西門子數(shù)字化工廠數(shù)字化車間先進制造技術(shù)

1、Company2022年4月30日星期六Location制造過程管理制造過程管理 (MPM)目錄“數(shù)字化工廠”的概念1234汽車解決方案國內(nèi)外企業(yè)的成功案例效益分析“數(shù)字化工廠”產(chǎn)生的背景 制造業(yè)對一個國家的經(jīng)濟和政治地位至關(guān)重要,以及它在21世紀工業(yè)生產(chǎn)中的決定性的地位和作用，很多國家尤其是美國等西方發(fā)達國家都把制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略列為重中之重。 隨著各種現(xiàn)代制造技術(shù)與軟件系統(tǒng)產(chǎn)生、研究與實踐的不斷深入，“數(shù)字化工廠”(MPM)技術(shù)與系統(tǒng)也就應(yīng)運而生了， “數(shù)字化工廠”技術(shù)與系統(tǒng)作為新型制造技術(shù)與系統(tǒng)，是制造業(yè)迎接21世紀挑戰(zhàn)的有效手段，有助于解決目前存在的以下一些問題: 1.MPM的概念(Man

2、ufacturing Process Management)1.MPM的概念(Manufacturing Process Management)制造系統(tǒng)投資較大，在系統(tǒng)正式建立與運行之前，難以對這些系統(tǒng)建立后所取得的效益及風險進行確實有效的評估； 不能在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的各個階段，把握產(chǎn)品制造過程各個階段的實況，不能確實有效地協(xié)調(diào)設(shè)計與制造各階段的關(guān)系，以尋求企業(yè)整體全局最優(yōu)效益;難以在產(chǎn)品正式投產(chǎn)與上市之前，完成產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)規(guī)劃，模擬出產(chǎn)品的制造、使用等未來全過程，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題(可制造性、成本、效益與風險等);難以準確評估工廠的制造潛能;“數(shù)字化工廠”的IT背景結(jié)構(gòu)CAD/PDM“wh

3、at”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “what”ProductStructurefamily of “whats”做什么做什么怎么做怎么做在哪做，何時做在哪做，何時做產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理企業(yè)資源管理企業(yè)資源管理UGPRO/ECATIA工藝規(guī)劃作業(yè)計劃MPM模擬仿真模擬仿真作業(yè)計劃作業(yè)計劃 . 工藝設(shè)計工藝設(shè)計(eMS)資源資源零件零件操作操作(工藝工藝)CAD/PDM“what”ERP/MES“when + where”Bill of Materials(BOM)specific “what”ProductStruc

4、turefamily of “whats”“數(shù)字化工廠”制造制造“服務(wù)器服務(wù)器”The eMPowerTM 數(shù)字化工廠應(yīng)用軟件數(shù)字化工廠應(yīng)用軟件為制造商及其供應(yīng)商提供了一個制造工藝為制造商及其供應(yīng)商提供了一個制造工藝平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行設(shè)平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行設(shè)計，模擬仿真和管理，并將制造信息及時計，模擬仿真和管理，并將制造信息及時地與相關(guān)部門，供應(yīng)商共享，傳遞與發(fā)布地與相關(guān)部門，供應(yīng)商共享，傳遞與發(fā)布。虛擬制造虛擬制造 并行工程并行工程統(tǒng)一的底層數(shù)據(jù)庫規(guī)劃包規(guī)劃包規(guī)劃模塊 解決方案的結(jié)構(gòu)體系解決方案的結(jié)構(gòu)體系工程包工程包人機工程 生產(chǎn)線仿真生產(chǎn)線仿真工位布局，工位布

5、局，機器人仿真機器人仿真, 干涉檢查干涉檢查實施及協(xié)作實施及協(xié)作協(xié)同作業(yè)協(xié)同作業(yè)eM-Doc時間規(guī)劃生產(chǎn)計劃生產(chǎn)線規(guī)劃規(guī)劃管理工藝規(guī)劃變更管理成本分析文件傳輸制造網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系工藝規(guī)劃包工藝規(guī)劃包規(guī)劃設(shè)計包規(guī)劃設(shè)計包工藝規(guī)劃工藝規(guī)劃生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃混產(chǎn)規(guī)劃混產(chǎn)規(guī)劃資源平衡資源平衡工時管理工時管理變更管理變更管理 成本分析等成本分析等CADCAM / PDMMicrostation Autocad工廠/生產(chǎn)線(工位)資源工廠工廠布布局局 生產(chǎn)線布局生產(chǎn)線布局動態(tài)裝配動態(tài)裝配工位仿真 人機工程工程模擬工程模擬仿真包仿真包生產(chǎn)生產(chǎn)&物流物流仿真包仿真包 產(chǎn)能分析仿真產(chǎn)能分析仿真計劃調(diào)度規(guī)

6、劃仿真計劃調(diào)度規(guī)劃仿真協(xié)同作業(yè)包協(xié)同作業(yè)包質(zhì)量檢測包質(zhì)量檢測包制造過程管理的構(gòu)架制造過程管理的構(gòu)架MPM擁有專業(yè)的汽車制造過程解決方案白車身白車身噴漆噴漆總裝總裝沖壓沖壓覆蓋了汽車生產(chǎn)的所有制造過程覆蓋了汽車生產(chǎn)的所有制造過程沖沖 壓壓白白 車車 身身 總總 裝裝動動 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng)噴噴 漆漆質(zhì)質(zhì) 量量：工藝規(guī)劃手段陳舊落后工藝規(guī)劃手段陳舊落后產(chǎn)品的制造規(guī)劃基本上以人工手段為主，所有的策劃過程如工藝規(guī)劃、工時分析、工位布局、生產(chǎn)線行為分析、物流性能分析、焊接管理、工程圖解、產(chǎn)品配置管理、產(chǎn)品變更管理、工程成本分析等都以傳統(tǒng)的方式進行。各過程的人員，各自進行設(shè)計，再經(jīng)過協(xié)調(diào)綜合形成最后方案，各

