摘 要

汽车工业的技术在不断更新，消费者对该行业差异化的要求也越来越高，使得汽车制造企业的主流生产模式逐步转变为基于订单的多品种小批量的生产。为了满足汽车消费市场的需要，大多数汽车企业采用了更先进的多品种混合生产的柔性装配线。与单品种装配线相比，影响柔性装配线的生产要素更多，这给企业在进行柔性装配线平衡增加了很大的难度。因此构建合理的柔性装配线规划和平衡方法对于新形势下的汽车制造企业具有十分重要的现实意义。

本文以某汽车公司柔性总装线为研究对象，采用面向对象的可视化仿真软件Flexsim，建立了一条包含20个工位的柔性装配线的基本仿真模型，模拟了车辆在装配车间各工位间的流动和装配过程，并完成了模型实体与现实系统功能的映射，为装配线平衡研究提供了重要依据。

针对装配线平衡的研究热点和难点问题——排产问题，本文利用了Flexsim中强大的仿真实验控制器，以不同投产序列为实验变量以及以装配线总装时间为评价指标进行仿真实验研究，实现了柔性装配线投产方案的优化选择，有效减少了装配线总装时间，提高装配线效率，为装配线平衡问题的解决提供了新的方向。

关键词：柔性装配线；系统仿真；Flexsim；投产优化

Abstract

Technology in the automotive industry is constantly updated, consumers’ demand for automobile products is becoming more and more differentiated, gradually turning the mainstream mode of auto manufacturing into a producing mode of multi-kinds,small-bacth,and order-based. In order to meet the needs of consumption market of automobile, most auto companies have adopted multi-kinds,mixed-producing flexible assembly line which is more advanced. Compared with the single-kind assembly line,there are more producing factors influencing the flexible assembly line,which added a lot of difficulties in the flexible assembly line. Thus building reasonable flexible assembly line planning and balance method for the new situation of automobile manufacturing enterprises has practical significance of great important.

This paper set the flexible assembly line of a car as the research object and established a basic simulation model of flexible assembly line with 20 points to simulate the flow and assembly process of cars at each point in the assembly workshop by an object-orientated visualization simulation—Flexsim. This paper also achieved the mapping between simulated model and real system functions, which offered important basis for the research of assembly line balancing.

As the hot and difficult issue of assembly line balancing research, production scheduling problem, this paper, by using the powerful simulation controller in Flexsim, studies simulation experiments based on different production sequence as the experimental variables and the assembly line assembly time as evaluation index. This paper not only optimized the flexible assembly line production plan, effectively reduced the total time of the assembly line, but also improved the efficiency of the assembly line to solve the problem of assembly line balancing.

Key Words：flexible assembly line；system simulation；Flexsim；produnction optimazation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景和意义………………………………………………………………………………….1

1.2 国内外研究现状……………………………………………………………………….2

1.3 研究的内容和结构…………………………………………………………………….2

第2章 柔性汽车装配线系统………………………………………………………………….5

2.1 汽车装配工艺………………………………………………………………………….5

2.1.1 汽车装配线结构………………………………………………………………...5

2.1.2 柔性装配模式…………………………………………………………………...6

2.2 汽车柔性装配线平衡问题…………………………………………………………….6

2.2.1 柔性装配线平衡术语…………………………………………………………...6

2.2.2 柔性装配线平衡分类…………………………………………………………...7

2.3 柔性汽车装配线的排产方法………………………………………………………….7

2.4 本章小结……………………………………………………………………………….8

第3章 计算机仿真理论与排队论…………………………………………………………….9

3.1 计算机仿真的基本理论…… …………………………………………………….9

3.1.1 系统与建模……………………………………………………………………...9

3.1.2 模型及其分类…………………………………………………………………...9

3.1.3 仿真要素……………………………………………………………………….10

3.1.4 系统仿真研究实验步骤……………………………………………………….11

3.1.5 常用工具及仿真软件………………………………………………………….12

3.2 排队论………………………………………………………………………………...12

3.2.1 排队系统的特征……………………………………………………………….12

3.2.2 排队系统的组成……………………………………………………………….13

3.2.3 排队论研究的主要问题……………………………………………………….14

3.3 本章小结……………………………………………………………………………...15

第4章 柔性汽车装配线仿真建模…………………………………………………………...16

4.1 仿真项目流程简介…………………………………………………………………...16

4.2 某柔性汽车装配线系统分析………………………………………………………...17

4.2.1 装配线系统结构……………………………………………………………….17

4.2.2 装配线系统流程……………………………………………………………….17

4.2.3 装配线系统现状……………………………………………………………….18

4.3 柔性装配线平衡仿真建模分析…………………………………………………...…18

4.3.1 仿真数据的收集……………………………………………………………….18

4.3.2 仿真模型的假设……………………………………………………………….18

4.3.3 仿真模型实体映射………………………………………………………….…19

4.4 仿真模型的建立……………………………………………………………………...20

4.4.1 基本模型的布局…………………………………………………………….…20

4.4.2 仿真逻辑及实体连接………………………………………………….………21

4.4.3 仿真参数设置……………………………………………………………….…21

4.4.4 基本仿真模型……………………………………………………………….…26

4.5 本章小结……………………………………………………………………………...27

第5章 仿真分析与优化………………………………………………………………...……28

5.1 仿真模型优化目标…………………………………………………………...………28

5.2 仿真实验优化………………………………………………………………………...28

5.2.1 仿真实验控制器………………………………………………….……………28

5.2.2 仿真数据输出及处理……………………………………….…………………30

5.3 优化效果评价…………………………………………………………………...……31

5.4 本章小结…………………………………………………………………………...…31

第6章 总结与展望……………………………………………………………………...……32

6.1 课题总结……………………………………………………………………………...32

6.2 工作展望……………………………………………………………………...………32

参考文献………………………………………………………………………………….……33

致 谢……………………………………………………………………………………….…34

第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1903年，美国著名企业家亨利•福特创立了福特汽车公司，并于1908年生产出世界上第一辆T型车，对于当时来说，汽车属于奢侈品，是富人的象征，因为汽车的生产速度远远赶不上消费市场的需求。由此，该汽车公司使用流水线的生产方式，这样就可以通过流水线生产方式生产同样的汽车，既降低成本，控制了价格，又使得汽车成为了大众化的交通工具。

然而，随着经济的发展，人们生活水平的逐步提高，消费者的需求变得个性化，多样化，单品种大批量的生产方式已经无法满足多变的市场需求，而汽车技术的发展亦使得汽车制造行业的竞争愈演愈烈。消费者对企业要求的提高以及来自同行的竞争压力，使得越来越多的汽车制造企业意识到，传统的生产方式已经过时，要想争取并保持自身的竞争优势，除了要降低成本，还必须要提供能满足顾客个性化需求的多样化产品。在这样的背景下，柔性装配线就应运而生，并得到了众多汽车制造企业的青睐和研究人员的重视。