基于Flexsim的桁架機(jī)械手工藝仿真方法

汽車動(dòng)力總成生產(chǎn)線具有自動(dòng)化、信息化及集成化程度高的特點(diǎn)。在生產(chǎn)線規(guī)劃階段，可以應(yīng)用仿真技術(shù)來提高規(guī)劃的質(zhì)量和效率。常見的仿真場(chǎng)景有物流設(shè)計(jì)、工裝夾具設(shè)計(jì)及人機(jī)工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。比如，在物流設(shè)計(jì)領(lǐng)域，Flexsim仿真軟件已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用。

Flexsim是一款強(qiáng)大的分析工具，可以幫助工程師和規(guī)劃人員在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作過程中做出明智的決策。使用Flexsim，可以創(chuàng)建真實(shí)系統(tǒng)的3D計(jì)算機(jī)模型，然后使用比現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)更短的時(shí)間和更少的成本進(jìn)行研究。

Flexsim可以提供不同方案的大量信息反饋。通過Flexsim逼真的圖形動(dòng)畫和績(jī)效報(bào)告，可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題。使用Flexsim仿真（在現(xiàn)實(shí)中實(shí)施之前）的系統(tǒng)，或者在現(xiàn)實(shí)中執(zhí)行操作之前，對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試，避免新系統(tǒng)實(shí)施初期會(huì)發(fā)生的很多風(fēng)險(xiǎn)。之前通過幾個(gè)月甚至幾年才能摸索出來的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化方式，現(xiàn)在使用Flexsim幾天和幾小時(shí)就能獲得。正因如此，我們嘗試在動(dòng)力總成工廠桁架機(jī)械手規(guī)劃中推廣應(yīng)用Flexsim。

桁架機(jī)械手工藝流程

桁架機(jī)械手如圖1所示，是一種在自動(dòng)化工廠中常見的輸送工具，在動(dòng)力總成氣缸體、氣缸蓋和曲軸生產(chǎn)線中有著廣泛應(yīng)用。在通常的規(guī)劃實(shí)踐中，對(duì)于其效率的計(jì)算往往依賴于電子表格。這種方式只能機(jī)械地得出單純的節(jié)拍時(shí)間，無法得到不同質(zhì)量抽檢頻次和不同機(jī)械手橫移速度等因素影響下的直觀數(shù)據(jù)。

圖 1 桁架機(jī)械手

本文通過一個(gè)實(shí)際案例，介紹運(yùn)用Flexsim軟件構(gòu)建桁架機(jī)械手加工單元模型的方法和分析、優(yōu)化過程。

桁架機(jī)械手加工單元的工藝流程如下：前序按固定節(jié)拍來料，進(jìn)入本加工單元。桁架機(jī)械手將工件輸送到緩存料叉，緩存料叉最多負(fù)責(zé)兩臺(tái)機(jī)床的上下料。加工單元內(nèi)共有2道加工工序，每道工序3臺(tái)加工中心。每道工序按一定頻次，通過桁架機(jī)械手將工件輸送到檢測(cè)工位，其余工件輸送到下料工位，離開本加工單元（圖2）。

圖 2 一個(gè)桁架機(jī)械手工藝流程案例

建模過程

根據(jù)前述工藝流程，進(jìn)行實(shí)體建模。
1）可以將桁架機(jī)械手看成是一個(gè)雙向移動(dòng)的AGV小車，故將TaskExecuter設(shè)置在AGV模塊中的StraightPath路徑中，注意勾選TwoWay。
2）將加工中心和抽檢工位設(shè)置為Processer，緩存料叉、桁架上料口和下料口以及抽檢工位的上料口和下料口設(shè)置為Queue。各實(shí)體之間建立A連接或S連接。
3）機(jī)械手沿X方向的速度、加速度參數(shù)在StraightPath路徑的AGVNetwork中設(shè)置，其余參數(shù)（如加工時(shí)間、測(cè)量時(shí)間、測(cè)量頻次、上下料時(shí)間等）在GlobalTable中設(shè)置。這樣做的好處是，可以通過引用來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的快速修改。建立好的模型如圖3所示。

圖 3 實(shí)體建模案例

編寫邏輯流程

Flexsim的主要功能之一是能夠自定義創(chuàng)建模擬復(fù)雜業(yè)務(wù)流程基本邏輯的對(duì)象。到目前為止，大部分的定制都要求用戶使用FlexScript（Flexsim的內(nèi)部腳本語言）來編寫代碼。

雖然許多高級(jí)用戶都喜歡能夠直接修改代碼，但一些用戶可能更傾向使用一個(gè)簡(jiǎn)單的、友好的用戶界面，提供給他們編輯邏輯流程。

Flexsim新開發(fā)了ProcessFlow模塊，用于設(shè)計(jì)工藝流程。這個(gè)模塊可以直觀、無代碼地設(shè)置工藝流程。在本案例中，我們就是通過ProcessFlow這個(gè)工具，將實(shí)際的工藝流程導(dǎo)入到建立好的實(shí)體模型中。編好的邏輯流程如圖4所示。

圖 4 邏輯流程案例