【正文】 57 77 人體運(yùn)動(dòng)范圍 在仿真環(huán)境下，系統(tǒng)自動(dòng)分析人力能夠包羅到的空間，如圖 78分析人體可以觸及的范圍和動(dòng)作時(shí)間，系統(tǒng)支持 MTM工時(shí)定額評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，快速分析動(dòng)作時(shí)間。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)此改進(jìn)產(chǎn)品的人體工學(xué)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可維護(hù)性和可裝配性。如圖 77所示。 75 人體姿態(tài)調(diào)整 如圖 76所示，人在該姿態(tài)下，極不舒服。 點(diǎn)擊 Pasture Editor按鈕 ，出現(xiàn)如圖 74所示人體編輯對(duì)話框。系統(tǒng)可提供多種人體模型標(biāo)準(zhǔn)，可以詳細(xì)仿真工人在特定工作環(huán)境下的人機(jī)工程問(wèn)題。移動(dòng)鼠標(biāo)到繪 圖區(qū)域，單擊鼠標(biāo)左鍵，選擇放置，如圖 74 所示，人體模型出現(xiàn)在繪圖區(qū)域。觀致工作人員一般為中國(guó)人，男性居多，而且我們進(jìn)行整體分析，所以建立整個(gè)模型。 圖 71 進(jìn)入人體建模路徑 點(diǎn)擊 圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖 72所示新建人體對(duì)話框。用戶可修改人體個(gè)部位的形體尺寸，以適應(yīng)各種人群和特殊仿真需求。 53 DELMIA/Human提供了 5種、 50個(gè) 95百分位的男女人體模型，可以根據(jù)不同的人體模型輸入不同的參數(shù)，如性別、 體重和身高。 可以在虛擬環(huán)境中快速建立人體運(yùn)動(dòng)原型，并對(duì)設(shè)計(jì)的作業(yè)進(jìn)行人體工程分析。最優(yōu)化機(jī)器人的位置運(yùn)動(dòng)和周期時(shí)間。 機(jī)器人仿真驗(yàn)證，用于機(jī)器人工作單元的設(shè)計(jì)、評(píng)估和離線編程。 工具產(chǎn)品摘果器的設(shè)計(jì)就要考慮產(chǎn)品的使用環(huán)境，人體的操作尺寸及心理尺度，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合使用環(huán)境和人的心理尺度。 52 1)尺寸合理性 應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心，以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人 體機(jī)能特征參數(shù)：分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及肢體感覺器官的機(jī)能特征，分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。人機(jī)工程學(xué)從人本身和系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究人的特性以及人機(jī)關(guān)系，為產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)提供相關(guān)的理論和方法。 圖 615 流水線圖 7 DPM 工藝仿真 人機(jī)工程學(xué)是研究“人一機(jī)一環(huán)境 系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決該系統(tǒng)中的效能、健康問(wèn)題提供理論與方法的科學(xué)。在 Process 中我們可以插入多個(gè)不同的 Viewpoint，然 后在 Process PERT 中修改他們的位置，這樣在整個(gè) Process 中即可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景變換。 圖 614 Reverse 對(duì)話框 10. 視點(diǎn)修改。 在 Process 樹中，我們可以選擇將所有的 Process 逆序，也可以只選擇某個(gè)分支Process 進(jìn)行逆序 ,此功能可以將一個(gè) Process 的運(yùn)行完全逆序。另外，通過(guò)改變甘特圖中各個(gè)時(shí)間條的位置，可以使動(dòng)作提前活滯后發(fā)生。 50 先在模型樹中選擇 Process，然后點(diǎn)擊圖標(biāo) ，打開如圖 613所示的界面。