第8章-数字化工厂理论

第八章数字化工厂8.1数字化工厂理论8.2数字化工厂技术8.3数字化工厂在汽车行业的应用8.7数字化工厂软件技术技术介绍汽车数字化开发技术

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页8.1数字化工厂理论8.1.1数字化工厂概况8.1.2数字化工厂内容汽车数字化开发技术

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页8.1.1数字化工厂概况数字化工厂产生的背景（1）制造信息化的需求（2）数字化工厂是并行工程的体现（3）是虚拟制造的发展趋势（4）是计算机辅助工程发展的高级阶段

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页8.1.1数字化工厂概况数字化工厂的定义数字化工厂从应用和研究方向分为广义和狭义两个方面：广义的数字化工厂是以制造产品和提供服务的企业为核心，由核心企业以及一切相关联的成员构成的、使一切信息数字化的动态组织方式，是对产品全生命周期的各种技术方案和技术策略进行评估和优化的综合过程。汽车数字化开发技术

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页8.1.1数字化工厂概况狭义的数字化工厂是以资源、操作和产品为核心，将数字化的产品设计数据，在现有实际制造系统的所映射的虚拟现实环境中，对产品生产过程进行计算机仿真和优化的虚拟制造方式。由此可以得到数字化工厂的定义：数字化工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，根据虚拟制造原理，在虚拟环境中，对整个生产过程进行规划、仿真、优化和重组的新的生产组织方式。其经济学本质是指通过对生产知识的有效管理来实现产品增值的一种生产活动。汽车数字化开发技术

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页8.1.1数字化工厂概况数字化工厂的特点在数字化工厂中，一切数据及信息都是数字化的，无论是生产计划，还是产品结构图形图像、成本数据等都能以二元数码的形式在计算机及网络上通过各种存储、传递和处理系统进行自由地存储、转换、传递、分析、综合和应用。一切需要数字化模拟与仿真的过程，如产品设计过程、生产制造过程(包括原型制造、加工、装配、产品测试、生产规划、物流管理等业务)，都可以迅速按照需要(如按照市场及客户的需要)在计算机上进行数字化模拟与仿真。汽车数字化开发技术

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页8.1.1数字化工厂概况（1）产品开发过程数字化（2）产品制造过程数字化（3）产品本身数字化（4）技术支持与服务过程数字化（5）产品销售过程数字化（6）经营决策过程数字化（7）信息和知识数字化（8）数字化信息和知识共享汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容1数字化工厂的总体建设步骤（1）CAD、CAE、CAM建设。主要任务是实现数字化、网络化设计和制造,提高工艺规程设计效率和设计质量,缩短技术准备周期;实现工艺设计的一致性、规范化,推进工艺的标准化;为企业数据信息的集成打下坚实的基础,为企业物资采购、生产计划调度、组织生产、物资平衡、成本核算等提供重要依据。（2）PDM建设。主要实现与CAD系统的集成以及对文档、文件夹、产品结构和构型、管理工程更改和工作流程设计等的有效管理和控制。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容（3）ERP建设。主要实现CAD、PDM、ERP系统的集成以及对生产计划、物料需求计划、能力需求计划、库存管理、车间作业管理、财务管理、成本管理、项目管理、质量管理进行有效的组织、控制和调整。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容2数字化工厂的组成：广义的数字化工厂的组成成员有如下九类：（1）核心企业（2）客户（3）供应商（4）协作厂家（5）分销商（6）合作伙伴（7）物流公司（8）银行（9）ASP

