馮武，陳二軍，貢博，杜勇鵬，樊寧

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

工藝設(shè)備

數(shù)字化工廠在重卡行業(yè)的應(yīng)用研究

馮武，陳二軍，貢博，杜勇鵬，樊寧

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

數(shù)字化工廠是通過三維數(shù)據(jù)模擬現(xiàn)實生產(chǎn)過程，完成產(chǎn)品的虛擬生產(chǎn)，制訂合理的工藝規(guī)劃，完成整個制造過程，是連接設(shè)計與生產(chǎn)的新型工藝管理平臺。數(shù)字化工廠越來越多的被許多汽車商所采用，借用數(shù)字化制造技術(shù)提高產(chǎn)品的競爭力。本文簡單的介紹了數(shù)字化工廠從產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及管理方面在汽車制造企業(yè)中應(yīng)用，通過對數(shù)字化工廠的研究，幫助重卡企業(yè)在后期開展數(shù)字化工廠項目中可根據(jù)自身工作內(nèi)容選擇性的開展，為企業(yè)數(shù)字化工作開展打下基礎(chǔ)。

數(shù)字化工廠；設(shè)計；工藝規(guī)劃

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-110-03

1、數(shù)字化制造的概念

數(shù)字化制造是在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體等制成技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求、迅速收集資源信息、對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規(guī)劃和重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品整個制造過程。也就是說，數(shù)字化制造實際上就是在對制造過程進行數(shù)字化的描述而建立數(shù)字空間，并在其中完成產(chǎn)品制造的過程。

2、重卡制造業(yè)的現(xiàn)狀

近年來汽車制造生產(chǎn)線逐步向跨平臺、多車型共線生產(chǎn)，制造規(guī)劃的難度遠(yuǎn)高于單一車型生產(chǎn)或單一平臺共線生產(chǎn)。對于制造規(guī)劃人員的業(yè)務(wù)水平和業(yè)務(wù)手段、制造數(shù)據(jù)的管理提出了極高要求。不同平臺車型結(jié)構(gòu)、尺寸及制造要求具有顯著差異等諸多因素，要求制造工藝人員具備良好的業(yè)務(wù)手段進行分析并轉(zhuǎn)化為可行方案、車型制造數(shù)據(jù)需要在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境下進行有效管理；縱向保持各平臺、各車型制造規(guī)劃統(tǒng)一協(xié)調(diào)；橫向要求從產(chǎn)品研發(fā)、制造規(guī)劃、生產(chǎn)運營各業(yè)務(wù)單元的數(shù)據(jù)正確、有效交互，不因數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)產(chǎn)生的錯誤導(dǎo)致誤差放大，影響制造規(guī)劃效率或生產(chǎn)運營準(zhǔn)備。

3、數(shù)字化工廠發(fā)展的必然趨勢

目前國內(nèi)汽車行業(yè)競爭激烈，各汽車廠商為了占有市場，不斷的加快新產(chǎn)品的設(shè)計，以提高產(chǎn)品市場的占有率。但新產(chǎn)品開發(fā)項目的實施周期中，約40%～60%的時間都消耗到生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，主要的工作是生產(chǎn)工藝過程的設(shè)計規(guī)劃；而在產(chǎn)品研發(fā)部門，已經(jīng)實現(xiàn)了3D產(chǎn)品設(shè)計；生產(chǎn)現(xiàn)場也大量采用自動化輔助設(shè)備；但是，在工藝規(guī)劃部門（時間消耗最長的部門）的設(shè)計手段卻最為落后。因此，數(shù)字化制造不但能夠減少產(chǎn)品開發(fā)時間，而且貫穿產(chǎn)品設(shè)計——工藝規(guī)劃——生產(chǎn)，整個過程中。數(shù)字化制造的價值體現(xiàn)在：及時發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤，提高最佳知識的可重用性，減少產(chǎn)品變更，減少物理樣機的數(shù)量，生產(chǎn)線設(shè)計更加優(yōu)化，制造過程的優(yōu)化，有助于通過生產(chǎn)重組來提高生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)的柔性。數(shù)字化工廠必然取代現(xiàn)有的工作方式，因此數(shù)字化工廠給汽車行業(yè)帶來一次改革，數(shù)字化工廠是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

