一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法技术方案

本发明专利技术属于船舶管道生产领域，具体公开了一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法，包括明确仿真流程、设置约束条件、对仿真基础数据进行收集和整理分析、生产线建模和二次开发优化；本发明专利技术在生产线正式投产前，使用数字化手段针对生产线的工艺方案进行仿真分析，可以动态模拟车间的物流生产过程，不消耗任何物理制造资源，预测制造系统状态，管道生产线物流系统仿真是从物流角度出发对管子加工生产系统和生产流程的抽象，建立与管子实际设计待投产的生产线相对应的物流仿真模型，在这个模型基础上动态展示物流作业仿真过程，定量评价具体的设计参数是否满足需要，为物流系统改善提供方法和数据支撑，为决策者提供定量的决策依据。

A development method of logistics simulation system for ship pipeline production line

The invention belongs to the field of ship pipeline production, and specifically discloses a development method of ship pipeline production line logistics simulation system, which includes defining simulation process, setting constraint conditions, collecting, sorting and analyzing simulation basic data, modeling production line and secondary development optimization; before the production line is put into production, the invention uses digital means to develop process scheme of production line The line simulation analysis can dynamically simulate the logistics production process of the workshop without consuming any physical manufacturing resources, predict the status of the manufacturing system. The pipeline production line logistics system simulation is the abstraction of the pipe processing production system and the production process from the logistics point of view, and establishes the logistics simulation model corresponding to the actual design of the production line to be put into production It can show the simulation process of logistics operation, quantitatively evaluate whether the specific design parameters meet the needs, provide methods and data support for the improvement of logistics system, and provide quantitative decision basis for decision makers.

【技术实现步骤摘要】
一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法
本专利技术涉及船舶管道生产领域，具体为一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法。
技术介绍
