數(shù)字化工廠PPT課件

1、第1頁/共42頁內(nèi)內(nèi) 容容 車間布局 人機(jī)工程學(xué) 數(shù)字化裝配技術(shù) 數(shù)字化加工技術(shù)第2頁/共42頁1. 車間布局車間布局第3頁/共42頁1. 車間布局車間布局?jǐn)?shù)字化工廠在工廠層面的應(yīng)用 工廠及車間的布局和初步的生產(chǎn)計(jì)劃規(guī)劃仿真制造系統(tǒng)按照一定的原則在設(shè)備和車間內(nèi)部空間面積的約束下，對車間內(nèi)各組成單元工作地以及生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理的布置，使它們之間的生產(chǎn)配合關(guān)系最優(yōu)，設(shè)備的利用率最高，物料運(yùn)送代價(jià)最小，并且能夠保證生產(chǎn)的長期高效運(yùn)轉(zhuǎn)。2050的加工費(fèi)用用于物料運(yùn)輸，合理的車間布局至少可節(jié)省10%30%的物料運(yùn)輸費(fèi)用。第4頁/共42頁1. 車間布局車間布局1.2 制造系統(tǒng)布局 定性定量主要考慮設(shè)備之間或

2、單元之間的相互關(guān)系 布局的美觀性、操作的舒適性、生產(chǎn)的安全性主要考慮生產(chǎn)規(guī)劃周期內(nèi)設(shè)備之間或單元之間的材料流、工件流和人流的運(yùn)輸費(fèi)用最小化。第5頁/共42頁1. 車間布局車間布局構(gòu)形：系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)間的物理形態(tài)重構(gòu)：系統(tǒng)從一種構(gòu)形向另一種構(gòu)形的變遷 可重構(gòu)性表現(xiàn)：(1) 生產(chǎn)能力可調(diào)，以適應(yīng)市場需求的波動(dòng)變化(2) 加工范圍可調(diào)，能適應(yīng)新產(chǎn)品的加工(3) 制造系統(tǒng)能不斷升級(jí)，融入先進(jìn)制造技術(shù)可重構(gòu)性第6頁/共42頁1. 車間布局車間布局 制造單元布局 物流布局(1) 按工藝流程布置：根據(jù)某種產(chǎn)品的加工順序來排列各種制造設(shè)備 流水線布局 小品種、大批量 標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品 生產(chǎn)線：直線形、U形、

3、S形(2) 按機(jī)床類型布置：將機(jī)床按功能進(jìn)行分類，同一類型的設(shè)備集中布置 機(jī)群式布局 多品種、小批量制造系統(tǒng)的布局第7頁/共42頁1. 車間布局車間布局(3) 按成組生產(chǎn)布置：根據(jù)成組技術(shù)思想，將設(shè)備按照一定的零件族的工藝要求布置 單元布局 簡化工作流，改善物流(4) 分布式布局：將大的功能單元分解成小的子單元，分布在整個(gè)車間，動(dòng)態(tài)組建單元 生產(chǎn)需求頻繁波動(dòng)第8頁/共42頁1. 車間布局車間布局虛擬環(huán)境能給布局設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)三維的、交互的、直觀方便的設(shè)計(jì)環(huán)境，可以充分利用設(shè)計(jì)人員的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行基于交互的詳細(xì)布局設(shè)計(jì)，并通過約束機(jī)制和實(shí)時(shí)碰撞檢測機(jī)制自動(dòng)保證布局過程的有效性，同時(shí)將布局結(jié)果

4、直接呈現(xiàn)給用戶，使得用戶得以象在真實(shí)的物理世界中一樣在計(jì)算機(jī)構(gòu)建的虛擬環(huán)境中觀察和操縱布局模型，并能直觀可視化地分析和評價(jià)布局方案。1.3 VR車間布局的設(shè)計(jì)方法第9頁/共42頁1. 車間布局車間布局第10頁/共42頁1. 車間布局車間布局第11頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)對操作者的工作進(jìn)行分析，為合理設(shè)計(jì)工作環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度和人員分配提供強(qiáng)大的支持。2.1 主要研究內(nèi)容(1) 人體特性的研究 工業(yè)設(shè)計(jì)中與人體有關(guān)的問題(2) 人機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 在整體上使“機(jī)”與人體相適應(yīng)(3) 工作場所的設(shè)計(jì)(4) 環(huán)境控制和安全保護(hù)設(shè)計(jì)第12頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.2 主要研究

