利用 Tecnomatix 數(shù)字化制造解決方案及 Teamcenter 軟件提供單一來源的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造規(guī)劃信息，便于您顯著改善產(chǎn)品與流程開發(fā)活動(dòng)之間的協(xié)同。 您能更加迅速地將產(chǎn)品投入市場，同時(shí)確保高質(zhì)量制造的成本能夠得到控制。

1．業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)

當(dāng)前大型裝備制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜，產(chǎn)品配套的零件品種和數(shù)量眾多。如何將數(shù)量繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件按規(guī)定的技術(shù)要求進(jìn)行組配和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程，就是裝配工藝所要研究的內(nèi)容。由于產(chǎn)品的復(fù)雜性，導(dǎo)致了產(chǎn)品裝配過程的復(fù)雜性，是影響產(chǎn)品制造周期最主要的因素。產(chǎn)品裝配在整個(gè)制造過程中，占據(jù)了很重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品的裝配費(fèi)用占整個(gè)生產(chǎn)成本30％～50％乃至更高，因此以提高質(zhì)量和效率、降低成本為目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品裝配工藝進(jìn)行改進(jìn)和再規(guī)劃，是增強(qiáng)制造業(yè)競爭力的重要環(huán)節(jié)。

企業(yè)要在短時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成產(chǎn)品的制造任務(wù)，加快新產(chǎn)品的研制，必須在設(shè)計(jì)和制造觀念及手段上突破傳統(tǒng)方法，從過去的憑經(jīng)驗(yàn)，依靠物理試驗(yàn)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎脭?shù)字化仿真技術(shù)，采用先進(jìn)的軟件工具來協(xié)助設(shè)計(jì)、工藝人員進(jìn)行裝配分析、裝配規(guī)劃、進(jìn)一步保證裝配質(zhì)量、縮減裝配周期。

目前在很多企業(yè)中主要依賴于二維設(shè)計(jì)手段，在失去三維模型的準(zhǔn)確性和直觀性的同時(shí)，也使得基于三維幾何模型的工藝仿真與驗(yàn)證過程無從談起。主要強(qiáng)調(diào)工藝規(guī)劃，缺乏基于三維幾何模型的工藝規(guī)劃的驗(yàn)證和持續(xù)改進(jìn)。產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)過程主要依賴個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)和空間想象力，導(dǎo)致企業(yè)對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工藝師和工人依賴性很強(qiáng)，經(jīng)常容易發(fā)生裝配干涉、裝配順序不合理、路徑不優(yōu)化等問題，設(shè)計(jì)結(jié)果（工藝卡片）的表達(dá)方式也主要依賴二維表達(dá)方式，表現(xiàn)手段單一，表達(dá)方式不直觀，手段不豐富，需要操作人員具有較強(qiáng)的讀圖和空間想象能力。從而導(dǎo)致現(xiàn)場驗(yàn)證成本高，新產(chǎn)品推出周期長，不利于企業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

在目前企業(yè)已經(jīng)大量使用三維設(shè)計(jì)手段的今天，這種主要利用二維圖信息來進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的方式已經(jīng)不能適應(yīng)企業(yè)迅速發(fā)展的需要。現(xiàn)代制造企業(yè)為了提高競爭力，必須以最快的上市速度、最好的質(zhì)量、最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)來滿足不同顧客的需求。而要達(dá)到這樣的目的，在產(chǎn)品真正制造出來之前，在虛擬制造環(huán)境中以數(shù)字樣機(jī)代替物理樣機(jī)進(jìn)行各種試驗(yàn)，對(duì)其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評(píng)價(jià)，從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高產(chǎn)品快速響應(yīng)市場變化的能力。而這種虛擬制造的基礎(chǔ)不僅僅是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體造型，而且涉及基于三維實(shí)體造型的工藝規(guī)劃、加工、裝配及維修等一系列過程，例如基于仿真的制造過程碰撞干涉檢驗(yàn)及運(yùn)動(dòng)軌跡檢驗(yàn)、材料加工成型仿真、產(chǎn)品虛擬裝配等。

2. 解決方案

裝配工藝與仿真建立于企業(yè)PLM平臺(tái)之上，由流水分工、MBOM創(chuàng)建、結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)、工藝仿真與優(yōu)化、可視化工藝輸出、工藝統(tǒng)計(jì)報(bào)表部分組成，并實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)管理，與PLM系統(tǒng)共用制造資源庫。系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、維護(hù)維修、試驗(yàn)測試等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，與ERP、MES實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

