装配型制造业生产现场的三维图形仿真建模.doc

第3 5卷第3期2 0 0 7年3月华南理工大学学报(自然科学版)J o u r n a 1 o f South China Univers i ty o f T e c h n o 1 o g y (Natural Science E d i t i o n ) V 01.35 N 0. 3 March 2 0 0 7 文章编号：1000 — 565X(2007) 0 3 — 0 0 4 7-0 6装配型制造业生产现场的三维图形仿真建模术 姜立军 李哲林(华南卵 1 ：大。、为：『J【倾r雅、为：院，广尔f —州I 5 1 0 6 4 0 )摘耍：装 配型制造业生产线流程长，流转控制复杂，传统的仿真建模技术不能满足对复杂生 产制造过程进行仿真的耍求.文中通过对装配型制造业生产制造系统结构特点及运 行方式的研究，结合面向对象的设计方法和虚拟仿真技术，给出了面向生产制造过 程的三 维图形仿真建模机制及实现方法，进而从应用层角度出发，开发了一种可视 化的三维图形仿真平台.该系统实现了制造车间布局的计算机仿真，可帮助设计人 员确定车间的最佳设 计方案.关键词：三维仿真；生产现场管理；虚拟制造；离 散系统中图分类号：TP3 9 1文献标识码：A仿真技术已经成为分析、研究各 种复杂系统的重耍工具.以数字化建模仿真和优化为特征的“数字化制造”正成为 制造技术的重耍发展方向D-2 ］.它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在 三维的、动态的、仿真真实过程的实体数字模型Z上，其冃的是借助建模与仿真 技术及时地、并行地模拟出产品未来 制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产 品设 计的影响，预测、检测和评价产品的性能及可制造性 等，从而更加有效地、 经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，降低因前期设计给后期制造带来 的回溯更改，达到产品开发周期和成本的最小化、产品设计质量的最优化和生产 效率的最大化ooJ.装配型制造业生产线的流程长，流转控制异常复杂，如何改 进生产线布局，合理、高效地组织生产，缩短生产周期，增强企业竞争力，对于装 配型企业具 有重要的意义.装配型制造业生产现场三维仿真的冃的是通过仿真了 解物料运输、存储动态过程的各 收稿日期：2 0 0 6 — 0 3 — 2 4。基金项冃： 广东省自然科学基金资助项冃(E6305568)；广州市科技攻关项冃(2 0 0 6 2 3 -D 3 1 5 1 )；广州市天河区科技攻关项冃(0 5 1 G 0 2 9 )作者 简介：姜立军(1 9 6 8 -),男，博士，副教授，主耍从事图形仿真、多媒体技 术与计算机图像处理的研究.E—m a r 1 ： 1 j j i a n g @ s c u t?e d u?c n种统计数据，分析加工过程的动态性能及人机交互方便性，如生产线的 空间布局及运输设备的利用率是否合理，运输路线是否通畅，物料流经系统的周期 是否过长，机器人及生产线人员操作空间的干涉检 查，在指定生产节拍下各设备及 人员工作的松弛程度等.但由丁?装配型制造业生产现场的仿真具有很大的离散性 和随机性，因此人们希望通过对生产现场三维可视化仿真的研究，使生产线上的各 种流程 及操作合理化，提高金业生产效率.文中利用三维仿真技术，从应用层角 度出发，开 发了一种简单、有效的三维仿真平台，以实现制造车间布局的计算机 仿真，并通过对车间的生产过程进行动态仿真，得到各个方案的性能指标，帮助设 计人员确定车间的最住设计方案?该系统作为一种开放式、可视化的三维仿真系 统，具有可扩展性，可用于一般 制造车间的布局设计和旧车间改造时的布局设 计.1三维仿真技术概况随着计算机硬件技术的发展，应用三维虚拟仿真技术建 立生产线物流系统的仿真模型成为当前的研究热点.文献［4］研究了面向代理的 半导体生产 线建模技术，建立了基于A OCT P N的仿真模型库，实现对半导体 生产线制造资源的仿真建模，以反映随机故障与维修、随机重加工和批处理等特 点.开发者还给出了规划单元的定义和工作原理，构建了具 万方数抑 4 8华南理工大学学报（自然科学版）第3 5卷有通用层、部分通用层以及专 用层的虚拟工厂规划过程模型oo J ?文献［6 ］通过对生产制造系统结构特点及 运行方式的研究，结合面向对象的设计方法和 虚拟仿真技术，给出了面向生产制造 过程的三维可视化图形仿真建模机制及实现方法，对复杂生产制造过程进行仿 真.生产过程现场仿真模型必须能够映射真实系统与服务环境之间的相互作用， 从不同侧面模型化实际制造系统的各种功能，支持系统与环境因素Z间的反馈设 计过程，支持产品制造的全过程，也就是 说，生产系统仿真模型应具有开放的结 构.文献［7 ］提出了一种基丁?业务过程的、融合了 PETR INET等分析语 义的、面向对象的生