基于车间仿真的工艺经济性评价研究.pdf

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1、基于车间仿真的工艺经济性评价研究口肖聃口王飞飞口何智春武汉理工大学机电工程学院武汉430070摘要：针对传统的工艺评价未能有效考虑生产过程中离散事件的问题，提出以车间仿真为基础的工艺经济性评价。采用离散系统仿真工具，从硬件信息和逻辑规则制定两方面出发，建立车间级制造资源模型并进行仿真；基于仿真结果，建立相关的工艺经济性评价指标，并讨论用层次分析法进行评价的关键步骤，最后通过实例说明评价的一般方法。关键词：仿真工艺经济性评价层次分析法中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)08—0079—04工艺经济性评价是零件可制造性评价的重要

2、方真结果，完成分析，得出最优工艺路线。将分析结果返面，是指从经济性角度评价零件设计与制造之间的差回CAPP，从而辅助工艺设计人员进行工艺决策。系统异，从而改进设计方案“】。的体系结构如图1所示。工艺评价过程中往往希望通过数学方法来对工艺结果进行可靠的评价，但是在实际生产中存在工时偏差、设备失效、零件报废等种种离散事件【21，这些因素难以用数学方法进行精确描述，然而在工艺经济性评价过程中又无法忽略这些离散事件。为了使工艺评价的结果更有说服力和一般性，需要引入新的评价方法，计算机仿真技术为离散事件动态系统提供了强有力的建模和仿真工具，使用计算机仿真来辅助工艺经济性评价有助

3、于设计人员进行高质量的工艺决策。为此，本文在计算机辅助工艺设计(ComputerAid—edProcessPlanning，CAPP)系统中加人工艺经济性评价模块，根据仿真工具中运行的结果，对多工艺路线结果进行在车间级制造资源约束下的评价，将结果进行其中，面向车间的制造资源仿真建模，以及工艺经反馈，从而在并行环境下协调工艺设计与制造过程，帮济性评价指标体系和算法模型是重点需要解决的。助工艺设计人员进行更加合理和有效的工艺设计。2面向工艺评价的车间仿真1评价体系基本架构2．1建立虚拟车间模型基于车间仿真的工艺经济性评价体系主要由车间制造资源的仿真建模是基于仿真的工艺评价

4、CAPP、仿真工具、结果分析模块及反馈机制组成。可将系统的基础，只有准确可靠地反映目标资源的关键特CAPP作为主要平台，对其主要I艺路线结果进行提点，仿真系统的结果才具有可信度。面向车间级的制造取和数据库级别的信息交换。在仿真工具中进行车间资源系统含有大量的硬件的静态信息和动态信息以及级别的制造资源模型构建，进行资源对象的逻辑规则作为软件的调度信息。的制定，从而实现离散事件的生成和触发。仿真q-具接其中静态信息主要包括车间与；~n-r设备的物理尺收CAPP传递的工艺路线结果以及ERP传递的订单、寸，加工设备和人员的物理坐标，加工设备的类型和数批量、交货期等约束条件，进

5、行特定时间的车间生产仿量，自动导引小车(AutomatedGuidedVehicle。AGV)的真，并输出仿真结果作为分析依据。分析模块根据设计类型和数量，小车和人员的行动路径等。硬件动态信息人员要求，建立工艺经济性评价指标，采用层次分析法主要包括产品的类型和批量，工艺路线，设备忙闲状态(AHP)构建仿真结果分析数学模型，利用接口导人仿等。收稿日期：2009年1月车间还有大部分的动态信息属于离散事件，运用机械制造47卷第s4o期2009／8圄系统仿真工具可以很好地描述制造过程中的车间离散达到批量要求时，停止仿真。事件，在建模过程中，对各类资源进行离散事件设置。2)按照

6、约定的时间进行仿真，当时间到达时，停止各类分布的参数可以由车间人员进行统计计算获仿真。得。仿真结束后，需要输出仿真结果。具有完备的仿真整个制造资源系统的软件信息主要是车间的调度数据收集功能的仿真软件才能作为多方案评价的工逻辑规则，在仿真过程中必须有这些逻辑规则的约束，具。由于仿真模型中原本预定的离散事件具有随机性，才能在有更多选择的情况下尽量按照实际逻辑运行仿仿真输入的批量也存在大小区别，一次仿真的结果并真，从而更加接近车间的实际物理模型，产生更有可信不具有代表性和一般性，对于设计人员的参考价值有度的仿真结果。具体逻辑规则需要同企业实际情况相限。因此，必须对多次的仿真

7、结果进行统计分析。本系符，主要包括以下两种情况：统中使用独立样本法进行多次仿真抽样。1)在制品的排队规则：在空闲设备富余的情况下，在该工艺评价系统中，需要的仿真结果主要包括在制品有以下几种调度选择，随机选择设备，有限选择生产总成本，产品制造时间，人员设备使用率等。一般加工时间短的设备，优先选择加工成本最低的设备或的仿真工具中，可以以表格、直方图、饼图、曲线图等图是优先选择距离在制品最近的设备。在设备空闲的情形输出。仿真输出结果也是分析模块的输入信息，具有况下，考虑各个加工设备前工件的排队数与各个工件代表性的输出结果能够提高工艺评价分析的可信度。加工时