混流装配线agv小车参数优化毕业设计论文(编辑修改稿)

混流装配线agv小车参数优化毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

企业都是用 AGV 小车实现智能搬运，但如何使其利用最大化，效率最大化，更智能就成为了一流企业所逐渐发展的方向。 研究意义 21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。 能否西安工业大学毕业设计（论文） 5 抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。 要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。 繁重制造装各 的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。 自动导向小车 ((Automated Guided Vehicle 简称 AGV)是移动机器人的一种，是制造企业物流系统中的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。 AGV 主要有两类形式，一种是固定路径 AGV，它的运行路径是固定的，且有轨道，故导引技术相对简单。 另一种是自由路径 AGV，由于没有轨道，它为 AGV 自由运行提供了最大可能，但由于技术限制， AGV 沿任意路径自由运行仍是一个有待解决的技 术难题。 在以往的生产线上，导向式 AGV 是人们经常采用的方式，有导轨式、磁导引式等方法。 这些方法都需要预先规划好 AGV的运行路线，而且生产车间的装置不能随意移动。 随着生产车间智能化的提高，线边暂存区和搬运小车 AGV 的参数的优化也越来越重要， AGV 参数很多，这里讨论其数量，载重量和速度的优化。 当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的参数即可满足路径规划要求。 资料显示 :在产品生产的整个过程中，仅仅有 5%的时间是用于加工和制造，剩余的 95%都用于储存、装卸、等待加工和输送 :在美国，直接劳动成本所占比例不足生 产成本的 10%，且这一比例还在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产成本的 40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取胜的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。 自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。 本文主要研究内容 由于总的仿真时长就是履行完成这批订单所需要的时间 makespan 而对于一般的 MTO 企业，影响 makespan 的因素有几个，如装配工站的设 备利用率，节拍，线边暂存区最大最小库存量，搬运小车数量及速度，装载量大小 [14]。 本文具体研究内容如下： （ 1）分析和研究 混流装配线 AGV小 车间 参数优化 问题。 （ 2）掌握 eMplant 的 仿真环境。 （ 3）利用 eMPlant 对 MTO 混装线进行建模 [15]。 （ 4） 针对混流装配线搬运小车 AGV 参数对混装线的影响进行仿真和分析。 （ 5）通过仿真实例模拟实际工况，并对 参数优化 方案进行对比。 本章小结 熟悉 AGV小车的概念以及发展状况，结合现代制造、物流等行业分析 AGV在其领域的作用，利用建模和仿真 试验得出 AGV 参数最优解。 2 MTO 混流装配线模型的建立 6 2 MTO混流装配线模型的建立 一般 MTO 企业混装线概述 企业接受客户订单，定期或不定期进行汇总并制定生产计划，将订单分配给分公司的各条装配线，其中的任意一条装配线均可完成全部或部分订单，假设对于不同类型 产品的装配线序列已经确定的情况下的物料配送，即混流装配线为保证已有装配任务的的及时完成，如何在正确的条件下，将正确的物料按正确的数量在正确的时刻从物料中转区运送到混装线的各个备料暂存区。 一般 MTO 企业生产产品种类很多，每一种由于产品颜色和部分构成件等的变化 又有多种型号规格，因此，一般客户订单需要体现的是产品种类，型号规格，需求数量，交货期及其他要求，混装线接收的生产计划应该包含这些信息，生产计划指令中的订单顺序可以看成总厂调度优化后的装配顺序。 对于每种产品每种型号规格均有零部件清单 BOM 表，表中至少包含零部件编号，一件成品需要该零部件的数量及类别。 本文尝试在 Plant Simulation 中建立这类企业的装配线物料配送的仿真模型。 一般 MTO 企业运作过程如图 ： 图 一般企业运作过程 本文研究需要用到的软件 是 eMPlant，是由 以色列 Teomatix 公司开发的，又称为 SiMPLE++，是用 C++实现的关于生产、物流和工程的仿真软件，它是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具。 可以对各种规西安工业大学毕业设计（论文） 7 模的工厂和生产线，包括大规模的跨国企业，建模、仿真和优化生产系统，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链等。 该软件提供了大量生产设备单元和物流装置的模型库，包括物流对象、信息流对象、服务类对象和移动对象；还提供了丰富的概率分布函数，使得建模时只需要从交互界面中选择一种分布就可以轻松地输入仿真参数 ，代替了复杂的编程。 其内嵌的 SimTalk 语言，其编程语法与 VC++完全类似，可灵活地用于规划、仿真和优化制造企业、生产系统和工艺过程。 软件还提供了各种统计分析工具、实验工具和优化工具，这些都有助于瓶颈的消除，达到资源配置的优化，从而设计出负荷平衡、高效率的生产线。 利用 eMPlant提供的模型库，建立系统的仿真模型。 具体步骤如下： （ 1） 新建仿真项目。 （ 2） 规划项目的组织结构。 （ 3） 建立仿真模型。 （ 4） 确认仿真模型。 （ 5） 实验设计和仿真模型分析。 启动 Plant Simulation，打开 文件 1) 右击 Class Library 下方的 Basis，在弹出菜单中选择“新建 — 文件夹”，将新建的文件夹改名为 Delivery。 2) 右击 Delivery，在弹出菜单中选择“新建 — 文件夹”，将新建的文件夹改名为 MUs。 