冰箱箱体发泡工段仿真分析

引言

家电行业是我国近40年来发展最为迅速、市场竞争最激烈的行业。从20世纪80年代至今,家电企业竞争经历了从质量到成本到规模再到市场的发展过程。随着"中国制造2025"的提出,国内家电工厂开始从自动化向智能化、信息化方向发展,工艺、设备快速更新换代,新建工厂规划方案出现跨越式、突破性变化,原有的设计经验已经难以应对新的形势。

三维仿真技术自20世纪90年代传入中国后迅速发展,并得到了广泛应用,随着计算机技术的发展,其在设施布局、物流规划中逐步得到应用,显示出强大的优势。笔者将传统设计经验与计算机仿真技术相结合,为工厂规划设计提供更加科学、系统的解决方案。

1三维仿真技术介绍

家电工厂三维仿真是将家电工厂规划方案模型化,通过建立三维模型,搭建模型的生产逻辑,设定生产参数,通过仿真运行,输出仿真结果,根据输出结果判定家电工厂规划方案的合理性。同时,通过仿真结果,可以对多个规划方案进行对比、分析,评判优劣。

工厂规划仿真流程如图1所示。

2基于仿真分析的布局优化案例

本文以某工厂冰箱箱体发泡工段从预装下线进发泡系统,到发泡完成进入初装线的过程进行动态三维模拟,旨在确认冰箱箱体发泡工段是否会发生拥堵。以箱体发泡实际运行逻辑搭建仿真模型,仿真参数(设备参数、节拍等）均为实际生产数据。仿真范围示意图如图2所示。

图2仿真范围示意图

2.1模型假设与约束

根据实际生产逻辑,假设和约束条件如下:

(1）箱体发泡线的起点按设定的生产节拍持续给发泡系统供应箱体。

(2）箱体进夹具规则:本仿真模型中采用顺序循环进箱的规则。

(3）箱体出夹具规则:按设备运行规则设定,存在空闲、等待、运行3种状态。

2.2模型参数

仿真模型的输入参数如下:

(1）箱体发泡线共配置16个夹具:

(2）发泡周期时间为320s(箱体完全进入夹具320s后可执行出夹具操作）:

(3）各传送带速度按要求设定:

(4）发泡线进箱节拍初始设定为18s:

(5）所有顶升线体的上升时间和下降时间均为2s:

(6）模型长度单位为米,时间单位为秒,仿真模型运行时间设定为8h。

在仿真模型中共为夹具设定了以下7种状态:

(1）Itemin//第二个缓存位顶升开始计时,直到箱体完全进入夹具:

(2）Processing//箱体发泡时间(一个周期为320s）:

(3）Itemout//箱体从开始运动到完全出夹具:

(4）Blockout//发泡完成可以出夹具,但是被其他箱体暂时堵住:

(5）Blockin1//夹具可以进新箱体,但是被里面刚出去的箱体堵住:

(6）Blockin2//可以进新箱体,但是被其他箱体堵住:

(7）Idle//夹具处于空闲状态。

2.3仿真运行与分析

发泡系统仿真运行图如图3所示。

设定进箱节拍为18～22s,运行仿真模型可发现,在部分进箱节拍下箱体发泡系统进箱线会发生拥堵,具体情况如表1所示。

根据以上运行情况,确定进箱节拍为22s,运行仿真模型8h,整个运行过程中箱体发泡出箱线未发生明显拥堵情况。统计各夹具整个运行过程中的情况如表2所示。

各夹具时间浪费情况如表3所示,主要包括Idle＋+lockout＋+lock+i2的状态。

其中由于拥堵造成的效率损失情况如表4所示,主要包括+lockout＋+lock+i2的状态。

根据仿真结果可知,在模型假设与约束、模型输入参数条件下,设定进箱节拍为22s,整个仿真运行过程中,出箱线未发生明显拥堵,且由于堵塞造成的效率损失平均为2.96%。

3结语

综上所述,笔者采用计算机仿真技术,利用生产仿真数据,整理出仿真报告,为解决复杂的生产、物流问题提供参考依据。由于家电工厂工艺流程复杂,参数选择对规划结果有很大影响,因此需要详细的数据和丰富的经验加以辅助。

工厂生产仿真模型通过设定仿真速度,可以直观、动态地观察工厂运行情况,并通过数据导入导出功能,分析工厂数据,形成仿真报告,使用者可以参考仿真分析报告对各厂房的工艺布局进行评价,对自动化设备、物流系统进行优化,提高工厂的生产效率。