點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后先點(diǎn)擊 Device Move Activity，再點(diǎn)擊 Grab Activity，這樣就得到如圖 612所示的結(jié)果。 圖 69 Process PERT Chart 在圖 610 中， Device Move Activity 和 Grab Activity 是并行的，如果希望這 49 兩個(gè)動(dòng)作變?yōu)榇校?Device Move Activity 處于 Grab Activity 前面，首先要?jiǎng)h去連接 Device Move Activity 和 Stop、 Start 和 Grab Activity 之間的箭頭，得到如圖 611 所示的狀態(tài)。 7. 修改 Process 中各個(gè)動(dòng)作的串行與并行狀態(tài)。 48 圖 68 羅盤參數(shù)控制面板 所有 點(diǎn)記錄完成之后，即可點(diǎn)擊 Track 面板中的確定按鈕，完成運(yùn)輸流水線的移動(dòng)路徑定義。修改 Track 面板中的 Time 或者 Speed 的值，可以改變路徑中兩個(gè)點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間和速度。 47 圖 66 Create a Move Activity 界面 接受 Edit Shuttle 對(duì)話框中的默認(rèn)值，則彈出一個(gè) Recorder 工具條、 Track 對(duì)話框和播放器工具條。然后選擇需要 Move 的模型，這里選擇“流水線”，在預(yù)覽界面中將出現(xiàn)流水線。 6. Create a Move Activity。 圖 65 Grab Activity 對(duì)話框 5. Create a Viewpoint Activity。 圖 63 Jog對(duì)話框 46 圖 64 添加一個(gè) Move Joint Activity 4. 創(chuàng)建一個(gè) Grab Activity。 點(diǎn)擊圖標(biāo) ，然后左鍵點(diǎn)擊模型樹上的 Process List，再選擇“流水線”分支下的“零部件”，將彈出如圖 63所示的對(duì)話框。如圖 62所示。 插入→ Insert Product，這里將前面做好的零部件和生產(chǎn)線導(dǎo)入。 1. 打開面板：開始→加工的數(shù)字流程→ DPM Assembly Process Simulation，打開如圖 61 所示的界面。 圖 59 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL 列表 43 圖 510 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 COMAU，圖 511 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 COMAU 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 COMAU_SNAP 型，雙擊COMAU_SNAP，選擇放置位置，如圖 512 所示，所 選流水線就添加進(jìn)來(lái)了。 圖 55 YAMAHA 產(chǎn)品列表 41 圖 56 YAMAHA_II_DEFAULT 機(jī)器人 同理，我們進(jìn)入 “ ROBOLLB” 庫(kù)，點(diǎn)擊 FAUNC，圖 57 所示對(duì)話框右側(cè)列表中會(huì)顯示 FAUNC 公司所有型號(hào)機(jī)器人，拖動(dòng)滑塊，尋找 Faunc_GenV_rtu_17 型，雙擊Faunc_GenV_rtu_17，選擇放置位置，如圖 58所示，所選流水線就添加進(jìn)來(lái)了。點(diǎn)擊圖右側(cè)結(jié)構(gòu)樹上機(jī)器人名稱，即選中該機(jī)器人，會(huì)出現(xiàn)如圖綠色箭頭，拖動(dòng)箭頭，機(jī)器人會(huì)沿該方向移動(dòng)。 圖 53 選擇 IRB_1400型機(jī)器人 點(diǎn)擊繪圖區(qū)域中任意一點(diǎn)，機(jī)器人即顯示在繪圖區(qū)域中，如圖 54 所 示。 DELMIA，如圖 51所示，點(diǎn)擊“插入”菜單下→“ Catalog Browser”→出現(xiàn)如圖 52所示目錄瀏覽器對(duì)話框。根據(jù)工藝規(guī)劃，我們選用了 ABB公司的 IRB_1400 型、 Faunc 公司的 FANUC_M710_SEDSLUNG_DUAL、Faunc_GenV_rtu_1 YAMAHA 公司的 YAMAHA_II_DEFAULT、 COMAU 公司的 COMAU_SNAP 等工業(yè)機(jī)器人。