探討數(shù)字化制造技術(shù)在汽車總裝工藝中的運(yùn)用

彭天康 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院

汽車制造會(huì)涉及到很多學(xué)科知識(shí)，需要用到較高的制造成本，同時(shí)該項(xiàng)工程和系統(tǒng)是相當(dāng)負(fù)責(zé)的。利用傳統(tǒng)模式進(jìn)行生產(chǎn)已經(jīng)很難跟上時(shí)代發(fā)展步伐，因此必須對(duì)其做出改善。目前國(guó)內(nèi)信息技術(shù)得到了較大發(fā)展，如果通過信息技術(shù)來增強(qiáng)汽車制造技術(shù)的數(shù)字化，在一定程度上能夠推動(dòng)汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，本文就這一問題進(jìn)行論述。

1 汽車領(lǐng)域中數(shù)字化制造技術(shù)的意義

我國(guó)制造行業(yè)中所用到的技術(shù)最為先進(jìn)的還是當(dāng)屬數(shù)字化制造技術(shù)，在整個(gè)汽車制造過程中都有著該技術(shù)的身影，該技術(shù)在一定程度上推動(dòng)了汽車生產(chǎn)和制造的發(fā)展。通過對(duì)該技術(shù)的利用，除了使整個(gè)汽車制造流程中用到的時(shí)間降低，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)還能推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)水平的提升，使用戶在汽車上的不同需求得到滿足，整個(gè)汽車生產(chǎn)和操作流程得到簡(jiǎn)化。對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)來說，應(yīng)用該技術(shù)其實(shí)是順應(yīng)了其未來發(fā)展方向，并使產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)不再受到傳統(tǒng)模式的限制。隨著汽車需求不斷增加，企業(yè)在生產(chǎn)汽車時(shí)除了要確保其生產(chǎn)質(zhì)量，還要促使生產(chǎn)速度加快，此背景下，汽車生產(chǎn)企業(yè)推出了“標(biāo)準(zhǔn)化工廠”這一新的管理模式。該模式通過對(duì)數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用來實(shí)施對(duì)汽車企業(yè)各個(gè)方面的管理，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)化，由此推動(dòng)汽車企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 數(shù)字化制造技術(shù)在汽車總裝工藝中的應(yīng)用

2.1 虛擬制造

虛擬制造指的是通過對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用來開展虛擬評(píng)估、虛擬仿真等相關(guān)活動(dòng)，其是能夠代替設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中用到的產(chǎn)品工藝和驗(yàn)證的一種方法。結(jié)合虛擬制造與汽車生產(chǎn)之間的關(guān)系，可以把虛擬制造劃分成基于設(shè)計(jì)層面的、基于生產(chǎn)層面的、基于控制層面的三種虛擬制造。第一種虛擬制造負(fù)責(zé)將相關(guān)信息提供給設(shè)計(jì)和制造人員，然后設(shè)計(jì)人員就此優(yōu)化產(chǎn)品與設(shè)計(jì)；第二種虛擬制造，就是通過對(duì)虛擬技術(shù)的運(yùn)用來仿真和模擬整個(gè)汽車制造過程；第三種虛擬制造，就是通過對(duì)模型的利用來仿真整個(gè)生產(chǎn)過程，進(jìn)而使實(shí)際生產(chǎn)和制造過程得到優(yōu)化。

相關(guān)人員在汽車總裝工藝中，通過對(duì)計(jì)算機(jī)的使用來實(shí)現(xiàn)對(duì)操作的模擬，而能夠體現(xiàn)其的生產(chǎn)作用的主要有以下幾個(gè)方面：查看各零件和緊固件所處位置，以此來確定其是否出現(xiàn)了遺漏；查證汽車裝配是否與相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)相符；確認(rèn)汽車專裝配期間與工藝設(shè)備、輔助設(shè)備以及其他零件之間是否有相互干涉的情況出現(xiàn)。通過對(duì)虛擬技術(shù)的運(yùn)用，來促使汽車開發(fā)周期降低，進(jìn)而推動(dòng)生產(chǎn)成本降低。

2.2 數(shù)字化工廠

數(shù)字化工廠指的是通過對(duì)生產(chǎn)周期中對(duì)產(chǎn)品延伸出的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行利用，由此來仿真和優(yōu)化虛擬環(huán)境生產(chǎn)整個(gè)過程，這樣其在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期得到擴(kuò)展。從實(shí)際情況來看，數(shù)字化工廠其實(shí)是一種新的生產(chǎn)方式，其是在數(shù)字化技術(shù)和仿真技術(shù)的結(jié)合下形成的。在出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用數(shù)字化工廠理念后，我國(guó)汽車行業(yè)流入了更多的血液，可以說它對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造具有十分重要的意義。

數(shù)字化工廠內(nèi)部具備多樣性的功能，而通過對(duì)先進(jìn)技術(shù)的利用，能夠有效推動(dòng)產(chǎn)品性能和生產(chǎn)質(zhì)量的提高，性能和質(zhì)量的提高主要表現(xiàn)在盈利能力和規(guī)劃質(zhì)量方面以及規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)、交流的透明和知識(shí)的完善上。