Teamcenter Manufacturing是數(shù)字化工藝的主要功能模塊，它建立于企業(yè)PLM平臺(tái)Teamcenter之上，使得工藝設(shè)計(jì)與管理成為企業(yè)PLM平臺(tái)中的一個(gè)有機(jī)部分，實(shí)現(xiàn)了與PLM共享統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化、更改、流程、權(quán)限、文檔管理，共享應(yīng)用工具和集成工具，如下圖所示。

基于Teamcenter Manufacturing的數(shù)字化工藝平臺(tái)裝配工藝規(guī)劃所涉及的信息類型主要包括EBOM、MBOM、工藝路線以及工藝規(guī)程（BOP）。具體來說，工藝人員以設(shè)計(jì)部門發(fā)放的針對(duì)特定型號(hào)的EBOM（包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息、結(jié)構(gòu)信息以及零件信息）作為輸入信息，企業(yè)的知識(shí)及以往的工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并參考企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)組織形式、可利用的制造資源以及相關(guān)的工藝規(guī)范等，定義用于裝配此產(chǎn)品的工藝路線。針對(duì)工藝路線里的每一道工序（或子工藝），工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容包括該工序（或子工藝）的裝配方法、裝配工位、裝配對(duì)象（中間件及消耗物料）及裝配次序等信息。以此為基礎(chǔ)，工藝路線里的設(shè)計(jì)內(nèi)容得到進(jìn)一步的豐富，包含每道工序所需的裝配資源信息（包括設(shè)備、工夾量具、工人技能水平等）、工序圖、在制品模型、測試及質(zhì)量控制信息、裝夾及測量的注意事項(xiàng)、材料及工時(shí)定額信息等。如有必要，可將工序細(xì)分為工步或工序前準(zhǔn)備，并進(jìn)一步闡明工作內(nèi)容細(xì)節(jié)。工藝規(guī)程經(jīng)過驗(yàn)證及優(yōu)化后，以電子或紙張的形式輸出為工藝卡片，用于指導(dǎo)裝配生產(chǎn)線上的制造工程師和工人實(shí)施產(chǎn)品裝配過程。

基于MBD的裝配工藝仿真解決方案把裝配工藝仿真放在PLM環(huán)境中統(tǒng)一考慮，提供在PLM環(huán)境下的裝配工藝仿真能力。可以與數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃結(jié)合起來，以方便地驗(yàn)證裝配工藝規(guī)劃的準(zhǔn)確性和合理性。

MBOM編制

• 基于EBOM編制MBOM；
• 實(shí)現(xiàn)MBOM與EBOM的關(guān)聯(lián)；
• 實(shí)現(xiàn)MBOM與EBOM協(xié)同一致的更改和構(gòu)型管理
• MBOM向ERP、MES系統(tǒng)傳遞。
• 基于EBOM構(gòu)建MBOM       

裝配工藝設(shè)計(jì)

• 基于與EBOM關(guān)聯(lián)的MBOM編制裝配工藝，裝配件與工序?qū)?yīng)，實(shí)現(xiàn)按工序配料；
• 基于產(chǎn)品模型在可視化的數(shù)字環(huán)境中編制裝配工藝，檢驗(yàn)產(chǎn)品、工裝和裝配工藝的正確性，提高裝配的一次成功率，減少現(xiàn)場更改；
• 通過典型工藝模板和知識(shí)重用，提高新產(chǎn)品、新型號(hào)的工藝編制效率和質(zhì)量；
• 建立3D可視化工藝表現(xiàn)形式，明確和規(guī)范操作過程；
• 工藝系統(tǒng)與ERP、MES系統(tǒng)的集成。

裝配工藝規(guī)程

• 開放式、高度客戶化編輯、制作客戶文檔模版；
• 自動(dòng)鏈接數(shù)據(jù)庫中工藝文件信息到模版中形成文件，當(dāng)數(shù)據(jù)庫信息發(fā)生更新后，可以自動(dòng)刷新工藝文件；
• 包含產(chǎn)品PMI、GD&T和工藝仿真信息于一身的高度可視化工藝文檔。

裝配模擬驗(yàn)證

• 在復(fù)雜產(chǎn)品的裝配過程中，用戶經(jīng)常會(huì)面臨如下挑戰(zhàn)：
• 零件裝配發(fā)生干涉裝不上；
• 裝配順序有問題；
• 工裝夾具發(fā)生干涉不可用；
• 復(fù)雜夾具的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作有錯(cuò)誤；
• 工具、設(shè)備與工藝環(huán)境有沖突；
• 人工裝配不可行。