特別是工人的行走路徑，因?yàn)橛行┠Ｐ驮瑫r(shí)設(shè)置了 2 個(gè)或 2個(gè)以上的工人站立點(diǎn)，而同一個(gè)模型元件又有多個(gè)工人參與工作，如傳送帶輸送過(guò)來(lái)的清潔零件就有 2個(gè)工人來(lái)負(fù)責(zé)卸料，而每個(gè)工人又將各自搬運(yùn)的工件放置于不同的緩沖站，其中一個(gè)工人要同時(shí)負(fù)責(zé) 2 個(gè)緩沖站工件的上料工作，所以類似這樣較為復(fù)雜的任 務(wù)分配，工人的行走路徑就很可能重疊交叉，這樣就可能造成仿真過(guò)程中人員模型的重疊交叉，這是不符合現(xiàn)實(shí)要求的，所以，這里要特別注意工人路徑的布置與調(diào)整。為了保證裝配仿真一開始，裝配工人就開始同步工作，這里所有緩沖站都分別設(shè)置了一定數(shù)量的工件原始庫(kù)存 (Part 38 Initial Stock)，并給緩沖站配置了一定的緩沖容量 (Part Capaticy)，利于后續(xù)的裝配線平衡的調(diào)整。 5 初步平衡 要對(duì)汽車底盤裝配線規(guī)劃仿真與仿真優(yōu)化實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)一條汽車底盤虛擬裝配線的仿真運(yùn)行，必須按照實(shí)際汽車底盤裝配線的裝配工藝來(lái)規(guī)劃裝配線布置和安排虛擬車間環(huán)境，首先要做的就是理順汽車裝配線的實(shí)際裝配工藝流程，嚴(yán)格按照或基本嚴(yán)格按照裝配線的裝配序列來(lái)規(guī)劃虛擬裝配線，上述過(guò)程我們已經(jīng)完成。 4） 人機(jī)工程仿真在產(chǎn)品與制造資源的仿真的基礎(chǔ)上，再將定義好的三維人體模型放入該環(huán)境中進(jìn)行人體和其所制造、安裝、操作與維護(hù)的產(chǎn)品之間互動(dòng)關(guān)系的動(dòng)態(tài)仿真，以分析操作人員在該環(huán)境下工作的姿態(tài)、負(fù)荷等，進(jìn)而修改和優(yōu)化工藝流程和制造資源，以高效裝配和以人為本的原則。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)它們之間存在干涉情況時(shí)予 以報(bào)警，并示出干涉區(qū)域和干涉量，幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析干涉原因。在 DPM 軟件中主要完成的主要內(nèi)容包括： 1） 裝配順序的仿真利用已有的裝配工藝流程信息（ Process）、產(chǎn)品信息（ Product），資源信息（ Resource）在定義好每個(gè)零件的裝配路徑的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配過(guò)程和拆卸過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)仿真，從而發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中裝配順序設(shè)計(jì)的錯(cuò) 37 誤。該軟件可以各裝配工藝模型和裝配型架、夾具、工廠等制造資源三維模型，按照確定的裝配流程進(jìn)行全面的工藝布局設(shè)計(jì)和三維數(shù)字化裝配工廠仿真，進(jìn)行生產(chǎn)能力的平衡分析，并不斷對(duì)工藝布局和裝配流程進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。并且根據(jù)實(shí)際裝配工藝，在 DPE 中構(gòu)建詳細(xì)裝配工藝信息表，如圖43所示，同時(shí)將與該工藝有關(guān)的產(chǎn)品和資源加入到該工藝中。 圖 42 讀入的 EBOM 2．將 EBOM 導(dǎo)入工藝設(shè)計(jì)模板中 在 DPE 軟件中，將 EBOM 導(dǎo)入到針對(duì)西飛而特別定義的工藝設(shè)計(jì)模板中形成 DPE 中的產(chǎn)品信息表。使用這種方式代替原有的工藝文件打印后下發(fā)的模式，可以節(jié)約成本，而且更便于的管理。要使軟件更好地應(yīng)用到實(shí)際工作中，一些客戶化的定制是十分必要的。在數(shù)字化工廠軟件中，并沒有對(duì)工藝卡片等進(jìn)行集成，原因是考慮到每個(gè)主機(jī)廠的工藝卡片的內(nèi)容和排版形式都不同。 分析安裝方法 在分析零件的安裝方法時(shí)，數(shù)字化工廠可對(duì)零件的安裝進(jìn)行仿真，方法是給出零件的安裝路徑，然后 根據(jù)路徑進(jìn)行仿真，仿真過(guò)程中使用干涉驗(yàn)證的方法檢查裝配方法是否合理，最后會(huì)給出檢測(cè)的報(bào)告。 