西門子數(shù)字化制造

西門子數(shù)字化制造解決方案

石炳坤

西門子工業(yè)軟件（上海）有限公司2014年7月30日（周三）；中航工業(yè)主要航空企業(yè)數(shù)字化制造研討會(huì)內(nèi)容

西門子數(shù)字化制造概覽基于模型的裝配工藝解決方案基于模型的零件機(jī)加工藝解決方案車間生產(chǎn)管理解決方案航空行業(yè)常用的數(shù)字化制造解決方案簡介機(jī)器人仿真和離線編程工廠/生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)控和分析西門子致力于虛擬與現(xiàn)實(shí)的融合數(shù)字化制造數(shù)字仿真數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)自動(dòng)化的工程工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品產(chǎn)品生命周期管理全集成自動(dòng)化全集成能源管理

產(chǎn)品與生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的融合是制造業(yè)發(fā)展新動(dòng)力西門子致力于為客戶提供全面地?cái)?shù)字化解決方案閉環(huán)反饋產(chǎn)品開發(fā)生命周期產(chǎn)品制造生命周期Teamcenter6數(shù)字化定義DPD

數(shù)字化制造是產(chǎn)品全生命周期PLM的重要組成部分制造執(zhí)行系統(tǒng)

MESPoint

Solutions變更管理配置管理協(xié)同工作JTPLMXML數(shù)字化全生命周期管理PLMWeb服務(wù)系統(tǒng)制造過程管理

MPMTimeEst.WorkInst.TechPubsCAPPToolLib.LayOutRouteDefWorkflowQuality西門子的數(shù)字化制造解決方案…產(chǎn)品的生產(chǎn)制造統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)生產(chǎn)制造執(zhí)行制造工藝管理虛擬世界現(xiàn)實(shí)世界工藝規(guī)劃和仿真…零件工藝裝配工藝機(jī)器人應(yīng)用仿真驗(yàn)證工廠設(shè)計(jì)和優(yōu)化質(zhì)量管理生產(chǎn)建模生產(chǎn)管理設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量管理物料管理系統(tǒng)集成覆蓋數(shù)字化制造中的全部應(yīng)用工藝規(guī)劃制造BOM工藝路線衡量計(jì)算配置規(guī)則工廠布局物流計(jì)劃

工藝驗(yàn)證數(shù)字樣機(jī)工藝仿真工藝流程優(yōu)化質(zhì)量分析

制造執(zhí)行執(zhí)行過程控制產(chǎn)品實(shí)際制造法規(guī)依從性生產(chǎn)反饋信息

工藝文檔工作指導(dǎo)書總裝工藝文檔技術(shù)文檔發(fā)布

TCNO涵蓋這個(gè)領(lǐng)域的全部應(yīng)用！內(nèi)容

西門子數(shù)字化制造概覽基于模型的裝配工藝解決方案基于模型的零件機(jī)加工藝解決方案車間生產(chǎn)管理解決方案航空行業(yè)常用的數(shù)字化制造解決方案簡介機(jī)器人仿真和離線編程工廠/生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)控和分析工藝仿真基于模型的裝配工藝解決方案功能Pert圖M-BoMAccountabilityCheck時(shí)間管理工作指令單內(nèi)嵌3D瀏覽Excel集成

Integration甘特圖資源庫布局設(shè)計(jì)報(bào)告工藝結(jié)構(gòu)管理TeamcenterPLMplatform設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同功能客戶益處保障設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可加工性、可裝配性、可維護(hù)性；減少工程更改，提高流水、工藝、工裝等穩(wěn)定性；有利于促進(jìn)更改的閉環(huán)控制，加快更改的快速歸零；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)件庫的統(tǒng)一受控和共享，有利于提高整體規(guī)范性和設(shè)計(jì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的發(fā)放與接收數(shù)據(jù)重用和BOM重構(gòu)，基于EBOM編輯PBOM，實(shí)現(xiàn)PBOM與EBOM關(guān)聯(lián)；PBOM可進(jìn)行版本控制，權(quán)限管理，構(gòu)型管理，有效性管理，工作流程簽審發(fā)放，與EBOM的比較；及時(shí)反映工程更改對PBOM的影響；可以基于PBOM輸出報(bào)表

