数字化工厂技术在汽车装配工艺中的应用.PDF

数字化工厂技术在汽车装配工艺中的应用 摘要：传统的制造模式是将设计与制造分开，设计实现的是功能的描述，而制造现实现 的是设计的物化，两者之间缺乏集 。为了完成设计的意图，往往对生产制造要求很高或者 生产无法满足设计要求。 随着汽车行业的迅速发展，新产品不断涌现，产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速， 诸多因素威胁着汽车主机厂的生存环境。因而汽车企业根据市场需求做出快速反应和决策， 推出新的产品，有效地缩短产品的生命周期是提高企业竞争力的必要手段。 那么如何才能做到有效地缩短产品的生命周期呢？本文主要针对汽车总装工艺规划方 面，说明了如何使用数字化制造技术提高工艺规划水平、缩短新产品开发周期，新工厂布局、 工艺验证及设备选型与验证的时间。 在2000年之前，国内的汽车主机厂很少独立完成整个汽车开发流程，尤其是轿车的产 品设计、生产转化等一系列技术工作，大部分主要依靠进口国外品牌成型车进行生产。但在 近些年，随着国内自主品牌的崛起，国内制造水平的提升，许多主机厂都已经转换为自主研 发、自主生产的公司策略，一定程度上得到了市场的认可。但产品的开发成本以及质量都面 临着巨大的问题。原因是传统的制造模式已经不符合的先进生产技术的要求。 传统的制造模式是将设计与制造分开，设计实现的是功能的描述，而制造现实现的是设 计的物化，两者之间缺乏集 。为了完成设计的意图，往往对生产制造要求很高或者生产无 法满足设计要求。与此同时，随着计算机和网络技术的发展，使得基于多媒体计算机系统和 通信网络的数字制造技术为现代制造系统的并行作业、分布式运行、虚拟写作、远程操作与 监视等提供了可能。基于这样的原因和条件，数字化工厂(DigitalFactory，DF)技术在信息时 代的制造业中应运而生。 数字化工厂技术是数字制造中关键环节之一，数字化工厂技术主要解决产品设计和产品 制造之间的“鸿沟”，从而实现工厂、车间和生产线以及产品从设计到制造实现的转化工程， 使设计到生产制造之间的不确定性降低，在数字空间中将生产制造过程进行压缩和提前，使 生产制造过程在数字空间中得以检验，从而提高系统的成功率和可靠性，缩短从设计到生产 地转化时间。为此，数字化工厂可定义为：以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟 制造的原理，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程中进行仿真、评估和优化，进一步可以 扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。 那么究竟数字化工厂是如何运行的呢？ 数字化工厂主要是将整个生产的信息总结为三类对象。这三类对象分别为：产品、工艺 及资源。详细地讲，产品主要是指汽车的零件信息，其中包含车身件、装配件及标准件。工 艺是指描述如何安装零件的方法，以及零件安装的后质量特性，一般汽车厂都会以工艺卡的 形式体现整个装配的工艺。资源是指为生产提供的全部的设备以及人员，就拿一个普通的工 位举例，可能包含拧紧枪、输送设备、物料箱、工装夹具以及操作者等。那么数字化工厂技 术的主旨实际上就是将产品、工艺及资源三者有机地结合起来，在3D技术、模拟技术的渲 染条件下，直观地观察每个工位所包含的全部信息。这样可以使工艺规划人员很容易地发现 设计的问题所在，可以及时地反馈到设计部门，然后再做相应的调整，将制造成本降低到最 小。 下面笔者就按步骤分析数字化工厂的工作内容。数字化工厂技术在装配工艺的运用实际 上包含以下几个阶段：(1)产品的输入及管理；(2)工艺的建立；(3)资源的建立；(4)产品、工 艺、资源的关系搭建。 一、产品的输入及管理 在设计第一次与工艺在新产品的交流中，实际上有如下几种交付资料：一是产品零件的 明细表，我们称之为BOM(BillofMaterials)表，主要的内容是汽车零件的清单；二是产品的 3D数据，这些数据都是以车身坐标系下体现的，而且BOM表上的零件清单与产品的3D数 据应该是一一对应的；三是整车的产品质量特性，主要描述产品在安装完成后的质量标准。 在从研发部门接收到这三方面资料后，就可以将产品数据导入到数字化工厂的软件中，导入 软件后，将获得一个产品库和一个产品树，产品库包含了汽车上所有的零件(包括车身)，它 的表现形式是零件的ID与零件的3D数据相关联，并且自动生成零件的预览图，方便查找。 产品树来源于产品库，它反映着产品设计的必威体育精装版状态，并且保持着BOM 中产品的结构关系， 也就是层次关系。 目前在产品导入的阶段中，导入零件主要有两种形式，这主要取决于研发部门的管理方 法。 第一种就是类似于Teamcen