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页8.1.2数字化工厂的内容从狭义角度来说，一般可以将数字化工厂系统可以分为四个层次：（1)工厂车间层(Factorylevel)。工厂车间层的设计与设备的利用率、产品的生产效率等密切相关，如果设计不当，就会造成设备利用率低、产量不能满足用户需求、操作人员空闲等问题。譬如设备之间的物料运输路线长度直接决定了物料的运输成本，而运输路线的长度与设备的布局有关，因而设备布局问题就是须在二维或三维空间中合理地安排设备的位置使物料运输总成本最小化。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容（2）生产线层(ProductLinelevel)。。该层主要任务是对初步完成的生产线进行物流规划、生产线平衡、瓶颈情况、加工成本、设备利用率与负荷率、工件的平均通过时间、工人工作效率等的分析，帮助工程师们判断生产线布局是否合理，是否满足制造的要求，并且进行生产线的调度与控制优化设计（3）单元层(Celllevel)。它主要提供设备与设备之间以及设备内部的运动干涉问题分析，协助工艺规划人员生成相关单元设备的加工指令。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容（4）操作层(Operationlevel)。该层是粒度最小的仿真层次，具体到每个工位详细操作的仿真与优化，比如对加工过程中的干涉分析，手工操作工位的人机工程分析，机器人手臂焊接动作等。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容3数字化工厂的功能模块（1）工厂布局模块。该模块是实施数字化工厂的前提和基础，主要是按照建筑规划、生产纲领、产品技术和人机工程等要求，对制造装备和工装夹具等主要制造资源进行合理的空间布局，以此在计算机中建立数字化的生产线平台汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容（2）工艺规划模块。该模块在工厂布局模块输出的虚拟生产线平台上，在满足生产计划与工艺要求的情况下，将产品数据（部件和零件）、制造资源（厂房、制造设备、工装夹具等）和加工操作（装配、机加工）三个基本要求关联起来，完成合理的加工工艺（加工方法和加工顺序）和装配过程的设计。工艺规划模块是实现产品从设计到制造的枢纽，是整个制造系统中的重要环节，极大地影响着产品质量与制造成本。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容（3）仿真优化模块。该模块是数字化工厂的最终目的，它在工厂布局模块的输出结果——虚拟生产线平台上，基于工艺规划模块的输出结果，对生产线进行包括物流、工时分配、线平衡、加工操作、装配以及人机工程在内的仿真，进而对工艺规划方案进行验证、更改以及优化，提高生产效率；同时输出生产工艺报表、操作手册、以及生产决策支持报表。汽车数字化开发技术

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页8.1.2数字化工厂的内容4数字化工厂系统的主要技术性能指标（1）使用统一的数据库管理平台

（2）工艺规划、模拟验证（3）客户化输出（4）知识库（5）系统集成（6）基于“数字化上厂”统一的数据平台，通过网络可实现与供应商之间的并行工程汽车数字化开发技术

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页8.2数字化工厂技术8.2.1工厂和车间层面的数字化

8.2.2生产线的规划与仿真8.2.3数字化装配8.2.4数字化质量管理与检测8.2.5数字化加工技术汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化数字化工厂在工厂层面的应用主要是工厂及车间的布局和初步的生产计划规划仿真1车间布局及布局原则车间布局是指对车间内的工段、班组、单元、工作地、机器设备、通道、存货点、管理部门、生活设施等位置的合理安排，它是对工厂总平面布局的补充和具体化，同时要解决物料搬运的流程和运输方式。车间布局把各设备等安排在一个车间之中，使他们之间的配合关系为最优，符合人机工程理论，因此是一个布局的优化问题。汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化车间内设备的布局原则包括以下几个方面：（1）遵循工艺规程原则（2）最小距离移动原则（3）直线前进原则（4）充分利用空间和场地原则（5）生产均衡原则（6）集装单元和标准化原则（7）尽量简化搬运作业，减少搬运环节原则（8）柔性化原则汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化2车间内设备布局的类型传统的车间布局常见类型有：加工流水线布局，机群式布局，单元布局汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化传统的车间布局有一个缺点，就是车间的布局一旦确定以后便基本不再变化，但事实上制造车间的布局可以根据生产任务的变化及制造技术的发展在一定范围内进行适当的调整，使得布局更能适应具体生产情况的要求。对车间布局的调整应基于车间一定阶段内相对稳定的生产任务而言，建立在生产设备的重构基础上，并在技术上保证设备在调整后的生产能力。新型的车间布局主要形式如下：汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化（1）分布式布局。将大的功能单元分解成小的子单元并将它们分布在整个车间。重复配置单元，并分布于工厂车间的不同区域，将有助于从车间的不同区域对其进行访问，从而改善物流。这样的方式在生产需求频繁波动的环境中尤为适用，根据不同的需求快速组建单元，而物理上又不需要对资源重新进行组织，同时也能使物流距离保持最小，这正是我们所期望的工厂布局。汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化模块化车间布局汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化（2）模块化布局。模块化布局的一个前提假设是至少在短期内产品需求已知且稳定，当产品需求发生变化时可以删除其中的一些不用的布局模块，同时按需要增加一些新的布局模块。模块化布局的设计思想是将不同工艺路线的工序子集所需要的机床进行分组并排列成经典的布局配置，实现运输距离（成本）最小。（3）可重组布局。能够快速重构，且重构费用很小即能适应未来周期内的生产需求。汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化可重组布局的设计程序如图修改的物流矩阵设计数据：新产品设计所选择的新工艺生产数据：变化的产品生产混合比期望的批量设备布局设计输出：机床位置物流规划物流成本重新布置成本当前设备布局汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化（4）敏捷布局。敏捷布局以库存量低、生产周期短、生产率高为出发点使用单元运行性能作为其设计指标。通过该方法可以设计出任何类型的布局。该方法以仿真为基础，在设计该类布局时需要应用一些仿真优化策略，可借助于排队模型分析布局配置对制造系统关键性能指标所产生的影响，并根据分析结果开发出车间布局。汽车数字化开发技术

