在當今經濟全球化、貿易自由化和社會信息化的趨勢發展下,制造業正面臨十分嚴峻的挑戰,必須要透過不斷地提高生產效率,改善產品質量,降低成本,提供優良服務,才能在市場中占有一席之地。
隨著科技發展,各種信息科技也正不斷地融合到制造流程之中,在計算機整合制造(Computer Integrated Manufacturing System;CIMS)及同步工程(Concurrent Engineering;CE)的基礎上,如今已又出現了虛擬制造,透過虛擬真實技術,利用計算機和周邊設備,生成與真實環境幾乎一致的3D虛擬環境,讓用戶可以從不同的角度和視點來觀看,并透過輔助設備與虛擬環境中的物體進行交互關聯,模擬完成制造過程。
圖1 3D虛擬環境
虛擬制造的最大優點,就是可以在產品在實際生產前,可以讓使用者事先針對產品和制造相關方面的潛在問題,進行分析和預測,實現產品設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢測及企業各級的管理控制等,以加強制造過程中的決策和控制能力。
縮短工期的PLM解決方案
虛擬制造除了需要計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)和計算機輔助工藝設計(CAPP)等技術外,為了能夠讓產品制作過程,從規劃到執行所涉及的各種復雜而相互聯絡的活動,都能夠加以管理,透過產品生命周期管理(Product Lifecycle Management;PLM)縮短工作周期,改善協同并促進整個制造過程的知識和資源使用,更是虛擬制造用來支援及簡化制造活動,提升制造質量及效率的重要武器。
在PLM環境下,來自CAD的大量產品信息,包括描述零部件幾何形狀的數模和圖紙、記載技術條件和標準的文字檔案、相關的動畫或影視檔案等,都可整合在產品結構樹中,并透過物料清單(BOM)信息與制造過程清單(BOP)之間的關聯,確保在正確的工作環境中,使用正確的產品配置。
目前與虛擬制造有關PLM解決方案,如發源于航空制造企業的Siemens PLM,已是全球虛擬制造領域公認的領導廠商,所推出的Tecnomatix虛擬制造解決方案,可透過改進產品的制造過程,讓企業可以快速應對產品設計變化,有助于共享產品制造過程及生產設計最佳經驗,并可在使用實際資源的決策前,以數據方式展示應用效果,確保實際工作過程達到預期的商業成果。
Dassault Systems的PLM虛擬制造解決方案DELMIA,可以幫助制造部門用設計出產品的全部生產流程,并在部署任何實際材料和機器之前進行虛擬展示。DELMIA將制造過程分為三個不同的領域,首先是工藝規劃,包括布局規劃、時間安排、工藝與資源規劃、產品評估和成本分析;其次是工藝細化與驗證,包括制造與維護、焊點布局、裝配序列、制造車間與單元布局、加工操作和勞動力配置與互動;最后是資源建模與模擬,包括工廠流程模擬、機器人工作單元的配置與離線程序設計、數控加工、虛擬現實場景和人機工程分析。
有助改善產品可裝配性的虛擬裝配
另一個與虛擬制造關系密切的技術,則是虛擬裝配技術。在交互式虛擬裝配環境中,使用者可以使用各類交互設備,包括資料手套、位置跟蹤器、鼠標、鍵盤、力反饋操作設備等,像在真實環境中一樣對產品的零組件進行裝配操作。
在虛擬裝配的操作過程中,系統會提供實時的碰撞檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等功能,進而讓使用者能夠對產品的可裝配性進行分析、對產品零組件裝配序列進行驗證和規劃。在裝配(或拆卸)結束后,系統還會記錄裝配過程的所有信息,并生成評估報告、影片記錄等供分析參考,或是用來培訓裝配操作人員。善用虛擬裝配,可以驗證裝配設計和操作的正確與否,及早發現裝配中的問題,對模型進行修改,堪稱是虛擬制造技術的關鍵部分。
目前針對虛擬裝配的研究可以分為三類。首先是以產品設計為中心的虛擬裝配,在產品設計過程中,為了有效協助制訂與裝配有關的設計決策,于是在虛擬環境下,針對對計算機資料模型進行裝配關系分析,其中結合了裝配設計(Design For Assembly;DFA)的理論和方法,基本任務就是從設計原理方案出發,然后在各種因素制約下,尋求裝配結構的最佳解決方案,由此擬定裝配草圖,以全面改善產品的可裝配性,如透過類比試裝和定量分析,找出零組件結構設計中,不適合裝配或裝配性能不好的結構特征,進行設計修改。
其次是以工藝規劃為中心的虛擬裝配,是以產品信息模型和裝配資源模型為基礎,采用計算機模擬和虛擬實境技術,進行產品的裝配工藝設計。由于以工藝規劃為中心的虛擬裝配,以操作模擬的高逼真度為特色,包括虛擬裝配實施對象、操作過程以及所用的工具,均與生產實際情況高度吻合,因而可以生動直觀地反映產品裝配的真實過程,使模擬結果具有高可信度,進而獲得可行且較優的裝配工藝方案后,再用來指導實際裝配生產。
根據涉及范圍和層次的不同,又可分為系統級裝配規劃和作業級裝配規劃。前者是裝配生產的總體規劃,包括市場需求、投資狀況、生產規模、生產周期、資源配置、裝配車間布置、裝配生產線平衡等內容;后者則是以裝配作業與過程規劃為主,包括裝配順序的規劃、裝配路徑的規劃、工藝路線的制定、操作空間的干涉驗證、工藝文件生成等內容為主。
最后則是以虛擬原型為中心的虛擬裝配,是利用計算機模擬系統設法實現一定程度的產品外形、功能和性能類比,以有效分析零件制造和裝配過程中的受力變形,對產品裝配性能的影響,為產品形狀精度分析、公差優化設計,提供可視化的結果,包括切削力、變形和殘余應力的零件制造過程建模、有限元分析與模擬、配合公差與零件變形等,以產生與真實機具有可比性的效果。
核心關注:拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用,蘊涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業務管理理念,功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理,全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域,是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處:拓步ERP資訊網http://www.guhuozai8.cn/
本文標題:PLM及虛擬裝配
本文網址:http://www.guhuozai8.cn/html/consultation/10820519581.html