论文部分内容阅读
摘要：汽车产品的一致性管理是汽车企业生产管理的重要组成部分，随着国家对汽车产品的管理更加强调事中事后监管，企业的主体责任越发重要。数字化工厂是基于产品整个生命周期数据，在虚拟的计算机环境中，对整个生命周期的生产过程进行仿真、评枯以及进一步地优化，并延伸到产品的整个生命周期的新型的生产及组织方式中。数字化工厂是数字制造技术和计算机仿真技术完美相结合的产物，它的出现给汽车制造业注入了新的生命和活力，称为沟通产品设计和制造的纽带和桥梁。该文介绍了“数字化工厂”制造过程管理系统，阐述了其特点、应用，并列举成功运用的案例，得出结论即实施与开发、系统集成是企业成功应用“数字化工厂”的关健。
关键词：数字化工厂装焊线白车身
我国汽车产品生产一致性现状决定了应加快产品生产一致性管控研究进程，积极推进开展生产一致性监督管理。产品生产一致性水平的提升将极大推动我国汽车产业由汽车产业大国向汽车产业质量强国迈进。因此，建立一套整车生产一致性管控平台，为企业提供先进的生产一致性管控方式和信息化解决方案，从而促进企业树立生产一致性保障理念，增强企业生产一致性保障能力，提高产品生产一致性水平，将有力推动企业整体信息化水平的提升。随着汽车市场的竞争的日趋激烈，企业都在不断地发展、优化、完善自己的产品的开发和制造系统，每个企业都在寻找更优秀的“数字化工厂”制造过程管理系统，来对其生产制造进行相应地支持和改进。
1 数字化工厂的特点
制造过程应用系统使得实际制造在虚拟现实环境中进行“预览”，提供多种辅助工具来输出工艺文件、图表;这样既缩短安装、调试周期，各工位的工作量又得到了平衡，提高了可靠性、效率和质量，降低了生产线成本，缩短了规划的周期。
2 技术性能指标
2.1统一的数据库管理平台
工艺规划数据通过分类管理，方便工艺规划数据和查找，数据检索和参数查询瞬间完成。通过工艺和制造资源数据的累积，资源库和工艺库都可以在后续工艺规划中再度利用。
2.2工艺规划、模拟验证
三维仿真环境下来实施工艺规划、模拟验证、工装夹具与产品之间的干涉、可制造性的验证。
例如：焊接中最合适焊枪的选择，夹具、机器人产品是否有干涉，优化路径，添加中间点、中间点的优化，机器人工位离线调试和编程，机器人程序输出团。
2.3客户化输出
系统可提供若干种辅助工具来进行快速输出工艺文件和图表，大大降低了文档编制和输出的工作量。。
2.4知识库
数字化工厂具有标准化的工艺知识库，可以便于后续的规划项目中进行重复利用，整个工艺规划的周期得到了相应的缩短，也加快了新产品上市的过程。
2.5系统集成
具有集成工时分析工具实现了工时分析，平衡了每个工位的工作量，提高了制造资源的合理有效的利用率，达到了很高的JPH，生产线产能得到了有效提高。
2.6具有统一的数据平台即“数字化工厂”
其主要通过网络来具体实现供应商间的并行工程。
3 数字化工厂的应用
3.1装焊线一白车身生产准备规划
为了给白车身完整的工程规划、设计、管理、项目跟踪的团队协同环境，为生产线提供了2D/3D布局图，减少项目30%的规划工作量;综合焊接管理，焊接信息查询时间减少了75%;减少丢失焊点80%;提高资源利用率高达85%。
3.2总装一解决总装的工艺规划
为总装制造工程提供了相应的设计、规划、管理和团队协同制造环境，解决了生产线的工艺规划问题。减少了用于装配可行性模型的数量，对复杂的装配进行了干涉仿真，进行早期预侧、消除风险工程，规划简单的装配路径，优化了生产线的物流系统，缩短了生产准备的时间。
3.3发动机解决方案
发动机生产线上的装配线的设计、质量管理以及优化据此得到了完美的解决。各个部门的协作，免去了不必要的设计和更改，有利于利用标准化资源和工艺模板对新产品的工艺规划，降低了投资成本。
3.4冲压、生产线的仿真、模具的运动校核
通过三维图形浏览，得到了更充足的信息沟通，早期的设计冲突可通过相应的分析得到，并且进行相应的运动优化，同步进行工艺设计，减少了调整时间和冲压生产线的建立，优化了工作循环的时间。
3.5喷漆模块
仿真喷漆，优化厚度、路径，优选喷漆工具，快速精确的工艺规划。
3.6eM一Plant物流仿真模块
通过仿真工具，对复杂的生产制造系统进行仿真并且优化，可快速有效地分析验证，复杂的制造体系进行快速建模，对产品制造能力的评估、优化相应的生产线、分析其缓冲的区域，找出瓶颈点并计算进行优化，根据这些来定出最佳的物流控制方法，对项目进行早期的风险和错误验证，及时进行纠正和改进，在一周时间内完成产品生产线的初步规划，过去需一个月的生产周期，应用此软件可以大大缩短时间、高效率、精确地对项目进行评估，并且针对典型工艺和数据可以重复利用，减少了重复劳动，项目流程时间，取代了手工劳动，对工装卡具的数据验证后可进行设计制造，各个部门的人员进行信息共享。
