【正文】 的研究院所，企業(yè)和公司介入的較少 【 6】 。 1. 制造過程的建模與仿真 制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數(shù)值的方法表達或建模制造過程。目前，仿真 6 與建模已成為推進制造過程設計、優(yōu)化和控制的有效手段。網(wǎng)絡化敏捷設計與制造重點發(fā)展領域應包括：敏捷信息基礎結構，敏捷產(chǎn)品設計技術，敏捷工藝設計技術。 3. 數(shù)字化開發(fā) 數(shù)字化開發(fā)有四個核心要素：數(shù)字化產(chǎn)品和過程模型、產(chǎn)品信息管理、高性能計算與通訊和組織、管理的改變。建模通常基于制造工藝本身的物理和化學知識，并為實驗所驗證。 2. 網(wǎng)絡化敏捷設計與制造 利用快速發(fā)展的網(wǎng)絡技術，改善企業(yè)對市場的響應力?；诰W(wǎng)絡的研究開發(fā)，敏捷生產(chǎn)技術 [7]。 1. 計算機輔助工業(yè)設計 (CAID)。 CAID 的一般過程有市場調查、產(chǎn)品概念草圖設計、彩色效果圖設計、三維效果圖設計、三維造型設計、產(chǎn)品零件圖和技術要求說明等。 2. 計算機輔助設計與制造 (CAD／ CAM)。 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。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。 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。 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。 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。它管理的是產(chǎn)品整個生命周期內的全部數(shù)據(jù)。 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。 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。 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。 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。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。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。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。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。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】 。 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。國內以清華大學、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。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。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。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。 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。 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。 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。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。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。 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。涵蓋了：發(fā)動機、變速箱、前后橋等重要部件的裝配。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。 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。柔性輸送線主要有：摩擦輥道和啟停式動力輥道兩種。 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。 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 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。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。 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。 在總裝車間生產(chǎn)中的問題 1. 裝配工藝復雜，作業(yè)內 容繁多。這些作業(yè)內容中，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 )。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。 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。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。 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。