毕业设计论文汽车生产线物流仿真研究.doc
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1、 毕业设计(论文)报告毕业设计(论文)报告 汽车生产线物流仿真研究汽车生产线物流仿真研究 交通学院 院(系)交通运输 专业 学 号 21202103 学生姓名 指导老师 起讫日期 2006 年 3 月2006 年 6 月 设计地点 东南大学交通学院 摘 要 I 摘摘 要要 随着汽车需求量和生产量的持续增长,汽车产业已成为我国的重要支柱产业。汽车生产物流的运作效率的提高可大大提高汽车生产线的效率,减少不必要的浪费,提高汽车生产企业的生产效率。仿真技术可提高决策者的工作效率,并能对系统不确定的因素进行有效分析。在汽车生产中运用仿真技术,有助于进行系统分析,解决生产过程中的随机因素的影响。因此,应用
2、仿真技术研究汽车生产物流系统的优化具有重要的现实和理论意义。文章首先介绍了汽车生产物流理论以及仿真的基础知识,分析了使用仿真技术在汽车生产线中运用的重要意义,并提出利用 Arena 仿真软件建立相关模型,来进行汽车生产线的仿真。随后进行了汽车生产线流程分析,并重点对涂装环节的基本流程及设计原则进行了进一步阐述。在进行生产线物流仿真系统设计时,文章先设定了仿真的目标,对仿真案例进行假设,然后利用 Arena 仿真软件进行具体模型的设计与建立。在建好模型后,对不同的方案及不同的参数进行运行,根据运行结果进行分析,比较了不同方案以及同种方案不同参数情况下的关系。关键词关键词:汽车生产线;物流;仿真;
3、涂装;Arena ABSTRACT II AbstractAbstract By the growth along with the demand quantity and the productivity of automobile,this industry has become the important pillar industry of our country.The enhancement of the operation efficiency of automobile product logistics may greatly enhance the efficiency o
4、f the automobile production line,reduces the nonessential waste,enhances the production efficiency of the automobile production enterprise.The simulation technology may enhance policy-makers working efficiency,and can carry on the effective analysis to the system indefinite factor.Using simulation t
5、echnology in automobile production is helpful to carries on the system analysis,in the solution production process stochastic factor influence.Therefore,using simulation engineering to optimize the system of automobile product logistics has the important reality and the theory significance.This arti
6、cle first introduced the thing flows the logistics theory as well as the system simulation elementary knowledge,analyzed the utilization vital significance by using simulation technology in the automobile production line,and proposed using the Arena simulation software establishment correlation mode
7、l,in order to carry on the automobile production line the simulation.Afterwards has carried on the automobile production line flow analysis,and further elaborated the basic flow and the principle of design about paint.When carries on the production line flows the simulation system design,this articl
8、e has first established the simulation goal,carries on the supposition to the simulation case,then do the design and the establishment carries on the concrete model by using Arena simulation software.After constructs the model,carries on the movement to the different plan and the different parameter
9、,according to moves the result to carry on the analysis,compared with different plan as well as in homogeneous plan different parameter situation relations.Key word:Automobile production line;Logistics,Simulation;Painting;Arena 目 录 i 目目 录录 摘摘 要要 .I I AbstractAbstract .IIII 目目 录录 .i i 第一章第一章 绪论绪论 .1
10、1 1.1 选题背景.1 1.2 研究意义和目的.1 1.3 国内外研究现状.2 1.3.1 国外研究现状.2 1.3.2 国内研究现状.2 1.3.3 文献分析.4 1.4 研究问题界定.4 1.5 技术路线.5 1.6 论文结构.5 第二章第二章 理论基础理论基础 .6 6 2.1 汽车生产物流理论.6 2.2 仿真理论.7 2.2.1 仿真的定义.7 2.2.2 仿真的作用.7 2.2.3 仿真的一般步骤.8 2.3 物流仿真语言.9 2.3.1 仿真语言简介.9 2.3.1 Arena 仿真软件介绍.9 2.4 仿真在汽车生产线中的应用.12 2.5 本章小结.13 第三章第三章 汽车
11、生产线流程分析汽车生产线流程分析 .1414 3.1 流水线生产组织.14 3.1.1 流水生产的作用.14 3.1.2 流水生产的特征.14 3.1.3 流水生产的分类.14 3.2 汽车生产线流程介绍.15 3.3 涂装流程分析.17 3.3.1 基本流程.17 目 录 ii 3.3.2 设计原则.17 3.4 本章小结.18 第四章第四章 汽车生产线物流仿真设计汽车生产线物流仿真设计 .1919 4.1 汽车生产线物流仿真目标.19 4.1.1 仿真在生产物流中的应用.19 4.1.2 具体仿真目标.20 4.2 汽车生产线物流仿真案例与假设.20 4.2.1 生产线仿真案例.20 4.