4 整车生产一致性管控系统功能
4.1建立企业级车型基础数据库，通过数据接口或数据采集的方式，获取本企业车型在各行业机构发布的数据，形成企业级的车型基础数据库，数据内容包含公告发布数据、整车一致性认证数据、环保信息公开数据、油耗数据以及 CCC 强制认证数据等数据，作为整车生产一致性管控系统数据核查的基础。
4.2建立以款型为基础的车辆数据库，通过将公告发布数据进行有效的配置拆分，并以此关联该款车辆对应的车辆一致性证书编号、环保信息公开编号，形成车型的某一单配置款型的车辆信息库。
4.3保证证书参数的一致性，系统通过直接拍照扫描或者图片导入的两种形式录入证书，系统首先通过图像降噪处理，优化关键细节，过滤无用细节，然后根据开源识别库 openCV和 OCR 引擎进行图像切割、图像识别，并根据参数与值的对应关系生成符合接口要求的数据格式。系统为提升识别准确率，识别过程中根据提前准备好的词典文件，进行纠错处理，最终系统形成车辆随车证书参数数据库与该款型对应的车辆数据库进行参数一致性核查，保证打印随车证书与各行业机构发布数据的一致性。
5结语
在汽车领域，“数字化工厂”制造过程管理系统得到了非常广泛的应用，实现了制造过程管理的信息自动化，时间、质量和成本等方面都产生了巨大的经济效益。但相应的产品设计的可制造验证、工艺的规划、生产过程中制定的计划、验证、夹具设计以及验证、生产线以及物流的规划、PLC、NC程序的编制等，并不是一般的单个的工具软件系统，而是ERP、CAD/PDM系统相似的系统。客户化地开发与实施、系统集成是关乎到我们能否成功应用“数字化工厂”的关键。
参考文献：
[1] 基于新型自行車地锁的自行车管理系统[J].陈兆仕，刘珂，胡宗明.电子技术与软件工程.2016（12）
[2] 白车身生产线焊点管理系统的构建[J].刘海江，李运，尹萍.机电一体化.2009（07）
[3] 汽车修理管理系统的初步设计[J].张磊.职业.2011（08）
[4] 整车合格证打印管理系统的设计与实现[J].马超.汽车工程师.2014（05）
[5] 出租车IC卡管理系统的开发与应用[J].何冬梅，吕晶.计量与测试技术.2007（08）
[6] 汽车故障码管理系统的优化设计[J].魏勋强.科技信息.2012（12）
（作者单位：中国汽车工业工程有限公司）
关键词：数字化工厂装焊线白车身
我国汽车产品生产一致性现状决定了应加快产品生产一致性管控研究进程，积极推进开展生产一致性监督管理。产品生产一致性水平的提升将极大推动我国汽车产业由汽车产业大国向汽车产业质量强国迈进。因此，建立一套整车生产一致性管控平台，为企业提供先进的生产一致性管控方式和信息化解决方案，从而促进企业树立生产一致性保障理念，增强企业生产一致性保障能力，提高产品生产一致性水平，将有力推动企业整体信息化水平的提升。随着汽车市场的竞争的日趋激烈，企业都在不断地发展、优化、完善自己的产品的开发和制造系统，每个企业都在寻找更优秀的“数字化工厂”制造过程管理系统，来对其生产制造进行相应地支持和改进。
1 数字化工厂的特点
制造过程应用系统使得实际制造在虚拟现实环境中进行“预览”，提供多种辅助工具来输出工艺文件、图表;这样既缩短安装、调试周期，各工位的工作量又得到了平衡，提高了可靠性、效率和质量，降低了生产线成本，缩短了规划的周期。
2 技术性能指标
2.1统一的数据库管理平台
工艺规划数据通过分类管理，方便工艺规划数据和查找，数据检索和参数查询瞬间完成。通过工艺和制造资源数据的累积，资源库和工艺库都可以在后续工艺规划中再度利用。
2.2工艺规划、模拟验证
三维仿真环境下来实施工艺规划、模拟验证、工装夹具与产品之间的干涉、可制造性的验证。
例如：焊接中最合适焊枪的选择，夹具、机器人产品是否有干涉，优化路径，添加中间点、中间点的优化，机器人工位离线调试和编程，机器人程序输出团。
2.3客户化输出
系统可提供若干种辅助工具来进行快速输出工艺文件和图表，大大降低了文档编制和输出的工作量。。
2.4知识库
数字化工厂具有标准化的工艺知识库，可以便于后续的规划项目中进行重复利用，整个工艺规划的周期得到了相应的缩短，也加快了新产品上市的过程。
2.5系统集成
