DELMIA三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)應(yīng)用研究

1、DELMIA三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)應(yīng)用研究一、引言    在制造企業(yè)的生產(chǎn)流程中，工藝工作貫穿于整個(gè)流程當(dāng)中。工藝設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的中間環(huán)節(jié)，它是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步。工藝設(shè)計(jì)工作不僅涉及到企業(yè)的生產(chǎn)類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝裝備、生產(chǎn)技術(shù)水平等，甚至還要受到工藝人員實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)管理體制的制約，其中的任何一個(gè)因素發(fā)生變化，都可能導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)方案的變化。工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)生的工藝總方案、工藝路線和工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝制造和零件加工裝配的主要依據(jù)，它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有直接的影響，因此是整個(gè)生產(chǎn)流程

2、中的關(guān)鍵性工作。但由于工藝設(shè)計(jì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用遠(yuǎn)落后于產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)，以及制造業(yè)特有的傳統(tǒng)的串行工作方式，使得工藝設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品制造的瓶頸，并且占用了很長(zhǎng)的產(chǎn)品研制周期。圖.1圖.1工藝設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品制造的瓶頸    隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)逐步發(fā)展起來(lái)，典型的代表就是CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)）。CAPP雖然部分替代了人的手工勞動(dòng)，縮短了工藝設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工藝文件的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但它沒(méi)有根本改變傳統(tǒng)的串行工藝設(shè)計(jì)模式。工藝人員根據(jù)產(chǎn)品圖紙、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工裝、設(shè)備等，所做的工藝設(shè)計(jì)在車間實(shí)際生產(chǎn)（試制

3、）時(shí)，還是要不斷的更改，不能保證其工藝設(shè)計(jì)的合理性、適用性。二、制造業(yè)工藝設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀    工藝設(shè)計(jì)工作包含的內(nèi)容和基本流程為：    1、設(shè)計(jì)部門給出產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙后，首先要轉(zhuǎn)到工藝部門進(jìn)行工藝審查，工藝審查的目的是了解設(shè)計(jì)圖上有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸公差、材料及熱處理方法等方面的信息對(duì)其進(jìn)行工藝性分析和審查（工藝性是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在能滿足使用要求的前提下，加工制造和維修的可行性和經(jīng)濟(jì)性）。經(jīng)過(guò)工藝審查后，工藝部門提出修改意見(jiàn)返回設(shè)計(jì)部門進(jìn)行設(shè)計(jì)圖的修改，此時(shí)產(chǎn)生的工藝文件是“工藝審查記錄單”。    2、設(shè)計(jì)

4、部門在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改時(shí)，工藝部門同時(shí)要進(jìn)行工藝總方案設(shè)計(jì)，此時(shí)的工藝文件是“工藝總方案”。    3、修改后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)到工藝部門后，工藝人員要進(jìn)行工藝路線的編制及工藝規(guī)程的編制，基于工藝規(guī)程，工藝人員要完成如“設(shè)備匯總”，“工裝匯總”等工作。對(duì)需要進(jìn)行工藝裝備設(shè)計(jì)的提出工裝申請(qǐng)，由工裝設(shè)計(jì)部門進(jìn)行工裝的設(shè)計(jì)。    4、制造部門組織生產(chǎn)，物資供應(yīng)部門組織物資供應(yīng)。    5、在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，部分工藝規(guī)程的內(nèi)容可能會(huì)有所調(diào)整和修改，相應(yīng)的工藝匯總文件必須修改相關(guān)的內(nèi)容。所有的工

5、藝文件還要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、校對(duì)、批準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)化、會(huì)簽等工作流程。見(jiàn)圖.2圖.2產(chǎn)品研制流程    6、產(chǎn)品經(jīng)過(guò)試制、修改到最后定型，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)也隨之定型。目前國(guó)內(nèi)制造業(yè)在產(chǎn)品制造過(guò)程中處于重要地位的裝配過(guò)程基本沿襲了數(shù)字量傳遞與模擬量傳遞相結(jié)合的工作模式，裝配工藝的設(shè)計(jì)主要采用計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行，但仍然停留在二維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上。另外，工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在著時(shí)間和空間上的差異，沒(méi)有建立緊密的聯(lián)系，無(wú)法進(jìn)行協(xié)同工作?？梢钥吹?，由于受傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造方法和工具的限制，產(chǎn)品的研制都是串行工作方式。工藝設(shè)計(jì)的時(shí)間大部分耗費(fèi)在工藝與設(shè)計(jì)、工藝與制造的