12、2.2 影响因素假设.21 4.3 汽车生产线物流仿真模型设计.22 4.3.1 仿真步骤.22 4.3.2 具体模型.23 4.4 汽车生产线物流仿真结果分析.28 4.4.1 不同方案的比较分析.28 4.4.2 相同方案的比较分析.31 4.5 本章小结.33 第五章第五章 结论与展望结论与展望 .3434 5.1 论文的主要研究成果.34 5.2 论文的不足和研究展望.34 参考文献参考文献 .3636 致致 谢谢 .3838 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 选题背景选题背景 汽车产业是国家工业化水平的代表性产业,也是最典型的成熟产业和垄断竞争型产业。其产业关
13、联度很大,对钢铁、有色金属、橡胶、塑料、玻璃、涂料等原材料工业,铸、锻、热、焊、冲压、机加工、油漆、电镀、试验、检测等设备制造业,机械、电子、电器、化工、建材、轻工、纺织等配套产品和零部件,公路建设、能源工业、交通运输业和服务业等,都会产生巨大需求,从而推动这些产业的发展。汽车产业的振兴能带动诸多相关产业的发展,诸多相关产业的发展又支撑着汽车产业的振兴。中国是世界上现今为数不多的汽车潜在需求巨大的地区。正是基于汽车产业的特性和发展潜力,国家将汽车产业确定为国民经济发展的支柱产业。中国汽车工业经过40多年的发展,已经成为世界上公认的未来3个最大的待开发汽车市场之一。随着经济发展水平的不断提高和轿
14、车开始进入家庭,中国已经成为世界上增长最为迅速的市场,对全球汽车产业产生的巨大影响力。我国汽车年产销达到100万辆历时近40年,从100万辆增至200万辆历时8年,增至300万辆仅用了2年,而突破400万辆则只用1年时间。预计未来的10多年里,中国的汽车需求量仍将保持1015的增幅向上攀升1。中国已初步形成相对齐全的汽车工业生产体系。这是中国汽车产业新发展的起点。此外,中国发展汽车产业还有如下优势:一是大国的市场优势;二是劳动力成本优势;三是具有较强的制造业配套能力。标准普尔发布最新报告说,北美、西欧和日本三大汽车生产地的产量占到了全世界的四分之三,而目前中国已取代韩国和法国成为世界第四大汽车
15、生产地。预计在今后10到15年,中国有望成为世界重要的汽车制造基地之一2。汽车生产物流就是指从仓库入口到生产线消耗点,再到成品车库的入口前的物流。我国现阶段对于汽车物流的重点多在运输、仓储环节,很少设计生产物流。而面对复杂的汽车生产过程,如果能提高生产物流效率,就可以大大提高汽车生产线的效率,势必会提高汽车生产企业的生产效率,增强企业竞争力,也会相应拉动我国汽车产业,对国家经济发展起到促进作用。1.2 1.2 研究意义和目的研究意义和目的 汽车生产是一项复杂的生产活动,其工序多且繁琐,难免会有不合理或可以改善的地方。此时如果可以对生产线进行仿真,则可以使得生产线更优化。仿真技术的主要的优势在于
16、与大多数技术相比,它更简单,运作起来不昂贵且更灵活。另外,仿真技术的发展及应用依赖于计算机软硬件的飞速发展。今天,随着计算机科学与技术的巨大发展,仿真技术的研究也不断完善。仿真技术近年来应用越来越广,其在物流研究中的应用主要表现为以下几个方面:第一章 绪论 2 有利于解决随机因素的影响;仿真帮助系统优化;仿真对各种复杂的系统具有良好的适应性;符合人们的思维习惯,有助于系统分析;在汽车生产中运用仿真技术,所建成的物流系统仿真可以大大提高生产效率,优化系统,有助于进行系统分析,解决生产过程中的随机因素的影响。这对于复杂的汽车生产过程来说,无疑是有重大意义的。本文就旨在运用物流仿真系统模拟汽车生产流
