[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

说明书

本发明公开了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，包括下列步骤：生产线初步规划，利用工厂仿真软件PlantSimulation建立相应仿真模型，对车间设备布局、生产物流设计、产能等方面进行定量的验证并根据仿真结果找进行优化。优化过程包括：调整工序间作业负荷以及各工序设备数量，获得静态计算下的工位分配方案，并制定初始化物流转运策略和公共资源分配策略作为仿真模型数据输入；基于仿真模型验证静态的生产线布局方案的可用性，进行策略与设计规划的迭代优化。本发明能够在焊接生产线投产前对全生产流程进行仿真，针对仿真结果继续进行策略迭代优化，有效验证生产线产能与规划，降低投资与研发风险。

技术领域

本发明涉及数字化工厂结构件拼装与自动焊接产线设计领域，具体涉及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。

背景技术

工厂仿真技术实际上是生产系统离散事件仿真技术，其本质是对实际世界建立系统模型，并利用所建模型对实际系统进行试验研究的过程。

生产系统仿真重点关注在生产规划这一环节，生产规划环节通过利用虚拟仿真技术，可以对于工厂的生产线布局、设备配置、生产制造工艺路径、物流等进行预规划，并在仿真模型“预演”的基础之上，进行分析、评估、验证，迅速发现系统运行中存在的问题和有待改进之处，并及时进行调整与优化，减少后续生产执行环节对于实体系统的更改与返工次数，从而有效减低成本、缩短工期、提高效率。工厂仿真技术在以下场景中得到了广泛的应用：1.在真实系统建立之前，验证系统设计，发现潜在问题；2.与现有生产系统并行，来评估计划改变带来的影响；3.发现和消除在生产提升过程中需要花费成本和时间纠正的问题；4.在不破坏产能的情况下，将用于生产线的投资成本减到最少；5优化含有多种变量复杂生产系统的性能。

传统的煤矿机械制造行业作为典型的离散性生产企业，由于市场经营环境的变化、新的材料、技术、生产工艺地采用等因素，行业格局正在发生震荡，必须不断缩减产品制造周期，提高生产柔性，满足用户的个性化需求。

虚拟仿真作为车间生产线工艺规划和生产线平衡的重要手段，通过构建出典型的离散系统仿真模型，对焊接车间关键工位、线平衡、生产过程、单线体生产线布局与物流方案进行分析，分析并优化车间产能，对于企业稳定生产运行、减少规划迭代成本具有重要意义。

发明内容

传统的液压支架结构件焊接生产过程，受制于产品类型多样、不同产品之间结构以及焊接工艺差异大、产品批量较小，换产周期短的影响，拼装焊接生产线对于不同产品的适应性差。以往依据经验进行产线规划、设备配置的方式，对于动态生产场景产线运营效果无法提前进行量化评估，调整周期长，试产成本高昂，已不能适应数字化制造的需求。

为解决以上问题与缺陷，本发明提出了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，该仿真方法基于数字化工厂仿真软件，通过对工位利用情况、物流设备使用情况进行分析，优化设备选型、调整生产线运营策略(行车调用策略、共用资源动态分配策略)，能够在焊接生产线投产前，对全生产流程进行仿真，针对仿真结果继续进行策略迭代优化，有效验证生产线产能与规划，降低了投资与研发风险。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计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，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；