在制造業(yè)中，工藝是連接企業(yè)的研發(fā)業(yè)務(wù)與工廠生產(chǎn)制造的紐帶。企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)全生命周期中約40%-60%的時(shí)間集中于生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，即工藝設(shè)計(jì)、資源準(zhǔn)備和產(chǎn)品試制階段。因此，在企業(yè)實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，工藝的數(shù)字化是重要環(huán)節(jié)之一。
汽車制造屬于典型的離散型制造行業(yè)，單車裝配上萬個(gè)零件，主要涉及沖壓、焊裝、涂裝以及總裝四大工藝，如今客戶需求配置的多樣化使得整車配置和裝配作業(yè)更加復(fù)雜。
汽車制造企業(yè)大部分已實(shí)施用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的PDM平臺(tái)以及全配置BOM管理平臺(tái)，逐步提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、平臺(tái)化及通用化，設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率明顯提高。而在其后的工藝設(shè)計(jì)方面，普遍存在標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠、數(shù)字化能力偏弱和信息化孤島等問題，需要大量的人力投入工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)很大。
Part.01、汽車零部件企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
汽車零部件企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)狀存在一些問題。首先，很多企業(yè)的工藝人員仍采用傳統(tǒng)的工藝管理模式，如使用Excel、Word等方式編制工藝文件，這導(dǎo)致了工藝數(shù)據(jù)無法與系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的信息關(guān)聯(lián)，無法與下游應(yīng)用深度集成，從而造成數(shù)據(jù)斷層和更新滯后，很大程度拉低了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和有效性。同時(shí)，這也缺乏工藝仿真驗(yàn)證手段，使得工藝設(shè)計(jì)的結(jié)果質(zhì)量較低。
此外，企業(yè)在生產(chǎn)過程中的工藝設(shè)計(jì)方面也存在問題。汽車零部件的生產(chǎn)工藝通常是復(fù)雜的，涉及多個(gè)工序和環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格控制和監(jiān)測質(zhì)量，以確保每個(gè)零部件都符合技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于原材料價(jià)格波動(dòng)、勞動(dòng)力成本和能源成本等因素，企業(yè)需要優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)效率和降低廢品率以控制成本，并尋求更具競爭力的解決方案。
另外，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳遞也給工藝設(shè)計(jì)帶來了一些問題。這導(dǎo)致了工藝規(guī)劃與上下游過程脫節(jié)，協(xié)同困難。而采用線下office文檔模式編制的文件也使得MBOM不準(zhǔn)確、完整性差，制造指導(dǎo)性不足。統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)的缺失、管理人員變動(dòng)等因素也造成了技術(shù)資料丟失。
在此基礎(chǔ)上，新材料的選用和輕量化設(shè)計(jì)也對企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。企業(yè)需要關(guān)注材料性能、加工難度、制造成本等方面的平衡，同時(shí)也需要關(guān)注環(huán)保和可持續(xù)性發(fā)展的問題。
Part.02、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化解決方案
成都恒睿的數(shù)字化工藝解決方案是基于新一代的數(shù)字化工藝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)與仿真協(xié)同。具備同前端研發(fā)、后端生產(chǎn)執(zhí)行、管理系統(tǒng)集成的能力，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到工藝，從工藝到制造的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)貫通。
以汽車座椅為例基于3DEXPERIENCE平臺(tái)數(shù)字化工藝典型業(yè)務(wù)流程及場景如下圖所示：
圖1 數(shù)字化工藝典型業(yè)務(wù)流程
以汽車座椅為例數(shù)字化工藝典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景如下圖所示：
圖2 數(shù)字化工藝典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景
一、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之同步工程
