基于数字底座的涂装车身缓存区智能设计与调度优化

doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2023.00.057

工程设计学报

2023, Vol. 30

Issue (4): 399-408 DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2023.00.057

【主题栏目】数字孪生 · 智能制造

基于数字底座的涂装车身缓存区智能设计与调度优化

王柏村^1,²(

),朱凯凌¹,鲍劲松³,王峰^2,⁴,谢海波^1,²,杨华勇^1,²

^1.浙江大学机械工程学院，浙江杭州 310058
^2.浙江大学高端装备研究院，浙江杭州 311106
^3.东华大学机械工程学院，上海 201620
^4.无锡雪浪数制科技有限公司，江苏无锡 214131

Intelligent design and scheduling optimization of painted body storage based on digital pedestal system

Baicun WANG^1,²(

),Kailing ZHU¹,Jinsong BAO³,Feng WANG^2,⁴,Haibo XIE^1,²,Huayong YANG^1,²

^1.School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
^2.Institute of Advanced Machines, Zhejiang University, Hangzhou 311106, China
^3.College of Mechanical Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China
^4.Wuxi Xuelang Industrial Intelligence Technology Co. , Ltd. , Wuxi 214131, China

全文: PDF(4487 KB) HTML

摘要：

在汽车生产环节进行数字建模、系统仿真与优化对提升汽车的生产质量和效率具有重要意义。为了解决目前汽车制造企业普遍存在的因数据链断裂而导致的资源配置效率低下等难题，以汽车涂装车身缓存区（painted body storage，PBS）为研究对象，提出了一种新型的数字底座平台，来实现数据链整合和多源异构数据融合。同时，设计了一种针对PBS的车身调序策略，考虑了总装工艺对车序优化的约束，采用遗传算法获得了PBS出车序列，然后以逆序数对为参考指标，进行PBS车道排布。将基于数字底座的PBS系统应用于某汽车制造企业，应用效果验证了所提出方法和策略的有效性。研究结果为企业构建内部集成制造平台和设计具体车间单元提供了参考。

关键词： 涂装车身缓存区; 数字底座; 系统设计; 建模仿真; 调序优化

Abstract:

Digital modeling, system simulation and optimization in the automotive production process are of great significance for improving the quality and efficiency of automotive production. In order to solve the common problem of low resource allocation efficiency caused by data link breakage in automobile manufacturing enterprises, a new type of digital pedestal system was proposed based on the painted body storage (PBS) of automobile, to achieve data chain integration and multi-source heterogeneous data fusion. At the same time, a vehicle sequencing strategy for PBS was designed, taking into account the constraints of the final assembly process on sequence optimization. The PBS outbound sequence was obtained by a genetic algorithm, and then the inverse ordinal pair was used as a reference index for PBS lane layout. The effectiveness of the proposed method and strategy was verified by applying the PBS system based on digital pedestal system to a certain automotive manufacturing enterprise. The research results provide a reference for enterprises to build internal integrated manufacturing platforms and design specific workshop units.

Key words: painted body storage digital pedestal system system design modeling and simulation sequencing optimization

收稿日期: 2023-06-15 出版日期: 2023-09-04

CLC:

TP 273

基金资助: 浙江省重点研发计划资助项目(2021C01018);国家自然科学基金资助项目(52205542)

作者简介: 王柏村（1990—），男，安徽太湖人，研究员，博士，从事智能制造与数字孪生研究，E-mail: baicunw@zju.edu.cn, https://orcid.org/0000-0002-4324-7420|杨华勇（1961—），男，重庆人，教授，中国工程院院士

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引用本文:

王柏村,朱凯凌,鲍劲松,王峰,谢海波,杨华勇. 基于数字底座的涂装车身缓存区智能设计与调度优化[J]. 工程设计学报, 2023, 30(4): 399-408.

Baicun WANG,Kailing ZHU,Jinsong BAO,Feng WANG,Haibo XIE,Huayong YANG. Intelligent design and scheduling optimization of painted body storage based on digital pedestal system[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2023, 30(4): 399-408.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2023.00.057 或 https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2023/V30/I4/399

图1 汽车生产的四大工艺

图2 基于数字底座的PBS系统框架

图3 PBS物理系统框架

图4 PBS内车身入库和出库流程

图5 基于数字底座的PBS优化仿真

图6 面向PBS车身排序的算法框架

图7 车型排序与编码示意

图8 车道排序策略示意

表1 某汽车制造企业的生产参数

图9 基于数字底座的PBS系统应用模型

图10 PBS系统应用模型的界面

表2 PBS系统应用效果

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