形成包括上料、下料、装卸和产品加工等全部工序都能自动控制、自动测量和自动连续的生产线。②动化生产线的特点：加工对象自动地由一台机床传送到另一台机床，并由机床自动地进行加工、装卸、检验等；工人的任务仅是调整、监督和管理自动线，不参加直接操作;所有的机器设备都按统一的节拍运转，生产过程是高度连续的。图2‑3自动化生产线智能生产线2.3.5智能生产线1）智能（制造）生产线的概念，如下图2-4所示智能（制造）生产是指利用智能制造技术实现产品生产过程的一种生产组织形式。智能制造包括智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，而且还具有自学习功能，还有搜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。图2‑4智能生产线生产线的模型导入2.4.12.4任务实施生产线布局规划表2.4.2生产线的模型导入2.4.1生产线的模型导入2.4.1生产线的模型导入1）打开NX软件，点击“新建”，新建一个装配，命名为“智能生产线”，然后单击“确定”。如右图2-5所示：图2-5新建装配生产线的模型导入2）在弹出的对话框中选择需要添加的部件，打开指定文件夹内的“前盖板装配体.prt”，单击“确定”，添加完成。如下图2-6所示：图2-6添加前盖板单元组件生产线的模型导入图2-7添加组件3）在“装配”菜单下面的“基本”模块中点击“添加组件”。如下图2-7所示：4）在“添加组件”对话框中选择要添加的部件，打开指定文件夹内的“检测单元.prt”，单击“确定”。如图2-8所示：图2-8添加检测单元组件生产线的模型导入图2-9检测单元导入5）在对话框中点击“选择对象”，放置任意位置。如图2-9所示：6）继续点击“添加组件”，打开指定文件夹内的“装配箱连接件1.prt”，单击“确定”。如图2-10所示：图2-10添加钻孔单元组件生产线的模型导入7）单击“约束”，选择“接触对齐约束”，将连接件初始端与前盖板站侧面安装孔下表面平齐。如图2-11所示：图2-11接触式对齐约束8）继续添加“接触对齐约束”，将连接件侧边与前盖板站侧面安装孔平齐，单击“应用”，完成前盖板站与连接件的连接。如图2-12所示：图2-12接触式对齐约束生产线的模型导入9）同样方法继续添加“接触对齐约束”，将检测站连接至连接件末端，单击“应用”，完成前盖板站与检测站之间的连接。如图2-13所示：图2-13前盖板站与检测站的连接生产线的模型导入10）继续打开指定文件夹内的“钻孔单元装配体.prt”，“拐角组件.prt”。在对话框中点击“选择对象”，放置任意位置，点击“约束”，选择“同心约束”，选择检测站传送带末端侧边的圆心孔与拐角组件侧边的圆心孔，单击“应用”，完成检测站与拐角组件之间的连接。如图2-14所示：图2-14同心约束生产线的模型导入图2-15同心约束11）点击“约束”，选择“同心约束”，选择钻孔站传送带始端侧边的圆心孔与拐角组件侧边的圆心孔，单击“应用”，通过拐角组件将检测站与钻孔站进行的连接。如图2-15所示：生产线的模型导入图2-16接触史对齐约束12）继续打开指定文件夹内的“装配箱连接件2.prt”，单击“确定”。单击“约束”，选择“接触对齐约束”，将连接件初始端与检测站侧面安装孔下表面平齐。如图2-16所示：生产线的模型导入图2-17检测站与钻孔站的连接13）继续添加“接触对齐约束”，将连接件侧边与检测站侧面安装孔平齐，单击“应用”，完成检测站与钻孔站之间的连接。如图2-17所示：生产线的模型导入图2-18后盖板站与钻孔站的连接14）继续打开指定文件夹内的“后盖板单元装配体.prt”，“拐角组件.prt”，“装配箱连接件2.prt”，单击“确定”，根据检测站与钻孔站之间的连接方法将钻孔站与后盖板站进行连接，如图2-18所示：生产线的模型导入图2-19后盖板站与压紧站的连接15）继续打开指定文件夹内的“压紧单元装配体.prt”，“装配箱连接件1.prt”，单击“确定”，根据前盖板站与监测站之间的连接方法将后盖板站与压紧站进行连接，如图2-19所示：生产线的模型导入图2-20输出站与压紧站的连接16）继续打开指定文件夹内的“输出单元装配体.prt”，“拐角组件.prt”，“装配箱连接件2.prt”，单击“确定”，根据钻孔站与后盖板站之间的连接方法将压紧站与输出站进行连接，如图2-20所示：生产线的模型导入17）继续打开指定文件夹内的“拐角组件.prt”，“装配箱连接件2.prt”，单击“确定”，根据钻孔站与后盖板站之间的连接方法将输出站与前盖板站进行连接，如图2-21所示：图2-21输出站与前盖板站的连接生产线的模型导入图2-22小车旋转18）继续点击“添加组件”，打开指定文件夹内的“小车.prt”，单击“确定”，在对话框中点击“选择对象”，放置任意位置，点击“移动”，将其沿ZC轴旋转180°。如图2-22所示：生产线的模型导入图2-23小车接触式对齐约束19）点击“约束”，选择“接触对齐约束”，选择前盖板单元传送带表面和小车底面，让两表面对齐，单击“应用”。如图2-23所示：生产线的模型导入图2-24移动小车20）继续点击“移动”，将小车模型通过坐标移动至前盖板单元传送带始端，单击“应用”，完成小车模型的导入。如图2-24所示：生产线的模型导入21）按住“Ctrl+L”打开图层设置，将61图层不勾选，即隐藏模型中的坐标系。如图2-25所示：图2-25隐藏坐标系生产线的模型导入图2-26隐藏约束22）打开“装配导航器”，右击“约束”，不勾选显示约束，即隐藏模型中创建的装配约束。如图2-26所示：生产线的模型导入23）智能生产线的模型导入完成。如图2-27所示：图2-27生产线模型导入完成生产线布局规划表2.4.2生产线布局规划表任务评价2.5任务评价任务拓展2.6任务拓展通过对“智能生产线的布局规划”项目的学习，对智能装备、自动化生产线、智能生产线、数字化工厂、智能工厂有了深刻的认识。同时，掌握了生产线的布局规划设计思路，为其它生产线的布局规划设计提供新的解决方案。下面可以按照上述生产线的布局规划设计思路，完成1+X智能装配生产线的布局规划。1+X智能装配生产线的布局规划如图2-28所示。图2-281+X智能装配生产线总体布局小结生产线布局设计原则（重点）生产线布局常用方法（重点）生产线布局的一般步骤（难点）生产线布局规划表练习题2.7习题一、判断题1.由自动执行装置经各种检测装置检测，按生产工艺要求的程序，自动进行生产作业的流水线叫自动化生产线。（

）2.传感器属于自动执行装置。（

）3.智能生产线中，是由PLC来读取小车的RFID信息。（

）4.智能生产线上，用于检测小车托盘上是否有物料的传感器类型是光电传感器。（

）5.低能量损耗是自动化生产线的特征之一。（

）习题二、多项选择题1.列选项中属于智能工厂的特征的是（

）A设备互联B广泛应用工业软件C精益生产理念D柔性自动化E设备数字化2.自动化生产线应用的领域（

）A数控机床B工业机器人C电子计算机D数据库管理E智能车间D智能化习题三、填空题1.自动化生产线的概念及特点，结合图