基于EBOM構(gòu)建MBOMEBOM及狀態(tài)的有效的發(fā)放與接收EBOM編輯PBOM，MBOM與EBOM關(guān)聯(lián)MBOM可進(jìn)行版本控制，權(quán)限管理，構(gòu)型管理，有效性管理，工作流程簽審發(fā)放，與EBOM的比較及時(shí)反映工程更改對MBOM的影響可以基于MBOM輸出報(bào)表基于MBD的裝配工藝設(shè)計(jì)A版B版零件A裝配AA版B版工序1:運(yùn)送零件到設(shè)備工序2:銑削工步1:刀具準(zhǔn)備A工步2:準(zhǔn)備夾具A工序3:車削車間A車間B生產(chǎn)線A生產(chǎn)線B加工中心B工序4:送檢工序5:運(yùn)送零件至總裝線A焊槍1銑刀1零件1零件2夾具庫刀具庫刀具A刀具B產(chǎn)品工藝工廠資源基于與EBOM關(guān)聯(lián)的MBOM編制裝配工藝，裝配件與工序?qū)?yīng)，實(shí)現(xiàn)按工序配料；基于產(chǎn)品模型在可視化的數(shù)字環(huán)境中編制裝配工藝，檢驗(yàn)產(chǎn)品、工裝和裝配工藝的正確性，提高裝配的一次成功率，減少現(xiàn)場更改；通過典型工藝模板和知識(shí)重用，提高新產(chǎn)品、新型號(hào)的工藝編制效率和質(zhì)量；建立3D可視化工藝表現(xiàn)形式，明確和規(guī)范操作過程；工藝系統(tǒng)與ERP、MES系統(tǒng)的集成。

工序Pert圖

工藝員在工藝編制時(shí)可用圖示的方式定義工序次序工序順序號(hào)可傳給生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)定義工序次序次序表示可傳給MES

附加工藝PMI，定義工序視圖工序過程模型往往是組合件和工裝、設(shè)備裝夾之后的模型工藝PMI直接面向車間操作和檢驗(yàn)

按照工序、工步的工時(shí)分配，圖形化工時(shí)分配分析隨時(shí)添加工藝常用語，規(guī)范描述，提高效率在工序（如增加了層次為工步）中，定義操作步驟。系統(tǒng)提供常用語句供編制者選用。可顯著提高文字輸入效率，并規(guī)范用語。工序下的資源、裝配件等物料自動(dòng)列出，供編制者點(diǎn)取，添加到語句中，避免輸入錯(cuò)誤。自動(dòng)提取物料信息，避免漏錯(cuò)用戶在車間系統(tǒng)和打印文本中高亮顯示裝配工藝和裝配仿真一體化-----虛擬裝配仿真AssemblySimulation的技術(shù)特點(diǎn)：分析包含裝配環(huán)境因素的裝配過程；分析動(dòng)態(tài)過程中的可能干涉；無干涉路徑計(jì)算；可選人機(jī)仿真；傳統(tǒng)方法對于產(chǎn)品的裝配性分析主要采用物理模裝的手段，試裝成為必須的環(huán)節(jié)；傳統(tǒng)方法的問題在于：物理試裝的成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)周期！數(shù)字化裝配的好處在于：在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下，可以在項(xiàng)目的早期發(fā)現(xiàn)問題，盡早解決問題；糾正問題快速，方便。從而減少大量的工程更改；

裝配順序是否合適？路徑如何設(shè)定？裝配是否存在干涉？裝配間隙如何調(diào)整？

自動(dòng)裝配路徑計(jì)算對某些裝配通路復(fù)雜的零件，在規(guī)劃路徑時(shí)，只需給出零件的安裝前位置和安裝位置，通過系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算裝配路徑功能，計(jì)算出零件安裝到裝配位置的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，可保證零件在裝配過程中不與周圍工裝、零件等發(fā)生干涉。外襟翼裝配

人因工程仿真更多的標(biāo)準(zhǔn)人體姿態(tài)列表；更為柔性的自動(dòng)接近和手型適應(yīng)功能；快速的姿態(tài)生成；可以控制的手型、軀干、腿部；視線、空間分析；更為方便的人機(jī)交互動(dòng)作模擬（裝具配合等）為什么需要進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)模擬分析？產(chǎn)品在使用過程中可能出現(xiàn)的人機(jī)交互問題（可視、可達(dá)問題）；產(chǎn)品在維護(hù)過程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)不合理；工人操作時(shí)的身體舒適度問題；……HumanSimulation提供：參數(shù)化的人體模型（性別、百分比、地區(qū)）；預(yù)定義的關(guān)節(jié)屬性（脊柱、上下肢、頭部等）；宏命令方式進(jìn)行人體動(dòng)作的編輯定義；人體包羅、視線分析；常見的人機(jī)工程學(xué)國際標(biāo)準(zhǔn)（OWAS/RULA/NOIS/…）裝配準(zhǔn)確度分析

