數(shù)字化工廠制造過(guò)程管理系統(tǒng)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用

馬萬(wàn)凱

摘要：汽車(chē)產(chǎn)品的一致性管理是汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，隨著國(guó)家對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的管理更加強(qiáng)調(diào)事中事后監(jiān)管，企業(yè)的主體責(zé)任越發(fā)重要。數(shù)字化工廠是基于產(chǎn)品整個(gè)生命周期數(shù)據(jù)，在虛擬的計(jì)算機(jī)環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生命周期的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真、評(píng)枯以及進(jìn)一步地優(yōu)化，并延伸到產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的新型的生產(chǎn)及組織方式中。數(shù)字化工廠是數(shù)字制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完美相結(jié)合的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)給汽車(chē)制造業(yè)注入了新的生命和活力，稱(chēng)為溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的紐帶和橋梁。該文介紹了“數(shù)字化工廠”制造過(guò)程管理系統(tǒng)，闡述了其特點(diǎn)、應(yīng)用，并列舉成功運(yùn)用的案例，得出結(jié)論即實(shí)施與開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成是企業(yè)成功應(yīng)用“數(shù)字化工廠”的關(guān)健。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠裝焊線(xiàn)白車(chē)身

我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品生產(chǎn)一致性現(xiàn)狀決定了應(yīng)加快產(chǎn)品生產(chǎn)一致性管控研究進(jìn)程，積極推進(jìn)開(kāi)展生產(chǎn)一致性監(jiān)督管理。產(chǎn)品生產(chǎn)一致性水平的提升將極大推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)由汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大國(guó)向汽車(chē)產(chǎn)業(yè)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。因此，建立一套整車(chē)生產(chǎn)一致性管控平臺(tái)，為企業(yè)提供先進(jìn)的生產(chǎn)一致性管控方式和信息化解決方案，從而促進(jìn)企業(yè)樹(shù)立生產(chǎn)一致性保障理念，增強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)一致性保障能力，提高產(chǎn)品生產(chǎn)一致性水平，將有力推動(dòng)企業(yè)整體信息化水平的提升。隨著汽車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，企業(yè)都在不斷地發(fā)展、優(yōu)化、完善自己的產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和制造系統(tǒng)，每個(gè)企業(yè)都在尋找更優(yōu)秀的“數(shù)字化工廠”制造過(guò)程管理系統(tǒng)，來(lái)對(duì)其生產(chǎn)制造進(jìn)行相應(yīng)地支持和改進(jìn)。

1 數(shù)字化工廠的特點(diǎn)

制造過(guò)程應(yīng)用系統(tǒng)使得實(shí)際制造在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行“預(yù)覽”，提供多種輔助工具來(lái)輸出工藝文件、圖表;這樣既縮短安裝、調(diào)試周期，各工位的工作量又得到了平衡，提高了可靠性、效率和質(zhì)量，降低了生產(chǎn)線(xiàn)成本，縮短了規(guī)劃的周期。

2 技術(shù)性能指標(biāo)

2.1統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)

工藝規(guī)劃數(shù)據(jù)通過(guò)分類(lèi)管理，方便工藝規(guī)劃數(shù)據(jù)和查找，數(shù)據(jù)檢索和參數(shù)查詢(xún)瞬間完成。通過(guò)工藝和制造資源數(shù)據(jù)的累積，資源庫(kù)和工藝庫(kù)都可以在后續(xù)工藝規(guī)劃中再度利用。

2.2工藝規(guī)劃、模擬驗(yàn)證

三維仿真環(huán)境下來(lái)實(shí)施工藝規(guī)劃、模擬驗(yàn)證、工裝夾具與產(chǎn)品之間的干涉、可制造性的驗(yàn)證。

例如：焊接中最合適焊槍的選擇，夾具、機(jī)器人產(chǎn)品是否有干涉，優(yōu)化路徑，添加中間點(diǎn)、中間點(diǎn)的優(yōu)化，機(jī)器人工位離線(xiàn)調(diào)試和編程，機(jī)器人程序輸出團(tuán)。

