[发明专利]一种数字化工厂的液压支架结构件焊接生产线仿真优化方法

权利要求书

1.一种数字化工厂的液压支架结构件焊接生产线仿真优化方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、模型输入准备：针对生产线各个工序的初始化分配方案，计算生产线各工序的工序能力，获取工序时间，进行静态的工序能力平衡指数计算与调整，确定调整后的各个工序的设备分配方案、以及不同工序间工件转运逻辑，对生产线的规划方案进行初步优化调整；所述工序包括拼底板、一拼、一次平焊、拼焊垫板、1.5拼、立焊、二拼、补焊、二次平焊、立焊、三拼、预热、三次补焊；

S2、仿真模型构建：根据步骤S1得到的初步优化调整后的生产线规划方案，将对应的数据信息和分配方案作为数据输入，使用PlantSimulation工厂仿真软件对液压支架结构件焊接生产线进行三维仿真模型构建；

S3、仿真模型验证与迭代优化：验证静态的生产线布局方案的可用性，确定基于虚拟流水线的车间调度作业模式，聚焦工位能力平衡与共用资源动态分配问题，进行策略与设计规划的迭代优化；

S4、优化后策略效果验证。

2.根据权利要求1所述的数字化工厂的液压支架结构件焊接生产线仿真优化方法，其特征在于，所述液压支架结构件焊接生产线包括用于一拼、三拼工序的拼装区域1，用于1.5拼、二拼工序的拼装区域2，补焊区1、补焊区2、自动焊交互区1、自动焊交互区2、机器人自动焊接区、AGV取料区；

所述液压支架结构件焊接生产线还包括物流转运设备，所述物流转运设备包括手动行车、智能行车、AGV物料运输车、步进式拼装平台。

3.根据权利要求2所述的数字化工厂的液压支架结构件焊接生产线仿真优化方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11、各个工序的设备分配方案初始化，并基于初始化的工位、设备分配方案、工序时间数据，分别计算各个工序理论节拍时间；各个工序理论节拍时间的计算方式为：

S12、进行静态的工序能力平衡指数计算,对工位分配方案进行调整；每个工序的工序能力平衡指数的计算方式为：

其中，

S13、根据步骤S12计算所得的工序能力平衡指数将各个工序进行划分为不同的工序类型：

如果工序能力平衡指数＞1，则将其划分为A类型工序，即瓶颈工序；

如果工序能力平衡指数＜1，则将其划分为B类型工序，即产能富裕工序；

根据生产线规模、设备成本和设备功能，将不同的工序进一步划分子类型：

工序子类型1：仅作业负荷可调，如受限于产线面积或设备成本考虑无法进行设备增减；

工序子类型2：仅设备数量可调，如设备具有特殊性，其工序内容其他设备无法承担；

工序子类型3：设备数量与作业负荷均可调；

工序子类型4：设备数量与作业符合均不可调；

不同工序子类型的调整规则如下：

规则1：增减工位数量，适用于工序子类型2和工序子类型3中设备数量可调整情形；

规则2：调整作业负荷至设备功能相似且工序能力平衡指数较小的工序，适用于工序子类型1和工序子类型3中作业负荷可调整的情形；

规则3：从设计角度出发，对设备功能重新规划，或更换设备选型；从运营角度出发，尝试延长每日有效作业时间或更改物料进出策略，适用于工序子类型4中设备数量与作业负荷均不可调整的情形：

S14、根据步骤S13中的调整规则，结合步骤S11中初始化方案下各工序节拍时间，对A类型工序进行子类型识别并按照上述规则进行相应的调整,重新计算调整后的工序能力平衡指数，满足该指数小于1即可，据此确定出具体的设备调整量或作业负荷调整量；对于B类型工序通过减少设备数量或增加作业负荷，限制其过度产出；在完成以上步骤后，将各个工序的工序时间进行更新，并将更新后的各工序设备分配方案以及工序时间数据作为步骤S3中的模型输入数据待用；

S15、制定工序间转运逻辑与公共资源分配逻辑初始化方案；

①交互位分配原则：

机器人自动焊接区与拼装区域1、拼装区域2之间分别设置交互区用于工件缓存、流转交接，交互位数量根据场地面积以及结构件常见尺寸确定；该结构件焊接生产线共设置交互位X个，其中拼装区域1与机器人自动焊接区之间设置交互位X1个，拼装区域2与机器人自动焊接区设置交互位X-X1个；所有交互位空闲时均可接受工件转入，均为共用交互位；

②行车调度规则：

行车任务按照“先进先出”规则执行，工位完工后将转运任务发送至行车任务中，行车依据任务生成时间先后顺序依次执行转运任务。