`基于Flexsim的汽车换挡器生产线优化研究

(沈阳工业大学机械工程学院 辽宁 沈阳 110870)

目前，在装配企业中对于大批量生产往往以工艺为导向对生产线进行设计，忽略了物流上的管理。当企业的产品逐渐增多，生产的产品逐渐变复杂，生产线上生产节拍不一致，在制品会在某一甚至某几个工序堆积，物流的问题便会逐渐凸显出来，最终成为工序的瓶颈问题，限制了生产线的生产效率。再加之企业对于生产线的人机协同考虑不周，更加剧了生产线上的生产平衡问题。由此可以看出生产线的优化改善需使用科学的方法，对于生产线的建模仿真分析成为了廉价高效的解决方案。通过建模进行模拟仿真分析，对生产线的生产能力进行合理地平衡改善，重新分配生产线的生产能力，调整生产线上各工序的生产节拍以达到生产平衡的目的。

一、应用Flexsim进行建模与仿真

建立Flexsim模型首先需要对其生产线进行深入的调查，对其作业时间、生产节拍以及周程等参数进行详细测定。通过收集到的数据建立准确合理的仿真模型，并根据仿真运行的结果进行系统的分析，从生产节拍的角度进行分析，以生产平衡为目标，达到各个设备使用率的最大化，减少在制品的积压，使生产线上的物流通畅。

对于模型的建立可分为以下步骤：

(一)生产过程的准备

对生产线上的设施进行进行调查，对各设备的位置进行测定包括每台机器的周程、人员分配情况和生产现状。同时，对于一些辅助性设施暂存区的大小、可容纳零件的数量、传送带的传输速度以及所需要的工序进行数据收集。

(二)仿真模型的建立

对于仿真模型的建立要最大程度地还原生产线的原貌:

1.选择合适的对象进行三维模型的建立，最大程度的还原生产线的现有状况，使模型能够反映生产线所存在的实际问题，以达到仿真目的。

2.各个设备组件的参数选择需要有一定的准确性、关联性，使研究对象运行符合真实生产情况。

二、自动换档器生产线的模型建立及仿真

自动换挡器总成装配车间是由一系列串行和并行制造系统组成。现生产线上有19台设备以及19名装配人员，其工艺流程半成品通过传送带传输至装配线的输入端，其中每一装配步骤进行时需进行RFID射频识别标签的扫描方可进入下一工序。采用时间测定的方法收集整理各工序操作时间(即机器参数预置时间)t1以及标签扫描处理时间t2。

对生产线的上各工序产时间进行分析可以得到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工序与10～11工序均小于1～5工序的时间，该产品的工艺路线为1～5、9、12～19。

通过仿真分析可以发现上述该生产线生产不平衡，其中在E工序至M工序中可以发现出现了物流不通畅的现象，为整条生产线的瓶颈，为改善的目标。

对工序E至M进行分析可以发现在E～M工序前出现了在制品的堆积可在工序前布置缓冲器，并且可以对生产线进行改进，将原来的直线形生产线改为U形生产线。在数据中可以发现E道工序设备对操作员的等待时间较长，而B道工序有较长的空闲时间，改进为U形生产线后可以使B中闲置的人员对E工序进行操作从而提高E道工序的生产效率。对于后续工序应放置缓冲器以达到使生产中物流不至堵塞的目的。改善后的仿真模型如图1所示，改善前后的生产效率对比如表1所示。

图1 改善后装配线仿真模型

三、结论

通过使用Flexsim仿真并的结果分析，可以直观的看到生产线上的不足之处，通过对装配线的布局的改变，以及对操作人员的工作重新分配，达到了生产平衡的目标。同时，通过建立缓冲站可以解决生产现场的物流堵塞的问题，使得生产线上物流畅通，使得装配线上的生产应对问题更加灵活。通过现场的调查研究，对真实的数据进行收集并建立仿真模型，通过对模型仿真结果的模拟分析，更加直观的看到了生产线的运行情况，相较于以往的实地调查大大的节省了时间上消耗，使得生产线的改善监管更加简单。同时节约改善所需要的资金等资源，为企业生产线物流的通畅运行提供了新的监管改善的方法。科学合理的生产线物流系统能够使生产流程运行顺畅，灵敏度高，从而提高生产效率。应用Flexsim对生产线进行监管相较于传统的方法具有更高的效率以及可行性。