5、方法(1) 觀察法 動(dòng)作分析(2) 實(shí)測法 儀器設(shè)備人、作業(yè)環(huán)境(3) 實(shí)驗(yàn)法(4) 模擬和模型實(shí)驗(yàn)法(5) 計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真法 數(shù)學(xué)模型人、機(jī)、環(huán)境(6) 分析法 資料數(shù)據(jù)第13頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.3 人體工作能力的研究2.3.1 影響作業(yè)能力的主要因素(1) 生理因素 年齡、性別(2) 環(huán)境因素 空氣、噪聲、照明、色彩(3) 工作條件和性質(zhì)(4) 鍛煉與熟練效應(yīng)第14頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.3.2 作業(yè)疲勞作業(yè)者在作業(yè)過程中，產(chǎn)生作業(yè)機(jī)能衰退，作業(yè)能力明顯下降，有時(shí)并伴有疲勞等主觀癥狀的現(xiàn)象。(1) 個(gè)別器官疲勞 (2) 全身性疲勞 體力勞動(dòng)(3) 智

6、力疲勞 腦力勞動(dòng)(4) 技術(shù)疲勞 腦力勞動(dòng)體力勞動(dòng)第15頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.4 人體模型2.4.1 幾何模型骨骼模型皮膚模型第16頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.4.2 運(yùn)動(dòng)模型樹形模型),(),(0_zyxPTTTTzyxPankleRkneeRthighRrootankleR第17頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)2.5 人機(jī)工程的應(yīng)用 人機(jī)工程方面的三維仿真分析(1) Tecnomatix公司 eM-Engineer Human子模塊(2) Dassaul公司Delmia ERGOCheck根據(jù)工作流程確定操作者的作業(yè)順序，分析人體的勞動(dòng)強(qiáng)度，對不合理

7、的布局進(jìn)行調(diào)整。第18頁/共42頁2. 人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)第19頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配設(shè)計(jì)師質(zhì)量、加工階段保證、裝配階段落實(shí)裝配質(zhì)量產(chǎn)品的性能、質(zhì)量A) 裝配成本 生產(chǎn)成本 3050%B) 產(chǎn)品總工 裝配勞動(dòng)量 2030%C) 裝配環(huán)節(jié)生產(chǎn)自動(dòng)化D) 勞動(dòng)力占用量大 1/3 與裝配相關(guān)的活動(dòng)E) 新產(chǎn)品試制裝配問題 成本50%第20頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配3.1 數(shù)字化裝配概念裝配過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，是基于產(chǎn)品的數(shù)字化實(shí)體模型，無需產(chǎn)品或支持過程的物理實(shí)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)上分析與驗(yàn)證產(chǎn)品的裝配性能及工藝過程，輔助做出與裝配有關(guān)的工程決策。第21頁/共42頁3.

8、數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配是指使用計(jì)算機(jī)在沒數(shù)字化裝配是指使用計(jì)算機(jī)在沒有物理實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或支持過程的情有物理實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或支持過程的情況下，通過分析、預(yù)測模型、數(shù)況下，通過分析、預(yù)測模型、數(shù)據(jù)的表達(dá)和可視化，作出或輔助據(jù)的表達(dá)和可視化，作出或輔助作出與裝配相關(guān)的工程決策。作出與裝配相關(guān)的工程決策。數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套跟蹤系統(tǒng)接收器跟蹤系統(tǒng)接收器跟蹤系統(tǒng)發(fā)射器跟蹤系統(tǒng)發(fā)射器頭盔（頭盔（HMDHMD）圖形工作站圖形工作站耳機(jī)耳機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)層次的映射實(shí)現(xiàn)兩個(gè)層次的映射底層：底層：數(shù)字化模型映射物理模型，數(shù)字化模型映射物理模型，使得工程分析、裝配仿真成為可使得工程分析、裝配仿真成為可能；能；頂層：頂層：虛擬裝

