長安數(shù)字化工廠實施案例——DGT助力制造產(chǎn)業(yè)升級
隨著 “工業(yè)4.0”的熱潮從德國涌向全球及“中國制造2025”的實施，制造企業(yè)競爭日趨激烈，人口紅利逐漸消失、產(chǎn)品復(fù)雜程度越來越高、消費者需求更加多元化等等是所有制造企業(yè)面臨的難題，在這樣的背景下，數(shù)字化工廠技術(shù)應(yīng)運而生。數(shù)字化工廠是智能制造和工業(yè)4.0、中國制造2025實現(xiàn)的必由之路，數(shù)字化工廠是邁向智能工廠的基礎(chǔ)。
數(shù)字化工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，從根本上減少工藝開發(fā)時間，縮短產(chǎn)品上市周期，降低制造企業(yè)的成本，提高制造企業(yè)的市場競爭力；是現(xiàn)代數(shù)字化制造技術(shù)與計算機仿真技術(shù)的結(jié)合的產(chǎn)物，同時具有鮮明的特征，給基礎(chǔ)制造業(yè)注入了新的活力。
下面我們將以重慶長安為例來介紹下，制造數(shù)字化驅(qū)使下，DGT實施的數(shù)字化工廠：
自2014年起，重慶長安汽車股份有限公司便提出由傳統(tǒng)工廠邁向智能工廠，全面實現(xiàn)長安工業(yè)4.0的戰(zhàn)略目標，至今項目已經(jīng)進行到三期。
DGT作為國內(nèi)最具影響力的數(shù)字化工廠解決方案的供應(yīng)商，為長安汽車提供基于西門子Tecnomatix平臺的數(shù)字化工廠解決方案已全面應(yīng)用于汽車沖壓、焊接、涂裝、總裝這四大工藝中，應(yīng)用范圍涉及到產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃與生產(chǎn)執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，包括虛擬仿真、虛擬調(diào)試、虛擬現(xiàn)實、點云掃描等技術(shù)。
工藝規(guī)劃
1、標準化建設(shè)：建立標準工藝庫、標準工時、資源庫（包括焊槍庫、機器人庫等）、客戶化標準定制等一系列標準，通過工藝知識的積累及傳承，實現(xiàn)標準化工廠的建設(shè)；
2、定制化開發(fā)：在數(shù)字化工廠實施過程中，陸續(xù)開發(fā)了各種工具，如PDM系統(tǒng)集成接口、工藝規(guī)程批量轉(zhuǎn)換工具、工藝輸出文檔、焊點提取工具等，大幅提升了工藝人員的工作效率；
3、生產(chǎn)線布局：在虛擬環(huán)境中對生產(chǎn)線布局方案設(shè)計進行驗證，完善并優(yōu)化總體布局方案，縮短現(xiàn)場整改時間，節(jié)省大量后期改造費用；
4、其他模塊：通過線平衡分析、焊點自動分配、MTM工時分析等工具的使用縮短工藝規(guī)劃時間、提高工藝規(guī)劃質(zhì)量；
虛擬仿真
虛擬仿真是在Process Simulate軟件提供的三維虛擬環(huán)境中，對裝配過程、機器人、人機工程等進行規(guī)劃，通過仿真結(jié)果分析方案中存在的問題，并及時進行調(diào)整和優(yōu)化，減少生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)的更改，從而有效降低成本、縮短工期、提高效率。
裝配仿真：在虛擬環(huán)境中模擬裝配工藝過程，提前發(fā)現(xiàn)裝配過程中存在的干涉、裝配順序不合理等問題，優(yōu)化裝配工藝，提升裝配效率；
機器人仿真：在虛擬環(huán)境中，規(guī)劃機器人的運動軌跡，輸出可達、無干涉、滿足節(jié)拍要求等條件的機器人程序，大幅提高工藝規(guī)劃效率；
人機工程：通過模擬人工任務(wù)，優(yōu)化工廠作業(yè)區(qū)域的布局和驗證手工裝配的可行性，保證在工藝加工過程中工人的視野不被遮擋、作業(yè)空間方便工人操作、作業(yè)范圍在肢體可達到的范圍，還可以利用軟件中強大的分析工具對人體姿態(tài)、人體受力、能量消耗等人體工程學進行分析，避免工人受傷害的風險，創(chuàng)建符合人體工程學要求的人工任務(wù)。
