汽车总装线建模与仿真研究

《装配线仿真与装配件检测关键技术研究及应用》一、引言随着制造业的快速发展，装配线作为生产过程中的重要环节，其效率与质量直接影响到产品的整体性能和企业的竞争力。

因此，对装配线进行仿真与优化，以及装配件的检测技术成为现代制造业研究的热点。

本文将探讨装配线仿真的关键技术，分析装配件检测的核心理念，并探讨其在实际应用中的效果。

二、装配线仿真技术研究1. 仿真模型构建装配线仿真的第一步是构建仿真模型。

该模型需要详细描述装配线的工艺流程、设备布局、人员操作等关键信息。

通过分析生产过程中的各个环节，建立相应的数学模型和物理模型，为后续的仿真分析提供基础。

2. 仿真软件应用目前，市面上存在多种装配线仿真软件，如Flexsim、Witness等。

这些软件具有强大的建模、分析和优化功能，可以实现对装配线的实时监控和预测。

通过仿真软件，可以分析装配线的生产效率、瓶颈环节、设备利用率等关键指标，为优化生产流程提供依据。

三、装配件检测关键技术研究1. 检测方法装配件检测的关键在于选择合适的检测方法。

常见的检测方法包括视觉检测、激光检测、红外检测等。

这些方法具有高精度、高效率的特点，可以实现对装配件的快速、准确检测。

其中，视觉检测技术通过图像处理和模式识别等技术，实现对装配件的外观、尺寸、位置等信息的检测。

2. 检测系统设计装配件检测需要设计一套完整的检测系统。

该系统包括硬件和软件两部分。

硬件部分包括相机、光源、传感器等设备，用于实现对装配件的实时检测。

软件部分则负责处理和分析检测数据，生成检测报告。

同时，还需要对检测系统进行定期维护和升级，以保证其稳定性和可靠性。

四、应用实践装配线仿真与装配件检测技术在实际生产中得到了广泛应用。

以某汽车制造企业为例，该企业采用Flexsim软件对装配线进行仿真分析，发现生产过程中存在瓶颈环节和设备利用率低的问题。

针对这些问题，企业优化了生产流程和设备布局，提高了生产效率。

同时，该企业还采用了视觉检测技术对装配件进行检测，实现了对装配件的快速、准确检测，提高了产品质量和客户满意度。

第23期2020年12月No.23December，20201 问题重述假设该企业2019年9月17—23日一周生产计划已给出。

若某公司生产的汽车型号不同，装配时需满足品牌颜色等5种属性。

品牌有A1和A2两类，配置有B1到B6 6种，动力有汽油和柴油，驱动有两驱和四驱，颜色有黑、棕、白、灰、蓝、红、银、黄、金9种。

若公司日均可装配汽车460辆，日班、夜班（每班各12小时）分别装配230辆。

该公司的装配流程如图1所示。

先待装配车辆按制定规则排序，需排成一列，首先待装配车辆匀速通过总装线，按顺序先进行总装作业，再按C1、C2线两条喷涂线进行喷涂作业。

图1 汽车总装线的装配流程建立合理的数学模型或算法，给某汽车公司设计出成本较低的总装工艺。

2 问题分析需要考虑降低成本、质量控制、工艺流程等多种因素，进行总装与喷涂时要求如下：日班、夜班的顺序是先A1后A2，每天需装配汽车数量为每种品牌各一半。

若9月20日需装配的A1、362辆，A2、98辆，则该日每班需先装配A1、181辆，后装配A2、49辆。

连续装配四驱汽车数量≤2辆，装配两批四驱汽车中间，需间隔装配≥10辆两驱汽车；连续装配动力为柴油的数量≤2辆，装配两批柴油汽车中间，需间隔装配≥10辆汽油车。

若间隔数量不能满足上述要求，需满足间隔数量尽可能多。

同品牌且配置相同的车辆尽可能连续，可以减少切换不同配置车辆。

对颜色要求如下：黄、蓝、红只能在C1线喷涂，金色只能在C2线喷涂，其他颜色可在C1中C2任一条线喷涂；除白、黑两色外，其他同色的汽车应尽可能在同一条喷涂线连续喷涂。

