匠心独运，数赋新生｜汽车零部件行业的工艺数字化
在制造业中，工艺是连接企业的研发业务与工厂生产制造的纽带。企业产品开发全生命周期中约40%-60%的时间集中于生产准备阶段，即工艺设计、资源准备和产品试制阶段。因此，在企业实施数字化转型的过程中，工艺的数字化是重要环节之一。
汽车零部件企业工艺设计的现状与挑战
目前，很多汽车零部件企业的工艺人员仍然采用传统的工艺管理模式，即使用Excel、Word等方式编制工艺文件；也有一些企业引进了CAPP软件，采用文件式的方式进行工艺附图和简单工艺卡片编制。
另外，由于企业工艺设计过程中采用非结构化数据传递，导致工艺规划与上下游过程脱节，协同困难；而采用线下office文档模式编制的文件，使得MBOM不准确、完整性差，制造指导性不足；统一管理标准缺失、管理人员变动等造成技术资料丢失；缺乏工艺仿真验证手段，使得工艺设计的结果质量低；工艺标准化缺少系统支撑，使得标准技术重用率低，资源浪费。
因此，基于文件的工艺数据无法与系统中产品数据进行有效的信息关联，无法与下游应用深度集成，从而导致数据断层，更新滞后，很大程度拉低了数据的精准度和有效性。工艺越来越成为企业数字化转型的“瓶颈”。
达索系统数字化工艺方案概览
达索系统的数字化工艺解决方案是基于新一代的数字化工艺平台，实现工艺规划设计与仿真协同。具备同前端研发、后端生产执行、管理系统集成的能力。实现从设计到工艺，从工艺到制造的数据与业务贯通。
以汽车座椅为例基于3DEXPERIENCE平台数字化工艺典型业务流程及场景如下图所示：
图1 数字化工艺典型业务流程
以汽车座椅为例数字化工艺典型业务应用场景如下图所示：
图2 数字化工艺典型业务应用场景
达索系统数字化工艺详细方案
同步工程
方案概述
供应商接收OEM提供的数据后，可以在网页端批量快速导入并自动搭建产品结构(兼容多种CAD格式)；
可以高效过滤产品结构组织评审数据，开展同步工程；
方案亮点
在Web端，设计与工艺针对同一产品结构协同评审，查看产品部件的信息，进行可视化模型评审批注，如测量、剖切等；
在Web端根据零部件包络空间，产品配置、物料生效性等要求组合过滤 3D 可视化产品结构并启动加载数模到相应CAD环境中修改数模；
在Web端可选择性复 制现有产品结构进行变型设计管理，并自动记录数模衍生关系；
图3 同步工程-网页端协同评审
MBOM及变更管理
方案概述
在Web端根据D/EBOM主模型搭建MBOM并自动关联；
DBOM发生更新时可追溯受影响的MBOM对象；
方案亮点
借助E/MBOM业务智能看板，工艺人员进行更改影响分析，快速高效更新MBOM ：D/EBOM或物料信息发生更新，系统可自动标识或提示MBOM的状态是否需要更新；
E/MBOM关联一致性维护，多种方式创建可视化MBOM ；
针对零件不同的设计配置或供应商，创建替代件，并管理替代工艺方案；
图4 MBOM网页端-变更管理
超级MBOM
方案概述
基于超配的EBOM，定义超配的MBOM；
基于产品配置选项，过滤出所需的EBOM，同时自动过滤出对应的MBOM；
方案亮点
继承EBOM的特征项及特征值，同时可增加工艺设计自身特有的特征项及特征值；
BOM完整性检查：MBOM消耗式分配,系统可自动标识分配过程或发生更新后是否有遗漏；
即可基于客户端进行MBOM编制维护，也可基于网页端进行MBOM编制与维护。
图5 网页端编辑MBOM
工艺路线规划
方案概述
在统一的3D工艺主模型下定义工艺路线；
优化和验证工艺路线，如平衡工作负载和资源利用率；
方案亮点
工序PERT视图：自动生成工序PERT图并进行排序调整优化；
