Plant Simulation軟件在總裝車間的應(yīng)用

過去汽車企業(yè)總裝車間的布局都是基于工程師的經(jīng)驗來進行規(guī)劃分析，工程師的水平差異造就了每個工廠布局的差異。這種情況導(dǎo)致的結(jié)果就是生產(chǎn)線在前期規(guī)劃中無法很好地驗證其具體達(dá)產(chǎn)情況，在后期實際生產(chǎn)中如果發(fā)現(xiàn)問題就要付出高昂的代價去進行改造，不僅浪費金錢更嚴(yán)重制約了企業(yè)的生產(chǎn)。
 

近年來，隨著數(shù)字化仿真軟件技術(shù)逐漸趨于成熟，使用軟件來保證汽車總裝規(guī)劃工作的合理性成為可能。在前期規(guī)劃過程中使用軟件可以快速完成建模工作，并在此模型的基礎(chǔ)上調(diào)整不同參數(shù)得出最佳的生產(chǎn)布局方案。這樣既能夠保證規(guī)劃方案達(dá)到最優(yōu)，同時又縮短了制造周期并節(jié)約了制造成本。本文針對Plant Simulation軟件在汽車廠總裝車間的使用情況進行了簡要介紹。
 

Plant Simulation軟件
 

Plant Simulation軟件是Siemens PLM旗下的一款工廠仿真軟件，最新版本是13.0，它的應(yīng)用范圍十分廣泛。在此，我們只針對Plant Simulation軟件在汽車廠總裝車間的應(yīng)用進行介紹，具體如下：
 

1. 使用Plant Simulation軟件能夠?qū)傃b車間生產(chǎn)線及線邊物流的規(guī)劃進行仿真分析。

2. 利用軟件自帶資源實現(xiàn)模型的搭建，模擬實際生產(chǎn)情況，生產(chǎn)線仿真分析輸出結(jié)果中包含總裝車間各條線體的滑板、吊具、滑撬和托盤等數(shù)量，同時對緩存區(qū)域的大小進行模擬分析，最終得出此模型下的總裝車間設(shè)備開動率及JPH。

3. 線邊物流的仿真一般會滯后于生產(chǎn)線的仿真工作，主要對各線體對應(yīng)物流區(qū)域面積的大小、布局合理性、拉動物料需求的方式、線旁物流的配送方式及物流通道擁堵性等方面進行可行性分析驗證，以期最終能夠滿足總裝車間的達(dá)產(chǎn)目標(biāo)。

4. 仿真模型建立完成之后可以通過輸入不同的數(shù)據(jù)得出不同的結(jié)論，用以找出最優(yōu)方案。

5. 在工廠投產(chǎn)之后涉及產(chǎn)能提升、新車型投產(chǎn)等問題都可以再次運用此模型進行模擬，只需將參數(shù)值進行相應(yīng)改變即可，大大縮短了制造周期，節(jié)約了制造成本。
 

總裝車間的應(yīng)用
 

1.軟件建模前的準(zhǔn)備

在明確Plant Simulation軟件的使用目的后，接下來將針對生產(chǎn)線仿真工作的前期準(zhǔn)備內(nèi)容進行介紹。

總裝車間主要由PBS線、內(nèi)飾線、底盤線、最終線、車門分裝線、儀表板分裝線、發(fā)動機分裝線、前橋分裝線、前懸總成分裝線、后橋分裝線、前端模塊分裝線、輪胎分裝線、座椅分裝線、前保分裝線和后保分裝線等線體構(gòu)成。通常，采用不同的制造策略，線體的設(shè)計也就會不同。而在使用軟件仿真建模過程中，我們只需按照工廠的實際結(jié)構(gòu)形式進行搭建即可。
 

