機(jī)械加工設(shè)備布局方法及其仿真技術(shù)研究

夏龍鋒

摘要：設(shè)備布局設(shè)計(jì)是機(jī)械加工中必須重視的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)選擇科學(xué)的布局方法，可以對(duì)實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)積極影響，合理的設(shè)備布局對(duì)于確保車間物流暢通、方便設(shè)備操作及提高場(chǎng)地面積使用率等都起著至關(guān)重要的作用。因此，無(wú)論是建立新車間，還是改造原有車間，設(shè)備布局設(shè)計(jì)都是必需的。我國(guó)目前機(jī)械加工行業(yè)正面臨著一場(chǎng)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，要求我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)要抓住這一機(jī)遇，對(duì)原有的生產(chǎn)方式進(jìn)行改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率，以滿足需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；設(shè)備布局；仿真技術(shù)

前言：

伴隨當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，機(jī)械加工行業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。對(duì)設(shè)備布局進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)是機(jī)械加工工作能否得到有效進(jìn)行的關(guān)鍵所在，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)備布局，能夠提高機(jī)械加工工作的效率，有效節(jié)約生產(chǎn)成本。而目前仿真技術(shù)的快速發(fā)展，給設(shè)備布局優(yōu)化提供了新思路。本文將結(jié)合仿真技術(shù)探討設(shè)備布局方法。

1.機(jī)械加工設(shè)備布局概述

1.1 機(jī)械加工設(shè)備布局現(xiàn)狀

制造系統(tǒng)中設(shè)施布局的創(chuàng)立及發(fā)展脈絡(luò)貫穿于工業(yè)工程發(fā)展實(shí)踐中，是機(jī)械加工業(yè)之中不可忽略的重要環(huán)節(jié)，然而設(shè)備布局在國(guó)內(nèi)仍然未得到完全的發(fā)展。從商業(yè)應(yīng)用來(lái)看，至今尚沒(méi)有成熟的用于制造企業(yè)設(shè)施布局的商品化軟件，各高校和團(tuán)體研究多集中于規(guī)則物體的布局問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)任意形狀的布局問(wèn)題，至今尚無(wú)成功的通用布局方法。

在我國(guó)目前大多數(shù)機(jī)械加工行業(yè)中，都沒(méi)有對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的布局規(guī)劃，就算有部分企業(yè)對(duì)其生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行了布局設(shè)計(jì)，但由于其設(shè)計(jì)理念較為陳舊，仍在使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.2 機(jī)械加工布局的概念

機(jī)械加工布局設(shè)計(jì)，即將多個(gè)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備按照一定的生產(chǎn)規(guī)律，對(duì)其放置位置進(jìn)行合理的規(guī)定，為生產(chǎn)活動(dòng)等提供便利。更加具體一點(diǎn)說(shuō)，就是將生產(chǎn)線的加工設(shè)備、處理設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備與企業(yè)倉(cāng)庫(kù)等各部門在空間位置上進(jìn)行安排設(shè)計(jì)。布局設(shè)計(jì)看似容易，其實(shí)涵蓋了相當(dāng)多的專業(yè)知識(shí)，涉及到如人機(jī)工程學(xué)、人工智能、信息處理與系統(tǒng)仿真與優(yōu)化等多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)。

設(shè)備布局設(shè)計(jì)就是要綜合考慮各種相關(guān)因素，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)或服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行分析、規(guī)劃、設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)資源得到合理配置。布局設(shè)計(jì)總的目標(biāo)是使人力、物力、財(cái)力和人流、物流、信息流得到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的配置和安排，即要確保規(guī)劃的布局系統(tǒng)能以最小的投入獲取最大的效益。

1.3 設(shè)備布局的影響因素及設(shè)計(jì)方法

影響機(jī)械加工設(shè)備布局的因素有很多，結(jié)合相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)，在車間加工設(shè)備中就包括了零件設(shè)計(jì)、零件工藝流程、車間生產(chǎn)組織、生產(chǎn)物流等因素，這些主要因素都會(huì)影響到機(jī)械加工設(shè)備的布局。

繆瑟的法在設(shè)施規(guī)劃中是典型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，提供了一種以作業(yè)單位物流與非物流的相互關(guān)系分析為主線的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，采用一套表達(dá)力極強(qiáng)的圖例符號(hào)和簡(jiǎn)明工作表格，通過(guò)一套條理清晰的設(shè)計(jì)程序進(jìn)行工廠布置設(shè)計(jì)。這種方法被設(shè)備設(shè)計(jì)人員和生產(chǎn)管理人員廣泛采用。

2.機(jī)械加工布局設(shè)置仿真技術(shù)分析

2.1 機(jī)械加工布局設(shè)置仿真技術(shù)意義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在當(dāng)前制造系統(tǒng)研究中發(fā)揮著重要作用，它同時(shí)也是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)的最佳手段。結(jié)合機(jī)械加工行業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，機(jī)械加工的生產(chǎn)類型及組織形式?jīng)Q定了機(jī)械加工設(shè)備的布局形式，因此在一定程度上來(lái)說(shuō)，設(shè)備布局形式需和組織車間同步。