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页8.2.1工厂和车间层面的数字化3基于虚拟现实的车间布局设计方法虚拟现实技术的日趋成熟为设备的布局，特别是为详细布局设计阶段的设备布局提供了新的手段。数字化工厂技术采用虚拟现实技术进行设备布局，用虚拟现实技术将车间、设备、环境等映射到计算机的数字空间中，为车间布局的规划提供了新的方法。汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真

生产线系统的基本组成（1）工作单元。例如设备、装卸站；（2）成品库、毛坯库、料架等；（3）缓冲站。用于工件（或废品件）的临时储存等待。设置缓冲站可以提高物料运送系统的利用率，减少设备的冲突，提高整个系统的效率；（4）传输系统。传输系统主要用于在各机床之间、装卸站、缓冲站之间运送零件。零件传送主要有两部分：零件从系统外进入系统和零件在系统内运送；（5）计算机控制系统。控制系统用于控制各个部分或整体的正常、协调、高效地运行。汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真1虚拟环境下生产线的规划内容（1）生产线总体初步规划（2）设备分析（3）生产线物流规划（4）生产线布局规划（5）人机工程分析（6）平衡性和瓶颈分析汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真2生产线的设计流程生产线的规划设计一般可以分为以下四个步骤，即初步设计、详细设计、建模仿真和优化评价初步设计：根据零件工艺规程以及生产纲领初步估算出整个生产线中所需要的设备及其数量。详细设计：根据初步设计给出的结果（设备种类和数量），结合工厂空间、工艺约束条件以及设备的大小，合理确定机床、运输设备缓冲区和仓库等生产工位的位置，并初步给出不同的生产线布局方案汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真建模仿真：根据生产线布局方案图，建立生产线上各实体的对象模型，包括机床、缓冲站、仓库、工人、物料运输设备（小车、行车）、托板等，确定它们之间的关系，定义控制规则。系统仿真可真实地反映出系统运行的状况，容易查找到瓶颈工序，确定机床、小车、缓冲区以及仓库的负荷率，并能确定整条生产线的生产能力。优化评价：前面的各个阶段为优化评价提供了足够的数据，这些数据包括加工成本、设备利用率、工件的平均通过时间、工人的工作效率等，选择合适的评价模型（如模糊层次评价方法）对各个方案进行综合比较，选择最佳方案。汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真生产线设计框架汽车数字化开发技术

