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摘要：数字化时代的标志，就是数字化技术和产品，数字化汽车制造工艺也是最具代表性的技术之一。数字化工厂技术的主旨实际上就是将产品、工艺及资源三者有机地结合起来，在3D技术、模拟技术的渲染条件下，直观地观察每个工位所包含的全部信息。这样可以使工艺规划人员很容易地发现设计的问题所在，可以及时地反馈到设计部门，然后再做相应的调整，将制造成本降低到最小。基于此，本文主要对数字化工厂技术在汽车装配工艺中的应用进行分析探讨。
关键词：数字化工厂技术；汽车装配工艺；应用
1、前言
数字化工厂技术是数字制造中关键环节之一，数字化工厂技术主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，从而实现工厂、车间和生产线以及产品从设计到制造实现的转化工程，使设计到生产制造之间的不确定性降低，在数字空间中将生产制造过程进行压缩和提前，使生产制造过程在数字空间中得以检验，从而提高系统的成功率和可靠性，缩短从设计到生产地转化时间。
2、工艺的建立
在工艺规划的工作中，主要有三个任务，（1）根据质量特性文件，分析每个零件的安装方法；（2）工时分析，计算安装零件时，每个工步的安装工时；（3）工艺流程规划，对每个单步操作进行安装顺序分析，并分配到每个工位。
2.1分析安装方法
在分析零件的安装方法时，数字化工厂可对零件的安装进行仿真，方法是给出零件的安装路径，然后根据路径进行仿真，仿真过程中使用干涉验证的方法检查装配方法是否合理，最后会给出检测的报告。图1为对仪表板合装工位的仿真案例。一般来讲，零件的安装方法都会以工艺卡片的文件形式来体现。在数字化工厂软件中，并没有对工艺卡片等进行集成，原因是考虑到每个主机厂的工艺卡片的内容和排版形式都不同。所以如果要完成与工艺文件的集成，一般来讲都需要对软件进行二次开发，也就是对软件进行客户化处理。要使软件更好地应用到实际工作中，一些客户化的定制是十分必要的。同时，數字化工厂支持e-Bop的功能，也就是以工艺部门为服务器，以生产车间、质量等相关部门为客户端，工艺部门直接在软件中发布新产品或者新版本的工艺文件，车间直接通过访问服务器了解文件的更改情况。使用这种方式代替原有的工艺文件打印后下发的模式，可以节约成本，而且更便于的管理。
2.2工时分析
工时分析主要是对零件的安装时间进行仿真计算。汽车的装配主要是人的操作，所以工时主要是计算操作者对每个零件的工作时间。数字化工厂技术的工时分析是以MTM（MethodsofTimeMeasurement）国际标准工时计算法则为核心基础进行计算。MTM的计算方法是将工作或工作单元分解成基本动作。分解的动作主要包括：移动、放下、定向、装配、使用、拆卸和精神准备等动作要素，每个要素有多个值，通过调节因素，以便选择合适的表格值。调节因素包括：重量、距离、物体尺寸，以及动作的难度等。然后合计动作的标准时间，得出工作的正常时间，最后在正常时间上加上宽放时间，得出标准工作时间。不过由于这种工时的计算方法比较繁琐，比较不适宜在工作中使用，一般来讲，每个汽车主机厂都该应根据自己公司的工作实际情况，制订一套工时的计算方法，用来简化计算工时的工作量。同样，数字化工厂软件可以将每个公司自己的工时计算方法与软件结合起来，这也属于对软件的客户化处理。另外，数字化工厂软件中会有一个工艺库的概念，主要是储存一些比较典型的安装样板。如，在现实生产中，安装一个需要使用四个螺栓紧固的零件，它的工时为20秒。那么把这个工艺过程加入到工艺库中，待有同样的案例出现时，可以直接使用这个时间标准。
2.3工艺流程分析
