浅析数字化虚拟制造技术助推焊装工艺规划体系发展论文
1面临的问题
当今汽车设计制造技术飞速发展，焊装工艺技术作为轿车白车身生产的重要技术，其发展同样面临升级换代。以往传统的二维手工进行焊装工艺规划的模式已经无法适应数字化时代汽车白车身生产的需求。同时随着汽车市场竞争的加剧，如何利用构建焊装工艺规划体系实现白车身的高质量、高效率、低成本制造，实现效益最大化，都需要我们开拓思路、寻求有效的方法与手段。而数字化虚拟制造技术的发展，为白车身焊装工艺规划实现跨越式发展提供了全新的解决方案。
2解决方案
基于行业技术发展方向及公司自身发展需求，某企业依托西门子公司的Process De-signer (简称PD) 软件建立了数字化焊装工艺规划平台体系，为白车身焊装工艺规划实现数字化、三维化、标准化、协同化的发展提供了整体解决方案，实现了主机厂和供应商协调利用该平台对白车身的制造过程进行规划设计、模拟仿真，实现信息共享、传递与发布，实现了规划制造过程的可视化、系统化和智能化。
在焊装项目运行过程中通过建立逼真的虚拟现场环境，对整个焊装工厂、焊装生产线和单个生产工位的每个操作、工作内容、工装设备等进行整体工艺规划与协同管理，并综合利用各种管理工具实现焊装工艺过程的优化。
3实施过程
在焊装项目启动前期，主机厂利用Pro-cess Designer软件平台进行焊装项目前期的数字化焊装工艺规划，这个阶段规划内容主要进行整体工艺方案与线体工位布局的分析与验证，确定产品工艺分配、采购设备的数量与种类、焊接工艺、人员、电气控制形式、工艺布局等项内容，实现对项目技术方案、设备构成、成本预算等的综合规划，为项目招标做好技术准备。
主机厂利用PD文件作为招标介质进行焊装项目的公开招标，供应商同样要利用PD软件平台进行设备及项目总体报价，整个过程均实现了统一的全数字化的数据交换。
焊装项目招标完成后，进入焊装项目的设计制造正式启动阶段。根据主机厂的技术任务要求进行焊装项目的详细工艺规划，这个阶段同样需利用Process Designer数字化工艺规划平台系统来开展工作。进行焊装详细工艺规划的工作目标是要结合开发车型的生产纲领、节拍、自动化程度、投资预算等对白车身的上件工艺顺序、焊点分配、节拍计算、工艺设备布局、物流等方面进行分析和验证，同时利用Process Simu-late、 Robcad、 Plant Simulation 等仿真软件平台对生产线、工装设备、机器人等进行详细的模拟仿真、验证、优化，以满足焊装制造工艺的可行性，优化生产线工艺布局，优化产品物流传递，实现焊装高效率生产及高品质制造。
建立完整的焊装数字化虚拟制造体系要完成以下内容：
(1)软件平台架构的建立
主机厂以及配套供应商首先要完成软件平台架构的建立，按照工艺规划技术人员比例配置相应的工艺规划及仿真软件，组建数字化工艺规划及仿真团队，开展相应的软件技术培训。
(2) 数值化工艺规划标准建立
建立企业数字化工艺规划标准，对数据结构、资源命名规则、图标表示、数据存放层级管理等进行定制，形成企业标准。
(3)建立焊装工艺资源数据库模型
主机厂以及配套供应商根据自身发展的要求，建立了自己的焊装工装资源库和操作资源库，这是完成下一步数字化焊装工艺规划工作的前提和基础。建立完善的焊装资源数据库，才能进行工位与生产线的2D和3D布局，才能进行焊接工艺的模拟与仿真，才能进行焊装投资成本分析。
(4)开展数字化工艺规划软件应用导航项目
利用真实项目进行导航式项目应用实践。体系构建之初需选择技术实力较强的软件供应商进行技术培训与导航陪伴。利用已完成的焊装项目或新的焊装工程项目，对焊装规划及仿真人员进行数字化工艺规划导航培训，辅助规划员一步一步掌握焊装项目工艺规划的操作过程，真正在实践中学会利用数字化手段进行工艺规划的技能。