7、個過程極易造成聯(lián)系疏散孤立，特別是相關(guān)工藝信息的查詢，傳輸上，基本上以紙樣、磁盤為媒介，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。 不具備完善的項目風險控制機制不具備完善的項目風險控制機制項目的立項，實施過程中沒有很好的仿真手段來對工程風險進行預測，在多項項目的立項，實施過程中沒有很好的仿真手段來對工程風險進行預測，在多項目方案優(yōu)選時不能對特定參數(shù)進行量化的精確對比。目方案優(yōu)選時不能對特定參數(shù)進行量化的精確對比。項目協(xié)同能力差項目協(xié)同能力差同一工程項目所涉及的各個專業(yè)間的聯(lián)系、協(xié)調(diào)、信息溝通，協(xié)作水平只有依同一工程項目所涉及的各個專業(yè)間的聯(lián)系、協(xié)調(diào)、信息溝通，協(xié)作水平只有依靠協(xié)調(diào)人員的經(jīng)驗來決定，而且很難對以往的工

8、藝，工裝設(shè)備重復利用并進行標靠協(xié)調(diào)人員的經(jīng)驗來決定，而且很難對以往的工藝，工裝設(shè)備重復利用并進行標準化儲備準化儲備。沒有成熟的工藝規(guī)劃系統(tǒng)和工藝規(guī)劃數(shù)據(jù)平臺。沒有成熟的工藝規(guī)劃系統(tǒng)和工藝規(guī)劃數(shù)據(jù)平臺。利用利用“數(shù)字化工廠數(shù)字化工廠”軟件建立一個完整的規(guī)劃和制造工藝軟件建立一個完整的規(guī)劃和制造工藝信息平臺，利用此信息平臺規(guī)劃和工藝人員可方便地進行信息平臺，利用此信息平臺規(guī)劃和工藝人員可方便地進行信息查詢，如針對某一焊點，在系統(tǒng)中可以快捷地查詢到信息查詢，如針對某一焊點，在系統(tǒng)中可以快捷地查詢到與此焊點相關(guān)的零件，焊槍，操作工位，工裝卡具，并可與此焊點相關(guān)的零件，焊槍，操作工位，工裝卡具，并可分析

9、此焊接操作的時間及成本。分析此焊接操作的時間及成本。 應(yīng)用工藝模型應(yīng)用工藝模型 在哪個操作中進行點焊在哪個操作中進行點焊? ? 哪個零件被焊接哪個零件被焊接? ?Practical Administration - 3Practical Administration - 3l 應(yīng)用此解決方案進行工藝設(shè)計。如根據(jù)輸入的產(chǎn)品零件信息，裝配信息和工廠資源信息編制制造工藝規(guī)劃應(yīng)用此解決方案進行工藝設(shè)計。如根據(jù)輸入的產(chǎn)品零件信息，裝配信息和工廠資源信息編制制造工藝規(guī)劃和工藝流程設(shè)計并進行工藝檢查。和工藝流程設(shè)計并進行工藝檢查。T h e P ro c e s s M o d e l P la tfo r

10、m.零 件 (Part)資 源 (resources)操 作 (operations) l 實現(xiàn)產(chǎn)品變更管理，可對不同配置的車型或經(jīng)過設(shè)計更改的車實現(xiàn)產(chǎn)品變更管理，可對不同配置的車型或經(jīng)過設(shè)計更改的車型實現(xiàn)動態(tài)的和及時的工藝信息更改，從而在生產(chǎn)過程中對因產(chǎn)品型實現(xiàn)動態(tài)的和及時的工藝信息更改，從而在生產(chǎn)過程中對因產(chǎn)品更改引起的工藝更改進行精確的管理和控制。更改引起的工藝更改進行精確的管理和控制。進行焊接管理，如對焊槍，變壓器，控制器，電纜，機器人，工裝卡具等進行進行焊接管理，如對焊槍，變壓器，控制器，電纜，機器人，工裝卡具等進行優(yōu)化選擇，管理并實現(xiàn)標準化工作。優(yōu)化選擇，管理并實現(xiàn)標準化工作。 l

11、 利用利用“數(shù)字化工廠數(shù)字化工廠”軟件可編制各種工藝文件，如焊接工程圖解（焊接操作圖冊）軟件可編制各種工藝文件，如焊接工程圖解（焊接操作圖冊） ，白車身制造流程，工藝規(guī)劃，成本核算，工時分析等文件，白車身制造流程，工藝規(guī)劃，成本核算，工時分析等文件，2D生產(chǎn)線及工位布局圖等。生產(chǎn)線及工位布局圖等。l l 實現(xiàn)相關(guān)部門的制造信息共享，信息的及時發(fā)布與溝通，提高協(xié)同工作的效率與工作實現(xiàn)相關(guān)部門的制造信息共享，信息的及時發(fā)布與溝通，提高協(xié)同工作的效率與工作質(zhì)量。質(zhì)量。自動進行投資計算自動進行投資計算在規(guī)劃設(shè)計時進行成本分析在規(guī)劃設(shè)計時進行成本分析自動生成各種報表自動生成各種報表-設(shè)計規(guī)劃-成本分析-