管子加工是船舶制造的关键环节，一艘大型船舶的建造需要成千上万根管子的加工量，管子车间的生产能力及其进度直接影响整艘船的生产周期，提高管子的加工能力尤为重要，而进行物流优化时缩短管子加工周期的一个重要落脚点，在生产线正式投产前，使用数字化手段针对生产线的工艺方案进行仿真分析，可以动态模拟车间的物流生产过程，不消耗任何物理制造资源，预测制造系统状态，管道生产线物流系统仿真是从物流角度出发对管子加工生产系统和生产流程的抽象，建立与管子实际设计待投产的生产线相对应的物流仿真模型，在这个模型基础上动态展示物流作业仿真过程，定量评价具体的设计参数是否满足需要，为物流系统改善提供方法和数据支撑，为决策者提供定量的决策依据，因此，对智能管道生产线进行物流系统的优化和仿真研究具有较强的实际需求和意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法，包括如下具体步骤：S1：明确仿真流程，具体为：S11：依据离散事件系统仿真流程，结合管子加工生产特点进行建模；S12：系统调研，调研内容主要包括管子加工车间的场地布局、中管径管子加工工艺流程、车间生产组织关系、生产线参数配置等；S13：确定系统的仿真目标，即准确模拟实际生产，检验计划的合理性、生产的均衡性，并验证优化后执行方案的运行结果；S14：采集并分析真实系统的数据资料，确定系统的关键建模指标，并根据这些指标，在系统中采集物量参数、设备参数、车间计划等；S15：用面向对象的方法，搭建系统仿真模型，根据工艺流程设计仿真控制系统，使得仿真模型能够模拟真实的系统；运行仿真得到结果，根据执行时间判断计划是否合理，并且通过生产资源利用率判断生产均衡性，分析瓶颈并优化执行方案，最后通过仿真验证方案是否可行；S2：设置约束条件，具体包括如下约束：(1)：投料方式：采用的投料方式按照月度计划进行，共计3300-3500根管子进行反复生产投料；(2)：不考虑机器设备故障、检修时间，工人休息时间和换班时间；(3)：采用的物流运输设备搬运时间主要是装、卸时间和移动时间，装、卸时间均设定为恒定值，行车移动速度也为恒定值；(4)：车间每天工作八小时，不考虑出现废品的情况；S3：对仿真基础数据进行收集和整理分析，基于上述整理的基础数据，依据生产线设计原则在仿真系统中建立几何模型和逻辑模型，对生产线的输入计划、物量信息、规则以及流程等主要特征进行描述；S4：生产线建模，具体包括如下步骤：S41：生产线几何建模：利用Quest仿真软件，在数据转换平台GUI环境下进行，根据调研结果、结合车间实际现状，运用3dsmax、Catia等建模软件建立各车间的几何模型，将模型保存为QUEST可识别的.wrl或.stl格式，应用于模型中；S42：生产线逻辑建模：控制并完成对生产模型的选择和调度等功能；S5：二次开发优化：使用QUEST自带的SCL语言对上述建模进行二次开发，以管子加工车间月度生产计划为输入，分别建立测长单元、切割下料单元、法兰组对单元、法兰焊接单元、弯管单元等物流仿真模型，具体为：S51：原材料或管件的批量程序创建设计：即对某些对象进行批量创建处理，在初始化文件中一次性对生产中的所有原材料或管件进行定义；S52：读取产品生成计划：包括：(1)：数据处理，将零件产品清单及管子原料保存以.csv格式；在系统中设定数据读取功能模块以及存储数据的临时存储数据集；(2)：管子生成：根据读取到的管长、内径、壁后数据，通过绘制面的形式制作管子，并进行命名，其命令规则为管子名-内径-壁后-管长；在后续的管子处理过程中，可通过管子名称，提取出管子的数据；(3)：切割套料计算：将管材长度数据与生产线计划管理系统中的零件生产设计数据进行套料匹配，建立数学模型，并使用Matlab软件进行算法求解；并将该算法程序封装，集成在管道生产线虚拟仿真系统中；(4)：设置加工设备相关工艺参数，具体为：a.定义局部变量，包括文件名、零件名称、流向、加工类型、加工时间间、加工方式等；b.切割加工时间按照物量信息表中平均加工时间计算；c.获取当前计划切割的管件，根据管件名称和属性，判断下一道工艺；d.找到管件所在文件，浏览管件信息，并设置相关工艺参数(包括加工类型、流向信息等)；e.赋值相关属性，管件名称所属架号、图号，关闭当前文件，返回加工时间；(5)：各级中间产品实时跟踪：在原材料管件和零件刚开始创建时，就为其赋值上相应属性，在模型运行过程中，通过实时追踪每一级零部件产品的属性信息；(6)：配置系统参数变量，具体为：a.在DATA文件夹中配置生产系统所需的相关参数；b.在LOGIC文件夹下编写程序，定义相关参数的外部数组；c.初始化相关资源数组并读取数组信息；d.为相关资源定义逻辑并在UserFunc下进行调用，运行模型；e.修改配置文件中的相关参数值，重新运行模型，观察仿真结果。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S13中，验证优化后执行方案的运行结果需要建立评价指标体系，引入设备运转率，通过比较生产资源的利用情况来判断生产是否均衡、有节拍。