负载平衡：可以检查工位的利用率和分配的资源，通过在工位之间拖放操作来手动平衡操作以实现所需的节拍；
自动线平衡：提供多个不同的选项，根据给定的节拍来自动平衡工位的操作；
通过Process超级配置结构管理工艺变型，过滤出最小单元的配置工艺；
即可基于客户端编制工艺路线，也可基于网页端编制工艺路线。
图6 网页端编制工艺路线
产线布局与资源库管理
方案概述
提供模板化工艺资源目录, 可直接基于2D图快速进行3D布局；
方案亮点
2D布局图纸导入输出：2D图导入后作为3D车间产线的“地板”，将各类3D资源分配定位，并输出3D布局后的2D 图；
可导入设备的3D扫描点云，作为布局参照，然后从资源库中实例化3D资源进行布局并提供点云处理能力；
沉浸式3D环境进行工艺资源定位调整(可使用VR)；
工艺资源层级化分类管理；
图7 产线布局与资源库管理
产品制造组装工艺评估
方案概述
可在3D布局环境中自动生成产品装配或拆卸的无碰撞路径，优化和验证全局组装或拆卸过程；
方案亮点
可以自动生成无碰撞装配或拆卸轨迹，分析潜在的设计或工艺问题；
装拆轨迹显示及分析优化，将不规则路径自动优化以生成平顺的结果；
图8 装配工艺仿真
3D工艺作业指导
方案概述
通过添加3D注释创建作业指导，并可作为工艺模板重复使用；
3D工艺主模型更新后可提示对作业指导的影响支持变更响应；
支持向下游系统或设备等一键式发布2D/3D可视化工艺数据；
方案亮点
三维标注的作业指导，为车间定义隐藏或显示的标注视图，关键的测量和公差数据。
使用3D环境的当前状态编写作业指导，提供富文本各类工艺操作说明，支持多人协同并行编制作业指导；
可针对多配置3D工艺主模型输出精确匹配特定产品配置的作业指导；
可基于企业工艺标准定制HTML 模板并进行目录分类管理应用；
图9 三维作业指导书编制
人机工程
方案概述
可按照标准人体测量学创建虚拟工人模型；
提供多种预定义的操作和分析工具以评估人机工效；
将人体工程学直接纳入工作场所的设计或新的制造工艺规划；
使用工时行业标准，计算分析详细工时信息，进行工时优化；
方案亮点
可以设定人体模型的很多特征，更加符合真实操作者特征情况，让仿真结果更精准；
能够结合操作工具进行动作仿真验证，分析人员操作关节疲劳负荷强度，分析操作者视野目视情况；
图10 人机工程仿真
机器人仿真
方案概述
机器人离线编程，程序输出，虚拟调试；
机器人运动仿真验证；
方案亮点
提供一个集成的平台环境高效地进行编程、仿真、优化工业机器人的行为，全部都在一个3D沉浸式的环境中完成；
丰富的机器人库资源，提供高级机器人运动控制器，机器人布局工具，路径规划工具。
图11 机器人编程及仿真验证
物流优化仿真验证
方案概述
工艺布局的优化；
物流通道的优化；
产能验证与分析；
生产系统瓶颈分析；
方案亮点
实现工厂物流布局的一次成功率；
在产能爬坡阶段，实现产线快速调整；
在工厂改造环节，实现多方案择优；
在工厂硬件投资环节，精确定义设备数量。
图12 物流仿真优化
虚拟现实及沉浸式协同评审
方案概述
虚拟培训；
沉浸式工厂漫游；
沉浸式协同评审；
方案亮点
原生支持虚拟现实设备；
沉浸式1:1比例的产品可视化，以体验产品的空间体量；
直接在建模应用中支持从入门到高端的虚拟现实系；
支持各类终端体验，个人、团队沉浸式体验。
图13 虚拟现实及沉浸式协同评审
总结
基于达索系统3DEXPERIENCE平台的数字化工艺解决方案实现了结构化的工艺编制方式，集成化的业务应用模式，多样化的工艺协作方式，打通了研发、工艺、生产的数字链条，提高了企业工艺规划的效率和质量，降低了研发成本，打造研发与工艺一体化的产品研发体系，助力企业实现智能制造浪潮下的数字化转型。
来源：达索系统
