汽车动力总成生产线具有自动化、信息化及集成化程度高的特点。在生产线规划阶段，可以应用仿真技术来提高规划的质量和效率。常见的仿真场景有物流设计、工装夹具设计及人机工程设计等领域。比如，在物流设计领域，Flexsim仿真软件已经得到比较广泛的应用。

Flexsim是一款强大的分析工具，可以帮助工程师和规划人员在系统的设计和操作过程中做出明智的决策。使用Flexsim，可以创建真实系统的3D计算机模型，然后使用比现实系统更短的时间和更少的成本进行研究。

Flexsim可以提供不同方案的大量信息反馈。通过Flexsim逼真的图形动画和绩效报告，可以在短时间内发现并解决问题。使用Flexsim仿真（在现实中实施之前）的系统，或者在现实中执行操作之前，对它们进行测试，避免新系统实施初期会发生的很多风险。之前通过几个月甚至几年才能摸索出来的经验和优化方式，现在使用Flexsim几天和几小时就能获得。正因如此，我们尝试在动力总成工厂桁架机械手规划中推广应用Flexsim。

桁架机械手工艺流程

桁架机械手如图1所示，是一种在自动化工厂中常见的输送工具，在动力总成气缸体、气缸盖和曲轴生产线中有着广泛应用。在通常的规划实践中，对于其效率的计算往往依赖于电子表格。这种方式只能机械地得出单纯的节拍时间，无法得到不同质量抽检频次和不同机械手横移速度等因素影响下的直观数据。

图 1 桁架机械手

本文通过一个实际案例，介绍运用Flexsim软件构建桁架机械手加工单元模型的方法和分析、优化过程。

桁架机械手加工单元的工艺流程如下：前序按固定节拍来料，进入本加工单元。桁架机械手将工件输送到缓存料叉，缓存料叉最多负责两台机床的上下料。加工单元内共有2道加工工序，每道工序3台加工中心。每道工序按一定频次，通过桁架机械手将工件输送到检测工位，其余工件输送到下料工位，离开本加工单元（图2）。

图 2 一个桁架机械手工艺流程案例

建模过程

根据前述工艺流程，进行实体建模。

1）可以将桁架机械手看成是一个双向移动的AGV小车，故将TaskExecuter设置在AGV模块中的StraightPath路径中，注意勾选TwoWay。

2）将加工中心和抽检工位设置为Processer，缓存料叉、桁架上料口和下料口以及抽检工位的上料口和下料口设置为Queue。各实体之间建立A连接或S连接。

3）机械手沿X方向的速度、加速度参数在StraightPath路径的AGVNetwork中设置，其余参数（如加工时间、测量时间、测量频次、上下料时间等）在GlobalTable中设置。这样做的好处是，可以通过引用来实现参数的快速修改。建立好的模型如图3所示。

图 3 实体建模案例

编写逻辑流程

Flexsim的主要功能之一是能够自定义创建模拟复杂业务流程基本逻辑的对象。到目前为止，大部分的定制都要求用户使用FlexScript（Flexsim的内部脚本语言）来编写代码。

虽然许多高级用户都喜欢能够直接修改代码，但一些用户可能更倾向使用一个简单的、友好的用户界面，提供给他们编辑逻辑流程。

Flexsim新开发了ProcessFlow模块，用于设计工艺流程。这个模块可以直观、无代码地设置工艺流程。在本案例中，我们就是通过ProcessFlow这个工具，将实际的工艺流程导入到建立好的实体模型中。编好的逻辑流程如图4所示。

图 4 逻辑流程案例

数据结果分析

1）在初始参数状态下运行模型，可得到如下信息：在整个加工单元中，上料口输入了750个工件，但输出到下料口的为731个工件，其余的工件分布于加工中心、缓存料叉、测量设备、上料缓存等处，还有7个工件未能进入系统。

2）通过设置不同的测量频次，运行模型后，得到的信息见表1。测量频次高于1/30时，将显著影响系统产出。

表 1 不同测量频次的运行结果

3）通过设置不同的X轴横移速度，运行模型后，得到信息见表2。X轴横移速度低于1000mm/s时，将显著影响系统产出。但当X轴横移速度高于3000mm/s时，不会对系统产出带来正面收益。

表 2 不同X 轴横移速度的运行结果