6、反復(fù)工作上。    目前工藝設(shè)計(jì)的不足之處：    1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性審查周期較長(zhǎng)；    要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)打佯出圖后,工藝部門才能對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性審查,針對(duì)可加工性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)設(shè)計(jì)提出更改意見(jiàn)，一般周期都較長(zhǎng)。然后，設(shè)計(jì)針對(duì)工藝提出的意見(jiàn)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改，若改動(dòng)較大則大大延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，這是一個(gè)反復(fù)迭代過(guò)程。    2、不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝方案、工藝路線以及工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤；    工藝設(shè)計(jì)中隱藏的錯(cuò)誤難以在設(shè)計(jì)過(guò)程中被人為的發(fā)現(xiàn)，裝配工藝的

7、優(yōu)化基本上是憑工藝員的經(jīng)驗(yàn)，工藝設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題往往要在產(chǎn)品實(shí)際裝配過(guò)程中才被發(fā)現(xiàn),但此時(shí)工藝設(shè)計(jì)錯(cuò)誤已帶來(lái)了產(chǎn)品、周期、人力和費(fèi)用的損失。    近年來(lái)，一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)進(jìn)行并行產(chǎn)品數(shù)字化定義，建立了全機(jī)數(shù)字樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化模塊化設(shè)計(jì)與柔性制造，如波音777、JSF聯(lián)合攻擊機(jī)、A380等，大大縮短了研制周期，減少了工裝，降低了成本，取得了明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)也隨著數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，一些著名的飛機(jī)制造公司開(kāi)始應(yīng)用專用軟件系統(tǒng)如DELMIA等進(jìn)行裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真，利用車間執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了

8、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可視化裝配。    我國(guó)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)現(xiàn)處于起步階段，設(shè)計(jì)部門建立全機(jī)數(shù)字樣機(jī)的工作已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性的成果，因此如何在數(shù)字樣機(jī)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情通過(guò)協(xié)同工作平臺(tái)建立三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)、裝配工裝設(shè)計(jì)的并行工作方式，是我們需要急切解決的課題。三、三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真系統(tǒng)    隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及協(xié)同平臺(tái)的建立，為并行工程奠定了基礎(chǔ)。三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是以飛機(jī)全機(jī)數(shù)字樣機(jī)為基礎(chǔ),工藝流程為中心，在產(chǎn)品的制造過(guò)程中，完全以數(shù)字量傳

9、遞。    三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真工作的條件：    1、構(gòu)建數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺(tái)；    2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)全數(shù)字化；       產(chǎn)品和工裝采用三維數(shù)字化建模，    3、標(biāo)準(zhǔn)化；       產(chǎn)品和工裝建模標(biāo)準(zhǔn)化，工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。    DELMIA是Dassault Systemes(達(dá)索系統(tǒng)公司)旗下的品牌，DE

10、LMIA是由整合Deneb，Delta和Safework三家軟件公司的解決方案而組成的e-Manufacturing解決方案。DELMIA名稱取自DIGITAL ENTERPRISE LEAN MANUFACTURING INTERACTIVE APPLICATION，寓意數(shù)字企業(yè)精益制造交互式應(yīng)用，提供以生產(chǎn)工藝過(guò)程為中心的最全面的數(shù)字制造方式與解決方案?？扇鏉M足制造業(yè)中按訂單生產(chǎn)和精益生產(chǎn)等分布式敏捷制造系統(tǒng)的數(shù)字仿真需求。DELMIA主要包括DPE（Digital  Process  Engnieer）和DPM（Digital  Process Manuf

11、acture）。DPE類似CAPP，但功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)CAPP。DPM主要用于工藝設(shè)計(jì)的驗(yàn)證和仿真。    我公司于2005年初引進(jìn)DELMIA，首先，建立三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真系統(tǒng)，使用兩臺(tái)Dell PowerEdge 2800服務(wù)器，分別作數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和License服務(wù)器。使用十臺(tái)Dell 670工作站作為客戶端。服務(wù)器和客戶端安裝相應(yīng)的軟件，服務(wù)器與客戶端用百兆D-Link交換機(jī)連接。見(jiàn)圖.3    PROCESS PLANNING是工藝人員基于產(chǎn)品的三維數(shù)模，在PPR（產(chǎn)品、工藝、資源）數(shù)字化協(xié)同工作平臺(tái)的支持下，

