【正文】 不可分，在許多領域尤其是模具業(yè)，由于其單件或小批量加工的特點．采用 CAD／ CAM 7 技術進行生產(chǎn)的優(yōu)勢非常明顯。 CAD／ CAM主要是指采用先進的計算機軟硬件手段進行產(chǎn)品三維造型、結構設計、裝配仿真、加工仿真、數(shù)控加工編程等，其中產(chǎn)品的三維造型是基礎，從 CAD三維模型到數(shù)控加工程序的生成通常不需人工干預，可由 CAM軟件自動產(chǎn)生。 3. 有限元分析（ CAE） CAE(Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和機構的運動學及動力學分析，用計算機輔助求解分析復雜工程和產(chǎn)品的結構力學性能，以及優(yōu)化結構性能等。有限元分析可完成力學分析 (線性 、 非線性 、 靜態(tài) 、 動態(tài) )；場分析 (熱場、電場、磁場等 )；頻率響應和結構優(yōu)化等。機構分析能完成機構內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計算，機構的運動模擬及機構參數(shù)的優(yōu)化。 4. 計算機輔助工藝規(guī)程（ CAPP） CAPP（ Computer Aided Process Planning）是指借助于計算機軟硬件技術和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和 推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程。借助于 CAPP 系統(tǒng) ，可以解決手工工藝設計效率低、一致性差、質量不穩(wěn)定、不易達到優(yōu)化等問題。 CAPP 的開發(fā)、研制是從 60年代末開始的，在制造自動化領域， CAPP 的發(fā)展是最遲的部分。世界上最早研究 CAPP 的國家是 挪威 ， 始于 1969 年，并于 1969 年正式推出世界上第一個 CAPP 系統(tǒng) AUTOPROS； 1973 年正式推出商品化的 AUTOPROS 系統(tǒng)。 5. 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ PDM） PDM（ Product Data Management）是一門用來管理所有與產(chǎn)品相關信息 (包括零件信息、配置、文檔、 CAD 文件、結構、權限信息等 )和所有與產(chǎn)品相關過程 (包括過程定義和管理 )的技術。 PDM 是從管理 CAD/CAM 系統(tǒng)的高度上誕生的先進的計算機管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。工程技術人員根據(jù)市場需求設計的產(chǎn)品圖紙和編寫的工 藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。 PDM 系統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據(jù)外，還要對相關的市場需求、分析、設計與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一有效的管理。 6. 企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ ERP） ERP（ Product Data Management） 是指建立在信息技術基礎上，對企業(yè)的所有資源（物流、資金流、信息流、人力資源）進行整合集成管理，采用信息化手段實現(xiàn)企業(yè)供銷鏈管理，從而達到對供應鏈上的每一環(huán)節(jié)實現(xiàn)科學管理。 ERP 系統(tǒng)集中信息技術與先進的管理思想于一身，成為現(xiàn)代企業(yè)的運行模式，反映時代對企 業(yè)合理調(diào)配資源，最大化地創(chuàng)造社會財富的要求，成為企業(yè)在信息時代生 8 存、發(fā)展的基石。在企業(yè)中，一般的管理主要包括三方面的內(nèi)容：生產(chǎn)控制（計劃、制造）、物流管理（分銷、采購、庫存管理）和財務管理（會計核算、財務管理）。 7. 網(wǎng)絡技術 網(wǎng)絡化制造是，將網(wǎng)絡為代表的信息技術用于產(chǎn)品設計、制造、管理、供銷等產(chǎn)品全生命周期中的各個活動中，實現(xiàn)全生命周期中的信息、過程、業(yè)務集成與資源共享，達到快速響應市場目的所涉及的一系列制造活動。 隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，利用因特網(wǎng)可以將分布在世界各地的、彼此孤立的資源有效地組織起來，信息、資金 、材料、零部件、成員和工人（技術、知識能力、制造能力、投資能力等）已打破國家和地區(qū)的界限，在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)高效的信息傳遞和資源共享，消除了地域對于信息傳遞的局限，靈捷地響應和適應客戶多樣化的消費需求，高質量地為全球顧客服務，獲得規(guī)模經(jīng)濟，促進企業(yè)的發(fā)展。 基于網(wǎng)絡的制造已經(jīng)成為 21 世紀的主要制造模式，將網(wǎng)絡技術與制造技術相結合，快速形成虛擬網(wǎng)絡企業(yè)聯(lián)盟，充分利用社會資源，協(xié)作開展產(chǎn)品開發(fā)和設計、制造、銷售、采購和管理等產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務活動。各個行業(yè)無不在互聯(lián)網(wǎng)這個平臺上進行著產(chǎn)品的開發(fā)設計、制造、銷售和 服務。互聯(lián)網(wǎng)貫穿了整個產(chǎn)品的生命周期，成為各個企業(yè)快速響應市場需求，不斷推出新的產(chǎn)品來滿足用戶的要求，贏得市場競爭和自身不斷發(fā)展的主要手段。 數(shù)字化工廠不是簡單的虛擬產(chǎn)品和虛擬制造的延伸，它更強調(diào)的是整個制造活動的有效控制與管理，及企業(yè)內(nèi)外資源的合理應用與優(yōu)化配置。從狹義講，數(shù)字化工廠可理解為一座“虛擬工廠”，即設計人員利用軟件提供的仿真環(huán)境對產(chǎn)品及生產(chǎn)過程進行設計及優(yōu)化，以加快產(chǎn)品從構思到投產(chǎn)的周期，減少失誤、降低成本。從廣義講，數(shù)字化工廠是一座“網(wǎng)上工廠”，它打破了地域和時間限制，可實現(xiàn)異地協(xié)同制造，加 快對市場的響應速度。由于上述技術的飛速發(fā)展，使得數(shù)字化工廠得以實現(xiàn)，數(shù)字化制造成將為主要制造模式。 數(shù)字化制造技術的課題應用價值 國外的研究與實踐表明，產(chǎn)品設計的成功往往可以為企業(yè)帶來市場的成功，為企業(yè)產(chǎn)品形象的塑造奠定良好的基礎，從而達到提高市場競爭力的目的。 數(shù)字化設計作為信息時代產(chǎn)品設計重要的發(fā)展方向，也成為我們設計領域研究的熱點所在。數(shù)字化制造技術的使用，不僅使設計師之間進行有效的溝通，同時也使工藝工程師，車間一線員工的溝通更加方便，能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題，并且使 9 問題得到快速解決，提高 生產(chǎn)效益，同時可以講整車廠的零部件供應商也納入這一體系，和諧關系，提高效率。其產(chǎn)品也直接影響了消費者使用的方便性，進而影響產(chǎn)品在消費者心目中的形象。 美國波音 (Boeing)公司投資 40億美元研制波音 777噴氣式客機，從 1990年 l 0月開始到 l 994年 6月僅用了 3年零 8個月時間就完成了研制，一次試飛成功，投入運營。日本 Matsushita公司開發(fā)的虛擬廚房設備制造系統(tǒng)，允許消費者在購買商品前，在虛擬的廚房環(huán)境中體驗不同設備的功能，按自己的喜好價、選擇和重組這些設備，他們的選擇將被存儲并通過網(wǎng)絡送至生產(chǎn)部 門進行生產(chǎn)，受到用戶的好評 【 3】 。 近幾年來，數(shù)字制造技術也引起我國科技工作者的關注，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國已有 34家科研機構、高等院校和企業(yè)正在開展 VM技術方面的研究。 國家 863／ CIMS主題組也將“制造系統(tǒng)的可視化、虛擬建模與仿真 確定為研 究重點。國家自然科學基金也有專門的研究課題。國內(nèi)以清華大學、上海交大為主的高等院校正在開展基礎技術研究，正處于理論體系初步研究階段。 現(xiàn)代市場的競爭要求企業(yè)必須具備良好的知識管理能力，及基于知識的產(chǎn)品快速設計的能力。