?變速箱虛擬裝配線車間的整體規(guī)劃 - DELMIA可視化裝配工藝仿真研究

　　要實現(xiàn)一條虛擬裝配線的仿真運行，必須按照實際變速器裝配線的裝配工藝來規(guī)劃裝配線布置和安排虛擬車間環(huán)境，首先要做的就是理順變速器裝配線的實際裝配工藝流程，嚴格按照或基本嚴格按照裝配線的裝配序列來規(guī)劃虛擬裝配線。如圖5所示為變速器裝配的基本樹形結(jié)構圖。

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　　圖5 變速器總成裝配層次結(jié)構

　　變速器箱體內(nèi)零部件中主要由一軸部裝總成、二軸部裝總成、中間軸部裝總成和移動軸部裝總成組成，然后在變速器的總裝線上實現(xiàn)總裝。

　　實際變速器裝配線中的零部件較多，裝配工序繁瑣，如果完全按照實際變速器裝配線工序個數(shù)來由下而上規(guī)劃和安排虛擬裝配線流程的話，勢必是一個非常龐大的虛擬裝配線仿真流程，這樣對我們仿真中所需電腦硬件要求將是非常的高，本文以二軸部裝的裝配線為例來說明變速器虛擬裝配線的仿真規(guī)劃。

　　3.3 二軸子裝配線的虛擬裝配環(huán)境規(guī)劃

　　二軸部裝主要完成如下裝配：二軸一檔齒輪總成、一二檔同步器總成和滾針軸承裝配、一二檔齒轂卡簧和二軸二檔齒輪總成、一二三檔同步器齒環(huán)和三四檔同步器總成裝配、三檔襯套裝配、二軸倒檔齒輪總成、五倒檔同步器齒環(huán)裝配、滾針軸承裝配、齒轂卡簧裝配、五倒檔同步器總成、二軸五檔齒輪總成裝配等。

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　　圖6 二軸部裝作業(yè)區(qū)場景

　　為了實現(xiàn)二軸部裝，這里在總體不影響仿真結(jié)果情況下，進行簡化處理,首先由2個工人(Labor)完成由傳送帶輸送來零件的卸料工作，將零件分類放置在3個緩沖站(Buffer)上，再由另外的裝配工人按照裝配工藝從緩沖站上拿取零件，同時配上裝配所需的另外零件(不需要經(jīng)過清洗烘干處理的一些零件，如標準件、卡簧等)，放置在部裝工作臺上完成二軸的前期部裝，之后由另外工人在專業(yè)裝配機床上進行壓裝操作，并完成一軸和二軸的總成，完成后的二軸部裝作業(yè)區(qū)場景規(guī)劃，如圖6所示。

　　車間中模型元件的連接為：懸掛鏈卸料關鍵點——傳送帶——3個緩沖站——裝配工作臺——緩沖站——壓裝機床——下游傳送帶，其中裝配工作臺有4個輸入連接元件(Input Element)，即其上游的4個零件緩沖站，壓裝機床有2個輸入連接元件(Input Element)，即其上游的2個零部件的緩沖站。為了保證裝配仿真一開始，裝配工人就開始同步工作，這里所有緩沖站都分別設置了一定數(shù)量的工件原始庫存(Part Initial Stock)，并給緩沖站配置了一定的緩沖容量(Part Capaticy)，利于后續(xù)的裝配線平衡的調(diào)整。

　　除了上述物理模型的規(guī)劃布置外，還有零部件的擺放位姿、工人拿取工件的位姿、工人的行走路徑的規(guī)劃與調(diào)整。特別是工人的行走路徑，因為有些模型元件同時設置了2個或2個以上的工人站立點，而同一個模型元件又有多個工人參與工作，如傳送帶輸送過來的清潔零件就有2個工人來負責卸料，而每個工人又將各自搬運的工件放置于不同的緩沖站，其中一個工人要同時負責2個緩沖站工件的上料工作，所以類似這樣較為復雜的任務分配，工人的行走路徑就很可能重疊交叉，這樣就可能造成仿真過程中人員模型的重疊交叉，這是不符合現(xiàn)實要求的，所以，這里要特別注意工人路徑的布置與調(diào)整。

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　　圖7 二軸部裝作業(yè)區(qū)內(nèi)車間工人路徑規(guī)劃圖

　　另外，還要對工人站立的每一個起始點的工人方位(lbr_pts)重新設置，使得每一個工人都有正確的站立方位，如工人到傳送帶搬運工件時必須面對傳送帶零件才對，工人在緩沖站卸料時必須面對各自的緩沖站等等。圖7所示為二軸部裝作業(yè)區(qū)內(nèi)車間工人路徑規(guī)劃圖。

　　4 變速器虛擬裝配線的仿真優(yōu)化

　　4.1 運用DELMIA/QUEST軟件對變速器裝配線進行仿真

　　在搭建好變速器虛擬裝配線的所有物理模型后，根據(jù)裝配工藝要求定義各自的仿真模型參數(shù)和邏輯事件(略)。在此基礎上進行裝配線仿真。仿真的初始參數(shù)有：前后箱體的原料站(Source)按照55S節(jié)拍供應工件，2個清洗烘干作業(yè)區(qū)的所有原料站(Source)都按照38S的節(jié)拍供應要清洗烘干的工件，變速器總裝線旁的其他原料站按照55S速率提供工件，總裝線上每個工位工人按照8S的裝配節(jié)拍進行裝配，定義仿真時間為2000S。

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　　圖8 變速器裝配車間仿真2000S時總裝線場景一側(cè)

　　當仿真2000S結(jié)束時，得出了如圖8所示的裝配線仿真車間的現(xiàn)場截圖，從裝配線車間的不同作業(yè)區(qū)來看仿真2000S的結(jié)果，可以很直觀的看到，幾乎每個工件緩沖站(Buffer)都堆積了大量零件，達到了各自緩沖站的緩沖容量，運送零件的傳送帶上也有不少零件堆積，物流已經(jīng)被阻塞，特別是在清洗作業(yè)區(qū)的傳送帶和緩沖站上更是嚴重，工件已經(jīng)完成充滿了傳送帶，二軸和中間軸部裝作業(yè)區(qū)的工人無法休息，處于繁忙(Busy)狀態(tài)。

　　另從裝配線系統(tǒng)機床設備利用率直方圖也能看到裝配線系統(tǒng)中各個機床設備利用率是很不平衡的，是有待優(yōu)化和調(diào)整的。