2.3客戶(hù)化輸出

系統(tǒng)可提供若干種輔助工具來(lái)進(jìn)行快速輸出工藝文件和圖表，大大降低了文檔編制和輸出的工作量。。

2.4知識(shí)庫(kù)

數(shù)字化工廠具有標(biāo)準(zhǔn)化的工藝知識(shí)庫(kù)，可以便于后續(xù)的規(guī)劃項(xiàng)目中進(jìn)行重復(fù)利用，整個(gè)工藝規(guī)劃的周期得到了相應(yīng)的縮短，也加快了新產(chǎn)品上市的過(guò)程。

2.5系統(tǒng)集成

具有集成工時(shí)分析工具實(shí)現(xiàn)了工時(shí)分析，平衡了每個(gè)工位的工作量，提高了制造資源的合理有效的利用率，達(dá)到了很高的JPH，生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能得到了有效提高。

2.6具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)即“數(shù)字化工廠”

其主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)具體實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商間的并行工程。

3 數(shù)字化工廠的應(yīng)用

3.1裝焊線(xiàn)一白車(chē)身生產(chǎn)準(zhǔn)備規(guī)劃

為了給白車(chē)身完整的工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理、項(xiàng)目跟蹤的團(tuán)隊(duì)協(xié)同環(huán)境，為生產(chǎn)線(xiàn)提供了2D/3D布局圖，減少項(xiàng)目30%的規(guī)劃工作量;綜合焊接管理，焊接信息查詢(xún)時(shí)間減少了75%;減少丟失焊點(diǎn)80%;提高資源利用率高達(dá)85%。

3.2總裝一解決總裝的工藝規(guī)劃

為總裝制造工程提供了相應(yīng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)同制造環(huán)境，解決了生產(chǎn)線(xiàn)的工藝規(guī)劃問(wèn)題。減少了用于裝配可行性模型的數(shù)量，對(duì)復(fù)雜的裝配進(jìn)行了干涉仿真，進(jìn)行早期預(yù)側(cè)、消除風(fēng)險(xiǎn)工程，規(guī)劃簡(jiǎn)單的裝配路徑，優(yōu)化了生產(chǎn)線(xiàn)的物流系統(tǒng)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備的時(shí)間。

3.3發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案

發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上的裝配線(xiàn)的設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理以及優(yōu)化據(jù)此得到了完美的解決。各個(gè)部門(mén)的協(xié)作，免去了不必要的設(shè)計(jì)和更改，有利于利用標(biāo)準(zhǔn)化資源和工藝模板對(duì)新產(chǎn)品的工藝規(guī)劃，降低了投資成本。

3.4沖壓、生產(chǎn)線(xiàn)的仿真、模具的運(yùn)動(dòng)校核

通過(guò)三維圖形瀏覽，得到了更充足的信息溝通，早期的設(shè)計(jì)沖突可通過(guò)相應(yīng)的分析得到，并且進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化，同步進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，減少了調(diào)整時(shí)間和沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的建立，優(yōu)化了工作循環(huán)的時(shí)間。

