数字化工厂在重卡行业的应用研究

冯武，陈二军，贡博，杜勇鹏，樊宁

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

工艺设备

数字化工厂在重卡行业的应用研究

冯武，陈二军，贡博，杜勇鹏，樊宁

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

数字化工厂是通过三维数据模拟现实生产过程，完成产品的虚拟生产，制订合理的工艺规划，完成整个制造过程，是连接设计与生产的新型工艺管理平台。数字化工厂越来越多的被许多汽车商所采用，借用数字化制造技术提高产品的竞争力。本文简单的介绍了数字化工厂从产品设计、工艺规划、生产工艺及管理方面在汽车制造企业中应用，通过对数字化工厂的研究，帮助重卡企业在后期开展数字化工厂项目中可根据自身工作内容选择性的开展，为企业数字化工作开展打下基础。

数字化工厂；设计；工艺规划

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-110-03

1、数字化制造的概念

数字化制造是在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等制成技术的支持下，根据用户的需求、迅速收集资源信息、对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造过程。也就是说，数字化制造实际上就是在对制造过程进行数字化的描述而建立数字空间，并在其中完成产品制造的过程。

2、重卡制造业的现状

近年来汽车制造生产线逐步向跨平台、多车型共线生产，制造规划的难度远高于单一车型生产或单一平台共线生产。对于制造规划人员的业务水平和业务手段、制造数据的管理提出了极高要求。不同平台车型结构、尺寸及制造要求具有显著差异等诸多因素，要求制造工艺人员具备良好的业务手段进行分析并转化为可行方案、车型制造数据需要在统一的数据环境下进行有效管理；纵向保持各平台、各车型制造规划统一协调；横向要求从产品研发、制造规划、生产运营各业务单元的数据正确、有效交互，不因数据流转产生的错误导致误差放大，影响制造规划效率或生产运营准备。

3、数字化工厂发展的必然趋势

目前国内汽车行业竞争激烈，各汽车厂商为了占有市场，不断的加快新产品的设计，以提高产品市场的占有率。但新产品开发项目的实施周期中，约40%～60%的时间都消耗到生产准备阶段，主要的工作是生产工艺过程的设计规划；而在产品研发部门，已经实现了3D产品设计；生产现场也大量采用自动化辅助设备；但是，在工艺规划部门（时间消耗最长的部门）的设计手段却最为落后。因此，数字化制造不但能够减少产品开发时间，而且贯穿产品设计——工艺规划——生产，整个过程中。数字化制造的价值体现在：及时发现并纠正错误，提高最佳知识的可重用性，减少产品变更，减少物理样机的数量，生产线设计更加优化，制造过程的优化，有助于通过生产重组来提高生产效率，提高生产的柔性。数字化工厂必然取代现有的工作方式，因此数字化工厂给汽车行业带来一次改革，数字化工厂是制造业发展的必然趋势。

4、数字化工厂在重卡行业的应用

数字化工厂应用于重卡制造业的整个过程。具体可分为产品设计同步工程部分，工厂布局工艺规划、生产分析、文件制造及工艺管理四个部分。

4.1 产品设计同步工程阶段

产品在设计过程中存在多种方案，同时存在着许多问题，该阶段通过数字化同步工程应用来确定方案的选择及设计问题的修改。首先则利用数字化仿真检查产品的设计干涉问题，尺寸公差设计不合理，人机工程差，零部件设计不易加工等问题，将分析结果反馈设计。设计修改后确定每个方案正确合理，然后进行多方案的选择，对于多种方案的选择，分别在动态装配过程和静态装配环境两个方面，在质量、装配时间、加工成本、维修及使用环境方面进行分析，选择出最佳方案。在产品设计阶段数字化制造与产品开发同步开展缩短产品设计时间。

4.2 工艺规划阶段

数字化制造在工艺规划阶段主要应用于工艺流程规划、工厂布局、物流仿真分析、工具选型。工艺规划是在已经构建的虚拟生产线平台上，将生产计划、工艺大纲要求与产品设计数据相结合，对产品加工工艺和装配工艺进行定义。在工艺规划模块，实现产品、设备和操作的工艺关联。工厂布局是在工厂GIS（地理信息系统）系统基础上，按照生产大纲有关要求，建立厂房布局模型，对现有设备和配套的工装夹具进行合理空间布局、干涉分析及物流规划，以构建生产线系统的虚拟硬件平台。物流仿真分析是在三维虚拟环境中，对生产流程以及生产线上物流过程进行建模，用建好的模型对布局、工艺、物流方案等进行分析、验证和优化。工具选型是通过数模分析，根据工位装配/焊点情况在建立的工具库中选择最优的工具进行装配。利用数字化工厂建立三维虚拟的制造平台，合理的规划工艺布局。

4.3 生产过程中的应用

生产管理：数字化工厂提供制造执行系统（MES）的功能，以实现：a) 在汽车的批量生产过程中，合理安排生产计划；b) 通过实时数据采集机制对生产过程进行监视和控制，迅速处理异常情况；c) 跟踪生产过程中的每个环境，追溯物料流动、在制品状况和产品谱系；d) 实现和ERP 系统的信息集成。

主要工艺文件及作业指导书的制作：

Application of heavy truck industry in digital factory

Feng Wu, Chen Erjun, Gong Bo, Du Yongpeng, Fan Ning
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

The digital factory is a new technics managment between design and production, which based on 3-D geometric modeling, can be used for simulating the factory's layout,to complet digital production, to formulate a reasonable technics program. By using digital manufaction technology to promote capability ,digital factory is well applied in most of automobil manufacturing. This paper introduces the application of digital factory which combine production design, technics program, managment. The paper focus on the study of digital factory, and put forward the digital factory program based on themself for automobil manufacturing.

digital factory; design; technics programming

U466

A

1671-7988(2015)02-110-03

冯武，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限公司，主要从事整车装配工艺的研究。