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页8.2.2生产线的规划与仿真3数字化生产线性能评估系统数字化生产线性能评估的具体任务有四项：一是找出或分析出能反映数字化生产线全生命周期各方面性能的相关指标和指标值，二是根据相关指标和指标值，帮助企业判断或找出数字化生产线存在的主要问题和薄弱环节；三是找出问题或薄弱环节产生的主要原因，提出切实可行的改进方案；四是评估改进方案的结果，保证生产目标的实现。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配1数字化装配概述数字化装配技术是指在计算机系统中建立产品零件的数字化模型，并对这些模型进行模拟装配，然后对产品装配过程和装配结果进行分析和仿真，以便在产品的研制过程中及时进行静动态干涉检验、工艺性检查、可拆卸性检查和可维护性检查等，以尽快发现错误，及时修改。数字化装配的产品对象不仅仅指产品结构的装配，还包括产品的各种系统件，如机械系统、电气系统等。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配数字化装配技术包括数字化装配（DigitalAssembly，DA）、基于虚拟现实的数字化装配（VirtualRealityBased-Assembly，VRA）和基于增强现实的数字化装配（AugmentedReality-BasedAssembly，ARA）。汽车数字化开发技术

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页产品定义在计算机中形成产品的功能模型功能模型分析产品的参数化结构模型产品的详细几何模型产品分析调整功能模型模型修改修改零件8.2.3数字化装配数字化装配通常有两种方式，即“自底而上”(Bottom-up)的装配方式和“自顶而下”（Top-down）的装配方式，其过程分别为如下左图和右图产品定义在头脑中形成概念模型产品的CAD模型将零件装配成产品产品分析调整头脑中的概念模型修改每个零件汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配“自底而上”装配方式是传统意义上的装配方式，如果在装配过程中发现某些零件不符合要求，例如，零件与零件之间产生干涉、某一零件根本无法进行安装等，就要对零件进行重新设计，重新装配，如果发现仍然存在问题，则需要再次进行修改，如此反复，直至设计方案满足要求为止。这种装配方式的缺点是不能实现信息共享，最初的设计模型也不能充分地体现，而且在设计中会存在很多重复性工作，工作效率低，所以这样的方式不利于产品的并行设计，带来的后果是产品设计周期长、更改次数多、不能将装配中出现的不协调问题在零件设计中给予解决。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配与“自底而上”的装配方式相反，产品装配并非沿着“零件-部件-总装”这条路线进行，而是一个先有装配后有零件的过程。在产品设计的开始就形成装配，此时仅有参与装配的零部件的图号及相互装配关系，而无具体的零件结构几何内容，在此基础上再分别进行各个零件的具体结构设计，零件设计结束时，装配也相应完成。汽车数字化开发技术

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页产品数字化装配系统产品装配建模产品装配序列规划产品装配路径规划产品装配分析产品装配零件建模装配公差与力分析产品装配结构建模产品装配关系建模装配仿真与干涉检查装配性能评价与优化8.2.3数字化装配2数字化装配功能模块数字化装配系统主要由产品装配建模、产品装配序列规划、产品装配路径规划、产品装配分析等功能模块组成，该系统的功能结构如图汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配装配建模装配建模是对构成装配体的零件及零件间关系的描述，它为面向装配的产品设计提供了信息来源，并对并行工程和面向装配设计提供信息支持。是进行虚拟装配的前提和基础，决定着虚拟装配实施的质量和效率。没有一个好的装配模型，虚拟装配的实施将会十分困难甚至无法完成。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配

装配序列规划实质上就是在各种几何约束条件及工艺约束条件的制约下，求解出满足各种约束条件、性能优良的装配顺序。常用的装配序列的规划方法可分为如下几类：（1）拆卸法求解装配顺序的方法（2）基于组件识别的装配序列求解方法。（3）基于装配优先约束关系的装配序列生成方法（4）基于知识的求解方法（5）基于矩阵运算的方法。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配装配路径规划装配路径规划是在装配建模和装配序列规划的基础上，利用装配信息对零部件从摆放的位置到零件被装配上所运动的轨迹进行分析和求解，判断并生成合理的装配路径，为装配仿真提供显示数据，为设计人员提供可视化的辅助设计工具。装配路径规划的方法主要有以下两种：（1）基于CAD的装配路径规划的方法。（2）基于VA（VirtualAssembly,虚拟装配）的装配路径规划的方法汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配在第一种方法中，装配矩阵的确定需要用户指定，即装配路径上的关键点和该点处的元件方向要求工程师交互输入，在发生干涉时还需要修改数据重新输入，工作量非常巨大。而在第二种方法中，虚拟设备能够自动记录装配路径规划所需要的元件位置和方向信息，进而确定装配矩阵。这个过程是实时的、高效的，工程师能够有时间和精力把注意力放在工艺规划上，而不是繁琐的交互操作上。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配