尽量减少颜色不同的汽车间在喷涂线的切换次数，其中黑色汽车与别的颜色切换，成本尤其高。

颜色不同，在总装线上，要求也不同：连续装配黑色汽车为50~70辆，两批黑色汽车需间隔≥20辆；白色汽车可连续装配，也能和蓝或棕色汽车间隔装配；黄色或红色汽车只能和被棕色、银色、金色或灰色中的一种颜色间隔；白色间隔必须为蓝色；金色需与黄色或红色汽车间隔；若无法实现，也可与棕色、银色或灰色中的一种颜色间隔；银色或灰色汽车可连续装配，也可与颜色为黄色、红色或金色中的一种颜色间隔；棕色汽车可连续装配，也可与颜色为黄色、红色、白色或金色中的一种颜色间隔；其他颜色，按照“不允许即禁止”的规则。

基于DELMIA的汽车装配线建模与仿真作者：容芷君周燕学刘悦摘要：汽车装配线直接决定了汽车生产的效率，因此，对汽车装配线进行建模与仿真，优化装配流程十分必要。

基于DELMIA的DPM(Digital Process for Manufacturing)模块，对汽车装配线的装配序列规划、装配干涉以及装配路径规划进行研究，按规划的工艺流程对总装线进行模拟仿真，分析装配线的平衡率，通过仿真结果验证该装配线的可达性、可行性以及装配线的人因工效性。

文中研究工作对优化及改善汽车装配过程，缩短工艺规划时间，实现汽车装配线的流水化具有一定指导意义和应用价值。

1 装配生产线建模与仿真汽车装配线将人和机器有效结合起来，实现汽车零部件的自动装配，在汽车生产中扮演着重要的角色。

汽车装配线直接决定了汽车的生产效率。

随着汽车工业和零部件工业的发展，汽车装配线技术水平也有了较大的提高，围绕汽车装配线的研究一直是汽车工业发展的一个重要内容。

装配生产线的建模与仿真能把生产资源、产品工艺数据、装备等信息动态地结合起来，通过系统活动过程来模拟装配过程，从而分析和预测装配线的效能。

虚拟装配系统是装配系统向多维信息化空间的一种映射，主要包括基本模型构建、装配序列规划、路径规划、干涉检查和装配仿真等关键技术。

建立虚拟装配系统的目的是：在计算机上利用已有的虚拟装配环境，在该装配环境下能够把用户指令和各种信息及时输入到系统中，也能把虚拟环境中的序列和路径规划结果、干涉检测结果、装配仿真结果等传输给用户，实现产品的最终装配。

当前有许多数字化仿真软件能有效地帮助人们实现对生产装配线的建模仿真，如DELMIA，eM-Power，ProModel，Flexsim等。

其中DELMIA解决方案涵盖汽车领域的发动机、总装和白车身，航空领域的机身装配、维修维护，以及一般制造业的制造工艺。

使用户利用数字实体模型完成产品生产制造工艺的全面设计和校验。

DELMIA 数字制造解决方案建立于一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型(PPR)上，此模型使得在整个研发过程中可以持续不断地进行产品的工艺生成和验证。

0引言对处于规划阶段或者运营阶段的工厂物流配送方案的规划和优化问题，可通过离散系统仿真方法对其开展相关的性能指标评价[1]，具体可以对物流方案[2]、库存水平[3]、设备参数[4]等设计指标进行验证与优化，用于指导和优化设计方案。

汽车工厂总装车间具有生产节拍高、生产工序及流程复杂、物料配送的准时化和齐套化要求高等特点[5]，存在故障停机、缺料或等料等随机因素的影响，车间平面布局、物料库存容量设计和物流配送方案的优劣将直接影响整个车间及至整个工厂的生产效率和成本，本文采用Automod仿真软件对汽车总装车间的物流配送场景进行仿真优化研究。

1研究背景1.1总装车间物流规划整体概述某汽车企业总装车间的物流规划包含到货验收、卸货转运、入库上架、分拣备料、投料上线5个模块，到货验收至分拣备料模块均由库存管理系统WMS管控过程数据集信息，投料上线采用物料拉动系统LES呼叫拉动任务单的方式，数据信息源头均为信息系统发起。

1.2物料分类及配送拉动方式该总装车间物料及配送方式分为四种：大件采用顺序上线JIS模式、中小件采用成套上线SPS模式、中大件采用“1物流”（投料形式为货架且线边只能存放1个货架的物料）模式、小件采用双箱物流模式。

所有物料均由LES 系统呼叫上线，呼叫指令传达方式分为两种，JIS和“1物流”通过线边软按灯来呼叫，双箱物流和SPS分拣区通过生产拉动系统PPS自动呼叫，其中第一种方式需要精确计算按灯提前期，以确保呼叫及时性、准确性。