因此，面對完全有人完成的動作，預定時間標準法 (PTS)也只能有選擇的應用，而不是完全適用。 4. 裝配工藝調整頻繁。 總之， 總裝流水線 對標準工時計算的要求是量大、復雜、快速、準確。目前 2021 年上半年的統(tǒng)計三種車型的預測產(chǎn)量配比如表 1，但每天實際的車型配比會在這個預測值旁波動。 5. QOROS工位節(jié)距 工位節(jié)距（ FPS） ,就是工位起點和終點之間的距離，也就是前一輛車和下一輛車的間隔距離。 6. QOROS裝配流水線的節(jié)拍 流水線的節(jié)拍 R＝ 日實際工作時間（ TS） /日產(chǎn)量（ N）； 96S=28800(TS)/300(N)； 日實際工作時間（ TS）＝日理論工作時間 X流水線開動率； 流水線的節(jié)拍實際就是車身從一個工位的起始點移動到終點的時間。 總裝車間作為轎車整車的最后生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是保證產(chǎn)品出廠質量和生產(chǎn)進度的重中之重。制造部門需要利用標準工時來衡量各種因素的影響并及時采取相應措施，維護生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。因此我們必須借助合適的軟件平臺進行數(shù)字化平臺構建。 DPE 為數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺，是產(chǎn)品工藝和資源規(guī)劃應用的平臺。 DPM 為工藝細節(jié)規(guī)劃和驗證應用的環(huán)境。利用驗證的結果可分析出產(chǎn)品的可制造性、可達性、可拆卸性和可維護性。 DPE 與 DPM 的相互關系如圖 221 所示。應用 DELMIA構建 QOROS汽車底盤數(shù)字化工藝規(guī)劃平臺，對裝配過程、關鍵工位的人機工程進 行仿真和虛擬投產(chǎn)，驗證工藝規(guī)劃， 15 及早發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化解決；生成相關文檔，為生成應用提供依據(jù)。汽車底盤裝配件有 58 個，我們先對汽車底盤裝配零件應用 CATIA V5 進行三維數(shù)字建模，進行裝配，生成 EBOM 表。 圖 31新建零件對話框 圖 31定義零部件名稱 2. 繪制草圖 選擇輪廓線命令，畫出如圖 32所示的草圖輪廓線，對草圖進行幾何和尺寸約束。檢查草圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。如圖 33左圖所示，拉伸的實體如圖 33右圖所示。檢查草圖，輪廓線完成封 17 閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。 圖 35拉伸參數(shù)選項卡 圖 35拉伸凹槽實體 6. 創(chuàng)建前橋本體裝配孔草圖 選擇 XZ平面，在 XZ 平面上繪制如圖 36所示的草圖，并且完全定義。 拉伸凹槽 18 圖 36 裝配孔草圖 7. 創(chuàng)建前橋本體裝配孔操作 單擊“ ”命令，選擇要拉伸的輪廓線，輸入拉伸參數(shù)，拉伸凹槽對話框如圖37左圖所示，得到如圖 37 右圖所示實體效果。檢查草圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。如圖 39圖所示，拉伸的實體如圖310 圖所示。檢查草圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。如圖 312左圖所示，拉伸的實體如圖 312右圖所示。檢查草 21 圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。 圖 313拉伸參數(shù)選項卡 圖 313拉伸凹槽實體 14. 繪制前橋本體縱梁草圖 選擇輪廓線命令畫出如圖 314所示的草圖并且標注尺寸。檢查草圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。如圖 315左圖所示，拉伸的實體如圖 315右圖所示。完全約束。 如圖 316 縱梁輪廓造型輪廓線 17. 拉伸縱梁實體 單擊拉 伸命令“ ”選擇要拉伸切除的輪廓線，輸入拉伸參數(shù)，因為前橋本體需要滿足一定的結構強度，定義縱梁兩側拉伸限制。 圖 317 定義前橋本體縱梁拉伸切除參數(shù) 圖 317拉伸切除實體 18. 特征、細節(jié)操作 最終通過鏡像操作、倒角等細節(jié)操作得到如圖 318 所示實體。零件縮略圖如圖 319所示。因而需對汽車底盤進行虛擬裝配，進行干涉驗證，生成 EBOM表。 圖 320 底盤總裝圖 在實際安裝過程中，通常先將前橋的子裝配完成，完成各部件 的拼裝。在建模過程中，全部由用螺栓進行擰緊，擰緊后的一個整體視為同一個零件，如圖 321為前橋整機裝配三維模型。或點擊“開始”菜單下“機械設計”中“裝配設計”，如圖 322所示，進入裝配設計工作臺。裝配設計占用創(chuàng)新設計過程的大部分時間周期，自頂向下設 計可以協(xié)同設計，能有效提高效率。雙擊“前橋總裝配”回到裝配環(huán)境中。 27 圖 323 固定架 使用同樣的方法完成前橋其他零件的設計，如圖 324所示，零件位于裝配結構樹上。根據(jù)汽車底盤裝配要求，點擊圖 325工具條中相應命令，添加相應裝配特征，進行裝配約束。 圖 325 裝配約束工具條 28 圖 326 前橋裝配約束結構樹 后橋子裝配 圖 327后橋裝配約束結構樹 根據(jù)汽車底盤裝配要求，同理對后橋進行裝配 .添加相應裝配特征，進行裝配約束。 完成前、后橋子裝配，進行總裝配，結果如圖 320所示。 29 圖 328 總裝結構樹 在汽車底盤的設計過程中，對底盤進行虛擬裝配，可以滿足工程人員查看有關裝配問題的需要，幫助他們做出決策，例如安排零部件的拆裝方 向和軌跡、確定零部件在拆裝過程中所需的空間、選擇零部件配合公差等，從而選擇合適的裝配工藝以及制定更加詳細的裝配流程，并將其應用到產(chǎn)品的設計中，達到在產(chǎn)品的設計環(huán)節(jié)提高裝配精度的目的