在數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展下才形成了數(shù)字化工廠這一新的理念，站在狹義層面上來說，所謂數(shù)字化技術(shù)其實(shí)就是由生產(chǎn)企業(yè)主導(dǎo)的一種虛擬系統(tǒng)；而站在廣義層面上說，一般情況下，該組織方式的核心主要是產(chǎn)品制造和服務(wù)企業(yè)兩個(gè)方面，然后再由相關(guān)商家與核心企業(yè)合作組織，最后實(shí)現(xiàn)數(shù)字化作業(yè)。數(shù)字化工廠和虛擬制造之間是有著密切聯(lián)系的；廣義角度上的數(shù)字化工廠的核心部分就是虛擬制造，而狹義角度上的數(shù)字化工廠的核心就于對(duì)工藝和生產(chǎn)線的規(guī)劃上，并就組織生產(chǎn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析。

2.3 三維仿真技術(shù)

隨著生產(chǎn)線的不斷發(fā)展，其所用的理論和工具必然也要適應(yīng)生產(chǎn)線，但在企業(yè)使用和建立模型的過程中，數(shù)學(xué)理論是方式的唯一來源，這樣獲得的方法比較抽象，很難將生產(chǎn)線本身的特性充分的反映出來。在建模和分析實(shí)驗(yàn)的過程中最常使用的技術(shù)為仿真技術(shù)，可以把生產(chǎn)線各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息結(jié)合起來，而生產(chǎn)線整個(gè)活動(dòng)流程得以展現(xiàn)出來。這樣比較抽象的數(shù)學(xué)理論描述就會(huì)被替代，生產(chǎn)線原有的活動(dòng)過程和特征也得到充分反映，并提供了整個(gè)生產(chǎn)線運(yùn)行、管理、設(shè)計(jì)和規(guī)劃所需要的方法和手段。

生產(chǎn)過程中利用仿真技術(shù)主要還是為了在開始生產(chǎn)作業(yè)之前，優(yōu)化所需資源配置，或者是科學(xué)分析實(shí)際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的投資和變動(dòng)。其次，生產(chǎn)作業(yè)中運(yùn)用仿真技術(shù)的目的是為了模擬具體的生產(chǎn)過程，并模擬約束條件，以此使實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果相接近。另外，企業(yè)應(yīng)該對(duì)該系統(tǒng)所得結(jié)果進(jìn)行利用，再憑借結(jié)果指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)過程，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)效果。

從目前看，我國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)在對(duì)仿真技術(shù)的運(yùn)用上已取得了一定成效，除了利用三維仿真實(shí)現(xiàn)模擬，還將工藝流程中存在的問題突顯了出來，這樣也就有時(shí)間制定相應(yīng)的解決方案，另外，總裝工作也因三維仿真實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)4.0相關(guān)要求的滿足。

3 汽車總裝工藝數(shù)字化制造技術(shù)的未來發(fā)展方向

3.1 完善制度

在建設(shè)汽車制造數(shù)字化技術(shù)平臺(tái)的過程中，由于沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)而缺乏對(duì)生產(chǎn)廠商的統(tǒng)一管理，技術(shù)平臺(tái)建設(shè)進(jìn)程受到阻礙，另外也影響了信息數(shù)據(jù)的及時(shí)傳遞。只有搭建了規(guī)范的、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)平臺(tái)體系，由各大平臺(tái)協(xié)會(huì)和機(jī)組廠家共同協(xié)商對(duì)數(shù)據(jù)交互規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的制定由此使平臺(tái)功能得到完善。

3.2 完善標(biāo)準(zhǔn)

在管理技術(shù)數(shù)字化技術(shù)平臺(tái)的過程中，對(duì)于維護(hù)考核標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備制造技術(shù)，所才用的評(píng)價(jià)指標(biāo)過于傳統(tǒng)，這樣就很難充分發(fā)揮出技術(shù)平臺(tái)的功能，只有對(duì)考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善，才能使數(shù)字化技術(shù)得到充分利用，所提供的評(píng)價(jià)體系更加完善和創(chuàng)新，由此推動(dòng)了評(píng)價(jià)水平的提升。

3.3 完善監(jiān)控

從目前看，汽車總裝工藝中，運(yùn)行和建設(shè)是由不同管理部門來負(fù)責(zé)的，運(yùn)維和建設(shè)管理的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。因?yàn)榇蟛糠挚傃b設(shè)備容易受基礎(chǔ)設(shè)施、當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，進(jìn)而存在存在安全隱患，導(dǎo)致機(jī)組設(shè)備無法順利運(yùn)行，因此必須要?jiǎng)?chuàng)新管理方式，對(duì)生命周期實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)管，并對(duì)機(jī)組重點(diǎn)部件的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控。

4 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)作業(yè)為跟上時(shí)代步伐，就需要積極應(yīng)用信息技術(shù)，由此才能獲得可持續(xù)發(fā)展。近年來，汽車制造領(lǐng)域中對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)廣泛，應(yīng)用效果也較為理想，同時(shí)推動(dòng)了汽車生產(chǎn)企業(yè)獲得了更多的經(jīng)濟(jì)效益。所以，應(yīng)該大力推廣數(shù)字化制造技術(shù)，以此促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。