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生产系统数字化制造仿真平台

1 行业背景

经过上百年的发展,发达国家的铸造业集中度较高。随着铸造业未来的整合与发展,我国铸造业也将呈现出高集中度、高专业化的特点,与此同时,铸造行业的落后产能  加速淘汰,全国铸造企业的数量将持续减少。

由于铸造机械价格昂贵,大部分企业仍旧以传统方式在发展铸造业,在更新先进技术与现代化机械设备上存在较大压力。随着激烈的市场竞争,拥有先进技术与现代化机械设备的企业将逐渐淘汰落后技术与设备企业,经过多轮优胜劣汰,最终带来整个行业技术与设备水平的提升。

国内高端市场的竞争日趋国际化。虽然我国铸件产量跃居全球首位已经多年,但是我国铸件出口仍然以中低端产品为主,对于一些特殊的高端产品,我国目前以进口为主。未来随着我国铸造技术水平的提升,高端铸件市场的国际化竞争将日趋激烈。我国相关铸造企业在树立品牌的同时,需要更多地将目光投向国际市场。

                                               

2 项目需求

经过对北京某单位当前实验室情况的调研,发现在以下方面可以进行提高,

1. 当前实验室技术体系是以面向产品为主,将生产制造融入产品设计过程的能力需要提高。

2.在智能制造及绿色制造数字化车间规划方面可以进行技术能力提升,从而贴和用户需求,更加积极快速的响应市场,将准备工作做在事前,在最短时间内反馈最有效信息和实施方案给客户,从而提升客户满意度

3. 结合当前数字化生产线虚拟现实技术,构建数字化智能制造车间建设方案设计能力,从而实现设计端-制造端-运营端的信息流贯通与闭环协同,并以此为基础,轻量化院在虚拟现实、仿真分析、数字孪生等领域基础能力建设。


3 软件业务流程应用

在工艺计划编制阶段,装配工艺设计人员可以在DELMIA中进行装配流程(工艺路线)的定义;或者根据已有项目的工艺路线套用到新的项目框架之下,实现最大化的知识重用。在这个阶段,工艺工程师输入标准工艺路线或者历史工艺路线到3DExperience平台数据库,实现新机型的主题工艺路线的确认。

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图1  工艺流程

在DELMIA开放的体系构架之下,装配工艺设计人员可以将企业的现有装配工艺数据在不同的机型装配工艺中反复重用。使用VB Script或者Java Script,实现知识的快速重用。在DELMIA中,支持PERT图和GANTT图进行工艺流程、工艺路线的结构描述和时间描述。

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图2  3D工艺设计

1.1 EBOM编制P/MBOM

在初步工艺规划中,另一个很重要的步骤就是从EBOM编制MBOM。在DELMIA 中具备专门的工具负责导入客户化的eBOM结构。用户可以选择EXCEL格式的eBOM或者直接和PDM集成;在DELMIA实现3D可视化浏览。在DELMIA 中的mBOM实现的过程就是一个典型的PPR关系的过程。eBOM上的节点关联到mBOM节点,产品、操作和资源之间高度关联。通过PERT/GANTT图描述eBOM的结构。由于eBOM和mBOM之间的高度关联,当eBOM发生变化时,mBOM能够及时反映设计变更。同时,mBOM本身可以进行编辑、索引、打印等操作。

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图3  导入生成BOM

1.2 工艺流程规划与设计

DELMIA拥有专业的数据接口,可以实现对于客户化的数据格式的转化。支持CATIA/UG NX/AutoCAD等设计工具的数据格式的导入。其中,DELMIA直接读取CATIA的设计数据(无需任何转化),支持NX4.0的UG设计数据;DELMIA标准资源数据库包括各种典型的装配生产线上的料箱、料架等常用设备。在DELMIA中输入装配操作,进行零件关联,最终生成工艺流程图。

在装配工艺设计阶段的输入输出流程图如下:

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图4  装配工艺设计数据流程

1.3 仿真验证

在此阶段可对设计的工艺流程进行三维工艺验证,包括进行同步分析场景数据、进行仿真路径定义、自动化设备仿真、机器人仿真、机器人离线编程、机器人半实物虚拟调试、产线仿真、三维工厂仿真、三维沉浸式工厂漫游等。

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图5  仿真验证流程

 

2 软件总体架构

结合客户需求的项目构成,配置功能包含工艺规划、虚拟仿真验证、及平台管理。软件总体架构如下图所示:

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图6  软件总体架构


4总结

北京和远科技通过对国内外当前行业背景、市场和发展趋势的分析,以及对北京某单位当前实验室情况的调研分析,通过实现用于产品制造过程的数字化仿真与模拟、自动化生产线数字化建模仿真分析、自动化生产线加工分析、物流规划与优化等方式,贴和满足用户需求,积极快速的响应市场的同时,可以节省时间和人力、节约成本,提升轻量化院在虚拟现实、仿真分析、工厂数字孪生等领域的基础能力。