数字化工厂软件具有自动线平衡的功能，自动线线平衡功能主要是根据之前对安装零件的分析，利用pert图搭接安装的先后关系，将所有的操作平均分配到生产线，对于一些不涉及到装配顺序的零件，用来平衡时间关系，系统计算完成后，观察每个工位的装配工作，然后再将操作分配到人。
3、资源的建立
资源的建立是组建数字化工厂过程中工作量最大的部分。由于是使用3D仿真技术，那么对于所有的设备都必须有3D的模型。在完成模型的建立后，就需要将所有的设备按照图纸进行布局。规划员可以将规划图纸导入系统，将平面布置图作为背景，将资源中包含的设备、人员、工具、工装、夹具、钢结构和物料箱等相关资源布置到工厂相应的位置。并且数字化工厂技术支持协同工作，每个工程师可以负责完成自己的生产区域的布局，最后再将所有的资源汇总。图2为资源布局图。
目前在工业技术先进国家，3D技术基本已经成熟，设备供应商基本都有能力提供3D图样。国内的大多数设备供应商厂家对这方面的能力还不够成熟，但有很多公司已经认识到3D图样的重要性，随着工业水平的发展，相信在这方面的能力都会有很大的提升。完成了产品的输入、工艺的安排和资源的布局，那么下一步就是将工艺、产品与资源整合在一起。以工艺为核心，将产品和资源附在工艺上，做出生产线的装配树，从而进行装配仿真模拟。在这一过程中，主要工作内容包括装配顺序的规划验证、装配运动验证、干涉检查和装配工程仿真。装配仿真模拟能够清晰地看到每个工位做什么工作、涉及到什么产品，以及使用什么样的资源。应该说，能够直观地观察到整个工厂的情况，大大地帮助规划人员对模拟现场的分析从而做出更好的调整。当所有的调整都结束后，数字化工厂软件输出整个工厂的工艺概况表。概况表的信息以工段和工位为单元，涵盖了产品、工艺和资源全部信息。
4、人机工程
人机工程仿真模块主要仿真人体在特定的工作环境下的一些行为变化，如动作的时间评估、工作姿态好坏的评估和疲劳强度的评估。系统可提供多种人体模型标准，可以详细仿真工人在特定工作环境下的人机工程问题。系统提供多种人体建模标准，可以根据不同的人体模型输入不同的参数，如性别、体重和身高。并且，建立关于人体模型的数据库和良好的可视界面，进行人体模型主要属性的设置，分析人体可触及范围。在仿真环境下，系统自动分析人力能够包罗到的空间，分析人体可以触及的范围和动作时间，系统支持MTM工时定额评估标准，快速分析动作时间。同时，人体动作的控制由宏命令编译。
在仿真环境下，系统自动分析人双眼包罗空间，分析人可以看见的范围，提供多种的人体工程评估标准。系统支持包括：OWAS（工作姿态分析）、BurandtScheultets（抓取力分析）和NIOSH81/91（疲劳评估标准）。
实际上，数字化工厂的构建如同建立一个实际工厂一样，在建立初期需要投入大量的人力和物理，需要构建工厂、车间、生产线以及设备的数字模型，一旦建立完成，就可以长期使用进行仿真。尤其对于验证新车型是否在原有生产线生产的可行性分析，有极大地帮助。数字化工厂系统通过工艺规划部门、产品研发部门、生产工程部门和生产车间的高度信息共享，实现各部门间的并行协同作业。同时，可以在产品的设计、规划阶段就预测整个产品的全生命周期的本质行为，把潜在的问题解决在设计阶段，从而避免时间和资金的问题。相信不久以后，数字化制造技术会成为提高企业和产品竞争力的重要手段。
5、结语
随着科技的不断发展，数字化汽车制造工艺，作为一种新型的具有广阔发展前景的工艺，应该被广泛推广和深入研究。要进一步完善和发展数字化汽车制造工艺技术，发挥并利用计算机系统的优势，为汽车制造业发展注入行动力，这样才能实现以最少的投入获得最大的产出，把利益放大到最大化。
参考文献：
[1]李成瑶.数字化制造技术在汽车总装工艺中的应用研究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（12）：149-150.