因此對(duì)產(chǎn)品裝配工藝進(jìn)行仿真以提高質(zhì)量和效率、降低成本為目標(biāo)的虛擬仿真，是增強(qiáng)企業(yè)競爭力的重要環(huán)節(jié)。裝配工藝仿真可縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期、降低成本、提高質(zhì)量。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，企業(yè)應(yīng)利用其結(jié)構(gòu)化的知識(shí)積累以及可重用的產(chǎn)品和資源三維模型，在制造過程早期仿真驗(yàn)證產(chǎn)品的制造過程，利用虛擬仿真技術(shù)，高效而且?guī)缀踝詣?dòng)地進(jìn)行大量的驗(yàn)證試驗(yàn)，以確保生產(chǎn)得以進(jìn)行。

基于MBD數(shù)字化裝配工藝仿真解決方案把裝配工藝仿真放在PLM環(huán)境中統(tǒng)一考慮，提供在PLM環(huán)境下的裝配工藝仿真能力。可以與數(shù)字化裝配工藝規(guī)劃結(jié)合起來，以方便地驗(yàn)證裝配工藝規(guī)劃的準(zhǔn)確性和合理性。PLM環(huán)境下的裝配工藝仿真能力具有以下特點(diǎn)：

• 裝配工藝仿真所使用的數(shù)據(jù)處于系統(tǒng)管理之中；
• 裝配工藝仿真所使用的數(shù)據(jù)能方便地從裝配工藝規(guī)劃中直接讀取；
• 能夠適應(yīng)制造過程中大數(shù)據(jù)量的需要；
• 裝配仿真能力，裝配，運(yùn)動(dòng)和人因分析的統(tǒng)一模型和統(tǒng)一環(huán)境；
• 裝配工藝仿真能力包含以下三個(gè)內(nèi)容：三維動(dòng)態(tài)裝配過程仿真，人因工程仿真和機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真。

三維動(dòng)態(tài)裝配過程仿真

西門子工業(yè)軟件的數(shù)字化裝配過程仿真提供了先進(jìn)的工具和手段，它給工藝人員提供了一個(gè)三維的虛擬制造環(huán)境來驗(yàn)證和評(píng)價(jià)我們的裝配制造過程和裝配制造方法。在此環(huán)境下，設(shè)計(jì)人員和工藝人員可同步進(jìn)行裝配工藝研究，評(píng)價(jià)裝配的工裝，設(shè)備，人員等影響下的裝配工藝和裝配方法，檢驗(yàn)裝配過程是否存在錯(cuò)誤，零件裝配時(shí)是否存在碰撞。它把產(chǎn)品，資源和工藝操作結(jié)合起來，來分析產(chǎn)品裝配的順序和工序的流程，并且在這裝配制造模型下進(jìn)行裝配工裝的驗(yàn)證，仿真夾具的動(dòng)作，仿真產(chǎn)品的裝配流程，驗(yàn)證產(chǎn)品裝配的工藝性，達(dá)到盡早發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的目的。

工藝規(guī)劃人員在裝配工藝仿真中可以在產(chǎn)品開發(fā)的早期仿真裝配過程，驗(yàn)證產(chǎn)品的工藝性，獲得完善的制造規(guī)劃。交互式或自動(dòng)地建立裝配路徑，動(dòng)態(tài)分析裝配干涉情況，確定最優(yōu)裝配和拆卸操作順序，仿真和優(yōu)化產(chǎn)品裝配的操作過程。甘特圖和順序表有助于考察裝配的可行性和約束條件。運(yùn)用這一分析工具，用戶可以計(jì)算零件間的距離并可以專門研究裝配路徑上有問題的區(qū)域。在整個(gè)過程中，系統(tǒng)可以加亮干涉區(qū)，顯示零件裝配過程中可能實(shí)際發(fā)生的事件。用戶也可以建立線框或?qū)嶓w的截面以便更細(xì)致地觀察裝配的空間情況，幫助用戶分析裝配過程并檢測可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