12、進(jìn)行產(chǎn)品裝配工藝分離面的劃分，然后設(shè)置各個(gè)裝配工位，安排各個(gè)工藝的順序。結(jié)合EBOM確定各個(gè)工序需要裝配的零、組件項(xiàng)目以及所支持的工裝、夾具、工具等，進(jìn)行三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)。    三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)是用樹(shù)狀結(jié)構(gòu)表示，具體的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)特性由PTS（客戶化）制定，一般由項(xiàng)目主干分成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)、工藝結(jié)構(gòu)樹(shù)、資源結(jié)構(gòu)樹(shù)三個(gè)分支，各個(gè)分支根據(jù)自己的屬性及需要可往下再分。 圖.3 三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程仿真系統(tǒng)    將三維數(shù)模數(shù)據(jù)（屬性）導(dǎo)入產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)，并將三維數(shù)模數(shù)圖形連接在每個(gè)零件上，在編制工藝的任何時(shí)候都可預(yù)覽零件和組件

13、的三維圖形。在工藝分離面劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)工藝大部件進(jìn)行初步裝配流程設(shè)計(jì)，劃分裝配工位，確定在每個(gè)工位上裝配的零組件項(xiàng)目，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境下構(gòu)建各裝配工位的段件裝配工藝模型，并制定出產(chǎn)品各工位之間關(guān)系的裝配流程圖，形成裝配PBOM。    在工位劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進(jìn)一步進(jìn)行各工位內(nèi)的裝配過(guò)程設(shè)計(jì)，確定每個(gè)工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，以及需要由多少個(gè)裝配過(guò)程實(shí)現(xiàn)，并定義裝配過(guò)程對(duì)應(yīng)的AO號(hào)。    在DPM中利用已編制好的裝配工藝流程，在定義好每個(gè)零件的裝配路徑的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配

14、過(guò)程和拆卸過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)仿真，以發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中裝配順序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。以及在對(duì)裝配順序仿真過(guò)程中對(duì)每件零件、成品等進(jìn)行干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)零件之間存在干涉情況時(shí)應(yīng)予以報(bào)警，并示出干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析干涉原因。    在協(xié)同平臺(tái)上設(shè)計(jì)部門的全機(jī)數(shù)字樣機(jī)按基線（成熟度）發(fā)放到PDM后，工藝部門就開(kāi)始工藝設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的同時(shí)完成工藝性評(píng)審和工裝訂貨。與此同時(shí)，工裝部門開(kāi)始工裝設(shè)計(jì)。此時(shí)設(shè)計(jì)、工藝、工裝三部門并行完成自己的工作,見(jiàn)圖.4。待工裝設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)完成的時(shí)候進(jìn)行裝配工藝仿真，在仿真中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)的問(wèn)題通過(guò)協(xié)同平臺(tái)及時(shí)反饋到設(shè)計(jì)

15、部門和工裝部門。在做工藝仿真的時(shí)候，新一輪產(chǎn)品三維數(shù)模又發(fā)出，那么對(duì)應(yīng)新的一輪工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)又開(kāi)始了。就這樣反反復(fù)復(fù)，直到產(chǎn)品設(shè)計(jì)凍結(jié)?？梢钥吹脚c傳統(tǒng)的串行模式不同，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)都是并行作業(yè)，。由于工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)工作的提前進(jìn)行，產(chǎn)品的研制周期大大縮短。真正實(shí)現(xiàn)了為制造而設(shè)計(jì)DFM（Design for Manufacturing）或設(shè)計(jì)制造一體化的最佳運(yùn)作方式。由于在定制工裝、購(gòu)買設(shè)備工具和開(kāi)始實(shí)際生產(chǎn)之前，就已經(jīng)分辨和解決了大部分潛在的設(shè)計(jì)、工藝變更，因此為變更所產(chǎn)生的花費(fèi)大幅度的降低。圖.4  設(shè)計(jì)、工藝、工裝三部門并行工作四、三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)

