數(shù)字化工業(yè)仿真 智能制造仿真技術(shù)在汽車產(chǎn)線模擬方面的應(yīng)用

　　汽車行業(yè)面臨著縮短周期、降低成本和高度靈活生產(chǎn)的壓力，需要更快速有效的手段來解決當(dāng)前的困境。

　　數(shù)字制造技術(shù)在國內(nèi)自動化生產(chǎn)線，特別是汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用逐漸成熟。它將幫助企業(yè)在實際投入生產(chǎn)之前在虛擬環(huán)境中進行模擬和測試，還可以在生產(chǎn)過程中同步優(yōu)化整個生產(chǎn)過程，包括自動化生產(chǎn)線的動態(tài)干擾、機器人可達性問題、生產(chǎn)線聯(lián)動和節(jié)拍平衡驗證、裝配動態(tài)干擾、，人機交互舒適性分析、離線程序的應(yīng)用和導(dǎo)入、現(xiàn)場設(shè)備的精度校正、電氣程序的虛擬調(diào)試、虛擬和真實互連等，最終將實現(xiàn)高效靈活的生產(chǎn)線集成，實現(xiàn)快速的產(chǎn)品發(fā)布，打造企業(yè)的持久競爭力。

　　汽車行業(yè)線體工藝模擬仿真應(yīng)用

　　數(shù)字化制造中的工藝模擬仿真技術(shù)在自動化程度最高的汽車白車身生產(chǎn)線應(yīng)用尤為成熟。它可以通過數(shù)字化手段構(gòu)建起來的虛擬生產(chǎn)線，將產(chǎn)品本身的數(shù)字孿生同生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過程等其他形態(tài)的數(shù)字孿生高度集成起來，具體可以實現(xiàn)如下圖示功能：

　　2.1工廠掃描

　　(1)生產(chǎn)線快速掃描，減少現(xiàn)場測量工作，提高精確度，最大程度減少停線風(fēng)險。

　　(2)現(xiàn)場實物落位校準、削減新增設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備及廠房立柱管線等碰撞風(fēng)險。

　　(3)點云pod數(shù)據(jù)導(dǎo)入仿真系統(tǒng)，無需逆向建模，快速虛擬生產(chǎn)線模型及仿真分析。

　　(4)快速通過性仿真，減少樣車投放數(shù)量。分析輸送系統(tǒng)與車身數(shù)模是否干涉、是否滿足安全距離等，以確定車身是否滿足各工位機械化設(shè)備的通過性要求。

　　2.2工藝設(shè)計分析

　　將產(chǎn)品信息、工藝過程信息、工廠產(chǎn)線信息和制造資源信息通過結(jié)構(gòu)化模式組織管理，達到產(chǎn)品制造過程的精細化管理，以某主機廠焊裝為例可以實現(xiàn)：

　　(1)機器人、焊鉗、工具等企業(yè)資源庫管理;

　　(2)機器人、人工操作等企業(yè)操作庫管理及MTM定義;

　　(3)車型變量信息定義;

　　(4)上件信息、工藝流程、焊點分配等詳細工藝信息定義;

　　(5)生產(chǎn)信息及詢價節(jié)點定義;

　　(6)時序及Layout布局分析。

　　2.3工藝仿真分析

　　基于產(chǎn)品工藝設(shè)計信息進行虛擬仿真驗證。針對不同專業(yè)需求，可以進行物流產(chǎn)能與排產(chǎn)仿真、工件裝配仿真分析、人體工程學(xué)仿真分析、機器人仿真分析等。例如焊裝機器人自動線仿真：

　　2.4虛擬調(diào)試與離線編程

　　(1)虛擬環(huán)境中搭建生產(chǎn)線，完成設(shè)備運動過程規(guī)劃、檢查干涉、機器人可達性驗證、機器人路徑規(guī)劃、節(jié)拍分析等工作。

　　(2)設(shè)備虛擬調(diào)試工作，包括創(chuàng)建物料流、添加傳感器、為設(shè)備添加動作邏輯、信號表導(dǎo)入和關(guān)聯(lián)等工作。

　　(3)機器人虛擬調(diào)試工作，包括機器人信號導(dǎo)入、機器人控制器設(shè)置、自定義指令編寫、宏程序的編寫、機器人指令添加等工作。

　　(4)將虛擬環(huán)境連接到電控系統(tǒng)，完成基礎(chǔ)功能測試連接電控設(shè)備，實現(xiàn)機器人程序循環(huán)運行，再進行聯(lián)動調(diào)試、安全程序測試等工作。

　　(5)虛擬調(diào)試完成后，通過各品牌機器人專用Controller及RCS可自動生成現(xiàn)場機器人識別語言程序?，F(xiàn)場對相關(guān)設(shè)備安裝位置信息進行校準，保證輸出程序可用性。

　　小結(jié)

　　工藝模擬仿真：

　　(1)通過應(yīng)用激光掃描儀應(yīng)用，快速對廠房及土建環(huán)境掃描成點云，導(dǎo)入仿真系統(tǒng)，保證虛擬仿真基礎(chǔ)環(huán)境與現(xiàn)場環(huán)境保持一致。

　　(2)通過真實的機器人控制器安全模擬真實的機器人動作，自動建立機器人間干涉區(qū)、整線聯(lián)動仿真驗證、自動生成機器人程序。

　　(3)通過離線程序?qū)ΜF(xiàn)場機器人進行示教，通過在仿真系統(tǒng)連接PLC程序進行機械電氣虛擬聯(lián)調(diào)實現(xiàn)現(xiàn)場機器人等機械設(shè)備與電氣設(shè)備整線聯(lián)調(diào)運行。

　　(4)通過人機仿真可以檢查作業(yè)可行性并實現(xiàn)人體工程學(xué)分析及MTM分析。

　　(5)物流產(chǎn)能及排產(chǎn)分析和裝配可行性仿真。

　　收益：

　　(1)使制造企業(yè)能夠在生產(chǎn)工藝開發(fā)過程早期階段驗證制造系統(tǒng) 。

　　(2)減少制造變更從而縮短制造規(guī)劃周期。

　　(3)通過在虛擬環(huán)境試運行，提前發(fā)現(xiàn)正線問題，縮短量產(chǎn)時間。

　　(4)支持產(chǎn)品及工藝變更的各個方面，從而使制造運營更為靈活。

　　(5)機器人程序的離線應(yīng)用，減少現(xiàn)場機器人調(diào)試工程師勞動負荷，縮短調(diào)試時間，提高車身制造質(zhì)量。