产品装配分析产品装配分析模块为虚拟装配系统提供一个产品装配性能分析与仿真的环境，包括相应的装配分析、仿真工具和资源，功能是为上游功能模块提供装配分析、仿真结果，指导装配设计的改进。它包括装配公差与力分析、装配仿真与干涉检验、装配性能评价与优化三个功能子模块。装配仿真系统在获取产品信息和产品装配工艺信息后进行产品装配过程的仿真演示，验证其装配工艺，提高工序的可装配性，并对产品开发设计提出修正要求。具体地说，就是能进行几何可行性分析和机械可行性分析。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配（1）几何可行性分析是指对于组成产品的各个级别的装配体的零部件进行集合上的干涉检查，这里的检查既包含有零部件在装配体中静态空间位置的相交性，同时也包含零部件在构成产品的装配过程中在空间上的几何干涉检查。（2）机械可行性分析是指能否建立起零部件之间的装配关系，如机械手、工具是否可以进入作业点，装配操作的空间是否足够大等。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配3影响装配性的因素及评价方法对于一个确定的装配工艺，其可装配性的优劣主要在于三个方面的特性:技术特性、成本特性和社会特性。技术特性是指装配在技术上必须是合理可行的;成本特性是指在保证质量的前提下应尽可能地降低装配成本，从而降低总的生产成本的特性；社会特性是指装配要受社会因素的制约。汽车数字化开发技术

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页8.2.3数字化装配影响产品可装配性的因素可分为三类：（1）装配单元对可装配性的影响。（2）装配工艺对可装配性的影响。（3）装配资源对可装配性的影响。常用的可装配性评价方法有两种：（1）基于规则的定性分析方法（2）基于数值的定性分析方法汽车数字化开发技术

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页8.2.4数字化质量管理与检测1数字化质量管理系统数字化质量管理系统的运行模式质量控制数据采集合理远程售后服务建立质量体系CAD/CAM、PDM、ERP、制造现场、应用现场政府部门、用户、行业集团、认证机构质量信息管理质量体系建模有效性评估用户持续改进质量体系运行、预警和报警质量体系运行、预警和报警产品不合理仿真汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测数字化质量管理系统从大的层次上可以分为硬件支撑环境层、软件支撑环境层和应用系统层。硬件支撑环境层为数字化质量管理系统提供硬件支撑，包括加工及检测设备、计算机硬件、通信网络等。其中，检测设备又包括各种计量器具和条形码数据采集系统等。软件支持环境为数字化质量管理系统的运作提供软件保证，包括网络管理系统、数据库系统、操作系统、信息标准及管理规范、信息安全系统、企业信息门户等。企业信息门户为数字化质量管理系统与企业其它数字化应用系统的数据交换提供信息通道。应用系统层又可分为操作层、测量层、管理层、监控层和决策层汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测数字化质量管理的实现可对制造企业的质量管理模式和质量管理理念带来巨大的变化，可以有效地促进企业素质的全面进步，以及企业质量管理水平和产品质量的整体提高，大幅度降低企业的质量损失和质量成本，增强企业的市场竞争能力。其功能模块主要包括：1）质量标准管理质量标准管理是一个动态过程，在ERP系统中根据用户个性化要求不断增加。质量标准管理的内容主要分三大类：国家/国际标准、客户标准和企业内控标准。汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测2）质量设计质量设计是实现系统化质量管理功能的关键。质量设计模块的具体功能包括：质量设计要素接收、质量设计结果确定、质量设计错误处理。3）质量跟踪与控制将质量设计形成的一系列针对具体订单的物料控制参数和质量控制参数，传送给MES中作业管理系统作为质量控制执行的标准和依据。通过分工序质量控制，对具体物料的生产状况进行在线动态调整，实现前馈式质量控制，使生产质量始终处于质量控制状态中，从而提高产品质量的稳定性。汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测4）质量自动判定成分判定，外观判定，性能判定，综合判定5）质量分析质量分析模块采集产品的所有相关质量数据，以完成质量追溯功能。通过分析相关产品的生产工艺数据和质量检验数据完成废次品原因分析功能，进行质量追溯。汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测2数字化质量管理系统的关键技术1）质量数据采集技术质量数据的有效性是质量管理的核心，要实现数字化质量管理，必须首先解决质量数据的采集问题．质量数据一般可以分为四种：（1）通过质量检验获得的检验数据（2）通过质量体系评审获得的数据（3）过程评审和评价获得的数据（4）与质量数据有关的其它数据汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测2）基于质量BOM的产品寿命周期电子质量档案技术质量BOM是产品研制、生产、使用和服务等生命周期全过程质量信息的一种全局视图，它将产品全生命周期中各阶段的各种质量信息有序、分层、关联地组织起来，形成产品寿命周期电子质量档案，从而实现产品供应链上各相关实体之间质量信息的有效集成。通过电子质量档案，可以方便地得到质量故障、发生原因、责任单位、造成的损失、解决措施以及各种技术文件手册等方面的综合信息。汽车数字化开发技术