12、生產(chǎn)線產(chǎn)量-操作順序-排產(chǎn)排產(chǎn)計劃總成本,單項成本變量l l l 通過網(wǎng)絡(luò)以電子文檔的形式及時發(fā)布工藝信息和工作指導通過網(wǎng)絡(luò)以電子文檔的形式及時發(fā)布工藝信息和工作指導網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的文件報告網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的文件報告全面的制造過程管理全面的制造過程管理軟件具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫 工工 廠廠 生生 產(chǎn)產(chǎn) 線線 單單 元元 操作操作工作指導工作指導/工程實施工程實施制造過程設(shè)計制造過程設(shè)計項目評審及檢驗項目評審及檢驗立項立項MPM制造過程管理制造過程管理具有層次性的信息協(xié)作具有層次性的信息協(xié)作虛擬制造流程虛擬制造流程產(chǎn)品信息制造過程設(shè)計1998 Events Which Tecnomatix In

13、tends to Participate#OfficeEventEvent TypeDate StartDate EndPlacePurpose of Participation (e.g. PR, Lead Generation etc.)Space booked1EuropeSmauCADMarch 11, 1998March 14, 1998Milano, Italy202EuropeExpoCADMarch 10, 1998March 12, 1998Madrid, Spain203EuropeMicadMarch 17, 1998March 20, 1998Paris, France

14、274EuropeBIEMHMarch 18, 1998March 23, 1998Bilbao, Spain155EuropeCeBITMarch 19, 1998March 25, 1998Hannover, Germany456EuropeBiennaleApril 15, 1998Paris, France157EuropeIndustrieApril 20, 1998April 25, 1998Hannover, Germany308EuropeCIMNov. 30, 1998Birmingham, UK309EuropeCAD ShowGeteborg, Scand.2010Eur

15、opeControlMay 12, 1998May 15, 1998Sinsheim, Germany11EuropeMetavJan. 16, 1998Jan. 20, 1998Dusseldorf, Germany12EuropeEuroMoldDec. ?, 98Frankfurt, Germany13EuropeBimuOct. ?, 98Milano, Italy14EuropeCitaSep. ?, 98Bilbao, Spain15JapanDesign Engineering & Manufacturing Solutions Expo/ConferenceExhibition

16、June 17, 1998June 19, 1998Tokyo (Big Sight), Japan16JapanDigital Engineering Summit (TBD)SeminarFeb. or March1 dayJapan (TBD)together with DENEB, Adept, EAI, Tecop. (Main: case study, academic view)17JapanNihon Tecnomatix User Forum 1998SeminarJuly 2, 1998July 3, 1998Hotel Nikko Tokyo, Japan18JapanN

17、ihon Tecnomatix Korena User Forum 1998SeminarTBDTBDKorea (TBD)trying to plan19JapanInteligent Facory Automation System Show 98 KoreaExhibitionSep. 25, 1998Sep. 29, 1998Koex, Koreatrying to plan20USA212223242526272829303132333435成本分析 IDTask Name1Panel-Shop2Product management3Project management4User I

18、nterface5program generation6User practices repository7UPR Design8UPR Coding9UPR Unit test10UPR System test11User Practices Engine12UPE Design13UPE Coding14UPE Unit test15UPE System test16Structure Analyzer17SA Design18SA Codingcddde1,e2,e3e1,e2,e3e1,e2,e3ff12 981 992 993 994 995 996 997 998 999 9910

19、 9911 9912 99r1st Quarter2nd Quarter3rd Quarter4th Quarter項目計劃項目計劃文件裝配分析工藝過程仿真人機工程分析人機工程分析細節(jié)規(guī)劃生產(chǎn)線仿真生產(chǎn)線仿真工廠白車身解決方案白車身解決方案 - 應(yīng)用于白車身生產(chǎn)準備和應(yīng)用于白車身生產(chǎn)準備和生產(chǎn)制造生產(chǎn)制造 提供了完整的白車身制造工程的規(guī)劃,設(shè)計,管理及項目跟蹤的團隊協(xié)同制造環(huán)境. 主要解決白車身焊接生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃，焊接管理，焊接仿真和裝焊線的布局，同時應(yīng)用物流模塊對整個生產(chǎn)線進行物流分析和優(yōu)化。.項目開始項目開始概念確認概念確認 設(shè)計檢驗設(shè)計檢驗項目確認項目確認 白車身制造過程描述白車身制造

20、過程描述 工程工程工程概念概念規(guī)劃概念規(guī)劃費用評估費用評估加工加工焊接計劃焊接計劃工位布置工位布置裝配流程裝配流程設(shè)備采購設(shè)備采購生產(chǎn)流程控制生產(chǎn)流程控制控制細節(jié)設(shè)計控制細節(jié)設(shè)計加工設(shè)備設(shè)計加工設(shè)備設(shè)計工藝細節(jié)設(shè)計工藝細節(jié)設(shè)計工位細節(jié)設(shè)計工位細節(jié)設(shè)計采購計劃和設(shè)備采購計劃和設(shè)備工藝文件工藝文件設(shè)備測試及購買設(shè)備測試及購買設(shè)備規(guī)劃設(shè)備規(guī)劃管理經(jīng)營管理經(jīng)營革新管理革新管理計劃管理計劃管理 網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同制造企業(yè)和最佳的項目管理流程網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同制造企業(yè)和最佳的項目管理流程工程細節(jié)工程細節(jié)生產(chǎn)線建立及平衡生產(chǎn)線建立及平衡評估及計劃優(yōu)化評估及計劃優(yōu)化工藝過程工藝過程白車身裝配工作流程建立主要工位 (MWC

21、)Work Performed with eM Planner BIWWork Performed with on various Sub-CellseM-PlannereM-WeldRobcad/UnixProcess Planning & Processdata management3D feasibility study, Geo gun searchRough design of Gun, ToolingWorkcell simulationCreate robot paths & OLP白車身解決方案的構(gòu)成CAD Unix/PCDetailed design and drawings