[2]李险峰.数字化汽车制造工艺漫谈[J].金属世界，2011（03）：27-30.
关键词：数字化工厂技术；汽车装配工艺；应用
1、前言
数字化工厂技术是数字制造中关键环节之一，数字化工厂技术主要解决产品设计和产品制造之间的“鸿沟”，从而实现工厂、车间和生产线以及产品从设计到制造实现的转化工程，使设计到生产制造之间的不确定性降低，在数字空间中将生产制造过程进行压缩和提前，使生产制造过程在数字空间中得以检验，从而提高系统的成功率和可靠性，缩短从设计到生产地转化时间。
2、工艺的建立
在工艺规划的工作中，主要有三个任务，（1）根据质量特性文件，分析每个零件的安装方法；（2）工时分析，计算安装零件时，每个工步的安装工时；（3）工艺流程规划，对每个单步操作进行安装顺序分析，并分配到每个工位。
2.1分析安装方法
在分析零件的安装方法时，数字化工厂可对零件的安装进行仿真，方法是给出零件的安装路径，然后根据路径进行仿真，仿真过程中使用干涉验证的方法检查装配方法是否合理，最后会给出检测的报告。图1为对仪表板合装工位的仿真案例。一般来讲，零件的安装方法都会以工艺卡片的文件形式来体现。在数字化工厂软件中，并没有对工艺卡片等进行集成，原因是考虑到每个主机厂的工艺卡片的内容和排版形式都不同。所以如果要完成与工艺文件的集成，一般来讲都需要对软件进行二次开发，也就是对软件进行客户化处理。要使软件更好地应用到实际工作中，一些客户化的定制是十分必要的。同时，數字化工厂支持e-Bop的功能，也就是以工艺部门为服务器，以生产车间、质量等相关部门为客户端，工艺部门直接在软件中发布新产品或者新版本的工艺文件，车间直接通过访问服务器了解文件的更改情况。使用这种方式代替原有的工艺文件打印后下发的模式，可以节约成本，而且更便于的管理。
2.2工时分析
工时分析主要是对零件的安装时间进行仿真计算。汽车的装配主要是人的操作，所以工时主要是计算操作者对每个零件的工作时间。数字化工厂技术的工时分析是以MTM（MethodsofTimeMeasurement）国际标准工时计算法则为核心基础进行计算。MTM的计算方法是将工作或工作单元分解成基本动作。分解的动作主要包括：移动、放下、定向、装配、使用、拆卸和精神准备等动作要素，每个要素有多个值，通过调节因素，以便选择合适的表格值。调节因素包括：重量、距离、物体尺寸，以及动作的难度等。然后合计动作的标准时间，得出工作的正常时间，最后在正常时间上加上宽放时间，得出标准工作时间。不过由于这种工时的计算方法比较繁琐，比较不适宜在工作中使用，一般来讲，每个汽车主机厂都该应根据自己公司的工作实际情况，制订一套工时的计算方法，用来简化计算工时的工作量。同样，数字化工厂软件可以将每个公司自己的工时计算方法与软件结合起来，这也属于对软件的客户化处理。另外，数字化工厂软件中会有一个工艺库的概念，主要是储存一些比较典型的安装样板。如，在现实生产中，安装一个需要使用四个螺栓紧固的零件，它的工时为20秒。那么把这个工艺过程加入到工艺库中，待有同样的案例出现时，可以直接使用这个时间标准。
2.3工艺流程分析
数字化工厂软件具有自动线平衡的功能，自动线线平衡功能主要是根据之前对安装零件的分析，利用pert图搭接安装的先后关系，将所有的操作平均分配到生产线，对于一些不涉及到装配顺序的零件，用来平衡时间关系，系统计算完成后，观察每个工位的装配工作，然后再将操作分配到人。
3、资源的建立