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页8.4.1数字化质量管理与检测3）数学建模技术数学建模技术是将各种现代质量管理模式和技术分解、融合、抽象成数学模型，通过数学模型实现质量管理模式与数字化质量管理系统之间的映射，以便于数字化质量管理系统采用标准模式进行处理，这是数字化质量管理系统应用软件实现商品化的基础。汽车数字化开发技术

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页8.4.5数字化质量检测技术3数字化质量检测技术就汽车产品而言，汽车装配的质量检测系统主要是包括质量指标、检测方法和抽样检查方案的确定，质量控制、质量测检单元的规划，质量数据的采集等。在生产线上设置的检测单元是组成装配质量检测系统的基本元素，由于汽车的装配生产是属于流水作业的方式，如果仅在汽车下线后对其装配进行质量检测，那么不仅有很多零部件已经被覆盖，无法进行检测，而且进行维修也是一件很麻烦的事情。因此，在装配过程中设置检测单元，对汽车的装配质量进行分段检测，过程控制，既可以及时发现问题，进行维修，又可以根据出现的质量问题集中程度判断生产线是否出现异常情况，进行质量把关，以预防质量问题。汽车数字化开发技术

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页8.4.5数字化质量检测技术数字化质量检测系统主要是在生产线上，确定检测单元的布局，以及每个单元的工作内容。如果把检测系统看作是一个“黑箱”的话，则其输入量应该是产品的设计信息、生产的工艺信息以及生产线的布局信息等，通过系统模块的计算，输出量应该是质量控制的对象和内容以及检测单元的布局装配质量控制系统设计信息生产线工艺信息生产线布局信息统计策略检测点布局质量控制的对象和内容汽车数字化开发技术

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页8.2.5数字化加工技术1数字化工艺规划数字化工艺规划是指在数字化制造平台上对产品的工艺进行规划，即以数字化加工资源和工艺方法为基础，通过产品制造特征的识别，为产品制定加工工艺路线，包括加工顺序、资源（机床、刀具和工装）分配、切削参数的制定、NC代码的生成等。汽车数字化开发技术

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页8.2.5数字化加工技术数字化工艺规划系统由加工方法库、加工资源库、已经工艺规划系统三部分组成。1）特征识别在工艺规划系统中零件的信息占有十分重要的地位，如何处理好零件的信息将会是部署工艺规划系统成败的关键。目前对于零件信息的处理比较可靠的方式就是采用特征识别技术。所谓特征识别就是从产品的实体模型出发，自动地识别出其中具有一定工程意义的几何形状，即特征，进而生成产品的特征模型。汽车数字化开发技术

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页8.2.5数字化加工技术特征识别的基本原理是将几何模型中的几何实体与预定义的特征类进行比较，确定相匹配的特征实体，从而识别出相应的特征。特征识别过程一般步骤为：1搜索产品几何数据库，对特征的几何和拓扑类型进行匹配；2从数据库中提取已识别出的特征实体；3确定特征描述参数；4构造特征几何模型；5对能够合并成组合特征的基本特征进行组合。汽车数字化开发技术

