總裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用

建立自主完整的制造技術(shù)體系及平臺(tái)，支撐產(chǎn)品的自主開發(fā)，有助于推動(dòng)汽車工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。東風(fēng)日產(chǎn)作為一家合資公司，致力于構(gòu)建從商企、研發(fā)、采購(gòu)、制造及銷售的全價(jià)值鏈體系。在制造環(huán)節(jié)，從合資之初的僅有生產(chǎn)制造單元，到逐步建立符合合資公司特點(diǎn)的、完整的工藝設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)準(zhǔn)備以及量產(chǎn)生產(chǎn)的制造技術(shù)體系，東風(fēng)日產(chǎn)不斷努力提高競(jìng)爭(zhēng)力。

2010年創(chuàng)立的啟辰品牌，需要建立自主高效的開發(fā)體系。傳統(tǒng)的串列式、先產(chǎn)品設(shè)計(jì)再實(shí)物驗(yàn)證的開發(fā)流程已不能滿足市場(chǎng)要求，有必要利用數(shù)字化技術(shù)，建立數(shù)字化工藝驗(yàn)證體系。

基于數(shù)字化工藝開發(fā)體系的規(guī)劃要求，有必要搭建數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)，進(jìn)一步提升同步工程的體系能力，支撐產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的提升?；谝陨纤伎?，東風(fēng)日產(chǎn)從2015年開始以總裝工程為試點(diǎn)，開展了數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)的建設(shè)。

現(xiàn)階段工藝設(shè)計(jì)的主要課題

同步工程作為汽車產(chǎn)品開發(fā)流程中重要的一環(huán)，要求設(shè)計(jì)、工藝和質(zhì)量等相關(guān)部門并行工作，實(shí)現(xiàn)整車的同步開發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)在前期設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)整車產(chǎn)品可能存在的各方面問題，并輔以方案解決。工藝規(guī)劃/制造可行性分析作為同步工程業(yè)務(wù)的一部分，東風(fēng)日產(chǎn)在此方面工作流程及工作方法相對(duì)比較完善。與此同時(shí)，也存在一些需要提高和改善的方面：①制造工藝系統(tǒng)與上游數(shù)據(jù)系統(tǒng)是獨(dú)立存在的，缺乏一個(gè)整合的平臺(tái)系統(tǒng)，即工藝和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不在同一平臺(tái)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)無法自動(dòng)繼承，且需要進(jìn)行一系列的格式轉(zhuǎn)化工作，時(shí)效性差，且容易出現(xiàn)遺漏；②缺乏對(duì)工藝資源管理和知識(shí)共享；③工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行傳統(tǒng)的二維工藝編制，工作量大，手工作業(yè)多，且缺乏繼承性；④缺乏完整的工藝信息管理，例如現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)編程，主要通過大量的線下文件和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的保密和安全沒有保障，而且數(shù)據(jù)的追溯性差，版次及唯一性可控性差。

針對(duì)以上現(xiàn)狀與課題，東風(fēng)日產(chǎn)引入了TCM系統(tǒng)，并結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求及規(guī)則進(jìn)行二次開發(fā)，管理數(shù)字化產(chǎn)品、工藝流程、工廠布局及資源，在信息處理、數(shù)據(jù)貫通等方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，全面提高了同步工程工作質(zhì)量和效率，有效實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)從前向后的產(chǎn)品全生命周期的貫通，最終實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同，為未來智能制造的實(shí)現(xiàn)打下了良好基礎(chǔ)。

總裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)構(gòu)建方案

為更好地實(shí)踐數(shù)字與實(shí)物協(xié)同、設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同，東風(fēng)日產(chǎn)總裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)（圖1）是實(shí)現(xiàn)全面同步工程的優(yōu)秀實(shí)踐。通過高度集成化、系統(tǒng)化的數(shù)字平臺(tái)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工藝驗(yàn)證、實(shí)物試制及工廠量產(chǎn)等汽車開發(fā)全周期的各個(gè)環(huán)節(jié)貫通，在產(chǎn)品與工藝上實(shí)現(xiàn)數(shù)字到實(shí)物的映射，在工藝資源與工藝知識(shí)上實(shí)現(xiàn)實(shí)物到數(shù)字的映射，為進(jìn)一步升級(jí)的智能制造體系建立基礎(chǔ)。我們主要從以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：