1.3生产现状及存在问题在“1物流”的情况下，线边位置不满足双箱，物料只能存放1货架，为了不影响生产正常运行，需要人工计算每种物料的呼叫提前期（即每个物料的呼叫拇指数，在到达拇指数后通过软按灯或触摸屏呼叫后投料人员即时投料），经过一定周期的积累形成提前期约定，不同产能节拍下的需重新计算。

具体问题如下：①线边物料的呼叫提前期计算复杂，还需要在不同产能节拍进行适时调整，多凭经验判断；②投料员接收呼叫信息之后，无法判断等待组单期，只能及时投料，存在大量的单筐投料情况，导致配送工时浪费和配送车辆的利用率低。

2018年高教社杯全国大学生数学建模竞赛D题目及优秀论文D题汽车总装线的配置问题一．问题背景某汽车公司生产多种型号的汽车，每种型号由品牌、配置、动力、驱动、颜色5种属性确定。

品牌分为A1和A2两种，配置分为B1、B2、B3、B4、B5和B6六种，动力分为汽油和柴油2种，驱动分为两驱和四驱2种，颜色分为黑、白、蓝、黄、红、银、棕、灰、金9种。

公司每天可装配各种型号的汽车460辆，其中白班、晚班（每班12小时）各230辆。

每天生产各种型号车辆的具体数量根据市场需求和销售情况确定。

附件给出了该企业2018年9月17日至9月23日一周的生产计划。

公司的装配流程如图1所示。

待装配车辆按一定顺序排成一列，首先匀速通过总装线依次进行总装作业，随后按序分为C1、C2线进行喷涂作业。

图1汽车总装线的装配流程图二．装配要求由于工艺流程的制约和质量控制的需要以及降低成本的考虑，总装和喷涂作业对经过生产线车辆型号有多种要求：（1）每天白班和晚班都是按照先A1后A2的品牌顺序，装配当天两种品牌各一半数量的汽车。

如9月17日需装配的A1和A2的汽车分别为364和96辆，则该日每班首先装配182辆A1汽车，随后装配48辆A2汽车。

（2）四驱汽车连续装配数量不得超过2辆，两批四驱汽车之间间隔的两驱汽车的数量至少是10辆；柴油汽车连续装配数量不得超过2辆，两批柴油汽车之间间隔的汽油汽车的数量至少10辆。

若间隔数量无法满足要求，仍希望间隔数量越多越好。

间隔数量在5-9辆仍是可以接受的，但代价很高。

（3）同一品牌下相同配置车辆尽量连续，减少不同配置车辆之间的切换次数。

（4）对于颜色有如下要求：1）蓝、黄、红三种颜色汽车的喷涂只能在C1线上进行，金色汽车的喷涂只能在C2线上进行，其他颜色汽车的喷涂可以在C1和C2任意一条喷涂线上进行。

2）除黑、白两种颜色外，在同一条喷涂线上，同种颜色的汽车应尽量连续喷涂作业。

3）喷涂线上不同颜色汽车之间的切换次数尽可能少，特别地，黑色汽车与其它颜色的汽车之间的切换代价很高。

上海交通大学硕士学位论文车身零件建模及其虚拟装配研究姓名：邹冀川申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：张卫刚2001.2.1一——————————————丝圭塑查望垄兰堕主兰堡丝圭车身零件建模及其虚拟装配研究摘要轿车新车型的推ｍ在很大程度１：依赖于轿车车身的变化，冈此，汽乍制造商要想在激烈的市场竞争中赢得一席之地，不断地开发出新产，钴就必须掌握轿午车身开发这一关键性的技术。

国内外实践证明，ＣＡＤ技术是提高轿车车身设计质量、缩短开发周期以及降低设计成本的‘种行之有效的途径。

根据我国汽车工业发展远景规划，ＣＡＤ技术并入轿车车身设计已成为汽车设计技术发展的必然趋势。

但是目前我国轿车车身开发技术较为落后，距离发达国家还有很长’’段距离，新年型的推出仍依赖丁．技术引进。

因此，很有必要在我国开展轿车车身开发技术的研究ｒ作。

本文针对轿车车身开发中最重要的ＣＡＤ技术作了…定的研究，总结出轿车车身零件建模的五种方法，并对所建的ＣＡＤ模型做了虚拟装配方而的应用研究。

本文讨论了进行轿车车身零件建模所必须具备的数学基础，总结出适合车身零件建模的曲线曲面重构方法，同时深入研究了不同曲线曲面重构方法在ＣＡＴＩＡ软件上的功能实现及其应用技巧。