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S14中，管子加工车间的关键指标为原材料管件数目、切割管子零件数目、切割机速度、法兰组对和装配速度等。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S3中，基础数据主要包括产品信息、资源信息、工艺信息、时间信息等数据。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S41中，所述生产线逻辑建模用到的逻辑包括过程逻辑、发送逻辑、请求逻辑、零件输入逻辑和用户自定义逻辑等。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S51中，实现该功能的程序设计包括如下具体步骤：a.在路径“C：\deneb\JNGY\LOGICS\”下创建file_based_src_logic.scl的文件，开始编写程序；b.在User_Attrib下定义相关属性信息，在Extern下定义外部变量，在var下定义程序所需局部变量；c.开始程序，获取存放在“C：\deneb\JNGY\Data“文件夹中的产品物料统计信息，打开外部数据文件并浏览文件内的数据，获取相关产品信息，读取文件内的数据；d.创建产品相关属性，包括原材料管子总数、总仿真时间、切割管件数、零件规格、零件加工类型等；e.设置不同产品的显示颜色。作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤S52中，数据处理的原理是：读取到新的数据后在数据集尾部新增，在生成零件或原料管子后在数据集首部去除，始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法，其特征在于，包括如下具体步骤：/nS1：明确仿真流程，具体为：/nS11：依据离散事件系统仿真流程，结合管子加工生产特点进行建模；/nS12：系统调研，调研内容主要包括管子加工车间的场地布局、中管径管子加工工艺流程、车间生产组织关系、生产线参数配置等；/nS13：确定系统的仿真目标，即准确模拟实际生产，检验计划的合理性、生产的均衡性，并验证优化后执行方案的运行结果；/nS14：采集并分析真实系统的数据资料，确定系统的关键建模指标，并根据这些指标，在系统中采集物量参数、设备参数、车间计划等；/nS15：用面向对象的方法，搭建系统仿真模型，根据工艺流程设计仿真控制系统，使得仿真模型能够模拟真实的系统；运行仿真得到结果，根据执行时间判断计划是否合理，并且通过生产资源利用率判断生产均衡性，分析瓶颈并优化执行方案，最后通过仿真验证方案是否可行；/nS2：设置约束条件，具体包括如下约束：/n(1)投料方式：采用的投料方式按照月度计划进行，共计3300-3500根管子进行反复生产投料；/n(2)不考虑机器设备故障、检修时间，工人休息时间和换班时间；/n(3)采用的物流运输设备搬运时间主要是装、卸时间和移动时间，装、卸时间均设定为恒定值，行车移动速度也为恒定值；/n(4)车间每天工作八小时，不考虑出现废品的情况；/nS3：对仿真基础数据进行收集和整理分析，基于上述整理的基础数据，依据生产线设计原则在仿真系统中建立几何模型和逻辑模型，对生产线的输入计划、物量信息、规则以及流程等主要特征进行描述；/nS4：生产线建模，具体包括如下步骤：/nS41：生产线几何建模：利用Quest仿真软件，在数据转换平台GUI环境下进行，根据调研结果、结合车间实际现状，运用3dsmax、Catia等建模软件建立各车间的几何模型，将模型保存为QUEST可识别的.wrl或.stl格式，应用于模型中；/nS42：生产线逻辑建模：控制并完成对生产模型的选择和调度等功能；/nS5：二次开发优化：使用QUEST自带的SCL语言对上述建模进行二次开发，以管子加工车间月度生产计划为输入，分别建立测长单元、切割下料单元、法兰组对单元、法兰焊接单元、弯管单元等物流仿真模型，具体为：/nS51：原材料或管件的批量程序创建设计：即对某些对象进行批量创建处理，在初始化文件中一次性对生产中的所有原材料或管件进行定义；/nS52：读取产品生成计划：包括：/n(1)数据处理，将零件产品清单及管子原料保存以.csv格式；在系统中设定数据读取功能模块以及存储数据的临时存储数据集；/n(2)管子生成：根据读取到的管长、内径、壁后数据，通过绘制面的形式制作管子，并进行命名，其命令规则为管子名-内径-壁后-管长；在后续的管子处理过程中，可通过管子名称，提取出管子的数据；/n(3)切割套料计算：将管材长度数据与生产线计划管理系统中的零件生产设计数据进行套料匹配，建立数学模型，并使用Matlab软件进行算法求解；并将该算法程序封装，集成在管道生产线虚拟仿真系统中；/n(4)设置加工设备相关工艺参数，具体为：/na.