1）工藝與上游產(chǎn)品數(shù)據(jù)的貫通。與車輛主數(shù)據(jù)系統(tǒng)(VMD)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)(NXPDM)進(jìn)行接口開發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息及產(chǎn)品數(shù)據(jù)與工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)的接收與傳遞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在同一平臺(tái)上對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)及工廠資源等信息的統(tǒng)一管理和使用。

圖 1 總裝數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與制造平臺(tái)建設(shè)方案

2）對(duì)工藝資源的整合與管理。通過將生產(chǎn)要素進(jìn)行3D數(shù)字化，利用TCM的in-class功能進(jìn)行分類與管理。

3）對(duì)各種類工具軟件的集成。通過數(shù)據(jù)規(guī)則制定與接口開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在同一平臺(tái)調(diào)用不同工具軟件展開工藝設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證，同時(shí)通過功能開發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)，保證了設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同的高效性及準(zhǔn)確性

4）與工廠側(cè)實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)與工藝實(shí)施的貫通，工藝文件通過平臺(tái)與工藝文件分發(fā)系統(tǒng)的集成接口完成工藝文件向各工廠各部門的分發(fā)，使設(shè)計(jì)走向量產(chǎn)，并在需要工藝變更的時(shí)候，通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效處理。

1.產(chǎn)品與工藝貫通

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的接收與傳遞，系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，首先需要定義平臺(tái)與兩個(gè)系統(tǒng)集成接口；基于集成接口及業(yè)務(wù)規(guī)則，從總裝工藝的角度對(duì)EBOM中的產(chǎn)品信息進(jìn)行一定的結(jié)構(gòu)化調(diào)整，同時(shí)獲取CAD數(shù)據(jù)形成PBOM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自動(dòng)更新EBOM并進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)可視化BOM結(jié)構(gòu)，而工藝工程師則在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總裝工藝的編制及工藝規(guī)劃（圖2）。

圖 2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸流程

PBOM建設(shè)過程中，最大的難點(diǎn)在于EBOM與CAD數(shù)據(jù)如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)及自動(dòng)更新。基于東風(fēng)日產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)布的流程及規(guī)則，同時(shí)應(yīng)用CAD-PartAliagnment關(guān)聯(lián)解決方案，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與工藝之間的無縫對(duì)接，使得工程師及時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)，識(shí)別變更點(diǎn)，有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)及虛擬仿真。完成系統(tǒng)的自動(dòng)匹配和融合后，使用TCM責(zé)信度檢查功能進(jìn)行差異比較，基于差異比較結(jié)果手動(dòng)進(jìn)行修正。完成結(jié)果確認(rèn)后，面向業(yè)務(wù)部門進(jìn)行PBOM數(shù)據(jù)的正式發(fā)布。EBOM數(shù)據(jù)更新或者CADBOM數(shù)據(jù)更新時(shí)，將重復(fù)以上融合過程，完成平臺(tái)中PBOM的更新。

2.工藝資源管理

建立數(shù)字化工藝離不開工藝資源，工藝資源庫(kù)的積累也是企業(yè)不可多得的財(cái)富。利用Teamcenter的In-Class分類管理功能，建立東風(fēng)日產(chǎn)總裝工程的工藝資源庫(kù)，使得工藝工程師可以在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的幫助下對(duì)制造資源與工藝知識(shí)進(jìn)行有效管理，從而減少工藝設(shè)計(jì)時(shí)間，增加工藝設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，并提高設(shè)計(jì)效率。同時(shí)根據(jù)工廠Layout及實(shí)際規(guī)劃對(duì)設(shè)備、工裝等進(jìn)行3D布局，最終形成與生產(chǎn)環(huán)境完全一致的數(shù)字化工廠，為后續(xù)工藝設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行規(guī)劃分析、評(píng)估和優(yōu)化。