自动化生产线的仿真技术

手机自动化生产线专利技术综述

张华强张晶（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000）摘要：手机批量生产经历了从流水线生产到自动化生产线生产的转变，自动化生产线是在流水生产线基础上逐渐发展起来的。现以手机自动化生产线为研究主题，通过分析手机自动化生产线专利申请状况，展现近年来手机自动化生产线的全球技术发展方向和研究热点。关键词：手机；自动化生产线；专利；地区分布

0引言随着电子工业的迅猛发展，对手机的品类以及数量的需求也随之猛增。产品量大、种类更新速度快、生产周期较短、质量和可靠性要求较高、价格较低是目前手机生产的共同特点。从手机实现规模化生产至今，手机生产经历了流水线生产和自动化生产线生产两个发展阶段。流水线生产是指操作人员根据设定的工艺步骤，通过各个工位完成生产组装过程，这种生产工艺适用于涉及种类数少、能进行大量生产的企业。自动化生产线的生产方式是基于流水线生产方式逐渐发展起来的。自动化生产线不仅要求各种机械加工装置能自动完成预定义的各道工序及工艺步骤，而且要求在装卸、定位、输送、包装等方面都能自动完成各道工序，且对合格率有一定要求。自动化生产线虽与流水生产线有相似之处，但其效能已经远超流水生产线，并且有很多明显的不同之处。其突出特点是自动化生产线具有统一的自动化控制系统，自动化程度高，还具有比流水生产线更严格的生产节奏，工作时必须以一定的生产节奏经各工位完成预定义的加工工序。因此，根据手机自动化生产线的显著特点，对手机自动化生产线的专利申请状况进行梳理分析显得十分必要。1手机自动化生产线专利状况分析1.1历年专利申请数量分析手机自动化生产线专利技术申请量逐年增加，并且在2009年至2013年间的申请量最为密集。1999年以前，手机自动化生产线的专利申请一直较少，只在1977年出现了短暂的小高峰，1999年之前的专利主要是与包装技术相关，进入2000年后，关于手机自动化生产线技术的申请逐渐增多，2000年之后的申请重点在手机组装过程、良测过程以及测试过程，并在2013年手机专利申请量达到了顶峰，这与手机的使用量增长不谋而合，2000年左右手机开始被广泛使用和生产，手机的使用需求和生产需求衍生了大量的专利申请。1.2专利申请国家/地区分布图1展现了涉及手机自动化生产线技术的全球专利申请分布情况，可以看出，中国（CN）专利申请量居于首位，占全球专利申请量的50%；其次，日本（JP）的申请量居次席，占全球专利申请量的20%；紧接着是美国（US），其申请量占全球申请量的14%；此外，德国（DE）和韩国（KR）的占有量也都在3%左右；最后，欧洲（EP）、英国（GB）也占了一定的申请量，除上述国家/地区外，其他国家/地区涉及手机自动化生产线的专利申请量均较少。1.3主要申请国家/地区的专利技术分布在涉及手机自动化生产线的全球专利申请中，主要申请国家/地区的专利技术分布情况如图2所示，可以看出，在涉及手机自动化生产线的专利申请中，专利技术主要集中在包装、组装领域，其中涉及包装技术的专利申请量最大，可见包装技术是目前手机自动化生产线中研究较多的领域。2主要申请/专利权人分析2.1主要申请/专利权人历年专利申请量分析从主要申请/专利权人的申请量分析（图3）可以看出，对于主要申请人的申请量最多的企业是博众精工为56%，KYOCERAWIRELESSCORP公司次之，申请量为14%，其余申请人的申请量相对较少。从图中可以反映出关于手机自动化生产线的申请企业主要还是集中在博众精工、KYOCERAWIRELESSCORP、RAYCHEMCORP、赛腾、富士康这五家公司。2.2主要申请/专利权人的专利技术分布从主要申请/专利权人专利技术分布（图4）可以看出，8家主要申请人（企业）在组装、良测、测试和包装方面均有深入研究的方向，除了博众精工、KYOCERAWIRELESSCORP的申请量较大以外，其余申请人的申请量相差不大；在组装方面，博众精工和KYOCERAWIRELESSCORP的申请量较大，可见他们对其进行了大量研究；在良测技术领域，博众精工、KYOCERAWIRELESSCORP和RAYCHEMCORP的申请量较大，并且他们的研发实力相当雄厚；然而关于测试和包装方面的研究相对较少，可见这方面还有较大的发展空间，这也跟相图1专利申请国家/地区分

机械制造与自动化专业大学生机械仿真技术应用研究

随着科技的不断进步和社会的快速发展，机械制造与自动化专业的大学生机械仿真技术应用研究变得越来越重要。本文将从机械仿真技术的定义、应用领域、优势和挑战等方面探讨这一研究课题。

一、机械仿真技术的定义和基本概念

机械仿真技术是指通过计算机软件模拟和重现真实的机械系统，以实现系统设计、分析、优化和验证的过程。它可以根据用户的需求，对机械系统进行建模、仿真和分析，从而提供设计方案、产品可靠性预测、虚拟测试等技术支持。

机械仿真技术主要涵盖三个方面，即机械结构仿真、机械运动仿真和机械工艺仿真。其中，机械结构仿真是指对机械零部件、装配体或整机的结构进行虚拟建模和分析；机械运动仿真则是指对机械系统的运动状态进行仿真和优化；机械工艺仿真是指对机械加工工艺进行仿真和验证。