3.5噴漆模塊

仿真噴漆，優(yōu)化厚度、路徑，優(yōu)選噴漆工具，快速精確的工藝規(guī)劃。

3.6eM一Plant物流仿真模塊

通過(guò)仿真工具，對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)制造系統(tǒng)進(jìn)行仿真并且優(yōu)化，可快速有效地分析驗(yàn)證，復(fù)雜的制造體系進(jìn)行快速建模，對(duì)產(chǎn)品制造能力的評(píng)估、優(yōu)化相應(yīng)的生產(chǎn)線(xiàn)、分析其緩沖的區(qū)域，找出瓶頸點(diǎn)并計(jì)算進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)這些來(lái)定出最佳的物流控制方法，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行早期的風(fēng)險(xiǎn)和錯(cuò)誤驗(yàn)證，及時(shí)進(jìn)行糾正和改進(jìn)，在一周時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)的初步規(guī)劃，過(guò)去需一個(gè)月的生產(chǎn)周期，應(yīng)用此軟件可以大大縮短時(shí)間、高效率、精確地對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估，并且針對(duì)典型工藝和數(shù)據(jù)可以重復(fù)利用，減少了重復(fù)勞動(dòng)，項(xiàng)目流程時(shí)間，取代了手工勞動(dòng)，對(duì)工裝卡具的數(shù)據(jù)驗(yàn)證后可進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，各個(gè)部門(mén)的人員進(jìn)行信息共享。

4 整車(chē)生產(chǎn)一致性管控系統(tǒng)功能

4.1建立企業(yè)級(jí)車(chē)型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)采集的方式，獲取本企業(yè)車(chē)型在各行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)，形成企業(yè)級(jí)的車(chē)型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容包含公告發(fā)布數(shù)據(jù)、整車(chē)一致性認(rèn)證數(shù)據(jù)、環(huán)保信息公開(kāi)數(shù)據(jù)、油耗數(shù)據(jù)以及 CCC 強(qiáng)制認(rèn)證數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，作為整車(chē)生產(chǎn)一致性管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)核查的基礎(chǔ)。

4.2建立以款型為基礎(chǔ)的車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)將公告發(fā)布數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的配置拆分，并以此關(guān)聯(lián)該款車(chē)輛對(duì)應(yīng)的車(chē)輛一致性證書(shū)編號(hào)、環(huán)保信息公開(kāi)編號(hào)，形成車(chē)型的某一單配置款型的車(chē)輛信息庫(kù)。

4.3保證證書(shū)參數(shù)的一致性，系統(tǒng)通過(guò)直接拍照掃描或者圖片導(dǎo)入的兩種形式錄入證書(shū)，系統(tǒng)首先通過(guò)圖像降噪處理，優(yōu)化關(guān)鍵細(xì)節(jié)，過(guò)濾無(wú)用細(xì)節(jié)，然后根據(jù)開(kāi)源識(shí)別庫(kù) openCV和 OCR 引擎進(jìn)行圖像切割、圖像識(shí)別，并根據(jù)參數(shù)與值的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成符合接口要求的數(shù)據(jù)格式。系統(tǒng)為提升識(shí)別準(zhǔn)確率，識(shí)別過(guò)程中根據(jù)提前準(zhǔn)備好的詞典文件，進(jìn)行糾錯(cuò)處理，最終系統(tǒng)形成車(chē)輛隨車(chē)證書(shū)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)與該款型對(duì)應(yīng)的車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行參數(shù)一致性核查，保證打印隨車(chē)證書(shū)與各行業(yè)機(jī)構(gòu)發(fā)布數(shù)據(jù)的一致性。

5結(jié)語(yǔ)

在汽車(chē)領(lǐng)域，“數(shù)字化工廠”制造過(guò)程管理系統(tǒng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了制造過(guò)程管理的信息自動(dòng)化，時(shí)間、質(zhì)量和成本等方面都產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可制造驗(yàn)證、工藝的規(guī)劃、生產(chǎn)過(guò)程中制定的計(jì)劃、驗(yàn)證、夾具設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證、生產(chǎn)線(xiàn)以及物流的規(guī)劃、PLC、NC程序的編制等，并不是一般的單個(gè)的工具軟件系統(tǒng)，而是ERP、CAD/PDM系統(tǒng)相似的系統(tǒng)?？蛻?hù)化地開(kāi)發(fā)與實(shí)施、系統(tǒng)集成是關(guān)乎到我們能否成功應(yīng)用“數(shù)字化工廠”的關(guān)鍵。

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（作者單位：中國(guó)汽車(chē)工業(yè)工程有限公司）