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页8.2.5数字化加工技术2）加工方法库加工方法库具有较强的企业关联性，不同的企业所制造的产品不同，即使是相同的产品在不同的企业中所表现出的制造工艺也不一样。企业的加工方法根据不同企业的加工资源针对相同的特征有可能采用不同的加工工艺，如加工孔，可用钻头或复合钻来完成。因此，要建立企业加工方法库基础首先必须构建企业制造知识库框架。3）加工资源库企业加工资源管理系统是加工工艺规划的基础，加工资源库中包含机床、刀具、夹具以及相关切削技术等数据。汽车数字化开发技术

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页8.2.5数字化加工技术4）工艺规划在加工知识库和资源库构建完毕后，就可以进行工艺规划了。在进行工艺规划时，需要以人机交互的形式对机床、夹具以及装夹方式进行定义。汽车数字化开发技术

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页8.5.2数字化加工技术2数字化数控加工技术数字化数控加工系统一般由两大模块组成：仿真环境和仿真过程，如图8.25所示。仿真环境由机床、工件、夹具和刀具构成，采用CAD软件系统对机床、夹具、具和工件进行特征建模。加工过程仿真就是在加工环境中，通过数控文件对数控代码进行解释，系统对机床运动进行控制，完成切削加工过程的仿真，包括换刀动作、进给运动、切削运动等方面汽车数字化开发技术

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页8.5.2数字化加工技术数控加工仿真系统加工仿真环境加工仿真过程刀具模型夹具模型材料切除仿真模型运动仿真数控程序编译工件模型数控机床模型汽车数字化开发技术

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页8.5.2数字化加工技术数控加工仿真能够真实反映出加工过程中遇到的各种问题，包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过欠切情况和刀具、夹具运动干涉等错误，甚至可以直接代替实际加工过程的试切工作，并且提供对刀位轨迹和加工工艺优化处理的功能。汽车数字化开发技术

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页8.5.2数字化加工技术数控加工仿真过程的具体实现步骤（1）虚拟机床模型的建模（2）毛坯与夹具的建模（3）加工刀具的定义（4）机床参数的设置（5）定制或调用机床控制模型并添加至机床模型（6）机床运动调试（7）调入NC程序，设置编程方式与换刀方式，并启动仿真汽车数字化开发技术

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页8.3数字化工厂在汽车行业的应用8.3.1汽车白车身规划与仿真8.3.2数字化工厂汽车冲压解决方案 8.3.3基于eM-Power的发动机缸盖解决方案8.3.4数字化发动机生产线 8.3.5数字化总装技术 汽车数字化开发技术

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页8.3.1汽车白车身规划与仿真数字化工厂可以实现对分布的白车身生产线、装配单元和工艺过程进行设计、规划、方案验证及详细的设计和仿真、优化，并保证信息及时更新、交流和共享。eM-Power白车身解决方案主要由计划包、工程包和实施及协作三部分组成汽车数字化开发技术

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页8.3.1汽车白车身规划与仿真白车身数字化规划与仿真主要分为四个阶段，即项目的评估与初步规划、工艺过程规划、工程细节仿真以及生产线规划与物流仿真。利用eM-Power软件进行白车身规划仿真时的主要流程如下：（1）输入装配结构和零件的制造特征（2）初始的工艺规划（3）工艺设计（4）工艺验证与确认（焊接研究）（5）工程细节仿真汽车数字化开发技术

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页8.3.2数字化工厂汽车冲压解决方案汽车车身是由冲压线多阶段冲压而成，在每个阶段，零件都将会发生拉伸或变形。在设计阶段利用有关的计算机辅助软件CAD/CAE/CAM软件对设计方案进行分析和优化。冲模设计完成后既要实际安装试模，直至到达生产要求的质量和生产率。数字化冲压技术的出现是冲压规划有了虚拟的制造过程仿真，可在营造出的虚拟现实环境中进行冲压过程的计算机模拟。汽车数字化开发技术

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页8.3.3基于eM-Power的发动机缸盖解决方案1.发动机缸盖的工艺规划（1）资源库的建立（2）工艺知识库的建立（3）CAD模型的导入（4）特征识别（5）工艺规划中的其它工作汽车数字化开发技术

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