張燕霞

（甘肅交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

虛擬制造是以仿真技術(shù)以及虛擬建模為主要的依托，在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域結(jié)合組模型，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，修正產(chǎn)品中一些缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的低成本制造?，F(xiàn)階段在虛擬制造的實(shí)際應(yīng)用中，汽車裝配的工藝在虛擬制造的支持下，無論是效率以及質(zhì)量都得到了有效提升，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車裝配的優(yōu)化設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段看虛擬制造還是在汽車制造的領(lǐng)域有著非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)虛擬制造進(jìn)一步的研究和應(yīng)用，對(duì)國內(nèi)汽車工業(yè)的整體發(fā)展，也有著顯著的促進(jìn)作用。

1 虛擬制造技術(shù)概述

虛擬制造技術(shù)（virtual manufacturing technology，VMT）。以仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)為主要的技術(shù)依托，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的整個(gè)過程完成建模，然后對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工以及裝配等過程展開全方位的模擬以及仿真。借助虛擬制造，從產(chǎn)品一開始的設(shè)計(jì)階段，模擬產(chǎn)品的性能以及完整的制造過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行全面地優(yōu)化，促進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量以及性能得到全方位的提升。另外是在產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程中，借助虛擬制造可以對(duì)生產(chǎn)管理和各方面的資源規(guī)劃進(jìn)行更加科學(xué)的部署，從而讓產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)中，生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)成本都實(shí)現(xiàn)最低化，提升產(chǎn)品的各方面效益。這樣企業(yè)在虛擬制造的幫助下，自身的競(jìng)爭力就會(huì)有明顯的提升，管理也會(huì)更加科學(xué)?，F(xiàn)階段虛擬制造的實(shí)際應(yīng)用并不長，是一種新技術(shù)，但是在制造領(lǐng)域虛擬制造的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)是比較廣泛，虛擬制造的實(shí)際價(jià)值被諸多的企業(yè)看好。在未來，虛擬制造有希望成為促進(jìn)制造業(yè)全面革新的核心技術(shù)。

從整體上看，虛擬制造基本上就是在計(jì)算機(jī)上，對(duì)產(chǎn)品制造的整個(gè)過程進(jìn)行真實(shí)的反應(yīng)，在高速網(wǎng)絡(luò)以及高性能計(jì)算機(jī)設(shè)備的支持下，虛擬制造可以發(fā)揮出重要的作用，借助群組協(xié)同以及建立模型，對(duì)產(chǎn)品性能以及整個(gè)生產(chǎn)的過程展開全方位的模擬以及評(píng)估。這樣就能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身的一些問題，及時(shí)對(duì)問題進(jìn)行解決，使產(chǎn)品的性能以及生產(chǎn)得到優(yōu)化。這涉及從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到檢驗(yàn)的整個(gè)過程，其中包括諸多的重要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的全方位控制以及管理。從而避免在產(chǎn)品生產(chǎn)中出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。

將虛擬制造運(yùn)用到裝配工藝中，進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，就要對(duì)生產(chǎn)線以及制造工藝展開全面的規(guī)劃，借助軟件對(duì)生產(chǎn)中的工位開展三維操作的分析以及裝配建設(shè)，最終可以得到三維裝配的效果評(píng)估，對(duì)整個(gè)裝配的過程展開全方位的仿真和優(yōu)化，并驗(yàn)證裝配工藝，避免其中出現(xiàn)重復(fù)設(shè)計(jì)以及另外的更改，讓汽車裝配的效率實(shí)現(xiàn)全面的提升。此外，是對(duì)虛擬制造展開應(yīng)用，可以讓規(guī)劃人員在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析，然后提升總裝工藝的效率，讓企業(yè)在資源有限的情況下，將精力集中到技術(shù)和管理的優(yōu)化上，并促進(jìn)企業(yè)競(jìng)爭力提升。

2 虛擬制造技術(shù)在汽車裝配工藝中的應(yīng)用

2.1 建立數(shù)據(jù)庫

在軟件中將所有要用到的元素集合為PTS。是將整個(gè)裝配過程中的信息分成3 個(gè)部分，分別是產(chǎn)品、工藝以及資源。產(chǎn)品就是在汽車裝配中的各類零件信息，如車身、零件以及標(biāo)準(zhǔn)件，還有各個(gè)零件之間的內(nèi)在聯(lián)系，這些都是非常重要的信息。其次是工藝，就是描述如何對(duì)這些零件進(jìn)行正確的裝配，也就是安裝方法。資源則是為實(shí)現(xiàn)順利生產(chǎn)，提供的各類人員以及設(shè)備之間的關(guān)系。在汽車裝配的實(shí)際施工中，對(duì)工藝、產(chǎn)品以及資源進(jìn)行定義，就是建立數(shù)據(jù)庫的過程，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)階段的規(guī)范操作以及各類結(jié)構(gòu)制定。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)就是對(duì)企業(yè)現(xiàn)階段數(shù)據(jù)規(guī)范中有關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的模板以及結(jié)構(gòu)展開適當(dāng)?shù)亩x，可以制定出與產(chǎn)品本身屬性一致的軟件操作。比如，在汽車的各部分零件中，分組號(hào)、零件描述以及采購的級(jí)別導(dǎo)尿管，這些都是在數(shù)據(jù)庫中非常重要的信息，工藝元素就是對(duì)工藝流程建立工藝結(jié)構(gòu)樹，制定出的軟件界面，設(shè)置一些特殊工藝對(duì)象。資源結(jié)構(gòu)則是從企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的角度出發(fā)，對(duì)資源結(jié)構(gòu)以及資源樹展開更加全方位的定義。數(shù)據(jù)庫的建立中，具體到裝配工藝上，建立幾個(gè)大類的資源庫，如單體設(shè)備、料箱等。然后結(jié)合這些設(shè)備，結(jié)合分類建立三維數(shù)模，依據(jù)不同分類把這些輸入到數(shù)據(jù)庫中，為工藝的規(guī)劃做好準(zhǔn)備。