17、程,具体分析涂装流程,通过不同方案、不同参数的比较,得出最优方案,以提高汽车生产线的效率。1.3 1.3 国内外研究现状国内外研究现状 1.3.1 国外研究现状 国外对于物流仿真的研究相对发展的比较早,此类研究也进行得比较深入。S.G.Lee,R.de souza,E.K.Ong(1996)3运用 Arena 软件对于自动库存补货系统进行了仿真,以使得在巷道狭窄的仓库可以尽量减少搬运工具,提高物流效率。Henk de Swaan Arons,Csaba Attila Boer(2001)4运用离散事件仿真模型,将模型存入特定数据库中,在 Arena 模拟软件中研究了库存补货战略。A.Angla
18、ni,A.Grieco,M.Pacella,T.Tolio(2002)5对于柔性制造系统进行分析与建模,也是在 Arena 软件的环境中进行仿真的。Dan X.Houston etc.(2001)6;Young Jun Son,Albert T.Jones,Richard A.Wysk(2003)7也进行了相关的仿真建模研究。1.3.2 国内研究现状 我国的物流研究起步晚、发展快,不少大学相继成立了物流研究中心。关于物流仿真有以下研究:1.基于 Petri 网的仿真研究 昆明理工大学的詹跃东、骆瑛基于 Petri 网理论对烟草行业的卷接包车间的 AGVS 进行了分析,并对该系统构造了一 Pet
19、ri 网模型,并进行了仿真研究8。华中科技大学的刘巍、王明哲基于 Petri 网/JavaBean 的分层有色 Petri 网(HCPN)物流系统建模,通过建立递阶层次、对象,子网和整个 HCPN 等模型,将其接入主 Petri 网(PN),用颜色描述 Petri 网中流动的令牌。以汽车总装为例,将物流过程分解成若干子网和 HCPN 模型,并以 HCPN 仿真模型为核心,定义通用接口、建立与 PN 相应的模型组件9。南京林业大学的张颖利、邵明习采用 Petri 网建立了某微型汽车厂总装车间的生产物流模型,并用 Visual Basic 语言对其生产线进行仿真10。安徽工业大学的李明河、鲁蔚锋提
20、出了一种基于 Petri 网的生产车间物料运输系统第一章 绪论 3 Petri 网模型,可以将该系统的物理过程通过网系统形象地表示出来,并反映出系统的动态特性。同时用 ARENA 仿真软件对该系统进行了模型仿真研究11。还有学者运用其它算法对物流仿真进行了分析研究,如王英凯,安晓东(2005)12进行了基于遗传算法的物流建模与仿真分析。他们在对传统算法讨论的基础上提出了一种基于遗传算法的物流配送最佳路径选择建模方法,并应用实例进行了仿真分析。2.面向对象仿真方法 山东工业大学的张丹羽等基于面向对象方法学,采用窗口界面技术,提出了一种面向对象和基于图形的建模仿真环境的技术方案,面向对象技术解决了