3) 单击 Basis 里的 MUs 文件将其打开，按住 Ctrl 键的同时，单击 Entiry 拖入Delivery 的 MUs 文件夹内，在 Delivery— MUs 文件夹内生成一个新的Entiry，改名为 Pruduct；用同样的方法生成一个新的 Transporter（改名为 Forklift）和 一个新的 Entiry（改名为 Parts），以及一个新的 Container（改名为 Pallet）。 4) 右击 Delivery，在弹出菜单中选择“新建 — 层”，并改名为 MTO结果如图 所示。 图 MTO及 MUs文件夹 西安工业大学毕业设计（论文） 8 编辑动画图标 1）右击 Product，在弹出菜单中选择“编辑图标„”后，弹出图标编辑对话框，如图 所示。 不改变原有图标，采取新增图标的方式进行扩充。 图 Product图标 2）选择图标编辑对话框主菜单“ IconNew„”，弹出新图标编辑窗如图 （ a）所示。 在 Name 后面的文本框输入 A1，再选择主菜单“ ToolsClipart Libraryd„”，弹出操作系统的文件浏览器对话框，找到图库所在目录，如图（ a）所示。 3）把 文件图标拖入图标编辑器的编辑区内，如图 （ b）。 单击图标工具栏中的 ，移动光标到图中坐标显示为（ 24， 12）的位置单击，生成一个动画仿真时的参考点。 单击工具栏的 ，保存新建图标。 （ a） 西安工业大学毕业设计（论文） 9 （ b） 图 Product图标 4）重复以上步骤，新增所需要的所有表示产品的图标。 参照同样的方法新增零件 Parts 的图标，然后对 Product 和搬运小车原形设置相关参数。 在 Product 内定义了 4 个自定义属性变量： Char 则是为生产准备时间进行换线、换型服务准备； Exchng 记录上架是否为新订单； sch_pos 记录该上架件属于第几个订单； bom_pos 则记录该上架件在 BOM 标的位置，如图 （ a）所示。 （ a） （ b） 图 Product和 ForkLift的设置 框架 模型的基本思路如如图 所示。 按图 所示的对象以及名称、标签名等在模型层 MTO 中建立相应的对象。 其参数采用默认值。 如图 所示 西安工业大学毕业设计（论文） 10 图 建模流程图 图 MTO模型层中的基本对象 双击“装配工站原形”图标。 1） 单击部件来源（ Assembly table with）后面选择文本框的▼，选择“前（ Predecessors）”项后单击 Apply 按钮。 2） 单击 Open 按钮，在 Predecessors 项的位置输入 2，表示 零部件来源于第2 前节点， Number 表示该装配线需要消耗的 2 号节点来源的零部件的数量。 如果来源不止一个节点，则输入完成后按 Enter 就可增加一个来源点。 单击 OK 返回。 3） Assembly mode：有 Attach MUs 和 Delete MUs 两种，选择“删除 MUs”即 ExitingMU选择“主 MU”。 4） Sequence 服务请求：选择“ MU 然后服务”，单击 OK 按钮。 5） 单击 Toolbox 下 Material Flow 栏中的 Frame 图标，在 MTO 模型中插入一个子模型层，并改名为 PreStroe，标签名为“物料中转区 ”。 6） 单击模型层主菜单 Tools，在下拉菜单中选择 Custom Attribute。 基本参数确定 四个基本数据表的生成 自动生成装配线并连接起来 自动生成 AGV运行路线 PreStore 车间物料预投区生成，并设立简单的调度策略 AGV 上料调度策略的设计 AGV 卸料策略的设计 配送规则建立 将调度及规则转化为 Method 模型调试及实验 设 计 优 化AGV 数量及速度 西安工业大学毕业设计（论文） 11 7） 单击模型层主菜单 Tools，在下拉菜单中选择 Custom Attribute。 8） 在弹出的对话框中单击 New 按钮弹出 （ a）所示的变量定义对话框，按图 所显示变量及数据类型分别定义。 图 MTO模型层中的用户自定义属性变量的定义 9） 如图 （ a）所 示输入属性变 量名称 ObjectName，把数据类型改为 table后，在 Data type 下方弹出 Value 及 Open 按钮。 单击按钮打开一张空白表。 10） 右击图中橙 色区域，在弹出的菜单中选择 Format，在弹出的对话框中选择 Dimension，在 Number of Columns 文本框内输入 1，单击 Apply 按钮。 格式化后的数据表如图 （ b）所示，按照图中数据输入。 （ a） （ b） 图 清除原有模型对象西安工业大学毕业设计（论文） 12 DeleteAllObjects 是用来清除 MTO 模型层中的一些物流对象的，假设上一次执该模型时总的装配工站数量是 10 个，而 这次需要 8 个工站的模型。 一般是先将上次模型的物流的对象及信息流对象删除，再重新生成一条 8工站的装配线模型。 如不需修改，该方法运行一次就可以了。 双击 DeleteAllObjects（清除对象），加入 SimTalk 代码。 （见附录 A） 生成生产计划表 自动生成生产计划表 Schedule、 BOM 表和加工准备时间 SetupTime，生成这三张表的 SimTalk 语句放在 CreateDataTable 中。 （见附录 A） 生产计划表如图。 图 随机商城订单等数据 当有了上面三个基本数据表后就可录入生产计划、制定各种型号规格产品的BOM表及各种类产品在同一条装配线进行装配是的生产准备时间了。 本模型采用随机生成这三类数据，然后手动修改的方法。 因此，该方法运行时先调用方法CreataDataTable，然后分别为三个表生成相应的数据。 输入 CreateInitObjects方法的 SimTalk 代码。 （见附录 A） 先运行 DeleteAllObjects 方法，再运行 CreateInitObjects 方法，模型自动生成三张主数据表及各装配站的加工时间表，以及加工过程 中使用的临时数据表Inventory。 ， BOM 表如图 ，生产准备时间表如图。 西安工业大学毕业设计（论文） 13 图 BOM表 图 运行 CreateInitObjects 方法后，除了在 MTO 模型层生成了上述表格外，还生成了 1 个子模型层 SubMTO，如图。 图 SubMTO的生成 装配线接收总厂或分公司安排生产任。