车辆研制生产中信息化技术的应用

作者：

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 为了提升车辆研制生产行业的技术水平和核心竞争力，缩小与世界先进制造水平的差距，并促进行业健康发展，急需应用先进的信息技术来提高其设计、制造和管理水平，并形成先进的集成制造系统，提高企业信息化水平。 企业信息化是用信息技术改造传统产业和实现信息化带动工业化的突破口。企业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创新，企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化和咨询服务的网络化，全面提升企业的竞争力。目前，制造业信息化技术的主要内容及作用是：设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化。设计数字化技术实现了产品设计手段与设计过程的数字化，缩短了产品开发周期，提高了企业的产品创新能力。制造装备数字化技术实现了加工和装配的自动化和精密化，提高了产品的精度和加工装配的效率。生产过程数字化技术实现了生产过程控制的自动化和智能化，提高了企业生产过程自动化水平。管理数字化技术实现了企业内外部管理的数字化和最优化，提高了企业管理水平。企业数字化技术实现了全球化环境下的企业内外部资源的集成和最佳利用，促进制造企业的业务过程、组织结构与产品结构的调整，提高我国企业、区域和行业的竞争能力。 随着车辆研制周期的不断缩短、车辆研制质量和性能指标的不断提高，我们以往的产品研制和工艺制作方法已经越来越不能满足新时代的要求。为了实现车辆研制的数字化、智能化、模块化、系列化，为了满足新时代车辆研制的新要求，结合北京北方车辆集团公司的实际情况，提出了利用信息化技术改进产品研制手段的需求，以及实现产品研制上水平的方法和措施，以供有关人员参考和探讨。 目前产品研制现状和需求：设计部门采用Pro／E和XTCAD进行产品设计，工艺部门完成的是车辆的工艺设计、工装设计、非标零部件设计和个别件数控编程的任务。目前我们的主要设计工具是XTCAD，工艺部门接受设计所的产品设计图样和产品图的电子文件，在产品图的基础上进行工艺路线、工装模具的设计、工艺规程的编制、非标设备的设计及其个别件的数控编程。生产部门根据计划和工艺组织生产。企业生产特点是单件多品种小批量，属典型的离散制造。提高企业竞争力的关键在于强大的产品设计能力，短的产品设计和制造周期，良好的售后服务，包括对产品的安装调试、培训用户对产品的正确使用和维修等。 根据上述需求制定了利用信息技术提升企业竞争力的方案。 产品设计能力的提升，设计周期缩短的主要措施是采用Pro／E作为产品数字化设计工具，实现自顶向下产品开发；数字化产品创建；产品分析；工程图设计；工装模具设计；工装模具运动分析，动静态干涉检查等，利用CAPP进行工艺路线设计，利用CAM进行数控编程设计。产品的研制流程(见图1)为：设计部门的工程师在并行产品开发环境——INTRALINK下，用自顶向下产品设计方法进行产品设计。产品设计过程中，工艺部门的工程师在INTRALINK环境下，使用产品浏览工具Product—view对产品进行浏览和工艺检查，并将检查意见圈阅出来E-mail给设计工程师。设计工程师根据工艺工程师的圈阅意见对模型进行修改，并将最终的设计结果上传到INTRALINK环境。工艺工程师针对产品模型进行工装模具设计，实现工艺编程，完成关键零部件的数控编程，并将结果上传到INTRALINK环境中，实现基于型号的数据统一存放和统一管理。当设计工程师对产品进行修改，并将修改上传到INTRALINK时，工艺工程师的工作环境会自动显示所用的产品数据已经过时，工艺工程师只需要对过时的产品数据进行更新，就可以得到最新的产品设计版本，其相应的工装、模具、工艺及其加工程序就会自动发生变化。实现了单一数据库下的数据共享和数据全相关，减少了理解设计图样的时间，避免了数据的多次录人和多次录入导致的人为错误。在资金和人员允许的情况下，利用Windchill更适用于产品的快速协作开发。Windchill的主要功能为： 1)完整的数字化产品数据模型和安全的产品信息库； 2)产品开发过程自动化，它们由工作流和生命周期驱动； 3)为所有用户提供独立于CAD系统以及基于Web的2D和3D产品信息可视化插件功能； 4)使用基于角色的Web访问功能来获取产品和过程信息，它具有基于事件的提示功能； 5)项目和计划的管理和协作； 6)对过程和活动监控及改进的分析和报告； 7)更改、配置和发布管理过程的最佳方法； 8)零件和设计的参数化搜索，最大程度实现设计重用； 9)用于制造业设计和采购的制造协作区； 10)机械CAD、电子CAD、ERP、CRM、Web服务等企业应用的集成。 