VSA是3D裝配公差變化分析的工具，能夠在設(shè)計(jì)和制造兩方面都能優(yōu)化零件公差,決定零件和裝配件的關(guān)鍵公差變化(CTQ),預(yù)測加工的能力，指出影響裝配誤差變化的最大因素。VSA全面公差分析適合大裝配,直觀的用戶界面,運(yùn)動(dòng)裝配,過約束裝配,連接FEA結(jié)果,飛機(jī)外襟翼部件裝配準(zhǔn)確度分析挑戰(zhàn):前緣外形輪廓度外襟翼外形輪廓度搖臂叉耳與外襟翼的可裝配性三個(gè)搖臂叉耳之間對接孔的同軸度三個(gè)搖臂叉耳之間連接對接孔的虛擬連接軸的直徑結(jié)果：仿真分析結(jié)果在實(shí)際制造中得到驗(yàn)證；減少了許多工程更改；提高與設(shè)計(jì)并行工作的能力，提高工藝協(xié)調(diào)的能力制造過程管理2D作業(yè)指導(dǎo)書

三維作業(yè)指導(dǎo)書三維作業(yè)指導(dǎo)書的輸出方式2DPDF作業(yè)指導(dǎo)書輸出3DPDF作業(yè)指導(dǎo)書輸出EWI電子作業(yè)指導(dǎo)書輸出3D作業(yè)指導(dǎo)書在線電子作業(yè)指導(dǎo)書：EWICASC－首都航天機(jī)械公司打通設(shè)計(jì)與制造，通過EBOM構(gòu)建PBOM。確保制造與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，大幅提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和工作效率實(shí)現(xiàn)3D數(shù)字化研制模式，同時(shí)兼容傳統(tǒng)2D工作模式實(shí)現(xiàn)3D裝配工藝規(guī)劃、仿真集成和過程管理，實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)BOM化。創(chuàng)新工藝設(shè)計(jì)理念并提供先進(jìn)手段，支持知識(shí)管理在工藝設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)支持與其他制造平臺(tái)的有效數(shù)據(jù)集成。實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，形成數(shù)字化制造體系框架。裝配工藝規(guī)劃裝配仿真驗(yàn)證3D作業(yè)指導(dǎo)書PBOM管理內(nèi)容

西門子數(shù)字化制造概覽基于模型的裝配工藝解決方案基于模型的零件機(jī)加工藝解決方案車間生產(chǎn)管理解決方案航空行業(yè)常用的數(shù)字化制造解決方案簡介機(jī)器人仿真和離線編程工廠/生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)控和分析

基于模型的零件工藝解決方案從規(guī)劃…………到生產(chǎn)ManufacturingProcessManagement產(chǎn)品工藝資源工廠零件模型準(zhǔn)備工裝設(shè)計(jì)CAM與仿真車間準(zhǔn)備與試加工刀具管理數(shù)控測量執(zhí)行制造資源庫零件工藝設(shè)計(jì)數(shù)控測量編程操作指導(dǎo)DNC數(shù)控加工基于模型的零件機(jī)加工藝設(shè)計(jì)零組件對應(yīng)一個(gè)總工藝通過工藝分工建立工藝大節(jié)點(diǎn)根據(jù)制造工藝需求在工藝下建立工序，指定工藝對應(yīng)的生產(chǎn)車間可基于NX和JT進(jìn)行同步建模和CAM快捷搭建工藝結(jié)構(gòu)，管理工藝批次方便輸入操作描述和工藝符號(hào)數(shù)控編程可直接從桌面到車間基于JT和NX同步建模技術(shù)的工序圖基于特征的智能測量彌補(bǔ)設(shè)計(jì)PMI標(biāo)識(shí)不足資源統(tǒng)一管理整合TC和CAM的信息輸出三維工藝卡片基于設(shè)計(jì)模型的工序模型建立和使用產(chǎn)品零組件總工藝機(jī)加工藝7車間工序裝配件、輔料工裝、設(shè)備NX工藝模型設(shè)計(jì)模型工序NX工序模型NX工序模型熱表工藝3車間工序NX工藝模型NX工序模型WaveLinkWaveLink操作過程：建立工序?qū)?yīng)的‘工序模型’，用于說明工序操作過程和制造、檢驗(yàn)要求建立工藝對應(yīng)的‘工藝模型’，用于組織各工序模型工序模型與產(chǎn)品模型建立wavelink關(guān)聯(lián)工序模型之間建立wavelink關(guān)聯(lián)wavelink用于快速創(chuàng)建模型，并保持關(guān)聯(lián)工序模型的快速創(chuàng)建零件模型與工序模型保持關(guān)聯(lián)數(shù)控程序及工藝仿真(與CAM緊密集成)基于3D工序模型進(jìn)行加工程序編制完整的加工功能滿足銑、孔位、螺紋等要求加工仿真、后置處理提供可直接用于生產(chǎn)的輸出加工程序的快速編制NC程序的有序管理數(shù)控加工的一次性正確制造