本文从构建轿车车身零件ＣＡＤ模型数据来源的角度将建模方法分成了五类，它们是：逆向工程法、矢量化技术、映射法、二维图纸生成法和自由外形设计。

本文分析总结了每一一种建模方法的优缺点以及它们各自的适用范围，并针对每种建模方法给出厂具体的应用实例。

作为对所构造的车身零件ＣＡＤ模型的一种应用一一轿车车身零件虚拟装配是本文的另一研究内容。

、针对轿车车身零件模型多为曲面表示的特点，本文提出了车身零件局部实体化的方法，这种方法解决厂车身零件曲面模型向实体模型转换无法伞部实现也不现实的难题一－关键词：逆向工程，矢量化，映射法，自由外形设计，局部实体化上缚交通大学硕士学位论文摘要ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＰＡＲＴＳＭＯＤＥＬｌＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＯＦＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥＢＯＤＹＡＮＤｌＴＳＶｌＲＴＵＡＬＡＳＳＥＭＢＬＹＡＢＳＴＲＡＣＴＮｅｗｃａｒｓｔｙｌｅｄｅｐｅｎｄｓｍｕｃｈｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｂｏｄｙ．Ａｕｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓｈａｖｅｔｏｓｅｉｚｅｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆａｕｔｏ・ｂｏｄｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＳＯａｓｔｏｈｏｌｄａｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｒｉｏｕｓｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ．ＥｘｐｅｒｉｅｎｃｅｉｎｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｓｈｏｗｓｔｈａｔＣＡＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｗｈｉｃｈｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｅｓｉｇｎｑｕａｌｉｔｙ，ｓｈｏｒｔｅｎｃｙｃｌｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｃｏｓｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｌａｙｏｕｔｏｆｃａｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ｉｔ’ＳｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｔｏｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅＣＡＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｏａｕｔｏ－ｂｏｄｙｄｅｓｉｇｎ．Ｂｕｔａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆａｕｔｏ，ｂｏｄｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｌａｇｓｂｅｈｉｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｃｏｕｎｔｒｙｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ。

电动汽车建模与仿真的研究随着环境问题和能源危机的日益严重，电动汽车的发展越来越受到人们的。

电动汽车作为一种清洁、节能的交通工具，将在未来的可持续能源体系中发挥重要作用。

本文将从电动汽车建模与仿真的角度出发，探讨相关的研究方法和应用前景。

电动汽车建模与仿真是在电动汽车设计和开发过程中至关重要的一环。

通过建模与仿真技术，可以在实际制造之前对电动汽车的性能、能耗、安全性等方面进行全面的分析和评估。

这有助于优化电动汽车的设计，提高其性能和可靠性，同时降低开发成本和缩短研发周期。

电动汽车动力系统是车辆的核心部分，直接决定了其性能和能耗。

动力系统建模与仿真的目的是为了优化电池、电机、逆变器等关键部件的性能，提高电动汽车的动力和经济性能。

电动汽车控制系统是实现车辆稳定性和安全性控制的关键。

通过对控制系统的建模与仿真，可以有效地评估控制策略的效能，优化控制算法，提高车辆的驾驶稳定性和安全性。

电动汽车能量管理系统是实现车辆能量分配和优化的重要手段。

通过对能量管理系统的建模与仿真，可以有效地评估能量管理策略的效能，优化能量分配算法，提高车辆的能量利用效率和续航里程。

电动汽车建模与仿真在电动汽车的设计、研发、优化等方面具有广泛的应用前景。

随着电动汽车技术的不断发展，建模与仿真技术也将不断创新和完善，为电动汽车产业的发展提供更强大的支持。

例如，通过建模与仿真技术，可以有效地降低电动汽车的设计成本和开发周期；同时，还可以在仿真环境中模拟不同的行驶工况和路况，对电动汽车的性能和安全性进行全面的评估和优化。

电动汽车建模与仿真还可以为电池寿命预测、电机控制策略优化等提供有效的支持和帮助。

电动汽车建模与仿真作为电动汽车设计和开发过程中至关重要的环节，正逐渐受到人们的和重视。

通过建模与仿真技术，可以有效地提高电动汽车的性能、降低其开发成本、缩短研发周期，为电动汽车产业的快速发展提供有力支持。

未来，随着电动汽车技术的不断进步和发展，电动汽车建模与仿真技术也将不断创新和完善，为人类创造更加清洁、高效、可持续的交通未来。