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飲料灌裝輸送線主要由輸送設(shè)備、輸瓶系統(tǒng)、輸箱系統(tǒng)等組成，其設(shè)計過程主要包括布局設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行設(shè)計等環(huán)節(jié)。由于組成輸送線的零部件絕大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，因此布局設(shè)計是飲料灌裝生產(chǎn)線設(shè)計的重點。然而在布局設(shè)計中，設(shè)計人員無法綜合考慮單機(jī)產(chǎn)能、整線產(chǎn)能、車間布局、生產(chǎn)平衡等諸多約束，設(shè)計方案中的缺陷和問題只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計甚至在制造和使用過程中才能被發(fā)現(xiàn)，從而降低了輸送線的性能和設(shè)計質(zhì)量。充分利用數(shù)字化的手段，建立集成化產(chǎn)品模型有效地支持輸送線的布局設(shè)計，是提高輸送線設(shè)計效率和效益的關(guān)鍵。
本文以飲料灌裝輸送線為對象，研究提出支持布局設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的集成化產(chǎn)品模型，以及基于該模型的輸送線設(shè)計支持技術(shù)和系統(tǒng)。
飲料灌裝輸送線的設(shè)計過程大致可以分為布局設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動設(shè)計3個階段。由于輸送線的運動設(shè)計從內(nèi)容上相對獨立，而布局設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系較為緊密，因此本文面向設(shè)計的集成化輸送線產(chǎn)品模型主要是指支持布局設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的輸送線模型，其重點是支持輸送線的布局設(shè)計。
1、輸送線的布局設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計
布局設(shè)計主要是指在針對特定產(chǎn)品、滿足產(chǎn)能需求的情況下，完成設(shè)備的定型、設(shè)備的定位、輸送線的排布、車間大小的確定、成本估算等工作。產(chǎn)生的結(jié)果包括布局方案圖、粗略成本等。如果將輸送線全生命周期各階段產(chǎn)生的關(guān)于輸送線的描述結(jié)果看作針對輸送線的視圖，那么布局方案是其中的一個，也是輸送線設(shè)計階段的第一個重要視圖。而從設(shè)計過程來看，輸送線的進(jìn)一步細(xì)化，跟結(jié)構(gòu)設(shè)計是分不開的。由于布局方案圖對后續(xù)設(shè)計的重要性，因此要對布局方案進(jìn)行運行仿真，以優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。
2、輸送線集成化產(chǎn)品模型框架
圖1 輸送線集成化產(chǎn)品模型框架
輸送線集成化模型框架如圖1 所示，分為對象層、過程層、模型層和工具層4個層次。該框架是一個以抽象或?qū)嶋H的輸送線產(chǎn)品為對象，利用通用和專用工具，建立和應(yīng)用相關(guān)模型，實現(xiàn)對輸送線產(chǎn)品生命周期的數(shù)字化。在輸送線的設(shè)計階段，其主要模型包括支持設(shè)計的布局模型、結(jié)構(gòu)模型、部件模型、零件模型等，以及支持設(shè)計分析的布局仿真模型、裝配仿真模型、運動仿真模型等。
本文重點對輸送線產(chǎn)品設(shè)計中的布局設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計部分進(jìn)行研究。
3、輸送線產(chǎn)品設(shè)計過程模型
輸送線是典型的面向訂單設(shè)計的產(chǎn)品，其設(shè)計過程的核心是布局設(shè)計。面向輸送線的設(shè)計過程模型由3個層次組成，分別是布局設(shè)計層、結(jié)構(gòu)設(shè)計層和詳細(xì)設(shè)計層，如圖2所示。