22、 of Gun, Tooling/PC28 總裝解決方案總裝解決方案 - 應(yīng)用于總裝的工藝規(guī)劃應(yīng)用于總裝的工藝規(guī)劃 提供了完整的總裝制造工程的規(guī)劃,設(shè)計,管理及項目跟蹤的團隊協(xié)同制造環(huán)境. 主要解決總裝生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃，多車型混線生產(chǎn)管理，復雜的物流仿真優(yōu)化，根據(jù)定單的排產(chǎn)計劃和總裝線的布局。.總裝計劃流程總裝計劃流程首次生產(chǎn)線平衡主要變量設(shè)計主要操作分配操作定義采購概念檢驗物流計劃編制計劃和資源分配生產(chǎn)線流程驗證工位和操作設(shè)計工藝文件工作流程布置與計劃之間進行通信把生成的工作流程發(fā)送到車間管理變更管理計劃管理 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造企業(yè)的項目及更新管理的項目及更新管理工程工程規(guī)劃規(guī)

23、劃操作操作總裝解決方案的功能：總裝解決方案的功能：減少了用于驗證裝配可行性的模型數(shù)量，對復雜的裝配干涉問題進行仿真，早期預測和消除工程風險在規(guī)劃過程中考慮了多種方案的優(yōu)選早期的人機制造環(huán)境的考慮解決多車型同線混裝的工藝方案設(shè)計和排產(chǎn)計劃的制定 效益：效益：減少了生產(chǎn)原型減少了工程沖突發(fā)生率裝配工藝的早期驗證簡單安全的裝配路徑可根據(jù)定單安排生產(chǎn)優(yōu)化總裝生產(chǎn)線的物流系統(tǒng)縮短生產(chǎn)準備周期發(fā)動機解決方案發(fā)動機解決方案 - 應(yīng)用于發(fā)動機的機加工工應(yīng)用于發(fā)動機的機加工工藝規(guī)劃和發(fā)動機總裝裝配工藝規(guī)劃藝規(guī)劃和發(fā)動機總裝裝配工藝規(guī)劃 提供了完整的發(fā)動機機加工和裝配工藝規(guī)劃,仿真,管理及項目跟蹤的團隊協(xié)同制造環(huán)

24、境. 主要解決發(fā)動機機加工生產(chǎn)線和裝配生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃，加工策略優(yōu)選，刀具和工裝卡具優(yōu)選與NC刀路仿真和機加工線/裝配先的線平衡，同時應(yīng)用物流模塊對整個生產(chǎn)線進行物流分析和優(yōu)化。. 產(chǎn)品詳細設(shè)計發(fā)動機制造工藝過程管理在生產(chǎn)中的實現(xiàn)產(chǎn)品功能定義概念設(shè)計CAE產(chǎn)品前期設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計完成模具設(shè)計機加工工藝過程規(guī)劃機加工工藝過程仿真驗證工藝過程驗證工藝過程仿真車間工藝資源設(shè)計加工設(shè)計裝配工藝過程規(guī)劃裝配工藝過程仿真生產(chǎn)實施發(fā)動機解決方案的效益發(fā)動機解決方案的效益縮短項目時間縮短項目時間 （針對新產(chǎn)品）（針對新產(chǎn)品） 產(chǎn)品產(chǎn)品 協(xié)同工藝設(shè)計協(xié)同工藝設(shè)計 并行工并行工程程 降低投資成本降低投資成本 縮短生產(chǎn)

25、線的調(diào)試時間和提高產(chǎn)量縮短生產(chǎn)線的調(diào)試時間和提高產(chǎn)量加工特征自動識別，利用典型經(jīng)驗知識庫，提高加工精度，減少新的刀具和卡具的設(shè)計制造，創(chuàng)建標準化的工作流程和進行信息共享通過制造工藝規(guī)劃部門與產(chǎn)品設(shè)計部門的充分協(xié)作，可避免不必要的設(shè)計更改，有利于充分利用現(xiàn)有的和標準化的制造資源和工藝模板進行新產(chǎn)品的工藝規(guī)劃和制造減少和優(yōu)化機床的數(shù)量與布局換刀次數(shù)最小化減少機床工作臺面的旋轉(zhuǎn)減少刀具無效運動的時間和距離優(yōu)化操作次序進行數(shù)控仿真，減小工程風險進行生產(chǎn)線平衡分析和優(yōu)化進行生產(chǎn)線物流優(yōu)化 沖壓模塊沖壓模塊- -沖壓生產(chǎn)線仿真與模具運動校核沖壓生產(chǎn)線仿真與模具運動校核 對噴漆進行仿真，優(yōu)化漆膜厚度和噴漆路

26、徑 優(yōu)化選擇噴漆工具 對自動化的噴漆線進行快速精確的工藝規(guī)劃PaintingeM-Plant物流仿真模塊原理物流仿真模塊原理應(yīng)用仿真工具,可以對復雜的生產(chǎn)制造系統(tǒng)進行模擬仿真優(yōu)化并可以進行快速有效的分析驗證真實的制造系統(tǒng)真實的制造系統(tǒng)模型模型 驗證驗證分析分析分析結(jié)果量化分析結(jié)果量化仿真模型仿真模型用于真實制造系統(tǒng)的結(jié)論用于真實制造系統(tǒng)的結(jié)論結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換對復雜的制造體系進行快速建模（如車對復雜的制造體系進行快速建模（如車身線，總裝線，發(fā)動機線等）身線，總裝線，發(fā)動機線等）對生產(chǎn)線的制造能力進行評估對生產(chǎn)線的制造能力進行評估分析和優(yōu)化生產(chǎn)線的緩沖區(qū)尺寸分析和優(yōu)化生產(chǎn)線的緩沖區(qū)尺寸找出瓶頸點并

