摘 要

作为智能制造与数字化工厂的重要技术和方法以及“工业4.0”所倡导的“虚拟物流融合”的重要方面，计算机仿真和优化技术正逐步发展成熟，并应用于越来越多的领域。

本文以苏州C公司电脑面板数字化车间规划项目为背景，对该公司目前计划建立的20条自动化生产线进行了详细分析和分类，进而采用Plant Simulation 软件对各类生产线进行了建模仿真分析和优化。本文的主要工作如下：

首先，通过分析笔记本电脑面板加工工艺流程、数字化车间生产线布局以及拟建的20条生产线组成结构，将车间全部生产线分为八类，并得到每类生产线仿真基础数据，进而从数据、对象和逻辑控制三个方面进行了仿真模型设计。

其次，对生产线原布局方案和面板加工的工序时间进行分析，确定各类生产线在分别加工A类面板和C类面板 时的最优机台数配比方案，进而对配置后的八类生产线的初步方案进行仿真建模；通过对初步方案的仿真结果进行分析，确定各类生产线在分别加工A类面板和C类面板时的最优托盘数量 ，在其他条件不变的情况下使得生产线节拍最小。

最后，采用Plant Simulation 软件对八类生产线进行了生产线平衡分析，分析了每类生产线分别加工A类和C类面板时的生产线节拍、设备利用率、生产线平衡率以及瓶颈所在，在不改变CNC机床数量的项目约定条件下， 通过优化机械手数量和机械手服务配比得到合理的生产线配置方案。

关键词：计算机仿真；生产线布局；仿真建模；生产线平衡

Abstract

As an important technology and method of intelligent manufacturing and digital factory and the important aspect of "virtual logistics integration" advocated by "industry 4.0", computer simulation and optimization technology is gradually mature and applied in more and more fields.

Based on the background of the digital workshop planning project of C company in Suzhou for computer panel production, this paper analyzes and classifies the 20 automated production lines planned by the company, and then uses Plant Simulation software to model and simulate all kinds of production lines. The main work of this paper is as follows:

First, by analyzing the process of notebook computer panel processing, the layout of the digital workshop and the 20 production lines, the whole production line of the workshop is divided into eight categories, and the basic data of each production line is obtained, and then the data, object and logic Control three aspects of the simulation model design.

Secondly, the process of the original layout of the production line and the processing time of the panel processing are analyzed to determine the optimal ratio of the number of machines in the processing of the A-type panel and the C-type panel, and then the preliminary development of the eight-stage production line The simulation results of the preliminary scheme are analyzed, and the optimal pallet quantity of the various production lines in the processing of the A-type panel and the C-type panel is determined, and the production line is minimized under the condition that the other conditions are unchanged.

Finally, the production line balance analysis of eight production lines was carried out by using Plant Simulation software. The production line beat, equipment utilization rate, production line balance rate and bottleneck of each type of production line were analyzed. The number of project under the conditions agreed by optimizing the number of manipulators and manipulator service ratio to get a reasonable production line configuration program.

Key words：computer simulation； production line layout ；simulation modeling ；production line balance

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文主要研究内容 3

第2章 企业及车间生产线概况 5

2.1 企业简介 5

2.2 生产车间布局概况 5

2.3 产品工艺及生产流程概况 7

2.4 本章小结 8

第3章 笔记本电脑面板生产线仿真模型设计 9

3.1 Plant Simulation仿真软件简介 9

3.2 生产线逻辑仿真设计 9

3.3 基于对象属性和方法的控制和统计仿真设计 10

3.4 生产线仿真结果主要评价指标 12

3.5 本章小结 13

第4章 电脑面板生产线仿真初步方案设计及分析 14

4.1 笔记本电脑面板加工生产线分类 14

4.2 各类生产线最优机台数配比的确定 14

4.3 各类生产线最佳托盘数量的确定 16

4.4 各类生产线初步配置方案仿真建模 18

4.5 初始配置方案的仿真结果分析 21

4.6 本章小结 23

第5章 基于机械手最优配置比的生产线仿真分析与优化 24

5.1 生产线机械手配置比方案的决策分析 24

5.2 第1类生产线仿真分析与优化 24

5.3 第2、3类生产线仿真分析与优化 28

5.4 第4、5、6生产线仿真分析与优化 31

5.5 第7、8类生产线仿真分析与优化 37

5.6 各类生产线最佳方案 40

5.7 本章小结 42

第6章 总结与展望 43

6.1 全文总结 43

6.2 研究展望 43

参考文献 45

附 录 46

致 谢 65

第1章 绪论

1.1 研究目的及研究意义

1.1.1研究目的

本文课题来源于C公司笔记本电脑制造数字化车间规划项目的子任务——生产线建模仿真与优化。本文的研究目的是通过对企业所规划的电脑面板加工车间中拟建的20条自动化生产线进行建模、仿真分析和优化，获得在加工不同种类产品时合理的生产线配置方案，以提高生产效率和设备利用率，降低制造成本。

C企业笔记本电脑面板加工车间负责生产加工A类和C类两大类电脑面板的几道工序，目前计划新建20条自动化生产线，拟定的生产线的设施布局、每条生产线CNC机床数量以及相关设备数量均已给出。投产之前，该厂需要对现生产线布局设计方案进行评估并确定最佳的机床工序比（即每道工序需要多少CNC机床加工）、机械手配置比（每台机械手臂服务几台CNC机床）、生产线上合理的托盘数量等，分析每条生产线分别在加工A类和C类产品时生产线的瓶颈所在以及相关设备的利用效率，在不改变CNC机床数量的项目约定条件下再进行优化并制定具体布置与生产方案。按照项目要求，本文需要完成以下三方面任务：

1）根据生产线布局图和生产线相关设计信息为20条自动化生产线中的17条生产线建立仿真模型。