供應(yīng)商接收OEM提供的數(shù)據(jù)后，可以在網(wǎng)頁端批量快速導(dǎo)入并自動(dòng)搭建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(兼容多種CAD格式)；可以高效過濾產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組織評審數(shù)據(jù)，開展同步工程；
圖3 同步工程-網(wǎng)頁端協(xié)同評審
方案優(yōu)勢
1、在Web端，設(shè)計(jì)與工藝針對同一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)協(xié)同評審，查看產(chǎn)品部件的信息，進(jìn)行可視化模型評審批注，如測量、剖切等；
2、在Web端根據(jù)零部件包絡(luò)空間，產(chǎn)品配置、物料生效性等要求組合過濾 3D 可視化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并啟動(dòng)加載數(shù)模到相應(yīng)CAD環(huán)境中修改數(shù)模；
3、在Web端可選擇性復(fù)制現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)管理，并自動(dòng)記錄數(shù)模衍生關(guān)系；
二、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之MBOM及變更管理
在Web端根據(jù)D/EBOM主模型搭建MBOM并自動(dòng)關(guān)聯(lián)，DBOM發(fā)生更新時(shí)可追溯受影響的MBOM對象；
圖4 MBOM網(wǎng)頁端-變更管理
方案優(yōu)勢
1、借助E/MBOM業(yè)務(wù)智能看板，工藝人員進(jìn)行更改影響分析，快速高效更新MBOM ：D/EBOM或物料信息發(fā)生更新，系統(tǒng)可自動(dòng)標(biāo)識或提示MBOM的狀態(tài)是否需要更新；
2、E/MBOM關(guān)聯(lián)一致性維護(hù)，多種方式創(chuàng)建可視化MBOM ；
3、針對零件不同的設(shè)計(jì)配置或供應(yīng)商，創(chuàng)建替代件，并管理替代工藝方案；
三、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之超級MBOM
基于超配的EBOM，定義超配的MBOM；基于產(chǎn)品配置選項(xiàng)，過濾出所需的EBOM，同時(shí)自動(dòng)過濾出對應(yīng)的MBOM；
圖5 網(wǎng)頁端編輯MBOM
方案優(yōu)勢
1、繼承EBOM的特征項(xiàng)及特征值，同時(shí)可增加工藝設(shè)計(jì)自身特有的特征項(xiàng)及特征值；
2、BOM完整性檢查：MBOM消耗式分配,系統(tǒng)可自動(dòng)標(biāo)識分配過程或發(fā)生更新后是否有遺漏；
3、即可基于客戶端進(jìn)行MBOM編制維護(hù)，也可基于網(wǎng)頁端進(jìn)行MBOM編制與維護(hù)。
四、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之工藝路線規(guī)劃
在統(tǒng)一的3D工藝主模型下定義工藝路線；優(yōu)化和驗(yàn)證工藝路線，如平衡工作負(fù)載和資源利用率；
圖6 網(wǎng)頁端編制工藝路線
方案優(yōu)勢
1、工序PERT視圖：自動(dòng)生成工序PERT圖并進(jìn)行排序調(diào)整優(yōu)化；
2、負(fù)載平衡：可以檢查工位的利用率和分配的資源，通過在工位之間拖放操作來手動(dòng)平衡操作以實(shí)現(xiàn)所需的節(jié)拍；
3、自動(dòng)線平衡：提供多個(gè)不同的選項(xiàng)，根據(jù)給定的節(jié)拍來自動(dòng)平衡工位的操作；
4、通過Process超級配置結(jié)構(gòu)管理工藝變型，過濾出最小單元的配置工藝；
5、即可基于客戶端編制工藝路線，也可基于網(wǎng)頁端編制工藝路線。
五、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之產(chǎn)線布局與資源庫管理
提供模板化工藝資源目錄, 可直接基于2D圖快速進(jìn)行3D布局；
圖7 產(chǎn)線布局與資源庫管理
方案優(yōu)勢
1、2D布局圖紙導(dǎo)入輸出：2D圖導(dǎo)入后作為3D車間產(chǎn)線的“地板”，將各類3D資源分配定位，并輸出3D布局后的2D 圖；
2、可導(dǎo)入設(shè)備的3D掃描點(diǎn)云，作為布局參照，然后從資源庫中實(shí)例化3D資源進(jìn)行布局并提供點(diǎn)云處理能力；
3、沉浸式3D環(huán)境進(jìn)行工藝資源定位調(diào)整(可使用VR)；
4、工藝資源層級化分類管理；
六、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之產(chǎn)品制造組裝工藝評估
可在3D布局環(huán)境中自動(dòng)生成產(chǎn)品裝配或拆卸的無碰撞路徑，優(yōu)化和驗(yàn)證全局組裝或拆卸過程；
圖8 裝配工藝仿真
方案優(yōu)勢
1、可以自動(dòng)生成無碰撞裝配或拆卸軌跡，分析潛在的設(shè)計(jì)或工藝問題；
2、裝拆軌跡顯示及分析優(yōu)化，將不規(guī)則路徑自動(dòng)優(yōu)化以生成平順的結(jié)果；
七、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之3D工藝作業(yè)指導(dǎo)
通過添加3D注釋創(chuàng)建作業(yè)指導(dǎo)，并可作為工藝模板重復(fù)使用；3D工藝主模型更新后可提示對作業(yè)指導(dǎo)的影響支持變更響應(yīng)；支持向下游系統(tǒng)或設(shè)備等一鍵式發(fā)布2D/3D可視化工藝數(shù)據(jù)；
圖9 三維作業(yè)指導(dǎo)書編制
方案優(yōu)勢
1、三維標(biāo)注的作業(yè)指導(dǎo)，為車間定義隱藏或顯示的標(biāo)注視圖，關(guān)鍵的測量和公差數(shù)據(jù)。
