基于Flexsim的汽車空調生產線優化研究

牛世杰 羅楠楠

摘要：目前我國城市化發展水平和科技水平發展都十分快速，汽車是我國的主要交通工具。在全球化日益成熟的今天，對于制造業，有效的工廠布局和規劃有助于控制制造業成本和制造時間。汽車空調系統是車內制熱、制冷的重要裝置，同時也是凈化車內空氣的主要途徑。它可以實現車內空氣與車外新鮮空氣的交換，也可以實現車內空氣循環凈化。將Flexsim軟件應用于汽車空調生產中。缺乏與生產設備運行和廠房內部之間的相互感知和互聯互通，中央空調系統各參數的自動調節需求完全依賴于各類傳感器反饋的信息數據，實際空調系統運行會隨著生產環境的變化而改變。

關鍵詞：汽車空調;生產線;仿真;模型;優化

引言

目前，國家對整車節能環保的要求越來越高，汽車空調系統對整車能耗有著較大影響。電動汽車、混合動力汽車等低排放汽車，雖然能源利用率較高，但動力輸出有限，因此能夠提供給空調系統的動力受到嚴格限制，這對空調系統的節能高效提出了更高要求?？偟膩碚f，在汽車的發展過程中，汽車內部的空調使用情況關系到每一個用戶的使用環境。因此。對于技術人員來說，需要做好這方面的研究工作，結合先進的技術，做好空調智能化控制，進一步促進汽車整體的行業發展。

1空調系統的發展應用現狀分析

從目前空調控制系統的發展現狀來看，空調控制系統還處于一個能耗比較大的階段，主要的兩個結構是空調壓縮機和冷凝器。在一些傳統的燃油車中，空調的壓縮機主要是由汽車燃油機中的發動機提供，驅動力大概消耗的功率在20%左右，這其實在一定程度上影響了汽車的能源消耗。在整個汽車行業發展的過程中，對于汽車內部的能源消耗問題方面的研究一直是社會中的熱點，通過汽車這樣的先進技術，結合空調結構，做好空調制冷方面的分析工作，這是目前的一大發展趨勢。這樣的空調壓縮機方式容易在使用過程中，導致制冷效果不明顯，在空調制熱的時候，也不能達到相應的制作效率?；谶@樣的發展背景，研究我們國家的汽車空調控制系統就有著巨大的現實意義，降低汽車的能源消耗，提高空調的使用工作效率。從目前汽車空調控制系統的發展來看，微型的控制系統是一種全自動的空調控制系統，并且控制系統內部的零構件越來越多，壓縮機進出口風門、風機的速度、冷暖機、鼓風機等等都需要做好各個環節的控制，在進行參數檢測的過程中，需要關注車內車外的溫度，溫度參數，空氣質量，光照度等等。結合這些基本的數據，根據人體舒適的指標進行數據建模，做好自動化控制，保證每個零件能夠發揮重要的作用，讓車內的環境達到一個綜合理想的狀態。在一定程度上可以減少電動汽車的能源消耗，使汽車保持一個高續航的狀態。但目前我們國家還沒有形成一套蘇軾的參考標準。在進行設備制作以及功率性研究上，還存在一定的技術缺口。

2生產工藝流程優化方案

2.1工位優化方案

1）當前生產線加工時間最長的工位是暖風熱泵蓋板及電動機裝配和管路、支架、后風道線束等裝配（含后出風模塊預裝配），時間分別為220s和200s。結合仿真結果和考察實際發現，該工序同時存在容易導致下一道工序線束裝配、密封條、防火墻裝配空閑時間過長。因此，增加一臺機器和一名操作工，進行暖風和熱泵的預裝配，優化后該工位加工時間94s。2）將暖風熱泵蓋板及電動機裝配工位優化后，管路、支架、后風道線束等裝配（含后出風模塊預裝配）成為新的關鍵瓶頸工序，加工時間為200s。因此，同樣增加一臺機器和一名操作工，預裝后出風模塊，然后交給下一站進行密封條、防火墻裝配。經過優化，該工位工時為116s。

2.2原空調系統仿真模型的建立

根據空調元件的特點和布置方式，建立空調系統一維模型。模型中內側流動元件包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器。外側（空氣側）流動元件包括冷凝器和蒸發器，以及各自的溫度源、濕度源、流量源?？諝鈧仍O置兩條回路，第一條回路為冷凝器空氣回路，第二條為蒸發器空氣回路，需要分別設置空氣通過冷凝器和蒸發器的入口溫度、濕度以及風量，在空調制冷系統中，熱交換器主要有蒸發器和冷凝器，兩者分別擔負吸熱和放熱的作用，并構成了系統的高壓側和低壓側。由于強化換熱措施的不同，各個元件的散熱能力不同，因此需要根據試驗對元件的模型進行修正。

2.3智能化空調控制系統

在現代化是能源汽車發展的過程中，通過更多智能化的控制系統，做好空調的整體控制工作的是目前的一個發展方向。汽車中更多的電子設備占比越來越大，目前我們的社會環境已經處于互聯網技術發展的時代中，汽車電子網絡化建設擁有了更多的話語權，也可以通過網絡資源進行共享，在空調的操作性方面可以發揮重要的作用。利用這樣的技術進行車輛整個運行狀態的檢測，可以了解空調運用的能耗了解目前汽車可以行駛的公里數。通過系統分析，智能調試達到空調的最優設置。

2.4正確調整空調出風口的出風方向

為了達到最佳制冷效果，根據熱空氣上升、冷空氣下沉的原理，開冷氣時需將出風口朝上，開暖氣時需將出風口朝下。家用空調的使用方法一致，如不注意風向的調整，會影響空調的使用效果。

2.5結構優化

造成離心風機異響的根源為葉輪高速旋轉區域造成的氣動噪聲。針對高速旋轉區域引起的噪聲，需要對其進行降噪處理，其中，降噪措施可分3種形式：主動降噪、被動降噪和隔音，主動降噪從根源入手，解決噪聲的產生，是降噪的最佳方式。為控制高速旋轉區域的氣流，減小渦流和流體分離現象的發生，在離心風機法蘭的電機架添加流量控制元件，流量控制元件通過在電機架表面添加圓形凹槽實現。凹槽的深度為0.5～2.0 mm，凹槽的直徑為5 mm，其中相鄰的凹槽間的圓心間距在7～20 mm之間。

結語

結合生產線平衡率計算結果，找到制約生產的關鍵瓶頸工序，制定相應優化方案并進行驗證。對該汽車空調系統生產線實施改進后，生產線平衡率和生產產能得到大幅提升。

參考文獻：

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