摘 要

随着C919首飞的成功，我国在自主制造大型航空客机的道路上又迈出了重要的一步，但是从整体来看，目前我国的航空工业的相关生产设施还比较落后，生产效率较低，不能满足航空产品日益增长的需求。本文针对某公司的航空发动机关键部件的装配车间，设计了装配线平衡和布局方案，并建立仿真模型，对其生产瓶颈进行分析优化，以达到目标产能，具体内容如下。

基于装配车间的装配工艺信息，建立了优先约束图模型，采用基于节拍时间的启发式算法设计了装配线的工作站划分方案；基于SLP布置设计方法，划分车间的工作区域，进行物流关系分析，绘制位置相关图和面积相关图并不断调整，得出3种装配车间初始布局方案，并采用加权因素评价法选出最终布局方案；利用Quest三维物流仿真软件，建立装配车间的仿真模型，模拟车间的运行，并优化瓶颈工位，使车间产能达到目标产能值。

本文对该装配车间的规划设计与仿真，能在车间实际投资前给出车间的整体布置方案，并对方案进行可视化演示和仿真分析，提高车间规划布置的效率，降低投资的成本。

关键词：航空发动机装配车间；装配线平衡；SLP布局；Quest仿真

Abstract

With the success of C919’s first flight, China has taken an important step on the road of self manufacturing large air passenger aircraft. However, the production facilities of China's aviation industry are still relatively backward, and the production efficiency is low, far from meeting its growing huge demand. In this paper, In this paper, an assembly line balancing and layout scheme is designed for a key component assembly shop of a company, and a simulation model is built to optimize the production bottleneck to achieve the target capacity. The details are as follows.

Based on the assembly process information of the assembly workshop, the priority constraint graph model is established, and the workstations division scheme of the assembly line is designed based on the heuristic algorithm of the beat time. Based on the SLP layout design method, the work area of the workshop is divided into several work areas. By the analysis of the logistics relation, and the position correlation chart and area correlation chart, 3 kind of initial layout scheme of workshop is obtained. The weighted factor method is adopted to evaluate the schemes and the optimal scheme is selected. Using Quest software, simulation model of assembly workshop is built to simulate the operation of the workshop. Optimize the bottleneck of the assembly line, so that the workshop capacity to achieve the target capacity.

By the design and simulation of the assembly workshop, the overall layout scheme can be displayed before actual investment of the workshop. By the visual demonstration and the simulation of the model, the efficiency of workshop layout will be improved and the cost of investment will be reduced.

Key Words: Aeroengine Assembly Workshop; Assembly line balancing; SLP layout; Quest simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景及研究意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 国内外现状 2

1.2.1 装配线平衡问题研究现状 2

1.2.2 车间布局问题研究现状 2

1.2.3 装配线仿真技术现状 3

1.2.4 航空发动机装配线研究现状 3

1.3 研究内容 3

第2章 装配线平衡设计 5

2.1 优先约束图模型的建立 5

2.1.1 优先约束图模型 5

2.1.2 航空发动机装配线优先约束图模型 6

2.2 航空发动机装配线平衡设计 7

2.2.1 装配线平衡问题的提出 7

2.2.2 航空发动机装配线的设计目标 7

2.2.3 装配线平衡设计的启发式算法 8

2.2.4 基于节拍时间的启发式平衡算法求解 9

第3章 基于SLP的装配车间布局设计 12

3.1 装配区域划分 12

3.2 物流关系分析 13

3.3 位置相关图和面积相关图 16

3.4 车间布局方案 18

3.5 布局方案评价与选择 19

第4章 装配线仿真及优化 22

4.1 物流系统仿真的基本概念 22

4.2 生产物流系统仿真的步骤 22

4.3 仿真软件的选择 23

4.4 基于Quest的装配车间建模仿真 24

4.4.1 物理建模 24

4.4.2 逻辑建模 26

4.4.3 仿真运行 30

4.4.4 仿真结果分析 30

4.4.5 方案优化与分析 32

第5章 环境影响及经济性分析 36

5.1 环境影响分析 36

5.2 经济性分析 36

第6章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 37

参考文献 38

致谢 40

第1章 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.1.1 研究背景

随着德国的“工业4.0战略”的提出，智能制造逐渐成为我国工业发展的新方向。智能制造不仅能降低生产成本，还能够极大地提升制造企业的生产效率和产品的质量。智能制 造具有智能性、融合性和革命性，能提前预测并及时调整生产状态，通过将各种信息技术应用于工业生产过程，大幅提升了生产过程中的自动化水平和智能化水平，从而带来一场新的制造业革命^[1]。对于大规模批量生产，智能生产线是智能制造实现的依托，在生产线构建之前对其进行科学的规划与仿真，是降低企业生产线的布置设施成本、保证生产线高效运作的重要手段。

航空工业一直是我国工业发展的重点，航空产品的需求也不断增加。从目前的国内情况来看，随着经济的稳步发展，人民的消费水平不断提高，航空出行以其安全、舒适、快捷的特点渐渐成为越来越多人的交通出行方式的首选；国际上，经济全球化的发展趋势也推动着不同国家之间、不同地域之间经济贸易往来更加密切，间接带动了国际航空运输的巨大需求。据美国波音公司预测，在未来20年，全球机队的数量将增加到45240架，年均复合增长率为3.6%^[2]，中国新增飞机需求量将达到6810架，总价值约为1.025万亿美元^[3]，极有可能变为世界上最大的民航市场。然而目前我国民航飞机的供给主要依赖国外飞机生产商，在国际市场上，美国的波音公司和法国的空客公司长期处于垄断地位，占据了民航飞机市场份额的80%以上。