在制造業中，工藝是連接企業的研發業務與工廠生產制造的紐帶。企業產品開發全生命周期中約40%-60%的時間集中于生產準備階段，即工藝設計、資源準備和產品試制階段。因此，在企業實施數字化轉型的過程中，工藝的數字化是重要環節之一。

 

01汽車零部件企業工藝設計的現狀與挑戰

目前，很多汽車零部件企業的工藝人員仍然采用傳統的工藝管理模式，即使用Excel、Word等方式編制工藝文件；也有一些企業引進了CAPP軟件，采用文件式的方式進行工藝附圖和簡單工藝卡片編制。

另外，由于企業工藝設計過程中采用非結構化數據傳遞，導致工藝規劃與上下游過程脫節，協同困難；而采用線下office文檔模式編制的文件，使得MBOM不準確、完整性差，制造指導性不足；統一管理標準缺失、管理人員變動等造成技術資料丟失；缺乏工藝仿真驗證手段，使得工藝設計的結果質量低；工藝標準化缺少系統支撐，使得標準技術重用率低，資源浪費。

因此，基于文件的工藝數據無法與系統中產品數據進行有效的信息關聯，無法與下游應用深度集成，從而導致數據斷層，更新滯后，很大程度拉低了數據的精準度和有效性。工藝越來越成為企業數字化轉型的“瓶頸”。

 

02達索系統數字化工藝方案概覽

達索系統的數字化工藝解決方案是基于新一代的數字化工藝平臺，實現工藝規劃設計與仿真協同。具備同前端研發、后端生產執行、管理系統集成的能力。實現從設計到工藝，從工藝到制造的數據與業務貫通。

以汽車座椅為例基于3DEXPERIENCE平臺數字化工藝典型業務流程及場景如下圖所示：

圖1 數字化工藝典型業務流程

 

以汽車座椅為例數字化工藝典型業務應用場景如下圖所示：

 

圖2 數字化工藝典型業務應用場景

 

03達索系統數字化工藝詳細方案

 01 同步工程

(方案概述)

• 供應商接收OEM提供的數據后，可以在網頁端批量快速導入并自動搭建產品結構(兼容多種CAD格式)；
• 可以高效過濾產品結構組織評審數據，開展同步工程；

(方案亮點)

• 在Web端，設計與工藝針對同一產品結構協同評審，查看產品部件的信息，進行可視化模型評審批注，如測量、剖切等；
• 在Web端根據零部件包絡空間，產品配置、物料生效性等要求組合過濾 3D 可視化產品結構并啟動加載數模到相應CAD環境中修改數模；
• 在Web端可選擇性復制現有產品結構進行變型設計管理，并自動記錄數模衍生關系；

 

圖3 同步工程-網頁端協同評審

 

02 MBOM及變更管理

(方案概述)

• 在Web端根據D/EBOM主模型搭建MBOM并自動關聯；
• DBOM發生更新時可追溯受影響的MBOM對象；

(方案亮點)

• 借助E/MBOM業務智能看板，工藝人員進行更改影響分析，快速高效更新MBOM ：D/EBOM或物料信息發生更新，系統可自動標識或提示MBOM的狀態是否需要更新；
• E/MBOM關聯一致性維護，多種方式創建可視化MBOM ；
• 針對零件不同的設計配置或供應商，創建替代件，并管理替代工藝方案；

 

圖4 MBOM網頁端-變更管理

 

 03 超級MBOM

(方案概述)

• 基于超配的EBOM，定義超配的MBOM；
• 基于產品配置選項，過濾出所需的EBOM，同時自動過濾出對應的MBOM；

(方案亮點)

• 繼承EBOM的特征項及特征值，同時可增加工藝設計自身特有的特征項及特征值；
• BOM完整性檢查：MBOM消耗式分配,系統可自動標識分配過程或發生更新后是否有遺漏；
• 即可基于客戶端進行MBOM編制維護，也可基于網頁端進行MBOM編制與維護。

 

圖5 網頁端編輯MBOM

 

 04 工藝路線規劃

(方案概述)

• 在統一的3D工藝主模型下定義工藝路線；
• 優化和驗證工藝路線，如平衡工作負載和資源利用率；

(方案亮點)

• 工序PERT視圖：自動生成工序PERT圖并進行排序調整優化；
• 負載平衡：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平衡操作以實現所需的節拍；
• 自動線平衡：提供多個不同的選項，根據給定的節拍來自動平衡工位的操作；
• 通過Process超級配置結構管理工藝變型，過濾出最小單元的配置工藝；
• 即可基于客戶端編制工藝路線，也可基于網頁端編制工藝路線。