9、配仿真過程映射真虛擬裝配仿真過程映射真實(shí)裝配過程，使得產(chǎn)品規(guī)劃、分實(shí)裝配過程，使得產(chǎn)品規(guī)劃、分析和評價(jià)成為可能。析和評價(jià)成為可能。第22頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配3.2數(shù)字化裝配的作用產(chǎn)品研究與規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品試驗(yàn)產(chǎn)品制造產(chǎn)品銷售產(chǎn)品使用產(chǎn)品報(bào)廢可裝配性和可拆卸性檢驗(yàn)、裝配效率分析、設(shè)計(jì)方案比較裝配原型、干涉分析、數(shù)據(jù)測量裝配后特性檢查裝配規(guī)劃制定、規(guī)劃方案比較、裝配任務(wù)培訓(xùn)、裝配過程引導(dǎo)維護(hù)培訓(xùn)、維護(hù)過程引導(dǎo)拆卸任務(wù)培訓(xùn)、拆卸過程引導(dǎo)第23頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配3.3 數(shù)字化裝配的功能產(chǎn)品數(shù)字化裝配系統(tǒng)產(chǎn)品裝配建模產(chǎn)品裝配序列規(guī)劃產(chǎn)品裝配路徑規(guī)劃產(chǎn)品裝配分析產(chǎn)品裝

10、配零件建模產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)建模產(chǎn)品裝配關(guān)系建模裝配公差與力分析裝配仿真與干涉檢驗(yàn)裝配性能評價(jià)與優(yōu)化第24頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配3.4數(shù)字化裝配系統(tǒng)的信息流程第25頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配3.5 裝配路徑規(guī)劃預(yù)處理試拆卸規(guī)劃結(jié)果轉(zhuǎn)換裝配是拆卸的逆過程基于仿真試拆卸的裝配路徑規(guī)劃第26頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配裝/拆運(yùn)動(dòng)路徑的有效性檢查第27頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配工序工步編排工藝文檔生成3.6 應(yīng)用系統(tǒng)第28頁/共42頁3. 數(shù)字化裝配數(shù)字化裝配安全距離警示語音提示裝配路徑記錄第29頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù) 數(shù)字化工藝規(guī)劃

11、 數(shù)字化數(shù)控加工4.1 數(shù)字化工藝規(guī)劃在數(shù)字化制造平臺(tái)上，對產(chǎn)品的工藝進(jìn)行規(guī)劃，即以數(shù)字化加工資源和工藝方法為基礎(chǔ)，通過產(chǎn)品制造特征的識(shí)別，為產(chǎn)品制定加工工藝路線。 加工順序、資源分配、切削參數(shù)、NC程序第30頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)工藝規(guī)劃(Process Planning)零件模型描述生產(chǎn)需求工藝規(guī)程工時(shí)定額成本核算NC程序加工方法庫加工資源庫加工能力約束第31頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化工藝系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)用戶接口解釋模塊推理機(jī)加工知識(shí)庫編譯加工方法庫加工方法框架資源編輯模塊加工方法編輯模塊方法框架編輯模塊管理員用戶接口產(chǎn)品模型庫資源庫第32頁/

12、共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)4.2 數(shù)字化數(shù)控加工技術(shù) 驗(yàn)證數(shù)控程序、評價(jià)工藝規(guī)劃、優(yōu)化加工過程數(shù)字化數(shù)控加工系統(tǒng)零件毛坯模型夾具模型零件成品模型驗(yàn)證的數(shù)控代碼干涉檢查、行程檢查機(jī)床模型數(shù)字控制機(jī)制數(shù)控代碼第33頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化數(shù)控加工技術(shù)框架第34頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)控程序驗(yàn)證VERICIT 碰撞干涉、過切/欠切檢驗(yàn) 第35頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)未優(yōu)化時(shí)進(jìn)給速度優(yōu)化后進(jìn)給速度 切削參數(shù)優(yōu)化第36頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)4.3 應(yīng)用系統(tǒng)TURBO CANVASVericut中的虛擬加工第37頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù)德國第38頁/共42頁4. 數(shù)字化加工技術(shù)數(shù)字化加工技術(shù) Turbotek Co. Korea 2001年 CANVAS(Computer Aided NC-code Verification and Anal