数字化工艺平台在企业信息化管理中最优仿真的应用

　　1 前言

　　对一个产品而言，如果用百分比来划分，设计阶段占20～30%，生产阶段占20～30%，而工艺阶段则要达到40～60%，可见工艺能力对企业生存的重要性。随着计算机技术的发展和应用，很多制造企业在产品开发阶段引入了CAD/CAE/CAM等系统,在制造上采用了机器人、数控机床、自动生产线等设备,在生产管理上使用MES/ERP/PLM等软件,使企业的产品开发能力和生产能力有了极大的提高。但与之相对应的工艺部门的发展不平衡，由此产生的瓶颈效应，极大地限制了企业的效能，耗费许多的时间，产生许多的费用。
　　为提高工艺工作的水平和效率，充分利用“数字样机”的三维数据，实现在三维基础上的工艺规划，并对零件的加工过程、产品的装配过程、生产的规划进行模拟并验证。数字化工艺平台提供了这样一个环境，它是在计算机中模拟完成一个产品的整个制造工程，使其在实际生产前得到验证，并将得到的结果数字化，生成用于MES/ERP等生产系统需要的图纸、指令、清单、报表等，以完成产品的加工、采购、装配，得到最终的产品。

　　2 数字化工艺平台系统功能框架

　　整个工艺流程以数字化工艺平台为核心，配合其他软件共同完成。工艺平台从上层的SAP系统取得设计数据，包括EBOM信息等，在设计系统中获得零件和产品实体设计模型等；在工艺平台中进行制造BOM生成，工艺方案以及工艺路线的总体规划；再将工艺路线导入仿真模块中,在三维环境下进行详细的加工工艺编制；在此基础上对其进行装配仿真验证、焊接工艺仿真、机加工工艺仿真和人机仿真分析，通过工艺平台及构建好的资源库，通过对其仿真结果进行分析，看是否符合安装过程的可达性、是否发生了干涉等情况，以便在实际生产过程中能够找到最优的解决办法，把生产遇到的问题在前期准备阶段进行排除。在验证阶段可以通过NC仿真和人机仿真取得实时在线加工数据，包括加工时间，以及负载状况的检测来进行调整，以达到最优的目的，最终将这些数据输出到SAP中用于指导现场生产。

　　2.1 制造BOM生成

　　三维模型中每个零组件工程属性信息包括图号、名称、材料、重量、设计人员、连接的文档等，模型之间的层次关系由结构树来表示。整合目前已有的产品及资源3D数据，将设计EBOM信息和三维产品数据导入工艺平台系统中，工艺人员根据生产规则对这些EBOM进行重新整合，从而生成MBOM信息，当设计BOM发生变化时，系统会自动提示出那些部件发生了变化，起到提示工艺人员对相关的MBOM信息进行更改，避免发生重复或漏掉的情况。

　　2.2 工艺路线设计

　　对生成的MBOM通过交互的方式对筛选零部件编制工艺路线、进行工艺分工，把相应资源库中的资源和MBOM分配给该工艺路线，通过仿真模块对其进行装配仿真等一系列操作，来检查工艺路线设定是否合理，通过各种检测符合生产要求的话就生成制定的工艺文件来指导现场声场。

　　2.3 仿真验证

　　2.3.1 装配仿真
　　仿真验证是用户以交互式方式操作产品三维模型，利用产品、资源的形状特性在仿真环境里真实地模拟装配过程，用于实物装配前分析产品的装配特性，验证工艺设计的合理性，通过发现问题不断地优化工艺方案。
　　2.3.2 数字加工仿真
　　虚拟的切削加工过程的仿真，可以模拟包括加工设备（机床）、辅助设备（换刀机构）在内的机加全过程的仿真。进而分析数控加工代码的可行性、保证数控加工的质量。
　　2.3.3 焊接工艺环节
　　焊接工艺是制造过程最为重要的工艺领域之一。通过焊接工艺制造过程将离散的钣金件和冲压件焊接成为整个车体框架，通过对于整个车体数以千计的焊点(焊缝)的管理，实现整车的完整焊接。工艺平台焊接解决方案是将整个完整的机车焊接工艺设计融为一体化的设计环境，将涉及完整机车焊接工艺设计流程的前期焊接工艺流程规划、细焊接工艺设计、详细资源规划、资源设备编程4个主要步骤集成到一个统一的设计环境之中。
　　2.3.4 物流仿真
　　物流作为企业的一个重要环节，在产品制造过程中起着至关重要的作用。工艺平台包含针对企业物流过程的数字化解决方案，可以对生产系统进行建模、仿真和优化，分析和优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，提高企业的生产效率。并通过扩展分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案，并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。

　　2.4 工艺文件输出

　　通过对各项数据进行虚拟仿真操作后，验证可适用性、可操作性、可达性、干涉检测、碰撞检测后，导出文艺文件用于指导车间生产。

　　3 结束语

　　数字化制造带来了更加便利和快捷的生产手段，大大缩短了产品的交付周期，最大限度地降低了成本，提高了产品质量，使我国的制造行业中呈现出了崭新的面貌。

　　参考文献
　　[1]邱元柱,尹德山.依托工艺信息化提升制造业水平[J].聚焦制造业,2006(04).
　　[2]崔冬.DELMIA在机械加工领域中的应用[J].CAE仿真,2007(12)