目前產(chǎn)品設計呈現(xiàn)出快速化和知識化的趨勢，與此同時 許多企業(yè)由于缺乏必要的產(chǎn)品快速設計手段和相應的知識管理技術，不能快速響應市場，所以，建立一種有效管理和重用產(chǎn)品設計知識的機制，以縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期、提高設計效率、降低開發(fā)成本，減少設計過錯，提高產(chǎn)品設計的可靠性，對于企業(yè)產(chǎn)品設計有重要的意義，而虛擬制造技術正是在此基礎上應對此類要求而產(chǎn)生的。 本次畢業(yè)設計，結合我實習所在企業(yè)所面臨的實際情況， 根據(jù) 我廠汽車制造 QOROS總裝車間裝配生產(chǎn)的現(xiàn)狀與發(fā)展的需求，依據(jù) 虛擬制造的原理，通過提供虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，利用計算機技術和網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的設計、制造、裝 配、質量控制和檢測等各個階段的功能，達到縮短新產(chǎn)品的上市時間、降低成本、優(yōu)化設計、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質量 。重點闡述汽車底盤的數(shù)字化裝配的數(shù)字化工廠具體應用設計。 本文應用 CATIA V5平臺，構建了汽車底盤數(shù)字化模型；應用 EDLM模塊，進行了汽車底盤裝配工藝設計與制造過程仿真。構建了汽車底盤的數(shù)字化生產(chǎn)線，并對關鍵工位進行人機仿真，模擬人體動作及裝配過程；發(fā)現(xiàn)了裝配空間干涉問題，排除了干涉，優(yōu)化了工作條件，減輕了工人勞動強度，提高工作效率。并根據(jù)三維布局的信息，進 10 行 MTM工時分析，得到較為精確的工時信息， 輸出了工藝文件和清單，使資源使用最小化，資源利用最大化。 本課題的應用價值在于： １）完成裝配工藝規(guī)劃，工時分析，安裝路徑分析 ２）數(shù)字化生產(chǎn)工藝規(guī)劃，直接產(chǎn)生標準作業(yè)指導書 ３）實現(xiàn)工廠級，車間級，班組級，直觀信息共享 ４）人機工程：工作姿態(tài)分析，抓取分析，疲勞評估標準 ５）平衡生產(chǎn)線生產(chǎn)仿真 ６）鼓勵設計 /工藝方案的創(chuàng)新 ７）及時發(fā)現(xiàn)錯誤，確保設計的合理性 ８）調(diào)高供應商應對能力 ９）優(yōu)化物流方案 10)全面改進企業(yè)的組織管理工作，提高企業(yè)整體運作及全面最優(yōu)決策的效能和市場競爭力。 11)實施數(shù)字化制造 可以打破傳統(tǒng)的地域、時域的限制，通過 Inter實現(xiàn)資源共享，變分散為集中，可實現(xiàn)異地設計、異地制造，從而使產(chǎn)品開發(fā)能以快速、優(yōu)質、低耗響應市場變化。 12)通過分析設計的可制造性，利用有效的工具和加工方法來支持生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品的質量和穩(wěn)定性。 13)避免了不必要的設備采購，優(yōu)化設備和儀器的使用，可充分利用其他企業(yè)的先進設備和儀器進行生產(chǎn)，能很好地解決一些中小企業(yè)資金短缺的難題。 2 觀致汽車數(shù)字化裝配需求 觀致汽車有限公司 (QOROS)是一家全新的國際化汽車公司，致力于打造第一個源自中國享譽世界的汽車品牌。 2021年，觀致第一款產(chǎn)品將在中國和歐洲市場同時上市 , 產(chǎn)品將嚴格按照 2021年的歐洲新車評價 5星標準進行設計。在推出第一款中級轎車后，觀致汽車的兩廂車、 SUV也將適時發(fā)布，其電動汽車將緊隨其后，以參與公司股東以色列集團在電動車領域的全球戰(zhàn)略。 為了避免規(guī)劃錯誤和對早期階段的投資成本、廠房面積和人力需要有一個精確的 11 規(guī)劃，在產(chǎn)品的設計階段就需要一個數(shù)字化規(guī)劃。而且，必須從概念設計、初步規(guī)劃和規(guī)劃直到生產(chǎn)出產(chǎn)品的整個階段，提供了 廣泛的規(guī)劃支持類型來滿足所有這些需求。因此需要數(shù)字化工廠模型。 QOROS 汽車底盤裝配介紹 汽車 底盤 裝配線是一個對 汽車底盤 順序裝配的流水線工藝過程，由于工藝的繁瑣性，裝配線在整個生產(chǎn)過程中顯得尤為重要。 汽車底盤 是汽車領域技術最密集的關鍵部件 。