27、進行優(yōu)化找出瓶頸點并進行優(yōu)化制定最佳的物流控制策略制定最佳的物流控制策略定義精確的制造系統(tǒng)參數(shù)，如生產(chǎn)線實定義精確的制造系統(tǒng)參數(shù)，如生產(chǎn)線實際需要多少工人，設(shè)備，控制器等際需要多少工人，設(shè)備，控制器等AUDICOMAUABB SuppliersKolton BarHMSMSXJS McNamaraCOMAUGermanyFAW一汽集團一汽集團EDAGCOMAUITALY一汽大眾一汽大眾SAICSAIC上海汽車工業(yè)集團上海汽車工業(yè)集團SAICSAIC一汽大眾一汽大眾： OEM PPHPPHPPHCPHCPHCPHCPHUnder bodyClosures Side PartsFraming TD

28、H每一個車型項目都由一個每一個車型項目都由一個 PPH和四個和四個 CPHs共同完成共同完成PPH 工藝設(shè)計部門工藝設(shè)計部門CPH 生產(chǎn)線制造安裝商生產(chǎn)線制造安裝商TDH 工具設(shè)計部門工具設(shè)計部門 獲得的收益獲得的收益：生產(chǎn)準備時間減少到生產(chǎn)準備時間減少到4-6周周產(chǎn)品投放市場的時間周期減少到產(chǎn)品投放市場的時間周期減少到16-18個月個月使使75%的車型通過公用制造平臺進行柔性制造的車型通過公用制造平臺進行柔性制造與與 Daimler (德國德國)進行技術(shù)信息，制造系統(tǒng)和工藝經(jīng)驗德共享進行技術(shù)信息，制造系統(tǒng)和工藝經(jīng)驗德共享用少于用少于25天的時間進行車型制造的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換天的時間進行車型制造的生

29、產(chǎn)線轉(zhuǎn)換增加增加50%的單車利潤的單車利潤每年減少每年減少 20%的規(guī)劃投入的規(guī)劃投入每年減少每年減少5% 裝配成本裝配成本 在日本尼桑的成功應(yīng)用在日本尼桑的成功應(yīng)用） 在在 德德 國國： 在在 德德 國國： 在在 德德 國國： Audi 在在 法法 國國： ： ： ： ：如何獲取最佳效益? 提高制造工藝規(guī)劃水平對當前的工藝經(jīng)驗進行捕捉并進行重復利用（在將來的項目中）在項目開展的早期對所存在的風險和錯誤進行檢驗，溝通和改進可以在5天時間內(nèi)完成生產(chǎn)線的初步規(guī)劃， 過去則需4-6周 減少項目投資成本應(yīng)用此軟件可快速，準確和高效地對項目進行投資評估對典型工藝和資源數(shù)據(jù)進行重復利用應(yīng)用標準化的工藝模板

30、和工藝經(jīng)驗 減少無效的重復勞動 減少項目流程時間用先進的軟件解決方案取代了人工的手工勞動在對工裝卡具的數(shù)據(jù)驗證后可立即進行這些制造資源的設(shè)計制造在項目早期階段使各個部門的人員進行信息共享減少投資成本提高工藝質(zhì)量:減少項目時間 價值評估價值評估 減少操作成本 減少投資成本 提高工藝質(zhì)量 減少項目時間 減少生產(chǎn)準備時間 減少產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的制造時間 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力操作成本操作成本 生產(chǎn)能力由以下因素生產(chǎn)能力由以下因素制約制約:減少項目時間減少項目時間產(chǎn)品面市時間產(chǎn)品面市時間 (從設(shè)計凍結(jié)從設(shè)計凍結(jié)到投放市場到投放市場)生產(chǎn)準備時間生產(chǎn)準備時間 (ramp-up time)在同一條生產(chǎn)線上進行在同一條生

31、產(chǎn)線上進行不同車型的制造不同車型的制造卓越的物流供應(yīng)管理卓越的物流供應(yīng)管理瓶頸管理瓶頸管理 緩沖區(qū)容量設(shè)計管理緩沖區(qū)容量設(shè)計管理制造費用由以下因素制約制造費用由以下因素制約:每個項目中的人工時間每個項目中的人工時間質(zhì)量成本質(zhì)量成本投資成本投資成本空間利用率空間利用率生產(chǎn)制造的直接成本生產(chǎn)制造的直接成本廠房建設(shè)的生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)廠房建設(shè)的生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)的成本的成本產(chǎn)品制造速度產(chǎn)品制造速度庫存管理水平庫存管理水平生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 制造費用制造費用 = 利潤利潤產(chǎn)品投放市場的時間變化產(chǎn)品投放市場的時間變化資料源于資料源于 : : 華爾街周刊華爾街周刊 & & 美國密西根管理協(xié)會美國密西根管理協(xié)會5050404

32、0303020201010產(chǎn)品投放市場的時間產(chǎn)品投放市場的時間 ( (月月) )GenerationGeneration48M 36M(很容易達到)2 2 36M 24M(進行工程改進)3 3 24M 12M(應(yīng)用虛擬制造)24241 1 在生產(chǎn)規(guī)劃和工程制造階段的收益在生產(chǎn)規(guī)劃和工程制造階段的收益 在生產(chǎn)規(guī)劃和工程制造階段的收益在生產(chǎn)規(guī)劃和工程制造階段的收益期待的收益期待的收益: ( 可避免發(fā)生的成本費用可避免發(fā)生的成本費用 ) 減少減少15%的項目規(guī)劃成本的項目規(guī)劃成本 以以 $70M 的總裝項目為例的總裝項目為例, 可節(jié)省可節(jié)省 $10.5M的項目規(guī)劃費用的項目規(guī)劃費用 15% 的總節(jié)省