仿真技術(shù)被引用到機(jī)械制造的歷史久遠(yuǎn)。20 世紀(jì) 60 年末虛擬技術(shù)出現(xiàn)，隨著科技進(jìn)步，虛擬技術(shù)得以普及，許多專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)其能夠?qū)ΜF(xiàn)代機(jī)械加工過(guò)程中設(shè)備布局設(shè)計(jì)提供幫助，于是虛擬技術(shù)開(kāi)始被引入機(jī)械加工設(shè)備布局領(lǐng)域中來(lái)。在實(shí)際對(duì)機(jī)械加工生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行布局的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線具體設(shè)備生產(chǎn)情況進(jìn)行取樣，在虛擬系統(tǒng)中建立一個(gè)與機(jī)械加工生產(chǎn)線相似的仿真模型，通過(guò)在虛擬系統(tǒng)中對(duì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果進(jìn)行分析，并進(jìn)行二次檢測(cè)。

2.2 仿真技術(shù)實(shí)施的具體步驟

要根據(jù)機(jī)械加工生產(chǎn)線的具體情況，在系統(tǒng)中構(gòu)建生產(chǎn)線內(nèi)各設(shè)備的模型，按照初步得出的布局方案將各設(shè)備的模型設(shè)置在仿真系統(tǒng)中的相應(yīng)位置上。在仿真系統(tǒng)中對(duì)各機(jī)械加工生產(chǎn)線的具體生產(chǎn)加工流程進(jìn)行設(shè)置，確認(rèn)各類生產(chǎn)對(duì)象在生產(chǎn)線中的具體生產(chǎn)流程，同時(shí)對(duì)每項(xiàng)設(shè)備間的具體運(yùn)輸情況加以設(shè)置，制定好生產(chǎn)資料的運(yùn)輸路線。編輯生產(chǎn)線內(nèi)各對(duì)象的參數(shù)，具體來(lái)說(shuō)要包括機(jī)械加工設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的外形大小、具體位置朝向等，必要的情況下還需要對(duì)生產(chǎn)對(duì)象到達(dá)生產(chǎn)加工設(shè)備的時(shí)間，設(shè)備的具體加工時(shí)間，設(shè)備是否容易產(chǎn)生故障與故障及處理時(shí)間等等。開(kāi)始運(yùn)行仿真模型，對(duì)仿真模型的運(yùn)行次數(shù)、時(shí)間及速率做出具體的設(shè)置，如此重復(fù)多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。得出仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)結(jié)果加以分析，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果列為圖表進(jìn)行比對(duì)，方便專業(yè)人員通過(guò)這些結(jié)果進(jìn)行具體的設(shè)備布局設(shè)計(jì)。

2.3 系統(tǒng)仿真流程設(shè)計(jì)

用事件的觀點(diǎn)來(lái)分析真實(shí)系統(tǒng)，通過(guò)定義事件及每個(gè)事件發(fā)生時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的變化，按時(shí)間順序確定并執(zhí)行每個(gè)事件發(fā)生時(shí)有關(guān)的邏輯關(guān)系，這就是事件調(diào)度法的基本思想。

系統(tǒng)仿真流程設(shè)計(jì)主要分三大內(nèi)容。事件仿真主流程設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)在對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，所采取的是事件觀點(diǎn)。所謂的事件觀點(diǎn)，是指定義事件及事件發(fā)生時(shí)系統(tǒng)變化，通過(guò)時(shí)間順序來(lái)執(zhí)行事件發(fā)生的邏輯關(guān)系。零件到達(dá)事件流程分析：所謂的零件到達(dá)事件流程，強(qiáng)調(diào)的是零件由倉(cāng)庫(kù)至系統(tǒng)，由上一工序至下一工序。零件離去事件流程分析：該流程強(qiáng)調(diào)的是零件加工完成后離開(kāi)機(jī)床組，由此工序流程向下一個(gè)工序流程系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，對(duì)機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)行布局是一項(xiàng)系統(tǒng)且復(fù)雜的工作，它需要對(duì)生產(chǎn)線相關(guān)各方面進(jìn)行統(tǒng)籌，才能達(dá)到節(jié)省生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的目的，因此要求機(jī)械加工行業(yè)加大對(duì)設(shè)備布局的重視。將仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及最新成果應(yīng)用于機(jī)械加工設(shè)備布局工作中，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)備布局，提升機(jī)械加工生產(chǎn)的質(zhì)量及效率?？傊?，制造系統(tǒng)設(shè)備布局設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展總方向就是根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況構(gòu)建更為完整的設(shè)備布局優(yōu)化真正達(dá)到制造系統(tǒng)設(shè)備布局最優(yōu)化的目的。

參考文獻(xiàn)：

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