在仿真工作開始前需要準(zhǔn)備如下內(nèi)容：

(1)JPH、節(jié)拍、設(shè)備開動率以及工作時間的確定。

(2)繪制總裝車間布局圖。

在確定工廠制造策略之后，要利用Autocad軟件完成產(chǎn)線的整體布局規(guī)劃，線體長度及車輛走向都要明確標(biāo)識出，包含但不限于各線體之間緩存區(qū)域的設(shè)置、合裝工位、拆裝門工位、儀表板上件工位、前保和后保上件工位、座椅及輪胎上件工位等。

(3)線體因設(shè)備原因?qū)е峦＞€時間的統(tǒng)計。

搜集總裝相關(guān)基地在實際生產(chǎn)中的停線情況，如果沒有相關(guān)參數(shù)的積累可以在軟件中進行不同MTTR(平均故障維修時間)值的設(shè)定，比如單線的MTTR可以設(shè)置成不同的數(shù)值，但在實際生產(chǎn)中只有當(dāng)數(shù)值不大于設(shè)置的停線時間時才能保證生產(chǎn)線的實際產(chǎn)能和模型計算出的數(shù)值相符。

(4)各線體的工位節(jié)距、輸送速度。

節(jié)距方面需搜集內(nèi)飾線及最終線的滑板尺寸，PBS線、底盤線、車門線和儀表板總成輸送線需搜集吊具尺寸，前懸總成分裝線、座椅線和前后保線搜集托盤尺寸及單個托盤存放零件的數(shù)量。根據(jù)制造策略的不同有些總裝車間還涉及整體合裝，而這需要統(tǒng)計合裝大平板的尺寸。總之，根據(jù)不同的制造策略進行不同參數(shù)的搜集，只有這樣才能使仿真結(jié)論更加準(zhǔn)確更有說服力。

輸送速度方面主要涉及以下內(nèi)容：線體速度、空中輸送速度(包含直線速度和轉(zhuǎn)彎速度)以及轉(zhuǎn)掛設(shè)備速度等。

2.軟件建模及報告輸出

仿真模型搭建所需參數(shù)全部收集完成之后，開始仿真模型的建立工作。建模的整體流程為：

(1) 使用軟件中自帶的對象搭建模型框架。

(2) 按照實際的工作狀況編寫仿真邏輯(如拆裝門工位、底盤合裝等)。

(3) 將之前收集的數(shù)據(jù)信息計算處理后輸入模型(如升降機的節(jié)拍設(shè)定)。

(4) 調(diào)試模型，消除程序和數(shù)據(jù)上的問題。

在實際建模中，推薦使用模塊化的方式進行建模(以內(nèi)飾線為例，如圖1所示)，在單獨的生產(chǎn)線體中也可以創(chuàng)建小的功能模塊以適應(yīng)不同的功能組件如轉(zhuǎn)接工位、升降機等，然后將所有線體集成在一個總的模塊下(見圖2)，形成總裝車間的整體布局。

模塊化建模的優(yōu)勢為：可以單獨運行單線體模型(見圖1)實驗，得出在單線體單獨運行時所需的器具數(shù)量; 單線體模塊可以組成不同的整體實驗?zāi)K(如整個總裝車間)，滿足實驗需求;建好的模塊可以重復(fù)使用，使建模更加快捷、方便和高效。

建模需要根據(jù)不同的生產(chǎn)特點使用不同的建模策略，例如在總裝車間線體建模時采用的是軌道的方式而不是工位的方式，包括設(shè)備開動率及MTTR都是設(shè)置在軌道上。模型需要完全按照生產(chǎn)的實際情況來創(chuàng)建，包括采用何種停線、輸送策略等因素都要在前期的準(zhǔn)備階段確定下來，當(dāng)所有的建模工作完成之后進行線體聯(lián)動并輸出仿真報告。

結(jié)語

在尋求小批量、多品種的生產(chǎn)過程中，在工業(yè)生產(chǎn)逐步升級并高速發(fā)展的進程中，用好仿真軟件可以幫助我們規(guī)避掉許多問題，縮短制造時間，降低制造成本。如何能讓中國汽車企業(yè)在發(fā)展的潮流中有著舉足輕重的地位，我認(rèn)為這是每個汽車人都應(yīng)該去思考并為之去努力。