33、費用體現(xiàn)在第一個項目中為的總節(jié)省費用體現(xiàn)在第一個項目中為 = $1.57M 減少減少 5% 的項目投資成本的項目投資成本 供應(yīng)商供應(yīng)商40% = $22.4M 減少工程更改減少工程更改 通過網(wǎng)絡(luò)對設(shè)計進行驗證通過網(wǎng)絡(luò)對設(shè)計進行驗證 典型工藝的重復利用和標準化典型工藝的重復利用和標準化 - 5% -$1M 工裝卡具工裝卡具 30%$16.8M 對焊槍，卡具的重復利用對焊槍，卡具的重復利用 減少錯誤發(fā)生率減少錯誤發(fā)生率進行變更監(jiān)控進行變更監(jiān)控 提高工裝設(shè)計的可靠性提高工裝設(shè)計的可靠性 - 6% -$1M人工工時人工工時25%= $ 14M 電子工藝過程表電子工藝過程表 減少裝配強度減少裝配強度 將

34、錯誤率最小化將錯誤率最小化 - 5% -$0.6M場地成本場地成本5% = $2.8M 通過仿真提高空間利用率，通過仿真提高空間利用率，改善物流設(shè)計方案改善物流設(shè)計方案 使場地設(shè)計與工藝設(shè)計同步使場地設(shè)計與工藝設(shè)計同步進行進行 - 2% -$0.5M例：項目總投資為例：項目總投資為 -$56 M + 目標產(chǎn)量=1500 輛/天25% TP rate50% TP rate75% TP rate 瓶 頸 瓶 頸1. 德國寶馬（BMW）汽車：減少工藝規(guī)劃時間減少工藝規(guī)劃時間 (22 %)減少項目規(guī)劃時間減少項目規(guī)劃時間 (50%)減少規(guī)劃工作量減少規(guī)劃工作量 (10 %)減少規(guī)劃投資減少規(guī)劃投資 (

35、5%)減少多系列產(chǎn)品規(guī)劃投資減少多系列產(chǎn)品規(guī)劃投資 (5 %) l 80（planner）*$120,000(planner cost/year)*20%(increase productivity)=$1,900,000（一百九十萬美圓）一百九十萬美圓） l 生產(chǎn)準備期間生產(chǎn)準備期間 $33,000,000 $33,000,000（三千百萬美圓）（三千百萬美圓） Company2022年4月30日星期六LocationL/O/G/O數(shù)字化船舶設(shè)計與制造Contents數(shù)字化船舶設(shè)計數(shù)字化船舶設(shè)計數(shù)字化船舶分析數(shù)字化船舶分析數(shù)字化船舶制造數(shù)字化船舶制造數(shù)字化船舶管理數(shù)字化船舶管理4123理解數(shù)

36、字化設(shè)計與制造技術(shù)的基本概念和基本理論，掌握產(chǎn)品數(shù)字化建模、設(shè)計、分析、制造的過程，學會使用常見的數(shù)字化設(shè)計與制造軟件（SW），了解當代數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，為從事數(shù)字化設(shè)計與制造相關(guān)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。課程目標課程目標第一章 概論數(shù)字化技術(shù)簡介數(shù)字化技術(shù)簡介數(shù)字化與制造業(yè)、制造系統(tǒng)數(shù)字化與制造業(yè)、制造系統(tǒng)13工業(yè)革命與信息化工業(yè)革命與信息化數(shù)字化造船數(shù)字化造船42 數(shù)字化就是將許多復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程 什么是數(shù)

37、字化什么是數(shù)字化 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是指將計算機技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，計算機輔助設(shè)計便是數(shù)字化設(shè)計最初的應(yīng)用 隨著研究的深入，數(shù)字化設(shè)計已經(jīng)不僅僅局限在現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，是基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺，建立基于計算機的數(shù)字化產(chǎn)品模型，并在產(chǎn)品開發(fā)全程采用，達到減少或避免使用實物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。什么是數(shù)字化什么是數(shù)字化 工業(yè)革命又叫產(chǎn)業(yè)革命，指的是以手工技術(shù)為基礎(chǔ)的資本主義工場手工業(yè)過渡到采用機器的資本主義工廠制度的過程數(shù)字化的發(fā)展歷程數(shù)字化的發(fā)展歷程- -工業(yè)革命工業(yè)革命三輪汽車三輪汽車1819年橫渡大年橫渡大西洋的輪船西洋的輪船“薩薩凡納凡納“號號改良的蒸汽改良的蒸汽機機第一臺電話第一臺

38、電話愛迪生發(fā)明的愛迪生發(fā)明的電燈電燈第一架飛機第一架飛機第二次工業(yè)革命 進入電氣時代進入電氣時代第二次工業(yè)革命的出現(xiàn)歷史條件 時間：1870年以后1 1、政治政治 19世紀中期，資本主義制度在世界范圍確立2、市場市場 世界市場初步形成，不斷刺激工業(yè)發(fā)展4、科技科技 近代自然科學的重大發(fā)展3、資本資本為資本主義發(fā)展提供充足的資本18661866年，德國年，德國人西門子研制人西門子研制成功發(fā)電機。成功發(fā)電機。電氣時代的到來愛迪生發(fā)明的耐用燈泡愛迪生發(fā)明的耐用燈泡電動機電動機20世紀四五十年代開始的新科學技術(shù)革命原子能電子計算機航空航天（空間技術(shù)）（核心）（核心）第三次科技革命現(xiàn)代計算機的誕生算盤算

