全自动筒子纱印染生产线的应用解决了传统印染线对人工依赖性高、工作环境差等问题,同时提高了筒子纱的印染质量。由于引入了筒子纱装取机器人以及自动化设备,全自动化生产线的运行与设计还有待进一步研究与完善。为帮助技术人员快速分析生产线印染阶段的关键影响因素,定量化研究筒子纱装取机器人工艺与调度策略以及在生产线设计过程中准确预估生产线产量,从而进一步优化生产线,但是产量、工艺等问题基于实际生产线难以开展研究,因此本文提出开发生产线仿真系统的方法来定量研究该生产线并且辅助生产线设计。本文主要研究内容包括生产线仿真系统开发、印染阶段的关键影响因素研究、筒子纱装取机器人研究以及建立生产线产量模型等,具体内容如下:首先,分析全自动筒子纱印染生产线的工艺与布局,完成生产线影响因素的总结与分类,提出筒子纱印染阶段是生产线的核心,并且明确研究重点为印染阶段关键影响因素、筒子纱装取机器人以及建立生产线产量预估模型。其次,基于Unity3D虚拟现实引擎,结合UI框架、单例模式和状态机原理开发了具备定量化研究功能的生产线仿真系统,并建立了生产线仿真常用的工具类和基类。该生产线仿真系统可以完成任意规模筒子纱生产线的仿真,提供多个观察角度呈现生产线仿真过程,实时记录生产数据到数据库,并且易于人机交互。由于采用了面向对象的开发方式,使得该系统扩展性较强且易于维护。然后,分析了影响生产线印染阶段的关键影响因素,以染缸利用率为指标设计了正交试验方案并利用生产线仿真系统模拟生产,对仿真结果进行均值与极差分析,得出配色时间为影响染缸利用率的最敏感因素,并且进一步研究给出了配色时间减少百分比与染缸利用率之间的函数表达式;缓存区大小是生产线设计的重点,故结合仿真系统与正交实验得出了缓存区设计方案。随后,专门研究了生产线新引进的筒子纱装取机器人的速度、故障以及调度策略。由于机器人速度会影响染缸利用率,故采用控制变量法研究给出了筒子纱装取机器人速度选择方案,方案表明染缸利用率随速度加快而提高,但当筒子纱装取机器人速度高于1.6m/s后再提高速度对染缸利用率影响较小;此外,基于仿真系统研究了筒子纱装取机器人故障发生阶段对染缸利用率的影响,得出在染色过程中故障发生时间越早对染缸利用率影响越大的结论。随后,以染缸利用率为指标,建立了筒子纱装取机器人装取纱理论模型,采用了精英蚂蚁系统算法进行了优化求解。分别从局部和全局针对传统调度算法和使用蚁群算法优化后的调度算法在仿真系统中进行试验,结果表明蚁群算法优化后的调度算法效果更好,全局仿真研究结果表明使用蚁群算法优化后的调度算法相较传统调度算法使染缸利用率提升了0.33%。最后,针对生产线设计过程中产量预估问题,综合考虑企业建议与仿真过程中总结的经验,提出了10个影响生产线产量的主要因素,通过设计正交试验并在仿真系统中完成了模拟生产。在利用支持向量回归机建模的过程中,使用遗传算法对影响SVR模型精确度的参数进行了寻优,随后使用仿真系统得到的样本数据完成了产量模型的训练工作,测试集结果表明该模型准确率可以达到88.9%以上,因此该模型可以在企业设计生产线的过程中提前预估生产线产量。