16、60;   裝配工藝設(shè)計(jì)是在對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的前提下,在現(xiàn)有制造能力(車間、設(shè)備、工藝方法、標(biāo)準(zhǔn)、人力)的基礎(chǔ)上，制定裝配流程，確定裝配方法，并定義各裝配環(huán)節(jié)所需要的制造資源。在數(shù)字樣機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行的裝配工藝設(shè)計(jì)過(guò)程主要任務(wù)如下：    1、全機(jī)設(shè)計(jì)分離面與工藝分離面的劃分。在數(shù)字化協(xié)同工作平臺(tái)的支持下，根據(jù)數(shù)字樣機(jī)在三維數(shù)字化環(huán)境下進(jìn)行全機(jī)工藝分離面的劃分，結(jié)合EBOM確定各工藝裝配部件、段件需要裝配的零、組件項(xiàng)目，構(gòu)建工藝大部件模型。 圖.5工藝分離面的劃分    2、裝配工位的劃分與裝配流程設(shè)計(jì)。在

17、工藝分離面劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)工藝大部件進(jìn)行初步裝配流程設(shè)計(jì)，劃分裝配工位，確定在每個(gè)工位上裝配的零組件項(xiàng)目，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境下構(gòu)建各裝配工位組件裝配的工藝模型。確定裝配工藝基準(zhǔn)和裝配定位方法，并制定出全機(jī)各工位之間關(guān)系的裝配流程圖，見(jiàn)圖.5。    3、將產(chǎn)品三維數(shù)模的數(shù)據(jù)EBOM按工藝分工導(dǎo)入三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)環(huán)境中，構(gòu)建產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)樹(shù)PBOM。并且把每個(gè)零件的三維數(shù)模（立體圖）與結(jié)構(gòu)樹(shù)相關(guān)聯(lián)，見(jiàn)圖.6。 圖.6構(gòu)建產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)樹(shù)    4、段件裝配方案的設(shè)計(jì)。在工位劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化

18、環(huán)境下進(jìn)一步進(jìn)行各工位內(nèi)的裝配過(guò)程設(shè)計(jì)，確定每個(gè)工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，以及需要由多少個(gè)裝配過(guò)程實(shí)現(xiàn)，并定義裝配過(guò)程對(duì)應(yīng)的AO號(hào)、每本AO需要裝配的零組件項(xiàng)目及工作的內(nèi)容制定反映工位內(nèi)各AO關(guān)系的AO的裝配流程，提出裝配工裝、夾具的訂貨技術(shù)要求。    5、根據(jù)裝配工裝、夾具的訂貨技術(shù)要求，工裝部門以三維數(shù)模的形式設(shè)計(jì)以下資源： l    裝配型架、對(duì)合型架、精加工型架、補(bǔ)鉚夾具等； l    工作平臺(tái)、托架、吊掛、工作梯、推車等； l  

19、;  專用工具等；    6、制造資源的定義。在環(huán)境中對(duì)車間、裝配工位、裝配工裝、夾具、工作平臺(tái)、托架、工具等制造資源，依據(jù)工藝劃分和裝配流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建資源結(jié)構(gòu)樹(shù)。并且把每個(gè)工裝、工具的三維數(shù)模（立體圖）與結(jié)構(gòu)樹(shù)相關(guān)聯(lián)，見(jiàn)圖.。 圖.7構(gòu)建資源結(jié)構(gòu)樹(shù)    7、詳細(xì)裝配工藝設(shè)計(jì)。在AO劃分基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型進(jìn)行詳細(xì)的裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，定義該過(guò)程所需要的標(biāo)準(zhǔn)件，在三維數(shù)字化環(huán)境下確定該裝配工藝過(guò)程零組件、標(biāo)準(zhǔn)件、成品等裝配順序，明確裝配工藝方法、裝配步驟，并選定該裝配過(guò)程所需要的工裝、夾具、工具、輔助材

20、料等一系列的制造資源，形成用于指導(dǎo)生產(chǎn)的AO。在這里將零件和工步關(guān)聯(lián)，將工裝與工位關(guān)聯(lián)，見(jiàn)圖.。 圖.8詳細(xì)裝配工藝設(shè)計(jì)    8、裝配生產(chǎn)線三維工藝布局設(shè)計(jì)。在數(shù)字化環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設(shè)備等三維制造資源模型，將已經(jīng)建立的各裝配工藝模型和裝配型架、工作平臺(tái)、夾具等制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的裝配流程進(jìn)行全面的工藝布局設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖.9。三維工藝布局比傳統(tǒng)的二維工藝布局更直觀，充分體現(xiàn)了三維空間的狀況。并且在數(shù)字環(huán)境下可以仿真生產(chǎn)流程。 圖.9三維工藝布局設(shè)計(jì)    在上述數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以借