39、盤法國人帕斯卡于1642年設(shè)計出了世界上第一臺計算機 16741674年發(fā)明的乘法計算機年發(fā)明的乘法計算機 1936年制造的手搖式機械計算機集數(shù)千繼電器的“馬克1號”全機電式計算機打孔計算機現(xiàn)代計算機的誕生 第一臺電子計算機是1945年在美國賓夕法尼亞大學誕生的。 隨著科技的發(fā)展，電子計算機體積越來越小，運算速度越來越快，運用范圍越來越快。信息業(yè)的快速發(fā)展-信息革命 英特爾公司-摩爾定律 當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進步的速度。信息業(yè)的

40、快速發(fā)展-信息革命 比爾蓋茨-微軟之路（未來之路） 他使計算機走進人們的日程生活，改變了人們?nèi)粘Ｉ?，改變了人們工作乃至交往的方?帶動了計算機軟件這個行業(yè)信息技術(shù)給制造業(yè)的新變化 隨著全球經(jīng)濟一體化的進程加快以及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代制造企業(yè)發(fā)生了重大的變化產(chǎn)品生命周期縮短；交貨期成為主要競爭因素；大市場和大競爭已基本形成 現(xiàn)代制造業(yè)隨之出現(xiàn)了適應(yīng)這種發(fā)展的新模式，數(shù)字化成為制造業(yè)熱點 中國已成為世界制造大國全部就業(yè)人數(shù)11.27%工業(yè)就業(yè)人數(shù)的90.74%2012年制造業(yè)提供的就業(yè)人數(shù)工業(yè)稅收78.93%總稅收的28.74%2012年全國制造業(yè)創(chuàng)造的稅收2012年全國制造業(yè)貢獻的GDP和

41、出口GDP 總值的29.07%出口總額的 92.06%制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱為什么要發(fā)展數(shù)字化技術(shù)為什么要發(fā)展數(shù)字化技術(shù) 計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)極大地增強了人類處理和利用信息的能力，因而被統(tǒng)稱為“信息技術(shù)” 信息技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)力發(fā)展的主導因素，它不但在急劇地改變著人類的經(jīng)濟生活，而且以其強大的滲透力進入社會生活的方方面面 信息的應(yīng)用程度已經(jīng)成為衡量一個國家或地區(qū)的國際競爭力、現(xiàn)代化程度、經(jīng)濟成長能力的重要標志。 信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)業(yè) 在發(fā)達國家，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為國民經(jīng)濟新的增長點，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)。 信

42、息技術(shù)的應(yīng)用已成為我國重要的經(jīng)濟增長點。利用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，可以提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量；以信息技術(shù)為依托，企業(yè)實現(xiàn)扁平化管理，可以提高企業(yè)運營效率；圍繞互聯(lián)網(wǎng)開展企業(yè)的信息化應(yīng)用工作，可以使企業(yè)融入全球化經(jīng)濟，實現(xiàn)產(chǎn)品的敏捷和柔性的個性化生產(chǎn)，贏得市場。 二、1引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整 信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)業(yè) 由于微電子和數(shù)字化通信的應(yīng)用，使信息處理的相對價格下降，工業(yè)生產(chǎn)從“能源和材料密集型”轉(zhuǎn)向“信息密集型”，產(chǎn)品和裝備由機械向著機電轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出“軟化”和高附加價值的趨勢。2促進了生產(chǎn)方式的變革 信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展

43、深刻地改變了制造業(yè)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)業(yè) 信息技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，發(fā)展了先進制造技術(shù)，計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design，CAD)、計算機輔助工程分析(Computer Aided Engineering，CAE)和計算機輔助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)等成為基本的技術(shù)手段，機器人、自動化裝備、自動化生產(chǎn)線受到普遍重視，設(shè)計制造的自動化、智能化程度大大提高。3生產(chǎn)技術(shù)的改變 信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)業(yè)4生產(chǎn)效率的改變 信息技術(shù)的發(fā)展使生產(chǎn)具有

44、更大的靈活性，生產(chǎn)信息可以準確控制、實時共享，能夠以快速和低成本為目標優(yōu)化生產(chǎn)流程，極大地降低了由于改變產(chǎn)品組合而導致的停工成本，生產(chǎn)的柔性和敏捷性大大提高。信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造信息技術(shù)的發(fā)展深刻地改變了制造業(yè)業(yè) 傳統(tǒng)的產(chǎn)品交換及經(jīng)濟信息流通方式，絕大部分是通過人與人之間的直接交往實現(xiàn)的。這種直接的交往加上落后的交通設(shè)施往往將人們的經(jīng)濟行為局限在一個非常有限的時空。 隨著信息時代的到來，特別是全球互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)了世界信息的同步傳播，從而極大地拓展了經(jīng)濟活動的舞臺。5引起了信息交換方式的改變 1998年美國副總統(tǒng)戈爾提出“數(shù)字地球”的概念以來，諸如數(shù)字流域、數(shù)字城市、數(shù)字化生存等以

45、數(shù)字為前綴的新概念和新思想大量涌現(xiàn)，數(shù)字化設(shè)計與制造即為全球數(shù)字化浪潮中的重要一環(huán)。 數(shù)字化程度已經(jīng)成為衡量設(shè)計制造技術(shù)水平的重要標志。數(shù)字化技術(shù)是縮短產(chǎn)品研制周期、降低研制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，是建立現(xiàn)代產(chǎn)品快速研制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)字化技術(shù)的提出數(shù)字化技術(shù)的提出 先進制造技術(shù)是工業(yè)發(fā)達國家的國家級關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先先進制造技術(shù)是工業(yè)發(fā)達國家的國家級關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域發(fā)展領(lǐng)域數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展數(shù)字化技術(shù)與制造業(yè)設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 全球化全球化智能化智能化綠色化綠色化虛擬化虛擬化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之全球化數(shù)字工廠數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之全球化數(shù)字工廠數(shù)字化工廠應(yīng)用為制造商