资源的建立是组建数字化工厂过程中工作量最大的部分。由于是使用3D仿真技术，那么对于所有的设备都必须有3D的模型。在完成模型的建立后，就需要将所有的设备按照图纸进行布局。规划员可以将规划图纸导入系统，将平面布置图作为背景，将资源中包含的设备、人员、工具、工装、夹具、钢结构和物料箱等相关资源布置到工厂相应的位置。并且数字化工厂技术支持协同工作，每个工程师可以负责完成自己的生产区域的布局，最后再将所有的资源汇总。图2为资源布局图。
目前在工业技术先进国家，3D技术基本已经成熟，设备供应商基本都有能力提供3D图样。国内的大多数设备供应商厂家对这方面的能力还不够成熟，但有很多公司已经认识到3D图样的重要性，随着工业水平的发展，相信在这方面的能力都会有很大的提升。完成了产品的输入、工艺的安排和资源的布局，那么下一步就是将工艺、产品与资源整合在一起。以工艺为核心，将产品和资源附在工艺上，做出生产线的装配树，从而进行装配仿真模拟。在这一过程中，主要工作内容包括装配顺序的规划验证、装配运动验证、干涉检查和装配工程仿真。装配仿真模拟能够清晰地看到每个工位做什么工作、涉及到什么产品，以及使用什么样的资源。应该说，能够直观地观察到整个工厂的情况，大大地帮助规划人员对模拟现场的分析从而做出更好的调整。当所有的调整都结束后，数字化工厂软件输出整个工厂的工艺概况表。概况表的信息以工段和工位为单元，涵盖了产品、工艺和资源全部信息。
4、人机工程
人机工程仿真模块主要仿真人体在特定的工作环境下的一些行为变化，如动作的时间评估、工作姿态好坏的评估和疲劳强度的评估。系统可提供多种人体模型标准，可以详细仿真工人在特定工作环境下的人机工程问题。系统提供多种人体建模标准，可以根据不同的人体模型输入不同的参数，如性别、体重和身高。并且，建立关于人体模型的数据库和良好的可视界面，进行人体模型主要属性的设置，分析人体可触及范围。在仿真环境下，系统自动分析人力能够包罗到的空间，分析人体可以触及的范围和动作时间，系统支持MTM工时定额评估标准，快速分析动作时间。同时，人体动作的控制由宏命令编译。
在仿真环境下，系统自动分析人双眼包罗空间，分析人可以看见的范围，提供多种的人体工程评估标准。系统支持包括：OWAS（工作姿态分析）、BurandtScheultets（抓取力分析）和NIOSH81/91（疲劳评估标准）。
实际上，数字化工厂的构建如同建立一个实际工厂一样，在建立初期需要投入大量的人力和物理，需要构建工厂、车间、生产线以及设备的数字模型，一旦建立完成，就可以长期使用进行仿真。尤其对于验证新车型是否在原有生产线生产的可行性分析，有极大地帮助。数字化工厂系统通过工艺规划部门、产品研发部门、生产工程部门和生产车间的高度信息共享，实现各部门间的并行协同作业。同时，可以在产品的设计、规划阶段就预测整个产品的全生命周期的本质行为，把潜在的问题解决在设计阶段，从而避免时间和资金的问题。相信不久以后，数字化制造技术会成为提高企业和产品竞争力的重要手段。
5、结语
随着科技的不断发展，数字化汽车制造工艺，作为一种新型的具有广阔发展前景的工艺，应该被广泛推广和深入研究。要进一步完善和发展数字化汽车制造工艺技术，发挥并利用计算机系统的优势，为汽车制造业发展注入行动力，这样才能实现以最少的投入获得最大的产出，把利益放大到最大化。
参考文献：
[1]李成瑶.数字化制造技术在汽车总装工艺中的应用研究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017（12）：149-150.
[2]李险峰.数字化汽车制造工艺漫谈[J].金属世界，2011（03）：27-30.