21、 FMS(柔性制造系统)中的模型复杂性高和可重用性差的问题,为进一步开发物流实时离线(或在线)调度仿真软件提供了一个很好的环境13。北方交通大学的唐孝飞基于面向对象的思想和系统理论概念,提出面向对象的第三方物流配送仿真系统,通过描述配送系统各组成对象之间的关系,仿真研究了各种配送控制功能及其参数14。3.其他物流仿真系统:清华大学的董建华,肖田元,樊树海,羌磊(2003)针对汽车大规模定制生产的实施策略提出汽车总装生产线满足大规模定制的三个关键问题:提高动态响应能力、缩短交货期、降低成本。针对这三个问题讨论了汽车总装生产线规划中的相应对策,根据汽车总装线规划的要求提出并建立了一个相应的规划仿真
22、环境,并在该环境中进行了一个仿真实例15。郑顺水(2004)基于生产线仿真与优化技术,建立了应用对象、类库、仿真模型,进行了物流和生产调度仿真,对瓶颈设备与故障进行了分析及生产线能力评估,为生产线规划与生产调度计划的制定提供了可靠的科学依据16。湖南大学的刘靓,黄立葵(2004)针对物流仿真系统体系结构的难题,建立物流系统仿真研究的基本步骤,创建供应链运营参考模型,包括基本的供应链过程要素、过程性能评价指标和供应链对象模型17。王煜,蔡临宁,岳秀江(2004)比较了应用解析方法和仿真方法研究物流系统的特点及其优缺点,然后从点和面两个层次分析了应用仿真方法研究物流系统的研究现状,指出物流系统仿真
23、研究的优势和趋势,通过仿真实验研究一定系统优化目标下一些系统参数和运作策略的优化设置,作为决策分析依据18。周立新,陶瑞岩,汪菲(2003)采用系统仿真的方法,针对物流项目不同的要素构成和物流需求,运用计算机工具,设计与开发了仿真程序,研究了第三方物流项目仿真程序设计与实现19。华中科技大学 CAD 中心的郭宇,陈立平,王书亭,钟毅芳(2003)构建了一个优化与仿真分离的仿真优化框架,该框架的核心是混合优化算法模块和物流仿真模块,根据物流仿真的特点提出了一种改进的区域收缩遗传算法和增强连续型禁忌搜索算法混合的优化算法,并基于该框架开发了一个仿真优化软件系统20。上海海运学院杨静蕾和丁以中(20
24、03)以上海港外高桥集装箱码头为例,通过构建一个包括锚地、泊位堆场、桥吊、龙门吊和集卡的动态多级排队网络模型,较为全面地描述了第一章 绪论 4 集装箱码头装卸系统的运行指标和最优化设备配置。阐述了动态多级排队网络模型的构成和特点,说明了仿真程序中的事件、事件之间的逻辑关系以及程序的检验和模型输入输出参数,最后通过对系统输出指标的分析得出了外高桥集装箱码头的最优机械配比和最优的桥吊台数21。1.3.3 文献分析 从文献的综述看,国内由于受物流实践和研究水平的制约,对于物流仿真的研究只处于起步阶段,还不够完善,对于汽车生产线的物流仿真更是涉及甚少。关于汽车生产线流程分析、汽车物流分析、物流仿真应用
25、的参考文献较少,关于仿真系统在汽车生产线中的实际运用也需要进一步的研究探讨。总的说来,关于汽车生产线物流分析存在以下不足:1.没有详尽的汽车生产线流程分析 汽车生产流程复杂,工序繁多。了解汽车生产线的流程,是研究汽车生产线物流仿真的基础。已有文献并没对此进行详尽的分析。2.物流仿真的研究欠缺 仿真是一种实验方法,也是一种优化方式,旨在优化系统、解决随机性因素、提高生产效率。关于物流仿真,在国内还是一个新兴课题,需要对此进行进一步研究。另外,仿真技术的发展及应用依赖于计算机软硬件的飞速发展。今天,随着计算机科学与技术的巨大发展,仿真技术的研究也不断完善。因此,对于物流仿真的研究也是一个与时俱进的
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