 

圖6 網頁端編制工藝路線

 05 產線布局與資源庫管理

(方案概述)

• 提供模板化工藝資源目錄, 可直接基于2D圖快速進行3D布局；

(方案亮點)

• 2D布局圖紙導入輸出：2D圖導入后作為3D車間產線的“地板”，將各類3D資源分配定位，并輸出3D布局后的2D 圖；
• 可導入設備的3D掃描點云，作為布局參照，然后從資源庫中實例化3D資源進行布局并提供點云處理能力；
• 沉浸式3D環境進行工藝資源定位調整(可使用VR)；
• 工藝資源層級化分類管理；

 

圖7 產線布局與資源庫管理

 06 產品制造組裝工藝評估

(方案概述)

• 可在3D布局環境中自動生成產品裝配或拆卸的無碰撞路徑，優化和驗證全局組裝或拆卸過程；

(方案亮點)

• 可以自動生成無碰撞裝配或拆卸軌跡，分析潛在的設計或工藝問題； 
• 裝拆軌跡顯示及分析優化，將不規則路徑自動優化以生成平順的結果；

 

圖8 裝配工藝仿真

 

07 3D工藝作業指導

(方案概述)

• 通過添加3D注釋創建作業指導，并可作為工藝模板重復使用；
• 3D工藝主模型更新后可提示對作業指導的影響支持變更響應；
• 支持向下游系統或設備等一鍵式發布2D/3D可視化工藝數據；

(方案亮點)

• 三維標注的作業指導，為車間定義隱藏或顯示的標注視圖，關鍵的測量和公差數據。
• 使用3D環境的當前狀態編寫作業指導，提供富文本各類工藝操作說明，支持多人協同并行編制作業指導；
• 可針對多配置3D工藝主模型輸出精確匹配特定產品配置的作業指導；
• 可基于企業工藝標準定制HTML 模板并進行目錄分類管理應用；

 

圖9 三維作業指導書編制

 08 人機工程

(方案概述)

• 可按照標準人體測量學創建虛擬工人模型；
• 提供多種預定義的操作和分析工具以評估人機工效；
• 將人體工程學直接納入工作場所的設計或新的制造工藝規劃；
• 使用工時行業標準，計算分析詳細工時信息，進行工時優化；

(方案亮點)

• 可以設定人體模型的很多特征，更加符合真實操作者特征情況，讓仿真結果更精準；
• 能夠結合操作工具進行動作仿真驗證，分析人員操作關節疲勞負荷強度，分析操作者視野目視情況；

 

圖10 人機工程仿真

 

 09 機器人仿真

(方案概述)

• 機器人離線編程，程序輸出，虛擬調試；
• 機器人運動仿真驗證；

(方案亮點)

• 提供一個集成的平臺環境高效地進行編程、仿真、優化工業機器人的行為，全部都在一個3D沉浸式的環境中完成；
• 豐富的機器人庫資源，提供高級機器人運動控制器，機器人布局工具，路徑規劃工具。

 

圖11 機器人編程及仿真驗證

 10 物流優化仿真驗證

(方案概述)

• 工藝布局的優化；
• 物流通道的優化；
• 產能驗證與分析；
• 生產系統瓶頸分析；

(方案亮點)

• 實現工廠物流布局的一次成功率；
• 在產能爬坡階段，實現產線快速調整；
• 在工廠改造環節，實現多方案擇優；
• 在工廠硬件投資環節，精確定義設備數量。

 

圖12 物流仿真優化

 

 11 虛擬現實及沉浸式協同評審

(方案概述)

• 虛擬培訓；
• 沉浸式工廠漫游；
• 沉浸式協同評審；

(方案亮點)

• 原生支持虛擬現實設備；
• 沉浸式1:1比例的產品可視化，以體驗產品的空間體量；
• 直接在建模應用中支持從入門到高端的虛擬現實系；
• 支持各類終端體驗，個人、團隊沉浸式體驗。

圖13 虛擬現實及沉浸式協同評審

04總結

基于達索系統3DEXPERIENCE平臺的數字化工藝解決方案實現了結構化的工藝編制方式，集成化的業務應用模式，多樣化的工藝協作方式，打通了研發、工藝、生產的數字鏈條，提高了企業工藝規劃的效率和質量，降低了研發成本，打造研發與工藝一體化的產品研發體系，助力企業實現智能制造浪潮下的數字化轉型。