2.2 導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，包括工藝數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，就是將軟件中包括的各類數(shù)據(jù)信息，通過接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，借助一些腳本程序，使整個(gè)BOW 表中各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)疆a(chǎn)品屬性中。最終完成對(duì)產(chǎn)品屬性的定義，工藝數(shù)據(jù)就是借助腳本程序，對(duì)裝配中的各類規(guī)劃工藝，以及標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)中的各類數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)導(dǎo)入。結(jié)合上述的導(dǎo)入過程，創(chuàng)建出適合企業(yè)本身特征的工藝模塊，對(duì)各類的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，如一些工藝數(shù)據(jù)是與設(shè)備相關(guān)的，要在某個(gè)工位上，對(duì)設(shè)備進(jìn)行處理，需要進(jìn)行一些新工藝的參考等，在未來進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，這些標(biāo)準(zhǔn)化模塊都會(huì)起到重要的作用，可以套用到產(chǎn)品中，從新產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，可以對(duì)設(shè)計(jì)工藝展開一定的調(diào)整，然后降低產(chǎn)品的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)間，保證產(chǎn)品具備一定的生產(chǎn)效率。

2.3 初步工藝規(guī)劃

在這個(gè)環(huán)節(jié)，需要對(duì)事前導(dǎo)入的各類數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)系，然后借助數(shù)據(jù)庫中各類工藝模塊，對(duì)新車型工藝展開適當(dāng)?shù)囊?guī)劃。對(duì)原本工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和研究，對(duì)新車型的實(shí)際裝配順序進(jìn)行確定。確定好新車型裝配的順序以后，要將各類新數(shù)據(jù)信息，在軟件中打開，然后結(jié)合確定好的工藝路線，對(duì)汽車裝配的整個(gè)過程展開全方位的分析以及模擬，對(duì)裝配的過程實(shí)施模擬，對(duì)整個(gè)模擬過程展開嚴(yán)格的檢查，從而對(duì)裝配路徑是否足夠可行進(jìn)行研究和分析，要對(duì)各個(gè)零件在實(shí)際裝配中的順序是否有錯(cuò)誤存在進(jìn)行檢查和分析。通過對(duì)這個(gè)過程的檢查，一方面是對(duì)裝配的過程進(jìn)行檢驗(yàn)，是否在其中會(huì)出現(xiàn)碰撞，另一方面，也是對(duì)碰撞位置展開全方位的計(jì)算，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。在汽車裝配中，會(huì)出現(xiàn)的干涉因素，主要是零件在實(shí)際設(shè)計(jì)以及制造中的失誤，讓零件在尺寸和形狀上都存在諸多的錯(cuò)誤，裝配過程也是會(huì)受到一定的影響。在汽車的實(shí)際裝配中，若是有順序不對(duì)的地方，也會(huì)影響諸多的細(xì)節(jié)。在設(shè)計(jì)中遇到的問題，要及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)部門，然后對(duì)其中不合理的地方進(jìn)行糾正。

2.4 初步線平衡

借助軟件模塊對(duì)線平衡自動(dòng)計(jì)算，然后結(jié)合線平衡的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，但是在對(duì)線平衡進(jìn)行自動(dòng)化計(jì)算前，要對(duì)裝配過程展開適當(dāng)?shù)南拗坪驮O(shè)定，從裝配過程的內(nèi)在邏輯出發(fā)，可以對(duì)工藝的順序進(jìn)行改進(jìn)，然后是從企業(yè)設(shè)備的情況上，對(duì)各類工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，從企業(yè)結(jié)構(gòu)上出發(fā)，對(duì)工藝操作區(qū)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對(duì)工序時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。這些設(shè)定完成后，可以在軟件上建立生產(chǎn)線，對(duì)線平衡進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，然后對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)展開合理的評(píng)估，從實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對(duì)線平衡進(jìn)行調(diào)整，利用軟件對(duì)線平衡后各類工藝進(jìn)行可行性檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)裝配仿真，若是出現(xiàn)一些問題，則要返回調(diào)整好其中的邏輯關(guān)系。

2.5 工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)

就是對(duì)汽車裝配中很多關(guān)鍵性的步驟，進(jìn)行詳細(xì)的人機(jī)分析，在仿真模擬汽車裝配中，模擬汽車裝配的實(shí)際順序，確定好汽車裝配中各個(gè)零件的路徑，對(duì)整個(gè)汽車裝配的過程展開模擬，從而對(duì)汽車裝配進(jìn)行更詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)，從而驗(yàn)證汽車裝配順序的正確性。若是軟件中在汽車裝配上發(fā)現(xiàn)了一些問題，就要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)語

總之，汽車裝配中對(duì)虛擬制造進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)用，是在信息技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，對(duì)汽車裝配的一種優(yōu)化，提升汽車裝配的整體效果，并避免在汽車裝配中造成對(duì)各類資源的浪費(fèi)。