協(xié)同制造工程

1、協(xié)同制造工程一現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)一制造業(yè)的產(chǎn)品信息信息工程是二十一世紀推動社會前進的強大動力之一，同時也是制造業(yè)謀求發(fā) 展的一個巨大機會。1.1信息分類宏觀上制造業(yè)的信息分為產(chǎn)品信息和經(jīng)營信息。企業(yè)信息廠產(chǎn)品-市場需求，.概念設(shè)計E方案評審詳細設(shè)計M工藝規(guī)程E數(shù)字仿具, 更改記錄L.維修指南.經(jīng)營-市場占有率，銷售合同，和產(chǎn)計劃，財務(wù)報表，庫存管理，車間記J 家，采購清單，勞資管理兩類信息的數(shù)據(jù)類型和管理模式有很大的區(qū)別，通常經(jīng)營信息采用企業(yè)資源 規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)進行管理。產(chǎn)品信息管理則經(jīng)歷一個發(fā)展過程。早期的產(chǎn)品數(shù) 據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)側(cè)重管理產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)。至于工藝信息、生產(chǎn)過程和維修服

2、務(wù) 中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理存在著一個缺口。1.2管理框架根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和過程管理的要求，提出了協(xié)同制造工程（CME）。根據(jù)數(shù) 字仿真的要求提出電子工廠（。Factory）概念，產(chǎn)品整個生命周期中全部信息的 管理框架如下圖所示：可視化技術(shù)業(yè)件專軟M.CAD ECADCAECME 帥同制造工程）CAM電子工廠 fe Factory/品義_ 產(chǎn)定細計 詳設(shè)性能詳估件藝 零-L裝配工藝造源 制資一控程一 數(shù)編機器 梅 產(chǎn)程生流流真 一物仿一機程PDM統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫“.產(chǎn)品，工藝.設(shè)備.加工過程圖1制造業(yè)的產(chǎn)品信息系統(tǒng)框架CME為工藝設(shè)計人員提供有效的計算機輔助手段，承接設(shè)計部門的產(chǎn)品數(shù) 據(jù)，下連制造車間，實

3、現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的一體化。零件工藝和裝配工藝提供相應(yīng)工藝 數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。制造資源管理為工藝文檔提供有效的設(shè)備信息和詳細的性能參 數(shù)。eFactory提供生產(chǎn)流水線輔助設(shè)計，合理安排生產(chǎn)設(shè)備，模擬生產(chǎn)過程， 分析生產(chǎn)效率。根據(jù)車間的設(shè)備布置和工藝規(guī)程，模擬各種物流方式，優(yōu)化生產(chǎn) 過程。人機工程提供人體模型，分析操作人員在不同崗位上的勞動生產(chǎn)方式，判 別勞動環(huán)境，計算勞動強度，優(yōu)化勞動生產(chǎn)。在機械CAD和電子CAD中，完成產(chǎn)品的詳細設(shè)計，CAE軟件對機械和電子 設(shè)計進行相關(guān)的性能分析，CAM提供了大量的加工仿真。所有上述工作都會產(chǎn)生 大量的圖形數(shù)據(jù)。為了溝通各部門之間的圖形信息，需要通過可視化技術(shù)，及

4、時 交換意見，避免后續(xù)工作中產(chǎn)生不應(yīng)有的錯誤或誤解。不同的行業(yè)都有各自專用的專業(yè)軟件。通過專業(yè)軟件定義產(chǎn)品的形狀、結(jié) 構(gòu)、性能和相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，后續(xù)的設(shè)計、工藝、制造都是圍繞產(chǎn)品定義的數(shù)據(jù) 開展相應(yīng)的工作，因此上述的各種數(shù)據(jù)都需要放在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中， 以便各部門之間能夠開展協(xié)調(diào)一致的工作。UGS公司的解決方案UGS公司收購EAI公司以后，完成了從CAD/CAE/CAM軟件供應(yīng)商向系統(tǒng)軟 件供應(yīng)商的轉(zhuǎn)變。原有的UG和SolidEdge屬于高檔和中檔MCAD軟件，滿足不同 產(chǎn)品設(shè)計用戶的要求。iMAN提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問入口，實用的分布式數(shù)據(jù)庫管 理，適應(yīng)不同要求的產(chǎn)品配置功能，工作版本與