定义局部变量，包括文件名、零件名称、流向、加工类型、加工时间间、加工方式等；/nb.切割加工时间按照物量信息表中平均加工时间计算；/nc.获取当前计划切割的管件，根据管件名称和属性，判断下一道工艺；/nd.找到管件所在文件，浏览管件信息，并设置相关工艺参数；/ne.赋值相关属性，管件名称所属架号、图号，关闭当前文件，返回加工时间；/n(5)各级中间产品实时跟踪：在原材料管件和零件刚开始创建时，就为其赋值上相应属性，在模型运行过程中，通过实时追踪每一级零部件产品的属性信息；/n(6)配置系统参数变量，具体为：/na.在DATA文件夹中配置生产系统所需的相关参数；/nb.在LOGIC文件夹下编写程序，定义相关参数的外部数组；/nc.初始化相关资源数组并读取数组信息；/nd.为相关资源定义逻辑并在User Func下进行调用，运行模型；/ne.修改配置文件中的相关参数值，重新运行模型，观察仿真结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种船舶管道生产线物流仿真系统开发方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1：明确仿真流程，具体为：
S11：依据离散事件系统仿真流程，结合管子加工生产特点进行建模；
S12：系统调研，调研内容主要包括管子加工车间的场地布局、中管径管子加工工艺流程、车间生产组织关系、生产线参数配置等；
S13：确定系统的仿真目标，即准确模拟实际生产，检验计划的合理性、生产的均衡性，并验证优化后执行方案的运行结果；
S14：采集并分析真实系统的数据资料，确定系统的关键建模指标，并根据这些指标，在系统中采集物量参数、设备参数、车间计划等；
S15：用面向对象的方法，搭建系统仿真模型，根据工艺流程设计仿真控制系统，使得仿真模型能够模拟真实的系统；运行仿真得到结果，根据执行时间判断计划是否合理，并且通过生产资源利用率判断生产均衡性，分析瓶颈并优化执行方案，最后通过仿真验证方案是否可行；
S2：设置约束条件，具体包括如下约束：
(1)投料方式：采用的投料方式按照月度计划进行，共计3300-3500根管子进行反复生产投料；
(2)不考虑机器设备故障、检修时间，工人休息时间和换班时间；
(3)采用的物流运输设备搬运时间主要是装、卸时间和移动时间，装、卸时间均设定为恒定值，行车移动速度也为恒定值；
(4)车间每天工作八小时，不考虑出现废品的情况；
S3：对仿真基础数据进行收集和整理分析，基于上述整理的基础数据，依据生产线设计原则在仿真系统中建立几何模型和逻辑模型，对生产线的输入计划、物量信息、规则以及流程等主要特征进行描述；
S4：生产线建模，具体包括如下步骤：
S41：生产线几何建模：利用Quest仿真软件，在数据转换平台GUI环境下进行，根据调研结果、结合车间实际现状，运用3dsmax、Catia等建模软件建立各车间的几何模型，将模型保存为QUEST可识别的.wrl或.stl格式，应用于模型中；
S42：生产线逻辑建模：控制并完成对生产模型的选择和调度等功能；
S5：二次开发优化：使用QUEST自带的SCL语言对上述建模进行二次开发，以管子加工车间月度生产计划为输入，分别建立测长单元、切割下料单元、法兰组对单元、法兰焊接单元、弯管单元等物流仿真模型，具体为：
S51：原材料或管件的批量程序创建设计：即对某些对象进行批量创建处理，在初始化文件中一次性对生产中的所有原材料或管件进行定义；
S52：读取产品生成计划：包括：
(1)数据处理，将零件产品清单及管子原料保存以.csv格式；在系统中设定数据读取功能模块以及存储数据的临时存储数据集；
(2)管子生成：根据读取到的管长、内径、壁后数据，通过绘制面的形式制作管子，并进行命名，其命令规则为管子名-内径-壁后-管长；在后续的管子处理过程中，可通过管子名称，提取出管子的数据；
(3)切割套料计算：将管材长度数据与生产线计划管理系统中的零件生产设计数据进行套料匹配，建立数学模型，并使用Matlab软件进行算法求解；并将该算法程序封装，集成在管道生产线虚拟仿真系统中；
(4)设...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁泉兴，李杰，王真，胡敏，周佳妮，丁炜杰，胡世南，姜晨晖，姬泽强，黄宏，慎辰，肖炳辉，衡超，张吉平，邢宇骏，
申请(专利权)人：中船第九设计研究院工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31