46、及其供應(yīng)商提供了一個數(shù)字化工廠應(yīng)用為制造商及其供應(yīng)商提供了一個制造工藝平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行制造工藝平臺，使企業(yè)能夠?qū)φ麄€制造過程進行設(shè)計，模擬仿真和管理，并將制造信息及時設(shè)計，模擬仿真和管理，并將制造信息及時地與相關(guān)部門，供應(yīng)商共享，傳遞與發(fā)布地與相關(guān)部門，供應(yīng)商共享，傳遞與發(fā)布。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之全球化數(shù)字工廠數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之全球化數(shù)字工廠結(jié)構(gòu)體系工藝規(guī)劃包工藝規(guī)劃生產(chǎn)線設(shè)計混產(chǎn)規(guī)劃資源平衡工時管理變更管理 成本分析等CADCAM / PDMMicrostation Autocad工廠工廠/生產(chǎn)生產(chǎn)線線(工位工位)資資源源工廠布局 生產(chǎn)線布局動態(tài)裝配工位仿真工位仿真 人機工程人機

47、工程生產(chǎn)&物流仿真包 協(xié)同作業(yè)包質(zhì)量檢測包覆蓋了汽車生產(chǎn)的所有制造過程覆蓋了汽車生產(chǎn)的所有制造過程沖 壓白 車 身 總 裝動 力 系 統(tǒng)噴 漆質(zhì) 量 沖壓模塊沖壓模塊- -沖壓生產(chǎn)線仿真與模具運動校核沖壓生產(chǎn)線仿真與模具運動校核噴漆模塊噴漆模塊Painting物流仿真模塊原理物流仿真模塊原理應(yīng)用仿真工具應(yīng)用仿真工具, ,可以對復雜的生產(chǎn)制造系統(tǒng)進行模擬可以對復雜的生產(chǎn)制造系統(tǒng)進行模擬仿真優(yōu)化并可以進行快速有效的分析驗證仿真優(yōu)化并可以進行快速有效的分析驗證真實的制造系統(tǒng)模型 驗證分析分析結(jié)果量化仿真模型用于真實制造系統(tǒng)的結(jié)論結(jié)果轉(zhuǎn)換物流仿真模塊物流仿真模塊產(chǎn)品的使用和維護模型以及環(huán)境模型等產(chǎn)品的

48、各種分析模型（可制 造性、可裝配性等）產(chǎn)品的功能和性能仿真模型產(chǎn)品的外觀表示模型產(chǎn)品的CAD模型PDMCAMCAEVRCAD虛擬樣機是由分布的、不同工具開發(fā)的、甚至異構(gòu)的子模型組成的模型聯(lián)合體數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之虛擬樣機支持產(chǎn)品開發(fā)制造的全生命周期概念設(shè)計詳細設(shè)計測試評估使用維護訓練需求分析和定義銷毀虛擬樣機總裝解決方案 - 應(yīng)用于總裝的工藝規(guī)劃應(yīng)用于總裝的工藝規(guī)劃效益：減少了生產(chǎn)原型減少了生產(chǎn)原型減少了工程沖突發(fā)生率減少了工程沖突發(fā)生率裝配工藝的早期驗證裝配工藝的早期驗證簡單安全的裝配路徑簡單安全的裝配路徑可根據(jù)定單安排生產(chǎn)可根據(jù)定單安排生產(chǎn)優(yōu)化總裝生產(chǎn)線的物流系統(tǒng)優(yōu)化總

49、裝生產(chǎn)線的物流系統(tǒng)縮短生產(chǎn)準備周期縮短生產(chǎn)準備周期智能化CAD系統(tǒng)的類型收集整理提供數(shù)據(jù)信息收集整理提供數(shù)據(jù)信息提供接口，簡化操作流程提供接口，簡化操作流程帶有知識庫，可以自行設(shè)計帶有知識庫，可以自行設(shè)計信息檢索型CAD系統(tǒng)人機交互型CAD系統(tǒng)智能型CAD系統(tǒng)-專家系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之智能化系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之智能化系統(tǒng)減少減少時間時間減少減少投資投資5%5%22%50%10%寶馬汽車寶馬汽車減少工藝規(guī)劃時間減少工藝規(guī)劃時間 減少項目規(guī)劃時間減少項目規(guī)劃時間減少規(guī)劃工作量減少規(guī)劃工作量減少規(guī)劃投資減少規(guī)劃投資 減少多系列產(chǎn)品規(guī)減少多系列產(chǎn)品規(guī)劃投資劃投資 成功案例成功案例生產(chǎn)設(shè)計期間節(jié)省生產(chǎn)設(shè)

50、計期間節(jié)省 $33,000,000（三千百萬美圓）（三千百萬美圓） 規(guī)劃效率質(zhì)量的提高規(guī)劃效率質(zhì)量的提高 $1,900,000（一百九十萬美圓）（一百九十萬美圓） 項目投資節(jié)省項目投資節(jié)省 $3,500,000（三百五十萬美圓）（三百五十萬美圓） 總和總和 $38,400,000（三千八百四十萬美圓）（三千八百四十萬美圓）企業(yè)獲得的總效益企業(yè)獲得的總效益第一章 概論數(shù)字化造船數(shù)字化造船船舶行業(yè)的數(shù)字化技術(shù) 是以造船過程的知識融合為基礎(chǔ),以數(shù)字化建模與優(yōu)化為特征,將信息技術(shù)、先進的數(shù)字化制造技術(shù)、先進造船技術(shù)和現(xiàn)代造船模式,綜合應(yīng)用于船舶產(chǎn)品的設(shè)計、制造、測試與試驗、管理和維護全生命周期的各階段和各方面數(shù)字化造船 以數(shù)