虛擬調(diào)試
虛擬調(diào)試技術(shù)是汽車制造行業(yè)目前尖端的技術(shù)之一，它結(jié)合了前期3D建模，模擬，機器人離線調(diào)試，電氣調(diào)試等所有部分，在虛擬環(huán)境下進行集成，可以真實地體現(xiàn)集成時的所有情況。達到驗證檢查機器人邏輯和電氣程序的目的，極大節(jié)省現(xiàn)場調(diào)試時間。
虛擬調(diào)試是在連接仿真模型與物理的PLC、HMI和機器人等自動化設(shè)備的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)控制邏輯與機械設(shè)備的虛實通信，對生產(chǎn)系統(tǒng)進行預(yù)調(diào)試；
目前，通過在多個項目中應(yīng)用虛擬調(diào)試技術(shù)實現(xiàn)如下效益：
1、構(gòu)建、優(yōu)化虛擬集成工作流程，攻克多項虛擬集成技術(shù)難題；
2、制定多項數(shù)字化虛擬集成相關(guān)標準；
3、在集成前發(fā)現(xiàn)問題并解決，極大程度上解決了虛擬集成技術(shù)現(xiàn)場的集成隱患，節(jié)省現(xiàn)場調(diào)試時間近1/3。
虛擬現(xiàn)實
利用Process Simulate VR模塊功能，把VR技術(shù)與數(shù)字化仿真模型進行虛實互聯(lián)，模擬虛擬現(xiàn)實分析的過程，可以為虛擬實現(xiàn)車間機器人及自動化設(shè)備等加載過程模擬研究，并通過虛擬現(xiàn)實眼鏡對場景進行分析和驗證。
通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬環(huán)境中可實現(xiàn)：
1、控制三維動態(tài)仿真模型的運行，并對運行軌跡、可達性等進行分析；
2、對仿真模型的機器人及自動化設(shè)備進行移動、搬運等操作；
3、對仿真模型的機器人及自動化設(shè)備進行標注、測量、分析；
4、多角度、不同細節(jié)進行評審。
點云技術(shù)
結(jié)合Tecnomatix軟件可以將工廠激光掃描的點云和仿真技術(shù)緊密地融合，利用掃描設(shè)備將對象掃描成點云，可直接導(dǎo)入到Process Simulate中，從而更緊密地將顯示工廠與虛擬工廠結(jié)合，不斷地優(yōu)化和仿真確認得到最佳的工廠設(shè)計方案。
通過點云技術(shù)我們可以縮短傳統(tǒng)的資源建模時間和對資源位置、外形進行快速校準和響應(yīng)，通過導(dǎo)入的點云數(shù)據(jù)PS可進行仿真驗證模擬，避免了由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)缺失或者不準確導(dǎo)致的重建數(shù)模而拉長周期和仿真源頭錯誤。
利用掃描技術(shù)能夠根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來規(guī)劃制造廠的布局，同時考慮工廠的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)有資源等，并避免出現(xiàn)問題，對工廠改造具有及其重要的作用。
結(jié)束語： 基于Tecnomatix平臺的數(shù)字化工廠解決方案提供了從工藝方案規(guī)劃到制造過程驗證的完整解決方案。
通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)生產(chǎn)線、裝配單元以及工藝過程的設(shè)計、規(guī)劃、方案驗證及詳細的設(shè)計和仿真、優(yōu)化，并保證信息及時更新、交流和共享。
數(shù)字化工廠技術(shù)會為未來制造行業(yè)帶來新的生命與活力。