涵蓋了：發(fā)動機、變速箱、前后橋等重要部件的裝配。 在汽車 底盤 裝配過程中，由于被裝配零件的多樣性、工藝的繁瑣性，汽車 底盤 裝配線 就顯得尤為重要。汽車 底盤 裝配線是一 個對 底盤 順序裝配的流水線工藝過程，每個工位之間是流水線生產(chǎn)，因此 ,每個環(huán)節(jié)的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。合理地規(guī)劃 底盤 裝配線可以更好地實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率、高柔性和高質量。 汽車 底盤 裝配線主要包括總裝線、分裝線、工位器具及線上工具等。在總裝線和分裝線上，目前 QOROS采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動化裝配設備以提高效率。柔性輸送線主要有：摩擦輥道和啟停式動力輥道兩種。裝配線上的自動化設備主要有自動打號機、擰緊機、自動翻轉機以及其它專用裝配設備等，可大大提高 裝配線的裝配能力。 目前， 底盤 裝配線采用現(xiàn)場總線控制方式，通過現(xiàn)場分布 I/O統(tǒng)一控制裝配線的運行及完成各工位間的通訊。組建現(xiàn)場信息監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)等方式，完成裝配線上的信息采集、排產(chǎn)下達、工位監(jiān)控及裝配提示等功能。 底盤 裝配在其生產(chǎn)過程中是不可缺少的重要步驟，而合理地規(guī)劃 底盤 裝配線可以更好地實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率、高柔性和高質量。在現(xiàn)代化的 底盤 生產(chǎn)裝配線中，成熟的裝配工藝、設備選擇、質量控制及物流方式均值得人們?nèi)ソ梃b。 在 底盤 生產(chǎn)中，裝配線是 底盤 最終狀態(tài)、最終結構、最終精度的展示，對確保 底盤 的精度、質量 至關重要。一條 底盤 裝配線要保證 底盤 的裝配技術條件，實現(xiàn)高精度；要保證裝配節(jié)拍，實現(xiàn)高效率；要多機型同時裝配，實現(xiàn)高柔性；要有效地控制裝配精度，實現(xiàn)高質量。要實現(xiàn)以上幾個方面必須從生產(chǎn)線的規(guī)劃開始著手。 底盤 裝配線盡管具備各種功能，但其最終目的、最基本功能就是保質、保量和按節(jié)拍裝配出合格的 底盤 ， 最終裝配出合格的汽車。 究竟是否具備這些功能，還要經(jīng)生 12 產(chǎn)實踐檢驗，在實際生產(chǎn)中驗證。新工藝、新技術及新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，使 底盤 裝配向智能化、數(shù)字化和可視化發(fā)展。 在總裝車間生產(chǎn)中的問題 1. 裝配工藝復雜，作業(yè)內(nèi) 容繁多。 QOROS轎車有幾萬個零部件，經(jīng)過供應商整合部分零部件送到總裝廠進行最后環(huán)節(jié)的裝配，總裝車間仍需要完成數(shù)千項作業(yè)內(nèi)容，工位數(shù)量達上百個。這些作業(yè)內(nèi)容中，從拿取卡子在車上進行緊固到應用工裝夾具安裝頂棚與發(fā)動機等，都需要依賴線上工人完成 (目前機器人數(shù)量較少、普及率較低 )。如果裝配工藝進行重新規(guī)劃或調(diào)整，就需要準確的大量作業(yè)數(shù)據(jù)作為決策支持，以使總裝作業(yè)不脫節(jié)、工人不冗余。而且，隨著生產(chǎn)發(fā)展，機器人將逐步取代人工，必須做好規(guī)劃。 2. 各類動力工具及工裝夾具應用頻繁。 多數(shù)工位都有應用動力工具操作，動力工具主 要用來緊固固定件，如螺栓、螺母等；也有其他方面應用，如密封條平壓、打磨等工具，應用頻率相對較少。工裝夾具用來簡化、方便部分零部件的安裝和定位，這些零部件重量、體積超出人體承受范圍，或者通過工裝夾具的協(xié)助可以提高工人的工作效率。動力工具及工裝夾具的應用與標準工時制定息息相關，所消耗的作業(yè)時間是標準工時的重要組成部分，對此需要進行重點研究。 3. 零部件種類繁多、形狀各異。 轎車不同零部件的安裝對標準工時影響不同，不能一概而論。普通零部件安裝通過預定時間標準法 (PTS)就可以獲取相應工時數(shù)據(jù)，且不需要進行評比；而一些 特殊零部件的裝配 (如密封條、內(nèi)飾板等 )很難用預定標準工時法 (PTS)中的一