21、用過(guò)去已經(jīng)建立的裝配工藝模型、典型裝配工藝流程、制造資源模型等，實(shí)現(xiàn)基于工藝知識(shí)和典型制造資源快速數(shù)字化裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，有利于提高資源的繼承性和通用性。五、三維數(shù)字化裝配工藝裝配過(guò)程仿真    由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件數(shù)量多，裝配關(guān)系極其復(fù)雜，又需要有大量的制造資源支持，致使裝配工藝設(shè)計(jì)難度很大，僅憑工藝工程師的個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，在數(shù)字化裝配工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中就難免會(huì)有各種工藝設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或工藝設(shè)計(jì)不合理的情況，如果這些錯(cuò)誤在產(chǎn)品實(shí)際裝配過(guò)程才發(fā)現(xiàn)的話，就會(huì)造成大量的產(chǎn)品、資源返工和工藝修改，甚至整個(gè)工藝布局和裝配流程的調(diào)整，給制造周期、生產(chǎn)成本等都將帶來(lái)不可估量的損失。所以三維數(shù)字

22、化裝配過(guò)程仿真是產(chǎn)品實(shí)物在實(shí)施裝配以前對(duì)裝配工藝進(jìn)行驗(yàn)證的最佳方法，它時(shí)間短、費(fèi)用低。    在DPM環(huán)境中，通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的工藝設(shè)計(jì)信息，進(jìn)行裝配仿真驗(yàn)證。    1、裝配干涉的仿真。    在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程，通過(guò)對(duì)每個(gè)零件、成品和組件的移動(dòng)、定位、夾緊和裝配過(guò)程等進(jìn)行產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與工裝的干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時(shí)報(bào)警，并示給出干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析干涉原因。該項(xiàng)檢查是零件沿著模擬裝配的路徑，在移動(dòng)過(guò)程中零件的幾何要素是否與周邊環(huán)境有碰撞。

23、在三維環(huán)境中，檢查過(guò)程非常直觀，如圖.10所示。 圖.10裝配干涉的仿真    2、裝配順序的仿真。    在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程，對(duì)產(chǎn)品裝配過(guò)程和拆卸過(guò)程進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)仿真，驗(yàn)證每個(gè)零件按設(shè)計(jì)的工藝順序是否能無(wú)阻礙的裝配上去，以發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中裝配順序設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。雖然配順序設(shè)計(jì)是按先里后外的原則設(shè)計(jì)的，但實(shí)際裝配時(shí)候就發(fā)現(xiàn)有零件裝不上去，無(wú)奈只有拆除別的零件，來(lái)先裝這個(gè)零件，如圖.11所示。 圖.11裝配順序的仿真    3、人機(jī)工程的仿真。   

24、   產(chǎn)品裝配的過(guò)程，少不了人的參與，產(chǎn)品移動(dòng)的過(guò)程也就是人動(dòng)作的過(guò)程。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工裝結(jié)構(gòu)環(huán)境中，按照工藝流程進(jìn)行裝配工人可視性、可達(dá)性、可操作性、舒適性以及安全性的仿真。將標(biāo)準(zhǔn)人體的三維模型放入虛擬裝配環(huán)境中，針對(duì)零件的裝配，對(duì)工人以下工作特性進(jìn)行分析，如圖.12所示。 l    可視性；    是否看得見(jiàn)，看多大范圍。 l    可達(dá)性；    工人的身體或肢體是否能到達(dá)裝配位置。 l   

25、 可操作性；    空間大小或零件重量是否便于工人操作。 l    舒適性；    工人承受的負(fù)荷以及操作時(shí)間（次數(shù)）是否使工人容易疲勞。 l    安全性；    工人在較高的位置操作等。 圖.12人機(jī)工程的仿真    4、可視化裝配與人員培訓(xùn)。    以上裝配過(guò)程的三維數(shù)字化仿真文件（或制作成AVI文件），可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工人對(duì)飛機(jī)進(jìn)行裝配，幫助工人直

26、觀了解裝配全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)可視化裝配。也可用于維護(hù)人員的上崗前培訓(xùn)5、虛擬數(shù)字化工廠仿真。    在工廠三維工藝布局中，放入產(chǎn)品、工人，按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程進(jìn)行產(chǎn)品、資源、流程及操作者之間溶為一體的三維動(dòng)態(tài)仿真。通過(guò)仿真功能使車間布局更加符合工藝布局原則：    1）遵循工藝規(guī)程原則；    2）最短路線原則；      保證各個(gè)工位之間、各個(gè)設(shè)備之間，物料和人員流動(dòng)的距離最短，采用最優(yōu)的工藝流程，使物流過(guò)程合理，不發(fā)生交錯(cuò)和混亂。從而做到物流暢通、物流時(shí)間少，