二、机械仿真技术的应用领域 机械仿真技术在众多领域中发挥着重要作用。首先，它在机械制造行业中的应用非常广泛。通过仿真技术，设计师可以对机械零部件和整机进行虚拟建模和设计验证，从而减少实验试错成本，提高产品质量和生产效率。

其次，机械仿真技术在机械工艺优化中也具有重要意义。通过对机械加工工艺的仿真和分析，制造企业可以提前发现和解决潜在问题，降低生产成本，提高产品质量。

此外，机械仿真技术在教育和培训领域也有广泛应用。大学机械制造与自动化专业的学生可以通过仿真软件，进行实验的虚拟演示和操作，提高实践能力和技术水平。

三、机械仿真技术应用的优势

机械仿真技术应用的优势在于其具有高效、快速、经济、安全的特点。首先，通过仿真技术可以提高产品的设计效率和质量。传统的设计过程中，往往需要进行大量的试验和实验，而仿真技术可以在计算机上进行虚拟实验，减少实验成本和周期。

其次，机械仿真技术可以帮助企业降低研发风险。通过对机械系统进行模拟和仿真，可以预测和分析产品的性能和行为，从而在产品投放市场之前就找到潜在问题并加以解决。 另外，机械仿真技术还可以提供虚拟测试和优化手段。通过在计算机上搭建虚拟场景进行力学、流体、热学等仿真分析，可以快速评估不同设计参数的影响，从而找到最优设计方案。

基于工业工程的智能制造系统建模与仿真

智能制造系统是当今工业领域的热门话题，其通过应用先进的技术，如物联网、人工智能、机器学习等，实现了工业生产的自动化、智能化和高效性。在实际应用中，建模与仿真是智能制造系统设计与优化的重要手段。本文将探讨基于工业工程的智能制造系统建模与仿真方法，旨在提供一种全面且深入的分析。

一、智能制造系统建模

智能制造系统建模是对实际生产过程进行抽象和描述的过程，目的是为了理解和优化生产系统的运作。在工业工程领域中，有许多建模方法可供选择，如离散事件建模、连续系统建模、面向代理的建模等。根据具体情况，可以选择合适的建模方法。

1. 离散事件建模

离散事件建模是将生产系统中的事件抽象成离散的状态转换，通过事件的顺序和时间推进来描述系统的运作。这种建模方法适用于具有离散事件和决策的系统，如流水线生产、物流运输等。通过离散事件建模，可以定量评估系统的性能指标，如生产能力、等待时间、工作效率等。

2. 连续系统建模

连续系统建模是将生产系统中的参数和变量表示为连续的函数或方程，通过数学模型来描述系统的行为。这种建模方法适用于涉及连续过程和物流的系统，如化工生产、供应链等。通过连续系统建模，可以优化系统的参数配置，提高生产效率和资源利用率。

3. 面向代理的建模

面向代理的建模是将生产系统中的各个组成部分抽象成独立的代理，通过模拟代理之间的互动来描述整个系统的行为。这种建模方法适用于多智能体系统中的智能制造系统，如机器人协作、自动化装配等。通过面向代理的建模，可以研究不同代理的行为和决策对整个系统性能的影响。

二、智能制造系统仿真

智能制造系统仿真是通过建模方法来模拟和观察系统的运作，以评估不同策略和决策对系统性能的影响。仿真可以帮助工程师和决策者更好地理解和改进生产系统，减少风险和成本。

1. 离散事件仿真

离散事件仿真是通过运行离散事件模型来模拟生产系统中的事件和决策。仿真过程中，可以观察系统的各种指标，如生产率、生产能力、资源利用率等。通过不同策略和决策的比较，可以找到最优的方案，提高生产效率和经济效益。

飞机数字化装配生产线布局仿真技术研究

王巍;俞鸿均;安宏喜;谷天慧

【摘 要】由于我国目前飞机装配周期长、劳动强度大等原因，加快发展飞机数字化装配生产线已经迫在眉睫。飞机数字化装配生产线布局仿真时模型构建有很多种方式表达效果，为满足生产线上设备、工装和产品等快速建模与布局仿真需求，解决部分软件建模周期长，布局方案调整慢，产品可视化效果不明显，以经验方式建模较多等问题。从数字化生产线关键技术考虑，通过对建模软件的介绍与比对，引进一种新的软件建模与仿真技术。对该软件仿真效果及优势进行研究，详细阐述了该软件在飞机数字化装配生产线中应用方法，并对快速制作过程进行了流程分析，最终在某机型机翼对接中展示应用。

【期刊名称】《制造业自动化》

【年(卷),期】2015(000)010

【总页数】4页(P64-66,89)

【关键词】飞机数字化装配;生产线;仿真技术;布局

【作 者】王巍;俞鸿均;安宏喜;谷天慧

【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136

【正文语种】中 文

【中图分类】V260.5

0 引言

由于飞机装配零件数量巨大、形状复杂、材料多类、价值较高等特点，装配复杂度高、难度大、对现场操作工人要求比较严格[1]。国内外航空制造企业发展飞机数字化装配柔性化、自动化移动式装配生产线技术已迫在眉睫，然而针对不同的生产任务，快速合理地配置制造资源，规划生产线，前期布局生产线仿真技术得到了快速的发展。对于飞机装配生产线的布局设计模型构建有很多种方式表达，但目前生产线建模仿真软件存在诸多方面的不足：建模周期长、建模依赖人的经验、方案修改较慢、可视化效果不明显、缺少智能建模机制，对其生产线厂房及内部设备、工装、产品布局及装配工艺全局可视化仿真方面研究为数不多。