在导航过程中，利用Process Designer软件体系进行焊装产品的工艺分配，进行焊点的工艺分配、进行焊接设备的选型、进行生产线的形式选择与三维布局、对生产线及操作进行节拍分析，同时配合应用Process Simulate软件模块对焊接工艺及布局进行优化与验证，包括对机器人可达性、干涉碰撞的验证。通过以上的仿真检验，可以对焊装工艺规划方案中的焊接设备的选择、夹具设计、生产线布局、是否合理、生产纲领节拍能否满足要求等进行优化改进。
规划工作后期通过输出机器人的仿真验证结果，利用RCS接口生成离线程序，输入到实际机器人控制器中，现场调试过程中仅需要微调即可实现机器人的'示教，可大大缩短了现场安装调试时间。
(5)建立虚拟试生产实验体系
当下汽车企业都面临着:如何降低新车开发成本、提高整车质量，缩短产品推出周期的挑战。数字仿真技术已经在实际工程项目实施中扮演了重要的角色。
通过建立虚拟试生产技术智能实验室，配备相应的软件与硬件设备，即可系统的开展柔性生产线数字化工艺规划、机器人模拟仿真与电气自动化控制编程调试技术的集成应用，实现数字化规划、三维设计、模拟仿真、电气编程调试虚拟化全流程的纵向技术联通。实现工装生产线产品的虚拟试生产技术应用，缩短产品设计到生产的转化的时问，提高产品的可靠性与成功率，缩短制造调试周期，满足多品种、多车型智能化、自动化、高柔性生产的需要。
虚拟制造技术正逐步成为汽车焊装装备企业的核心技术，对提升焊装制造技术水平有重大的推动作用。
(6)进行软件应用二次开发，提高规划仿真效率
企业建立了数字化虚拟制造技术平台后，要积极重视根据企业自身需求进行客制化的二次开发工作。例如一汽大众在新捷达招标过程中率先运用了数字化规划系统，并进行了招投标报价模块的定制化开发，利用该报价模块系统生成工装、工位、生产线投资列表，在工装设备调整过程中，其成本分析系统自动更新，输出与其相对应的数据。对于工位中的每一个部件，都会根据以往的投资数据给出一个准确的数值，系统会自动生成该工位的所有工装投资和所在生产线的所有工装投资。由于投资分析的准确性，对于供应商的报价，起到了极好的监控作用。
每个企业以及不同专业，对虚拟制造技术平台的需求是多样化的，只有配合二次开发才能更好的推进软件体系的应用效果不断提升，提高规划、仿真、报价、评审、输出等项工作的效率。
4对企业专业技术发展带来的益处
Process Designer数字化工艺规划软件体系是按照虚拟制造的原理开发的系统，它为企业规划制造的数字化提供了从设计、工艺、制造、装配、分析等全过程的仿真，是企业实现虚拟制造的强有力的工具。为企业缩短新产品新车型的上市时问、降低开发成本、优化规划设计方案、提高生产效率和产品质量的提高重要支撑。
数字化虚拟制造技术的推广应用，克服了以往白车身焊装生产线工艺规划没有统一的规划平台的弊端，改变了以往依靠人工手段二维规划为主、工艺规划人员之问难以协同工作的局面。现在同一焊装项目所涉及的各条生产线、自动区域，工艺规划、机械设计、电气控制、输送设计、物流规划、机器人仿真等相关技术人员可以依托统一的技术平台，共享规划资源进行工艺规划验证与布局优化，极大地便了项目技术交流与研讨，对项目规划质量和效率提升起到极大的推动作用。
5结束语
数字化虚拟制造技术在汽车白车身焊装生产领域中的推广应用，促进了焊装工艺规划技术的快速提升。在中国制造2025和德国工业4.0规划蓝图中数字化智能化虚拟制造技术必将成为未来发展的重点。
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