第1次产品设计困难较大，因为有许多基础工作要做。但以后变型产品开发效率会有很大提高，利用产品配置管理，可迅速完成产品设计，并转入生产。企业进行工装设计知识库创建、维护，实现工装设计系列化、参数化、模块化。当用户完成一个产品的设计后，如果希望在该产品的基础上改为新产品，由于Pro／E全参数化的特点，根据需要对已完成产品的某些零部件进行形状或尺寸的改变，就可以演变成为一个新的产品，同时，由于零部件发生了改变，物料表以及相应的零件目录或维修手册也会根据需要发生相应的改变，使得一个改型产品的开发过程变得非常迅速。Pro／E软件在单一数据库支持下，具有进行产品概念设计、产品二维布局、色彩渲染、交互曲面设计、技术曲面处理、逆向工程、钣金设计、装配设计与管理、模型质量检查与评估、机构运动学、动力学分析与仿真、结构和热传导分析与优化、设计公差分析与优化、布线与管道设计、ECAD数据加载、模具设计和加工等功能，直到构建数字化的虚拟产品模型(又称数字样机)。如此一来，企业可以根据不同产品的特点、不同员工的能力和工作角色状况，选用不同的模块组合，完成整个产品的研制，实现产品研制的上水平。Pro／E软件环境下实现的数字化产品定义，完全是面向产品设计、分析、工艺、制造全过程的，PTC提供单一数据库下的整体解决方案，能解决离散制造业产品研制过程中的各种问题，同时，在这个单一数据库下的所有信息是全相关的，在产品研制过程中，任何一个环节的变化，都会自动传递到与其相关的所有环节，从而实现了产品研制能力的整体提高。 对于外购产品三维模型的建立，在购买时应要求供货方提供三维模型，无法提供的可采用三维激光扫描仪进行数字化处理快速生成三维模型。 建立基于产品特征的工艺数据库，利用CAPP软件迅速生成工艺文件。实现工艺设计任务分工及工艺文件生成智能化。在产品设计和工艺会签阶段对产品进行工艺标识，在工艺准备阶段，结合产品特征信息，利用工艺数据库即可快速生成原型工艺，如工艺路线、热处理等工艺。 缩短制造周期主要措施是PDM、CAPP、ERP集成，利用DNC、MES进行衔接。企业数字化应该涉及企业的方方面面，否则很难取得应有的效果。如装甲车辆中钣金零件很多，在钣金件的生产流程中，传统模式是采用二维CAD设计零件，工艺人员利用钣金展开计算，编制下料工艺。车间按生产计划进行投料，安排生产。用数控设备生产的零件由编程人员根据下料工艺和生产计划进行编程，然后由工人按程序进行加工。应用信息技术流程更改如下：采用Pro／E进行钣金件设计，自动计算钣金展开尺寸，生成DXF格式文件，存放在PDM结构树中，利用事先定义好的规则生成工艺路线，生产管理人员根据生产任务利用ERP和工艺路线生成生产计划，编程人员利用软件导人生产计划，自动下载DXF格式零件图，生成排样图和程序，物资采购部门根据排样图进行发料，工人利用DNC下载程序进行加工生产。生产管理人员利用DNC管理软件进行生产监控和设备负荷分析，为生产任务制定提供依据。在信息技术应用过程中，数据的输入应及时准确，人工录入的数据越多，出错的概率越大，且及时性难以保证，系统应用难度变大。条件允许的情况下应考虑数据的自动采集，以保证数据的准确性和唯一性。CAE软件在企业中应用越来越多，但考虑到企业技术力量和资金，CAE软件应以专业分析软件为主，在使用中循序渐进，避免浪费。 利用虚拟装配技术，可方便地对用户进行产品使用和维护的培训，利用软件生成视频文件，用多媒体设备即可播放。利用虚拟现实及仿真工具，使产品工程数据面向企业相关部门开放，充分加以利用。通过完整的产品数字模型，进行预装配，操作仿真，如安装或拆除，利用人体模型进行人机工程设计，提高安全性，作为产品操作及维护的训练手段，使安装、维护、使用人员迅速了解和掌握产品安装使用技能。 信息化的规划、建设、实施、应用是一个长期的过程，不可能拿来别人的东西一蹴而就，从最初的推广应用到深度应用开发需要一个从认识到实践、到再认识的过程。由于企业的不同，遇到的问题不尽相同，所以在制定实施方案上一定要结合本企业的特点，千万不能照搬照抄、墨守成规。在基础网络建设、信息安全规划和实施方面，尤其要注意和应用系统相结合，统一规划和部署。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/14/2010)