5、發(fā)放版本的同步管理，隨機應(yīng)變 的訪問權(quán)限控制，靈活設(shè)置的工作流程模板，標準件、通用件、加工設(shè)備等分類 管理系統(tǒng)，方便易用的應(yīng)用系統(tǒng)集成工具，集成多種CAD系統(tǒng)的接口，與ERP 系統(tǒng)集成的方法和接口等功能。iMAM事實上已經(jīng)為設(shè)計、工藝、供應(yīng)商及用戶 提供了互聯(lián)網(wǎng)范圍上的協(xié)同工作平臺。最新提供的CME系統(tǒng)是建立在iMAN平臺上的協(xié)同工藝設(shè)計與產(chǎn)品制造系 統(tǒng)。詳見圖2。工藝設(shè)計時，通過虛擬規(guī)劃從統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫中獲取資源庫的信息。 工件在物流設(shè)計中如何放置也通過虛擬規(guī)劃從庫了獲取零件工藝或裝配工藝的 詳細資料。工藝驗證的三方面工作都是利用虛擬驗證技術(shù)，從數(shù)據(jù)庫中提取產(chǎn)品、 工藝、設(shè)備和加工過程的資料，在

6、仿真中發(fā)現(xiàn)問題，及時返回數(shù)據(jù)庫供相關(guān)人員 參考。由于工藝規(guī)劃，資源規(guī)劃，工藝驗證，加工過程等數(shù)據(jù)都集中存放在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中，工程材料清單(EBOM)和制造材料清單(MBOM)隨時保持一致，工 藝規(guī)劃中的工作指令與ERP中的實際指令保持一致，大大減少在實際生產(chǎn)過程中 可能出現(xiàn)的各種問題。法扁程零件工藝裝配工藝電焊噴漆 機器人加工過程PDM繞一裁據(jù)庫工藝規(guī)劃虛擬成本/工 時分析 規(guī)劃入機工程工藝驗證資源規(guī)免工件放置物流優(yōu)化關(guān)鍵工藝仿真圖2協(xié)同工藝設(shè)計與產(chǎn)品制造虛擬驗證技術(shù)需要兩部分技術(shù)支持，一是圖形數(shù)據(jù)交換，二是網(wǎng)絡(luò)通訊。 圖形數(shù)據(jù)交換可以通過內(nèi)部交換和外部交換兩種方式。前者采用相同的圖形核心

7、 技術(shù)，例如UGS公司的Parasolid?，F(xiàn)有許多CAD,CAE軟件采及Parasolid圖形 核心，它們之間的圖形數(shù)據(jù)可以直接交換。后者采用輸出中性格式的圖形數(shù)據(jù)。 例如亓格式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大大減小，又能真實地反映圖形尺寸，還便于網(wǎng)上傳 輸，網(wǎng)絡(luò)通訊需要解決命令和信息的實時交換，又要避免大量圖形數(shù)據(jù)在網(wǎng)上的 穿梭。UGS的Vi系列軟件很好地解決了上述兩方面的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是人機工程的基本手段。UGS公司的Jack軟件允許人們帶 上專用的頭盔和手套，通過相應(yīng)的傳感器接收計算機中人體模型看到和摸到的信 息，傳遞人的操作命令，實現(xiàn)各種性能測試，環(huán)境模擬，優(yōu)化設(shè)計等目標。實施策略在產(chǎn)品整個生命周期中支持各類信息的軟件可以分成三類：產(chǎn)品開發(fā)，工 廠規(guī)劃，生產(chǎn)制造。管理上述信息的平臺可以分成三層：協(xié)同工程，全生命周期 管理，數(shù)據(jù)交換。不同用戶可以根據(jù)自身的具體情況選擇適當軟件和管理平臺作為突破口或下一步實施的目標。詳見圖3。生產(chǎn)制造 工廠規(guī)劃 產(chǎn)品開發(fā)123.協(xié)同工程4 5 6全生命周期管理789數(shù)據(jù)交換 圖.3協(xié)同工藝設(shè)計與產(chǎn)品制造以產(chǎn)品開發(fā)為對象實施協(xié)同工程是最容易實現(xiàn)的第一步。通過CME技術(shù) 實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期管理也是當前很