Bryden Wood是一家由创意技术专家、设计师、建筑师、工程师和分析师组成的全球性公司。他们整合了现代建筑方法(MMC)的理论和实践，制造和装配设计的平台方法(P-DfMA)以及建筑自动化方面的专业知识。

问题

快速桁架项目旨在开发一种制造和装配设计(DfMA)解决方案，用于钢管格栅桁架的非现场制造。快速桁架是一个标准化的桁架系统，参数化用于大规模定制和广泛应用的可扩展性。

问题是，格栅桁架通常是定制化和劳动密集制造的，需要投入大量劳动力，手动处理材料，并且重复性有限。

建筑业采用新工艺和新技术的速度通常很慢。因此，几十年来，它几乎没有什么改善，而其他部门的生产率却在提高。传统生产中，一切都集中在现场，使用定制的元素和流程。这意味着效率低下，无法重复和扩展。

而桁架制造和装配可以在非现场工厂完成，自动化程度高，包括机器人单元。当使用自动化时，存储、运输和现场安装也更快更高效，减少了高空作业，提高了安全性。作为数字工作流程的一部分，仿真可以在这些项目中发挥至关重要的作用，使它们更快、更智能。

解决方案

Bryden Wood与塔塔钢铁公司和先进制造研究中心合作，开发了一个工厂系统的仿真模型。Bryden Wood认为，仿真是未来建筑行业的核心方法。

在之前的研究中，Bryden Wood使用了一些假设和数据。他们早期阶段的初始模型只考虑核心加工时间，没有对资源可用性(例如，人员、附加设备)的限制，也没有设备故障或维护。此外，在每个焊接流中，没有考虑桁架类型之间的转换时间。假设支架和弦杆研磨区域以及喷漆隔间具有无限容量且没有瓶颈。

然后Bryden Wood决定创建一个优化模型。选择AnyLogic进行仿真是因为其内置的库提供了一个快速灵活的开发平台。工厂仿真软件使利益相关者能够分析制造系统，评估系统变更的影响，并做出明智的决策。由于仿真使用现有数学模型的知识构建，因此它允许进一步的动态分析。

在下面的图片中，您可以看到作为自动化设计工作流程一部分的制造优化模型。

自动化设计工作流程

该仿真结构基于最新的加工流程和设备布局。模型的范围是从原材料进入到桁架成品。

产品需求是生产必须满足的吞吐量。桁架由弦杆、支架和连接件组成。这些桁架可以以两种不同的方式组装:椽或转移。

下图展示了工厂的大致布局。

桁架工厂布局

该模型的输入包括:

输出如下:

流程建模和物料搬运库主要用于构建模型。开发商使用输送机作为主要的物料运输路线，传送带站代表加工设备(如切割、钻孔、检查)。此外，采用一系列节点对焊接工位进行建模。此外，起重机和叉车，以及喷漆和存储区域，都包括在仿真模型中。在AnyLogic模型中，开发人员可以很容易地表示正确的容量和维度。

AnyLogic模型中工厂布局的部件

在将物料传递给智能体的过程中，Bryden Wood决定通过将原材料和组件分批处理来简化模型。在实际系统中，单个桁架类型(包括所有的弦杆、支架和托盘)将以正确的参数和尺寸分批转换。它也将根据生产计划在模型中生成。它们将根据类型通过不同的流进行处理。

仿真结果

使用AnyLogic仿真软件，Bryden Wood能够测试几个不同的场景。他们排除了运输时间，以获得“最佳情况”的边界输出。此外，根据最终桁架系统的吊装方法，生产计划需要改变。无论是从上面还是从下面升起，工厂都需要不同的生产计划。

计划完成时间及每日吞吐量

正如模型开发人员所期望的那样，加工时间的包含或排除对结果产生了最大的影响。另一个结果是，像这样一家工厂能满足多少需求。

加工时间20%的变化只导致轻微的输出变化，这表明在考虑设备和加工选项时指出潜在的可接受范围。排除加工时间安排是产出的最大差异，并突出了进一步调查布局和运输或转移方法的潜力。

Bryden Wood还研究了支架的大小，底漆和膨胀的喷漆区域。他们发现，在早期阶段，生产计划对这些区域的规模有影响，这对设备规模、资源需求和成本都很重要。

一些区域大小和吞吐量数据与项目团队所预测的相似。但是，仿真表明，其他地区可能需要额外的站点或隔间(例如，喷漆)。这突出了需要进一步调查的领域。

对于未来的步骤，计划对输入数据和建模结果进行迭代审查和更新。此外，Bryden Wood的目标是进一步研究生产计划、设施布局、可靠性、停机时间和工作时间限制。

范围的扩大可以在资源使用、原材料接收和储存、成品桁架储存、包装和发货以及更广泛的供应链方面进行。