裝配過程中，更多的裝配問題與現(xiàn)場的裝配環(huán)境相關(guān)。所以動(dòng)態(tài)裝配過程仿真在復(fù)雜的工裝、夾具、設(shè)備環(huán)境下對(duì)復(fù)雜的零部件的裝配更能發(fā)揮作用。下圖是對(duì)復(fù)雜的型架和夾具所做的三維動(dòng)態(tài)裝配仿真。以便在工裝夾具在投入制造以前，對(duì)工裝夾具的可行性進(jìn)行評(píng)估。

人因工程仿真

人因工程仿真能用來解決下圖提出的一些問題（如：人機(jī)交互時(shí)候的可視、可達(dá)與可裝配性等裝配工藝可行性問題），此外還能應(yīng)用在產(chǎn)品的維修領(lǐng)域和對(duì)工時(shí)定額的研究方面。

人因工程仿真能詳細(xì)評(píng)估人體在特定的工作環(huán)境下的一些行為表現(xiàn)，如動(dòng)作的時(shí)間評(píng)估、工作姿態(tài)好壞的評(píng)估、疲勞強(qiáng)度的評(píng)估等。可快速的分析人體可觸及范圍，分析人體視野，從而來分析裝配時(shí)人體的可操作性和裝配操作的可達(dá)性。還可以分析人體最大或最佳的觸手工作范圍，?幫助改善工位設(shè)計(jì)。能進(jìn)行動(dòng)作時(shí)間分析，系統(tǒng)支持MTM-1/2工時(shí)定額評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來達(dá)到工位能力的平衡。簡化工作及提高效率。系統(tǒng)提供多種人體建模模型標(biāo)準(zhǔn)，以及人因評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具有完善的評(píng)價(jià)體系和更為柔性的動(dòng)作仿真功能。下圖是具體應(yīng)用實(shí)例。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真

機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真可對(duì)裝配過程中的運(yùn)動(dòng)資源，如夾具的動(dòng)作，零件的搬運(yùn)，設(shè)備的動(dòng)作等進(jìn)行模擬，用以檢查在運(yùn)動(dòng)資源的運(yùn)動(dòng)過程中是否會(huì)發(fā)生碰撞，研究運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的協(xié)調(diào)和配合，研究整個(gè)過程的操作時(shí)間。特別對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，如機(jī)器人等，可仿真其運(yùn)動(dòng)軌跡，檢查資源的可用性。機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真包含了機(jī)械運(yùn)動(dòng)定義的功能，支持反向運(yùn)動(dòng)求解算法，能自動(dòng)計(jì)算運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的聯(lián)動(dòng)效果。具有運(yùn)動(dòng)分析快速，靈活，使用方便的特點(diǎn)。下圖是在航天飛機(jī)外太空運(yùn)行中大型機(jī)器人設(shè)備安裝仿真。

3．價(jià)值定位

基于MBD數(shù)字化制造系統(tǒng)中裝配工藝仿真裝配為改進(jìn)產(chǎn)品裝配制造過程提供了一個(gè)全新的方法和手段，來研究產(chǎn)品的可裝配性分析、裝配工藝的優(yōu)化，裝配質(zhì)量的控制，裝配工裝的驗(yàn)證，以得到保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的目的。

• 通過在早期檢測和溝通產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題，降低了工程變更的數(shù)量和成本；
• 通過早期的虛擬驗(yàn)證，減少了存在的問題，減少車間安裝，?調(diào)試和量產(chǎn)的時(shí)間；
• 通過人因仿真確保了人體操作的合理性和安全性，提高了裝配的可行性；
• 提高制造資源的利用率，降低了成本；
• 減少了工裝夾具的更改，降低了工裝夾具的制造成本；
• 通過仿真多個(gè)制造場景，使生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)減小；
• 實(shí)現(xiàn)并行工程，裝配工藝仿真可以與產(chǎn)品設(shè)計(jì)同步進(jìn)行；
• 降低制造成本；
• 提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量。
• 基于MBD的裝配工藝基于設(shè)計(jì)模型進(jìn)行工藝規(guī)劃
• 裝配工藝仿真所使用的數(shù)據(jù)處于系統(tǒng)管理之中
• 裝配工藝仿真所使用的數(shù)據(jù)能方便地從裝配工藝規(guī)劃中直接讀取
• 裝配工藝仿真軟件與CAD軟件，PDM軟件，工藝管理軟件在數(shù)據(jù)上保持一致
• 能夠適應(yīng)制造過程中大數(shù)據(jù)量的需要
• 裝配仿真能力，裝配，運(yùn)動(dòng)和人因分析的統(tǒng)一模型和統(tǒng)一環(huán)境