基于Plant Simulation仿真的架修工艺布局优化研究

基于Plant Simulation仿真的架修工艺布局优化研究

朱元正

安徽中车浦镇城轨交通运维科技公司 

摘要：根据行业经验设计架大修工艺布局后，无法通过实际生产验证设计工艺布局的产能、节拍、瓶颈等，很难检验工艺布局的具体生产效果。通过工厂模拟仿真技术，在较短时间内以较低成本，对不同的工艺布局方案进行模拟运行，确定最优的工艺布局。根据仿真软件发现设计工艺布局存在的问题，通过软件修改工艺工时、调整工艺路线、改变工艺设备相关参数，验证布局更改后的效果，为架修生产布局提供指导性建议。

关键词：工艺布局 架修 仿真  Plant Simulation

Plant Simulation模拟仿真是对新工厂的规划方案进行数字化模拟，输入对应的生产数据、物流数据和生产计划数据，通过数字化模型运行进行试生产，输出所需的量化数据。二维模拟仿真，是在规划设计前期通过仿真辅助布局和工艺流程决策，得到较好的布局及工艺流程优化方案，并在仿真过程中统计发现工厂运行过程中的数据项点，对可能发生的堵塞情况提前预见并作出规避，在后续使用中能够对排产进行验证优化等。

1 工艺布局仿真概述

工艺布局仿真输入数据主要包括工厂CAD布局图、转向架架修工艺流程图、上体架修工艺流程图。仿真依据工艺流程图进行工序间作业顺序的模拟，每个工序的串并行关系及所需零件数量皆依据工艺流程图进行仿真，如图1所示，流程图中2*空簧拆卸10Min，则代表10min拆卸2个空簧，空簧拆卸完成后，才能进行下一工序，进行牵引电机拆卸，其余工艺皆按流程图中的串并行关系进行模拟。

图1 转向架架修工艺流程局部

2 整体布局方案比较

珠江路车辆架大修基地规划前期制定了架修工艺流程，设计了三种架修工艺布局方案，

三种布局方案不同点主要体现如下：

1.方案一

（1）首次将悬挂式检修流水线应用于城市轨道交通检修行业。

（2）设备自动/手动控制、布局灵活、自动化调度。

（3）设备具备完善的互锁保护机制，提升检修效率，降低安全风险。

2.方案二

（1）采用传统的地铁车辆检修工艺布局。

（2）布局方案应用成熟，施工难度低，改造成本低。

（3）满足检修产能需求的同时，节约设备购买费用。

3.方案三

（1）将车辆称重落车台位与连挂作业共线的方式，有效减少车体通过移车台的转运次数。

（2）采用AGV运输，自动化程度较高，提高了检修效率。

对三种布局仿真结果进行数据分析，得出结果如下：

（1）目前三个布局方案年度产能均能满足年产28列整车。

（2）方案二产能较小，仿真验证零件等待时间较长，周转件备件不足。

（3）方案三线上在制品最大，产线存在堵塞，经验证方案三存在周转件备货不足。

经过方案对比，根据最大产能参数，选择方案一作为珠江路车辆架大修基地的架修工艺布局，通过对车体工区、上下体分离工区等工艺解密，进行整体工艺仿真，方案一不同进车间隔下的架修年产能如表1所示。

表1 整车产能对比

3 局部工艺仿真

（1）轮对喷漆仿真

针对轮对喷漆作业，提出四种解决方案，四种方案如图3所示，利用Plant Simulation软件进行仿真，各方案完成1列车24条轮对所需时间如下。

方案一完成24条所需时间 7:00:06:54

方案二完成24条所需时间 6:04:36:54

方案三完成24条所需时间 7:05:26:54

方案四完成24条所需时间 11:00:06:54

图2 轮对喷漆作业仿真

综合分析，四种方案轮对检修区设备利用率情况基本一致，各方案线平衡情况类似，方案二效率最高，方案一轮对产能最大，涉及设备采购成本最低，根据产能指标，最终选择方案一为轮对喷漆方案。

根据前期架修总体策划，珠江路车辆架大修基地2026年最大年产能需求为28列车，以此为目标进行仿真，得出周转件配置需求，轴承配置4列车，其他各部件配置2列车，基于周转件维修及备件考虑，部分周转件按照2.5列车配置。

4总结

通过Plant Simulation软件对架修工艺流程进行仿真模拟，比较了三种不同工艺布局方案下的最大产能，选出了最优工艺布局方案；对既定工艺布局各工区进行仿真模拟，确定了局部工艺布局；根据架大修中远期维修计划，利用仿真模拟，指导了周转件配置需求；利用仿真软件设计可视化操作界面，设定进车间隔、周转件等变量，方面后续根据生产计划合理设置物资、人员、设备等需求；安排员工进行试修数据写实，进行仿真模拟数据修正，得出了试修数据下的年度最大产能及节拍等实际结果，并分析了具体原因。

参考文献：

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[2]杨振泰,黎向锋,张立果,唐浩,李堃.基于Plant Simulation的柔性作业车间仿真研究[J].机械制造与自动化,2020,49(03):87-89+122.

[3]卢宝杰,庞明潇,李振姚.地铁车辆架修厂房工艺布局研究[J].设备管理与维修,2021(06):37-38.