4、數(shù)字化工廠在重卡行業(yè)的應(yīng)用

數(shù)字化工廠應(yīng)用于重卡制造業(yè)的整個過程。具體可分為產(chǎn)品設(shè)計同步工程部分，工廠布局工藝規(guī)劃、生產(chǎn)分析、文件制造及工藝管理四個部分。

4.1 產(chǎn)品設(shè)計同步工程階段

產(chǎn)品在設(shè)計過程中存在多種方案，同時存在著許多問題，該階段通過數(shù)字化同步工程應(yīng)用來確定方案的選擇及設(shè)計問題的修改。首先則利用數(shù)字化仿真檢查產(chǎn)品的設(shè)計干涉問題，尺寸公差設(shè)計不合理，人機工程差，零部件設(shè)計不易加工等問題，將分析結(jié)果反饋設(shè)計。設(shè)計修改后確定每個方案正確合理，然后進行多方案的選擇，對于多種方案的選擇，分別在動態(tài)裝配過程和靜態(tài)裝配環(huán)境兩個方面，在質(zhì)量、裝配時間、加工成本、維修及使用環(huán)境方面進行分析，選擇出最佳方案。在產(chǎn)品設(shè)計階段數(shù)字化制造與產(chǎn)品開發(fā)同步開展縮短產(chǎn)品設(shè)計時間。

4.2 工藝規(guī)劃階段

數(shù)字化制造在工藝規(guī)劃階段主要應(yīng)用于工藝流程規(guī)劃、工廠布局、物流仿真分析、工具選型。工藝規(guī)劃是在已經(jīng)構(gòu)建的虛擬生產(chǎn)線平臺上，將生產(chǎn)計劃、工藝大綱要求與產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)相結(jié)合，對產(chǎn)品加工工藝和裝配工藝進行定義。在工藝規(guī)劃模塊，實現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備和操作的工藝關(guān)聯(lián)。工廠布局是在工廠GIS（地理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)基礎(chǔ)上，按照生產(chǎn)大綱有關(guān)要求，建立廠房布局模型，對現(xiàn)有設(shè)備和配套的工裝夾具進行合理空間布局、干涉分析及物流規(guī)劃，以構(gòu)建生產(chǎn)線系統(tǒng)的虛擬硬件平臺。物流仿真分析是在三維虛擬環(huán)境中，對生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)線上物流過程進行建模，用建好的模型對布局、工藝、物流方案等進行分析、驗證和優(yōu)化。工具選型是通過數(shù)模分析，根據(jù)工位裝配/焊點情況在建立的工具庫中選擇最優(yōu)的工具進行裝配。利用數(shù)字化工廠建立三維虛擬的制造平臺，合理的規(guī)劃工藝布局。

4.3 生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

生產(chǎn)管理：數(shù)字化工廠提供制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的功能，以實現(xiàn)：a) 在汽車的批量生產(chǎn)過程中，合理安排生產(chǎn)計劃；b) 通過實時數(shù)據(jù)采集機制對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制，迅速處理異常情況；c) 跟蹤生產(chǎn)過程中的每個環(huán)境，追溯物料流動、在制品狀況和產(chǎn)品譜系；d) 實現(xiàn)和ERP 系統(tǒng)的信息集成。

主要工藝文件及作業(yè)指導(dǎo)書的制作：

Application of heavy truck industry in digital factory

Feng Wu, Chen Erjun, Gong Bo, Du Yongpeng, Fan Ning
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

The digital factory is a new technics managment between design and production, which based on 3-D geometric modeling, can be used for simulating the factory's layout,to complet digital production, to formulate a reasonable technics program. By using digital manufaction technology to promote capability ,digital factory is well applied in most of automobil manufacturing. This paper introduces the application of digital factory which combine production design, technics program, managment. The paper focus on the study of digital factory, and put forward the digital factory program based on themself for automobil manufacturing.

digital factory; design; technics programming

U466

A

1671-7988(2015)02-110-03

馮武，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，主要從事整車裝配工藝的研究。