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数字化制造-连接设计与制造的桥梁(三)

2016年08月22日 14:18

阿理彩票平台—智能制造事业部总经理 张怡飞

前面我们讲了一些关于制造业现状和未来趋势以及数字化制造的概念,下面我们来看看数字化制造的关键技术和解决方案,让大家有一个感性的认识。在这里,我们将以西门子公司的PLM产品线:NXTeamcenterTecnomatix作为IT支撑平台,给大家做一下相关的介绍。

在讲具体的关键技术和解决方案之前,首先我们需要理解一个重要的概念,那就是P3R1P3R1是数字化制造的核心和基础,它将传统的工艺规划变成了结构化的方式,这样就能非常方便让我们进行数据的统计分析。P3R1Product产品、Process工艺、Plant工厂和Resource制造资源,它以结构化的方式将产品、工艺、工厂和制造资源连接在了一起,最终以类似BOM树型层级结构的方式来展示零件加工和产品装配的整个工艺规划过程,我们将其称之为BOP,即Bill Of Process,就跟BOM一样,如图1所示。


1  P3R1结构化工艺

P3R1里,我们不仅将产品和工艺以树型层级的方式来表示,我们将工厂的组成也以树型层级的方式来表示,工厂的组成包括工厂、线体、工作中心、工作区域、工作单元等元素。最终将产品“树”、工艺“树”和工厂“树”加上制造资源关联在一起。对于一个产品,如果是装配型产品,我们可以为该产品制定装配工艺规划,对于零件型产品,我们可以为该产品制定零件加工工艺规划,当然装配型产品我们也可以为其中某个关键零件制定零件加工工艺规划,这样我们就可以将产品或者产品中某个零件同工艺关联在一起。在工艺中,我们以工艺、工序、工步三个元素来建立这种结构化的树型层级关系。最顶层是零件或者装配工艺,下面可以嵌套子工艺,工艺下再嵌套工序,工序下嵌套工步。在每一个工序中可以指定该工序所要做的事情,如果是装配可以指定需要装配的零部件是哪些,需要使用什么样的设备、模具、工装、刀具、夹治具等,该工序是在哪个工厂哪条线体哪个工作中心哪个工作区域完成,这样又把工厂和制造资源关联了进来。最终,通过这种结构化的工艺规划,我们能将产品、工艺、工厂和制造资源连接在一起,以后查询数据,只需找到其中任一一项,就能清晰快捷的找到其它的数据信息。

在介绍了P3R1的概念后,我们来看看数字化制造的关键技术和解决方案,具体表现在以下几个方面。

零件规划与验证

如今越来越多的制造企业引入了数控加工设备,有复杂精密加工需求的企业甚至装备了比较高端的五轴加工中心等高端设备,如何高效利用这些先进设备,如何快速进行NC代码的编制并正确使用NC代码版本、对NC代码进行有效管理,如何在加工实物之前进行仿真验证成为了充分发挥这些数控设备、提高加工效率和加工质量的关键。

零件规划与验证技术主要应用和关键功能体现在:

1、 利用结构化、可视化的方式创建用于零件加工过程的工艺规划,规划过程中将零件、资源(工装、刀具、夹治具等)和工厂(加工单元/加工中心等)信息关联在一起,形成树型层级结构的零件加工工艺规划;

2、 提供了一个单一的环境,集中统一的管理工艺规划结构、NC程序、工具清单、3D模型、2D图纸、机床设置等零件加工工艺规划数据;

3、 CAMCNC机床集成,将DNC与零件制造工艺规划数据统一管理环境直接连接在一起,实现NC程序版本的正确使用;

4、 对数控机床、加工过程和环境进行仿真验证,包括机床运动仿真、加工轨迹仿真等。

零件规划与验证技术帮助企业带来的主要收益体现在:

1、 通过结构化工艺,实现产品、工艺、资源以及工厂的统一和精细化管理,提高工艺规划和设计效率;

2、 保证单一数据源,从集中统一的环境中访问最新的、最准确的零件制造规划信息,有效管理NC程序,直接传递零件制造工艺规划数据到车间系统,避免错误,减少延误;

3、 最大化高成本生产设备价值;

4、 协同设计、工艺和制造过程。


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装配规划与验证

    如今,产品结构越来越复杂,对于复杂产品的装配性要求也越来越高,如何更好的规划装配顺序和路径,如何在实际装配前验证干涉检查,如何提高装配效率,如何提高装配可视性,如何更加有效的帮助工艺人员查找和分析各种装配问题成为了多数企业关注的重点。

装配规划与验证技术主要应用和关键功能体现在:

1、 利用结构化、可视化的方式创建用于产品装配过程的工艺规划,规划过程中将产品(零部件)、资源(工装、机器、设备等)、工厂(线体、加工中心等)信息关联在一起,形成树型层级结构的产品装配工艺规划;

2、 能够根据EBOM编制MBOM,并提供BOM一致性检查工具,通过建立两者的关联性,能够及时准确的展现EBOM的变化,并根据工艺和制造特性,决定是否将EBOM的变化更新到MBOM,快速统一EBOMMBOM的一致性;

3、 基于MBOM编制装配工艺,装配件与工位、工序对应,实现按工位、工序配料;

4、 3D模型与产品关联,基于产品3D模型进行可视化装配工艺编制,随时浏览工位、工序的3D装配工艺模型,检验产品、工装和装配工艺的正确性;

5、 提供了一个单一的环境,集中统一管理EBOMMBOM3D模型、2D图纸、工艺规划结构、作业指导、工序流程图等产品装配工艺规划数据;

6、 提供工艺Gantt图和PERT图,能够准确描述工艺顺序和相关信息,实现图形化工艺布置和排序;

7、 能够实现产品装配过程和拆卸过程3D动态仿真,包括装配干涉检查、装配顺序和路径定义、工装/夹治具干涉检查、自动装配路径计算等;

8、 在仿真环境中提取工序、工步、设备、工装、装配件等信息,模拟、优化装配过程,优化后的结果直接更新到工艺编制环境;

9、 根据仿真结果生成装配工艺动画或图片,指导生产操作。

装配规划与验证技术帮助企业带来的主要收益体现在:

1、 通过结构化工艺,实现产品、工艺、资源以及工厂的统一和精细化管理,提高工艺规划和设计效率;

2、 保证单一数据源,从集中统一的环境中访问最新的、最准确的产品装配规划信息,避免错误;

3、 提高装配过程透明度,在实际生产前提前发现装配工艺问题,优化流程,减少更改,提高制造效率;

4、 利用数字样机验证装配工艺,减少物理样机投入;

5、 提高装配线体灵活性,缩短生产准备时间,改善量产时间;

6、 协同设计、工艺和制造过程。




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制造资源库与工艺模板

    在工艺的规划和设计过程中,工艺人员需要考虑设备、工装等制造资源的合理配置,对于标准、典型、通用的工艺希望能快速借用,减少工艺设计时间,需要随时查询和调取相关的工艺资源和工艺知识。

制造资源库与工艺模板技术主要应用和关键功能体现在:

1、 提供完善的分类和库管理功能,能够集中统一管理工装、夹治具、模具、设备、机器等企业制造资源,能够详细记录这些制造资源的技术参数、加工能力等,并同3D模型相结合,提供直观清晰的可视化环境;

2、 能够对标准、典型、通用工艺建立工艺模板,进行集中统一管理,通过重用工艺模板迅速创建新工艺,提高工艺设计效率;

3、 提供单一环境,集中统一管理工艺标准、工艺手册、工艺术语、工艺参数等工艺知识;

4、 提供全三维参数化制造资源搜索和管理能力。

制造资源库与工艺模板技术帮助企业带来的主要收益体现在:

1、 最大化企业制造资源的利用率,降低成本;

2、 通过标准、典型、通用工艺模板和知识重用,提高新产品工艺规划效率和质量;

3、 实现对工艺经验、工艺知识的标准化和规范化管理,提高知识的重用率,减少重复性工作,降低对人员经验的依赖。


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作业指导

作业指导书一直以来都是生产制造环节指导工人操作的重要技术资料,传统的作业指导都是以纸质的二维文本方式存在,资料更改的有效下发和传达、作业指导的直观性一直以来都比较困扰生产现场。如今,随着数字化的深入应用,越来越多的电子终端显示设备和移动终端设备部署到了生产现场,人们已经不再单纯的依赖传统的纸质资料,转而使用数字化终端显示,同时从传统的二维文本转而向3D动画方面发展。

作业指导技术主要应用和关键功能体现在:

1、 提供可视化、集成化作业指导书编辑界面,能够直接调用工艺知识库和已有数据快速编制作业指导书,工作变更信息能够直接更新到作业指导书;

2、 支持2D/3D PDFMSWord/VisoEWI(电子作业指导书)、动态发布、动画演示等多种方式生成作业指导书,支持3D工艺作业指导书,同时将信息直接展现到生产现场。

作业指导技术帮助企业带来的主要收益体现在:

1、 可视化、集成化提高工艺设计直观性和效率,增强工艺可读性,易于作业人员理解;

2、 实现对已有数据的直接调用和更新,保证数据的一致性;

3、 丰富的作业指导书生成技术满足企业不同的业务需求,在线无纸化的工厂车间展现。