随着手机消费市场的快速发展,行业竞争日益激烈,手机产品迭代的频率加快。多品种小批量的生产模式,使得手机装配线不得不频繁的进行产线切换,进而导致设备停机时间在整个生产过程中的比重越来越大,生产线产能未能充分释放。产线切换过程可分为三个作业阶段:外部作业、内部作业、调整作业,对这三个阶段进行合理的优化能很好地缩短生产线的换线时间,提高产线的切换效率与生产能力。针对上述问题,本文以手机装配线的产线切换过程为研究对象,结合工业工程快速换线理论(Single Minute Exchange of Die,SMED)与可重构制造系统理论(Reconfigurable Manufacturing System,RMS),分别从设备层、控制层、系统层的角度出发,提出了一种快速虚拟换线方法(Quick Virtual Changeover,QVC),并对其关键使能技术进行了相应研究。主要内容如下:首先,提出了面向手机装配线的开放式架构设计方法,从设备层对手机装配线进行产线结构改进,以压缩产线切换过程中的内部作业时间。具体地,采用开放式流水线体设计,能很好地适应全人工、全自动以及人机双工三种作业模式,增加生产线在不同作业模式下的动态组织柔性;采用“通用底座+机械手+定制模块”架构模式设计即插即用式手机装配线自动化加工设备,降低了手机装配行业内导入自动化设备的门槛,解决了自动化设备难以互相兼容所形成的“设备孤岛”问题,缩短了设备研发周期以及在产线切换过程中设备模块更换和调整的时间。“开放式线体+即插即用式设备”的开放式架构设计,为实现快速换线起到了至关重要的作用。其次,采用集成仿真测试方法对实物设备进行虚拟调试,从控制层压缩产线切换过程中的调整作业时间。具体地,采用快速定制设计方法对生产线各实物设备进行参数式对象化封装,形成数字样机专用库,实现生产线整线虚拟集成与离线模拟运行;采用数字孪生技术搭建模型与实物之间的信息通讯通道,进行仿真模型与实物设备之间的虚实联动调试,从而验证了控制网络与控制程序动作逻辑的一致性,提前规避因控制程序错误而耗费的时间成本。最后,本文基于仿真平台对换线方案进行评估与优化,从系统层压缩调整作业与外部作业时间,实现高质量的快速换线。具体地,采用Petri网对手机装配线换线方案进行了建模分析,评估了在不同换线方案下的换线时间,对比得出了较优的换线方案;通过仿真平台,以产能和设备利用率为优化目标,对给定的产线方案进行了模拟运行与仿真优化。