基于Flexsim的汽车空调生产线优化研究

牛世杰 罗楠楠

摘要：目前我国城市化发展水平和科技水平发展都十分快速，汽车是我国的主要交通工具。在全球化日益成熟的今天，對于制造业，有效的工厂布局和规划有助于控制制造业成本和制造时间。汽车空调系统是车内制热、制冷的重要装置，同时也是净化车内空气的主要途径。它可以实现车内空气与车外新鲜空气的交换，也可以实现车内空气循环净化。将Flexsim软件应用于汽车空调生产中。缺乏与生产设备运行和厂房内部之间的相互感知和互联互通，中央空调系统各参数的自动调节需求完全依赖于各类传感器反馈的信息数据，实际空调系统运行会随着生产环境的变化而改变。

关键词：汽车空调;生产线;仿真;模型;优化

引言

目前，国家对整车节能环保的要求越来越高，汽车空调系统对整车能耗有着较大影响。电动汽车、混合动力汽车等低排放汽车，虽然能源利用率较高，但动力输出有限，因此能够提供给空调系统的动力受到严格限制，这对空调系统的节能高效提出了更高要求。总的来说，在汽车的发展过程中，汽车内部的空调使用情况关系到每一个用户的使用环境。因此。对于技术人员来说，需要做好这方面的研究工作，结合先进的技术，做好空调智能化控制，进一步促进汽车整体的行业发展。

1空调系统的发展应用现状分析

从目前空调控制系统的发展现状来看，空调控制系统还处于一个能耗比较大的阶段，主要的两个结构是空调压缩机和冷凝器。在一些传统的燃油车中，空调的压缩机主要是由汽车燃油机中的发动机提供，驱动力大概消耗的功率在20%左右，这其实在一定程度上影响了汽车的能源消耗。在整个汽车行业发展的过程中，对于汽车内部的能源消耗问题方面的研究一直是社会中的热点，通过汽车这样的先进技术，结合空调结构，做好空调制冷方面的分析工作，这是目前的一大发展趋势。这样的空调压缩机方式容易在使用过程中，导致制冷效果不明显，在空调制热的时候，也不能达到相应的制作效率。基于这样的发展背景，研究我们国家的汽车空调控制系统就有着巨大的现实意义，降低汽车的能源消耗，提高空调的使用工作效率。从目前汽车空调控制系统的发展来看，微型的控制系统是一种全自动的空调控制系统，并且控制系统内部的零构件越来越多，压缩机进出口风门、风机的速度、冷暖机、鼓风机等等都需要做好各个环节的控制，在进行参数检测的过程中，需要关注车内车外的温度，温度参数，空气质量，光照度等等。结合这些基本的数据，根据人体舒适的指标进行数据建模，做好自动化控制，保证每个零件能够发挥重要的作用，让车内的环境达到一个综合理想的状态。在一定程度上可以减少电动汽车的能源消耗，使汽车保持一个高续航的状态。但目前我们国家还没有形成一套苏轼的参考标准。在进行设备制作以及功率性研究上，还存在一定的技术缺口。

2生产工艺流程优化方案

2.1工位优化方案

1）当前生产线加工时间最长的工位是暖风热泵盖板及电动机装配和管路、支架、后风道线束等装配（含后出风模块预装配），时间分别为220s和200s。结合仿真结果和考察实际发现，该工序同时存在容易导致下一道工序线束装配、密封条、防火墙装配空闲时间过长。因此，增加一台机器和一名操作工，进行暖风和热泵的预装配，优化后该工位加工时间94s。2）将暖风热泵盖板及电动机装配工位优化后，管路、支架、后风道线束等装配（含后出风模块预装配）成为新的关键瓶颈工序，加工时间为200s。因此，同样增加一台机器和一名操作工，预装后出风模块，然后交给下一站进行密封条、防火墙装配。经过优化，该工位工时为116s。

2.2原空调系统仿真模型的建立

根据空调元件的特点和布置方式，建立空调系统一维模型。模型中内侧流动元件包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器。外侧（空气侧）流动元件包括冷凝器和蒸发器，以及各自的温度源、湿度源、流量源。空气侧设置两条回路，第一条回路为冷凝器空气回路，第二条为蒸发器空气回路，需要分别设置空气通过冷凝器和蒸发器的入口温度、湿度以及风量，在空调制冷系统中，热交换器主要有蒸发器和冷凝器，两者分别担负吸热和放热的作用，并构成了系统的高压侧和低压侧。由于强化换热措施的不同，各个元件的散热能力不同，因此需要根据试验对元件的模型进行修正。

2.3智能化空调控制系统

在现代化是能源汽车发展的过程中，通过更多智能化的控制系统，做好空调的整体控制工作的是目前的一个发展方向。汽车中更多的电子设备占比越来越大，目前我们的社会环境已经处于互联网技术发展的时代中，汽车电子网络化建设拥有了更多的话语权，也可以通过网络资源进行共享，在空调的操作性方面可以发挥重要的作用。利用这样的技术进行车辆整个运行状态的检测，可以了解空调运用的能耗了解目前汽车可以行驶的公里数。通过系统分析，智能调试达到空调的最优设置。

2.4正确调整空调出风口的出风方向

为了达到最佳制冷效果，根据热空气上升、冷空气下沉的原理，开冷气时需将出风口朝上，开暖气时需将出风口朝下。家用空调的使用方法一致，如不注意风向的调整，会影响空调的使用效果。

2.5结构优化

造成离心风机异响的根源为叶轮高速旋转区域造成的气动噪声。针对高速旋转区域引起的噪声，需要对其进行降噪处理，其中，降噪措施可分3种形式：主动降噪、被动降噪和隔音，主动降噪从根源入手，解决噪声的产生，是降噪的最佳方式。为控制高速旋转区域的气流，减小涡流和流体分离现象的发生，在离心风机法兰的电机架添加流量控制元件，流量控制元件通过在电机架表面添加圆形凹槽实现。凹槽的深度为0.5～2.0 mm，凹槽的直径为5 mm，其中相邻的凹槽间的圆心间距在7～20 mm之间。

结语

结合生产线平衡率计算结果，找到制约生产的关键瓶颈工序，制定相应优化方案并进行验证。对该汽车空调系统生产线实施改进后，生产线平衡率和生产产能得到大幅提升。

参考文献：

[1]李扬，丁顺玉，何月杰，等.基于仿真的装配生产线布局设计与优化[J].制造技术与机床，2021（1）：51-54.

[2]石宇强.基于达宝易与Flexsim的生产线优化研究[J].机械设计与制造，2021（2）：130-132.