27、費(fèi)用低。    3）生產(chǎn)力均衡的原則；    4）充分利用空間和場(chǎng)地的原則；    5）方便運(yùn)輸?shù)脑瓌t；    6）安全和環(huán)保的原則；    7）快速重組的原則；六、工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化    前面談到的三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真工作只能驗(yàn)證該工藝方案的可行性，用該工藝方案是可以把產(chǎn)品制造出來(lái)，但沒(méi)有考慮時(shí)間、成本、費(fèi)用等因素。每一種工藝方案發(fā)生的時(shí)間、成本、費(fèi)用都可能不一樣，所以說(shuō)只通過(guò)仿真驗(yàn)證而不關(guān)注設(shè)備、人力利用率的

28、工藝設(shè)計(jì)方案不是一個(gè)最優(yōu)的方案。    1、時(shí)間分析    在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，勞動(dòng)定額是不可缺少的因素，是企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。正確制定和嚴(yán)格執(zhí)行工時(shí)定額（勞動(dòng)定額），對(duì)于企業(yè)    1）合理組織生產(chǎn)    2）貫徹按勞分配原則    3）完善經(jīng)濟(jì)責(zé)任制    4）實(shí)行經(jīng)濟(jì)核算、加強(qiáng)成本管理    有著重要的作用。但面對(duì)日新月異的市場(chǎng)，隨著新的工藝方法應(yīng)用、設(shè)備、工裝改進(jìn)等條件

29、的變化，企業(yè)不可能用傳統(tǒng)的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力地去制訂一套新的工時(shí)定額。所以在做工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候就把工時(shí)定額考慮進(jìn)去。    標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)也可稱工時(shí)定額、定額時(shí)間，是指為完成某一產(chǎn)品（零部件）或某項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)的時(shí)間消耗限額。通常由作業(yè)時(shí)間、布置工作地時(shí)間、休息和生理需要時(shí)間、準(zhǔn)備與結(jié)束時(shí)間四部分組成。在實(shí)際計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)時(shí)，就是在確定了正常時(shí)間的基礎(chǔ)上，加上各種因素限制所必須寬放的時(shí)間，即為標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)。即：標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)=正常作業(yè)時(shí)間+寬放時(shí)間。     DELMIA提供MTM、UAS 、MEK等時(shí)間分析方法，將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工序分解成一系列動(dòng)作,并利用MTM ,U

30、AS等方法給每個(gè)動(dòng)作賦予時(shí)間值，創(chuàng)建成卡片格式，作為工時(shí)計(jì)劃的依據(jù)。在DPE中用工時(shí)數(shù)據(jù)卡為相關(guān)工序和AO的操作指定描述和工時(shí)。 這樣每個(gè)工步具有了工時(shí)定額，在AO中合計(jì)構(gòu)成AO工時(shí)。在AO中通過(guò)對(duì)某些工步工藝方法和工序的修改或調(diào)整，在能夠完成裝配的條件下使AO工時(shí)最少，見(jiàn)圖.13。 圖.13時(shí)間分析    2、制造概念    工廠里可能每個(gè)工位都要使用地面、設(shè)備、工具、人力、電力、壓縮空氣、水等資源，這些資源的使用是要產(chǎn)生費(fèi)用的，所以生產(chǎn)計(jì)劃中希望提高、設(shè)備、工具、人力的利用率。圖.14制造概念    在DPE中根據(jù)工藝流程圖，建立了制造概念，利用LAYOUT顯示了生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的每個(gè)工位。按照工藝順序，資源可以是并行的結(jié)構(gòu)、串行結(jié)構(gòu)或單一的工位。每個(gè)工位連接有產(chǎn)品、工藝和資源，并且工人、運(yùn)送裝置將會(huì)和資源一起顯示，見(jiàn)圖.14。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線上的資源進(jìn)行評(píng)估，在成本和使用率上優(yōu)化資源，評(píng)估的結(jié)果將對(duì)公司合理安排生產(chǎn)計(jì)劃有很好的幫助。七、總結(jié)    通過(guò)三維數(shù)字化虛擬裝配工藝設(shè)計(jì)