2、使用3D環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)編寫作業(yè)指導(dǎo)，提供富文本各類工藝操作說明，支持多人協(xié)同并行編制作業(yè)指導(dǎo)；
3、可針對多配置3D工藝主模型輸出精確匹配特定產(chǎn)品配置的作業(yè)指導(dǎo)；
4、可基于企業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)定制HTML 模板并進(jìn)行目錄分類管理應(yīng)用；
八、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之人機(jī)工程
可按照標(biāo)準(zhǔn)人體測量學(xué)創(chuàng)建虛擬工人模型，提供多種預(yù)定義的操作和分析工具以評估人機(jī)工效，將人體工程學(xué)直接納入工作場所的設(shè)計(jì)或新的制造工藝規(guī)劃；使用工時(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算分析詳細(xì)工時(shí)信息，進(jìn)行工時(shí)優(yōu)化；
圖10 人機(jī)工程仿真
方案優(yōu)勢
1、可以設(shè)定人體模型的很多特征，更加符合真實(shí)操作者特征情況，讓仿真結(jié)果更精準(zhǔn)；
2、能夠結(jié)合操作工具進(jìn)行動(dòng)作仿真驗(yàn)證，分析人員操作關(guān)節(jié)疲勞負(fù)荷強(qiáng)度，分析操作者視野目視情況；
九、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之機(jī)器人仿真
機(jī)器人離線編程，程序輸出，虛擬調(diào)試；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證；
圖11 機(jī)器人編程及仿真驗(yàn)證
方案優(yōu)勢
1、提供一個(gè)集成的平臺(tái)環(huán)境高效地進(jìn)行編程、仿真、優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人的行為，全部都在一個(gè)3D沉浸式的環(huán)境中完成；
2、豐富的機(jī)器人庫資源，提供高級機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，機(jī)器人布局工具，路徑規(guī)劃工具。
十、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之物流優(yōu)化仿真驗(yàn)證
工藝布局的優(yōu)化；物流通道的優(yōu)化；產(chǎn)能驗(yàn)證與分析；生產(chǎn)系統(tǒng)瓶頸分析；
圖12 物流仿真優(yōu)化
方案優(yōu)勢
1、實(shí)現(xiàn)工廠物流布局的一次成功率；
2、在產(chǎn)能爬坡階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線快速調(diào)整；
3、在工廠改造環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多方案擇優(yōu)；
4、在工廠硬件投資環(huán)節(jié)，精確定義設(shè)備數(shù)量。
十一、汽車零部件企業(yè)工藝數(shù)字化之虛擬現(xiàn)實(shí)及沉浸式協(xié)同評審
虛擬培訓(xùn)；沉浸式工廠漫游；沉浸式協(xié)同評審；
圖13 虛擬現(xiàn)實(shí)及沉浸式協(xié)同評審
方案優(yōu)勢
1、原生支持虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備；
2、沉浸式1:1比例的產(chǎn)品可視化，以體驗(yàn)產(chǎn)品的空間體量；
3、直接在建模應(yīng)用中支持從入門到高端的虛擬現(xiàn)實(shí)系；
4、支持各類終端體驗(yàn)，個(gè)人、團(tuán)隊(duì)沉浸式體驗(yàn)。
定制家居產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢將注重交互性、智能化、虛擬與現(xiàn)實(shí)融合、模塊化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和可持續(xù)性等方面的發(fā)展，以提供更加個(gè)性化和高質(zhì)量的家居產(chǎn)品。下期內(nèi)容預(yù)告《定制家居產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)，看完本文讓你心里有數(shù)》，敬請期待。
走進(jìn)成都恒睿
●15年專注于三維數(shù)字化產(chǎn)品研發(fā)管理領(lǐng)域，為制造業(yè)提供專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和高水平信息化管理系統(tǒng)解決方案，管理咨詢以及相關(guān)培訓(xùn)認(rèn)證和項(xiàng)目合作等服務(wù)
●致力于為客戶提供基于SOLIDWORKS、SIMULIA的產(chǎn)品研發(fā)一體化解決方案，幫助企業(yè)提升設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低成本
●積累了CAD/CAE/PDM等相關(guān)領(lǐng)域豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)用戶成功案例遍布各個(gè)領(lǐng)域
●形成以"產(chǎn)品開發(fā)+技術(shù)服務(wù)+成功實(shí)施"模式為制造業(yè)企業(yè)提供數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造及管理解決方案
●服務(wù)地區(qū)：四川、重慶、云南、貴州
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撰稿：成都恒睿
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