具有集成工时分析工具实现了工时分析，平衡了每个工位的工作量，提高了制造资源的合理有效的利用率，达到了很高的JPH，生产线产能得到了有效提高。
2.6具有统一的数据平台即“数字化工厂”
其主要通过网络来具体实现供应商间的并行工程。
3 数字化工厂的应用
3.1装焊线一白车身生产准备规划
为了给白车身完整的工程规划、设计、管理、项目跟踪的团队协同环境，为生产线提供了2D/3D布局图，减少项目30%的规划工作量;综合焊接管理，焊接信息查询时间减少了75%;减少丢失焊点80%;提高资源利用率高达85%。
3.2总装一解决总装的工艺规划
为总装制造工程提供了相应的设计、规划、管理和团队协同制造环境，解决了生产线的工艺规划问题。减少了用于装配可行性模型的数量，对复杂的装配进行了干涉仿真，进行早期预侧、消除风险工程，规划简单的装配路径，优化了生产线的物流系统，缩短了生产准备的时间。
3.3发动机解决方案
发动机生产线上的装配线的设计、质量管理以及优化据此得到了完美的解决。各个部门的协作，免去了不必要的设计和更改，有利于利用标准化资源和工艺模板对新产品的工艺规划，降低了投资成本。
3.4冲压、生产线的仿真、模具的运动校核
通过三维图形浏览，得到了更充足的信息沟通，早期的设计冲突可通过相应的分析得到，并且进行相应的运动优化，同步进行工艺设计，减少了调整时间和冲压生产线的建立，优化了工作循环的时间。
3.5喷漆模块
仿真喷漆，优化厚度、路径，优选喷漆工具，快速精确的工艺规划。
3.6eM一Plant物流仿真模块
通过仿真工具，对复杂的生产制造系统进行仿真并且优化，可快速有效地分析验证，复杂的制造体系进行快速建模，对产品制造能力的评估、优化相应的生产线、分析其缓冲的区域，找出瓶颈点并计算进行优化，根据这些来定出最佳的物流控制方法，对项目进行早期的风险和错误验证，及时进行纠正和改进，在一周时间内完成产品生产线的初步规划，过去需一个月的生产周期，应用此软件可以大大缩短时间、高效率、精确地对项目进行评估，并且针对典型工艺和数据可以重复利用，减少了重复劳动，项目流程时间，取代了手工劳动，对工装卡具的数据验证后可进行设计制造，各个部门的人员进行信息共享。
4 整车生产一致性管控系统功能
4.1建立企业级车型基础数据库，通过数据接口或数据采集的方式，获取本企业车型在各行业机构发布的数据，形成企业级的车型基础数据库，数据内容包含公告发布数据、整车一致性认证数据、环保信息公开数据、油耗数据以及 CCC 强制认证数据等数据，作为整车生产一致性管控系统数据核查的基础。
4.2建立以款型为基础的车辆数据库，通过将公告发布数据进行有效的配置拆分，并以此关联该款车辆对应的车辆一致性证书编号、环保信息公开编号，形成车型的某一单配置款型的车辆信息库。
4.3保证证书参数的一致性，系统通过直接拍照扫描或者图片导入的两种形式录入证书，系统首先通过图像降噪处理，优化关键细节，过滤无用细节，然后根据开源识别库 openCV和 OCR 引擎进行图像切割、图像识别，并根据参数与值的对应关系生成符合接口要求的数据格式。系统为提升识别准确率，识别过程中根据提前准备好的词典文件，进行纠错处理，最终系统形成车辆随车证书参数数据库与该款型对应的车辆数据库进行参数一致性核查，保证打印随车证书与各行业机构发布数据的一致性。
5结语
在汽车领域，“数字化工厂”制造过程管理系统得到了非常广泛的应用，实现了制造过程管理的信息自动化，时间、质量和成本等方面都产生了巨大的经济效益。但相应的产品设计的可制造验证、工艺的规划、生产过程中制定的计划、验证、夹具设计以及验证、生产线以及物流的规划、PLC、NC程序的编制等，并不是一般的单个的工具软件系统，而是ERP、CAD/PDM系统相似的系统。客户化地开发与实施、系统集成是关乎到我们能否成功应用“数字化工厂”的关键。
参考文献：
[1] 基于新型自行車地锁的自行车管理系统[J].陈兆仕，刘珂，胡宗明.电子技术与软件工程.2016（12）
[2] 白车身生产线焊点管理系统的构建[J].刘海江，李运，尹萍.机电一体化.2009（07）
[3] 汽车修理管理系统的初步设计[J].张磊.职业.2011（08）
[4] 整车合格证打印管理系统的设计与实现[J].马超.汽车工程师.2014（05）
[5] 出租车IC卡管理系统的开发与应用[J].何冬梅，吕晶.计量与测试技术.2007（08）
[6] 汽车故障码管理系统的优化设计[J].魏勋强.科技信息.2012（12）
（作者单位：中国汽车工业工程有限公司）