總裝車間數(shù)字工廠工藝流程分析 數(shù)字化工廠軟件具有自動(dòng)線平衡的功能，自動(dòng)線線平衡功能主要是根據(jù)之前對(duì)安裝零件的分析，利 用 pert圖搭接安裝的先后關(guān)系，將所有的操作平均分配到生產(chǎn)線，對(duì)于一些不涉及到裝配順序的零件，用來(lái)平衡時(shí)間關(guān)系，系統(tǒng)計(jì)算完成后，觀察每個(gè)工位的裝配工作，然后再將操作分配到人。 35 4) 通過(guò)仿真生成底盤車間生產(chǎn)、物流成本分析報(bào)告。 3. 通過(guò)仿真生成底盤車間量產(chǎn)后的物流分析 及物料配送計(jì)劃。 2. 通過(guò)仿真生成底盤生產(chǎn)線的工藝布局優(yōu)化方案并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 底盤數(shù)字化工藝仿真的基 本需求是： 1. 建立發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)車間的仿真模型。整個(gè)裝配生產(chǎn)系統(tǒng)的完備性和先進(jìn)性主要取決于裝配流水線中各關(guān)鍵工位 (控制點(diǎn) )的控制，這些關(guān)鍵工位對(duì)于最終所生產(chǎn)出來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量是至關(guān)重要的。 1) 識(shí)別底盤設(shè)計(jì)模型的加工特征，進(jìn)行基于知識(shí)的工序選擇、工裝設(shè) 計(jì)和多軸方案規(guī)劃； 2) 自動(dòng)生成加工過(guò)程的 NC 代碼，并提高 NC 程序的質(zhì)量和性能； 3) 確定機(jī)加工生產(chǎn)線，進(jìn)行工序分配和生產(chǎn)線平衡。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，除了采用先進(jìn)的制造技術(shù)和制造設(shè)備以外，進(jìn)行 34 數(shù)字化工藝規(guī)劃和仿真驗(yàn)證也是提高動(dòng)力總成工藝水平的重要途徑。發(fā)動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量直接影響著汽車產(chǎn)品的性能水平和可靠性。 41數(shù)字工廠工藝規(guī)劃 汽車底盤是汽車的關(guān)鍵部件 ，它的制造工藝非常的復(fù)雜。上述任一環(huán)節(jié)在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題都將影響汽車的研制周期，造成費(fèi)用的損失。 圖 334 區(qū)域分析對(duì)話框 圖 335 區(qū)域分析列表 圖 336 區(qū)域分析效果預(yù)覽圖 應(yīng)用此功能，我們能分析出零件間的間距，估算裝配工具是否能進(jìn)入，有無(wú)運(yùn)動(dòng)空間。 圖 332 檢查碰撞對(duì)話框 圖 332 碰撞檢查列表 圖 333 干涉效果預(yù)覽圖 距離和區(qū)域分析。 點(diǎn)擊 Clash 圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出圖 332 所示對(duì)話框，對(duì)話框中“類型”欄可以定制檢查的類型以及針對(duì)哪些對(duì)象進(jìn)行檢查，如圖中對(duì)話框是針對(duì)所有裝配對(duì)象進(jìn)行碰撞和接觸檢查，直接點(diǎn)擊“應(yīng)用”按鈕彈出圖 333 所示大對(duì)話框，選中對(duì)話框內(nèi)列表項(xiàng)，則彈出干涉預(yù)覽效果如圖 334 所示，可見這兩個(gè)部件在關(guān)節(jié)處產(chǎn)生 干 31 涉量，干涉處出現(xiàn)了紅色。 圖 329 物料清單菜單 30 圖 330物料清單生成對(duì)話框 圖 331 生成的 EBOM表 底盤零件裝配干涉 可以利用 CATIA軟件的 Clash檢查功能來(lái)檢驗(yàn)裝配件的選定部件之間是否存在干涉碰撞；也可以利用 Clearance 檢查功能來(lái)檢驗(yàn)裝配件的選定部件之間間隙是否滿足最小間隙要求。 導(dǎo)出 EBOM 表 數(shù)字化工藝平臺(tái)構(gòu)建需要 EBOM表，在裝配模 塊中可以自動(dòng)生成 EBOM表。另外，汽車底盤的虛擬裝配系統(tǒng)可以比較準(zhǔn)確地反映產(chǎn)品的物理性能，這樣，在汽車底盤開發(fā)的初期就為工程人員提供了用于分析生產(chǎn)、裝配和評(píng)價(jià)的虛擬樣機(jī)，這樣便能大大地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免設(shè)計(jì)缺陷，同時(shí)因代替