`基于Flexsim的汽車換擋器生產線優化研究

(沈陽工業大學機械工程學院 遼寧 沈陽 110870)

目前，在裝配企業中對于大批量生產往往以工藝為導向對生產線進行設計，忽略了物流上的管理。當企業的產品逐漸增多，生產的產品逐漸變復雜，生產線上生產節拍不一致，在制品會在某一甚至某幾個工序堆積，物流的問題便會逐漸凸顯出來，最終成為工序的瓶頸問題，限制了生產線的生產效率。再加之企業對于生產線的人機協同考慮不周，更加劇了生產線上的生產平衡問題。由此可以看出生產線的優化改善需使用科學的方法，對于生產線的建模仿真分析成為了廉價高效的解決方案。通過建模進行模擬仿真分析，對生產線的生產能力進行合理地平衡改善，重新分配生產線的生產能力，調整生產線上各工序的生產節拍以達到生產平衡的目的。

一、應用Flexsim進行建模與仿真

建立Flexsim模型首先需要對其生產線進行深入的調查，對其作業時間、生產節拍以及周程等參數進行詳細測定。通過收集到的數據建立準確合理的仿真模型，并根據仿真運行的結果進行系統的分析，從生產節拍的角度進行分析，以生產平衡為目標，達到各個設備使用率的最大化，減少在制品的積壓，使生產線上的物流通暢。

對于模型的建立可分為以下步驟：

(一)生產過程的準備

對生產線上的設施進行進行調查，對各設備的位置進行測定包括每臺機器的周程、人員分配情況和生產現狀。同時，對于一些輔助性設施暫存區的大小、可容納零件的數量、傳送帶的傳輸速度以及所需要的工序進行數據收集。

(二)仿真模型的建立

對于仿真模型的建立要最大程度地還原生產線的原貌:

1.選擇合適的對象進行三維模型的建立，最大程度的還原生產線的現有狀況，使模型能夠反映生產線所存在的實際問題，以達到仿真目的。

2.各個設備組件的參數選擇需要有一定的準確性、關聯性，使研究對象運行符合真實生產情況。

二、自動換檔器生產線的模型建立及仿真

自動換擋器總成裝配車間是由一系列串行和并行制造系統組成。現生產線上有19臺設備以及19名裝配人員，其工藝流程半成品通過傳送帶傳輸至裝配線的輸入端，其中每一裝配步驟進行時需進行RFID射頻識別標簽的掃描方可進入下一工序。采用時間測定的方法收集整理各工序操作時間(即機器參數預置時間)t1以及標簽掃描處理時間t2。

對生產線的上各工序產時間進行分析可以得到1～5工序共需秒，6～8工序共需83秒，工序10～11共需70秒。6～8工序與10～11工序均小于1～5工序的時間，該產品的工藝路線為1～5、9、12～19。

通過仿真分析可以發現上述該生產線生產不平衡，其中在E工序至M工序中可以發現出現了物流不通暢的現象，為整條生產線的瓶頸，為改善的目標。

對工序E至M進行分析可以發現在E～M工序前出現了在制品的堆積可在工序前布置緩沖器，并且可以對生產線進行改進，將原來的直線形生產線改為U形生產線。在數據中可以發現E道工序設備對操作員的等待時間較長，而B道工序有較長的空閑時間，改進為U形生產線后可以使B中閑置的人員對E工序進行操作從而提高E道工序的生產效率。對于后續工序應放置緩沖器以達到使生產中物流不至堵塞的目的。改善后的仿真模型如圖1所示，改善前后的生產效率對比如表1所示。

圖1 改善后裝配線仿真模型

三、結論

通過使用Flexsim仿真并的結果分析，可以直觀的看到生產線上的不足之處，通過對裝配線的布局的改變，以及對操作人員的工作重新分配，達到了生產平衡的目標。同時，通過建立緩沖站可以解決生產現場的物流堵塞的問題，使得生產線上物流暢通，使得裝配線上的生產應對問題更加靈活。通過現場的調查研究，對真實的數據進行收集并建立仿真模型，通過對模型仿真結果的模擬分析，更加直觀的看到了生產線的運行情況，相較于以往的實地調查大大的節省了時間上消耗，使得生產線的改善監管更加簡單。同時節約改善所需要的資金等資源，為企業生產線物流的通暢運行提供了新的監管改善的方法。科學合理的生產線物流系統能夠使生產流程運行順暢，靈敏度高，從而提高生產效率。應用Flexsim對生產線進行監管相較于傳統的方法具有更高的效率以及可行性。