CMM檢測自動(dòng)編程直接基于設(shè)計(jì)和制造需求完成CMM編程。直接讀取MBD模型數(shù)據(jù)，且在CMM機(jī)床環(huán)境中進(jìn)行編程。針對各種檢測特征（點(diǎn)、平面、柱、曲面）和各種GD&T和尺寸公差進(jìn)行CMM編程CMM編程與MBD模型保持相關(guān)性，確保變更的自動(dòng)更新CAD模型和CMM環(huán)境測量方法定義測量軌跡從工藝規(guī)劃到車間生產(chǎn)制造對刀過程設(shè)計(jì)工藝一體化平臺(tái)NC程序刀具清單機(jī)床準(zhǔn)備車間文檔加工時(shí)間刀具清單刀具管理DirectNC刀具規(guī)格要求加載刀具信息加載加工數(shù)據(jù)NC文件NC文件刀具測量數(shù)據(jù)刀具管理信息NC編程DNC為了工藝審批和打印方便，可以生成多種格式的格式（2D/3DPDF、EWI等）的工藝卡片。使用定制好的工序卡片模板，從TC中提取產(chǎn)品、工藝、工序、工裝、設(shè)備等信息，添加到卡片中。在圖形區(qū)插入3D工序模型視圖、2D投影圖，或直接在卡片中繪制工序圖，也可插入其他格式的CAD圖形，可依據(jù)零件加工的需求或工藝員的習(xí)慣選擇。圖形、標(biāo)注或文字說明可靈活布置。復(fù)雜工序可根據(jù)需要增加頁來表示。如果是檢驗(yàn)工序要對檢驗(yàn)項(xiàng)目（尺寸、公差、技術(shù)要求等）編號(hào)，輸出檢驗(yàn)條目列表。JT格式輸出3D工藝視圖，可以在teamcenter環(huán)境或系統(tǒng)外直接瀏覽在NX中定義的所有視圖，包括制造信息標(biāo)注、PMI剖視圖。支持對模型的旋轉(zhuǎn)、剖切、縮放、測量等操作；生成工藝規(guī)程沈陽黎明公司數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)和管理平臺(tái)裝配工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)場景和流程裝配工藝PBOM-BOP工藝規(guī)劃

黎明公司數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)和管理平臺(tái)的建立從3種典型零件（機(jī)匣、葉片和盤軸）入手，逐步實(shí)現(xiàn)零件制造工藝和工裝設(shè)計(jì)的數(shù)字化。建立資源庫和知識(shí)庫，加強(qiáng)制造資源和知識(shí)的重用。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、工藝和制造資源的統(tǒng)一管理

效益

產(chǎn)品數(shù)據(jù)接受時(shí)間減少90%工裝申請時(shí)間減少51%設(shè)計(jì)更改減少48%工藝發(fā)布減少50%(包括審批流程)內(nèi)容

西門子數(shù)字化制造概覽基于模型的裝配工藝解決方案基于模型的零件機(jī)加工藝解決方案車間生產(chǎn)管理解決方案航空行業(yè)常用的數(shù)字化制造解決方案簡介機(jī)器人仿真和離線編程工廠/生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)控和分析DisparatePlantData生產(chǎn)線西門子SimaticIT–與現(xiàn)有的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件相結(jié)合，打造數(shù)字化的制造車間基于共享的數(shù)據(jù)及協(xié)同的商務(wù)應(yīng)用軟件來進(jìn)行決策使用MES保證了制造現(xiàn)場各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的完整性為整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)的透明性提供了制造車間的操縱盤中央數(shù)據(jù)庫制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)系統(tǒng)集成產(chǎn)品檔案、報(bào)表與KPI分析數(shù)據(jù)反饋設(shè)備管理質(zhì)量管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)過程管理工單管理物料管理西門子車間生產(chǎn)管理和執(zhí)行系統(tǒng)改善車間生產(chǎn)系統(tǒng)的信息獲取、管理和共享，提高車間生產(chǎn)的透明度，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的效率和確保產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。工單管理物料管理生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)過程管理設(shè)備管理數(shù)據(jù)反饋報(bào)表與KPI分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成…面向服務(wù),基于堅(jiān)實(shí)平臺(tái)的多層軟件架構(gòu)MES溝通數(shù)字化制造和現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)SIMATICScalanceX208SIMATIC

ScalanceW784-1Communication

modulesRF300Laptop/PCSIMATIC

ThinClientSIMATICMV440HandHeldRF610MMicroBox

PC427RF180C

ASMEmbeddedControllerWinACWinCCFlexRTHandHeld

SIMATICHE51TProfinetEthernetRS232Mobile

labelprinterCorporateNetwork(PLM,ERP,etc.)MESFarm與設(shè)備控制的深度集成Level0/1/2PLCPLCPLCCNCCNCLevel3(MES)FieldsDeviceProtocols(e.g.OPC,IVar2,etc.)OPCServer,PLCs,SIMATICS7,WinCCInputqueueOPCclientInputqueueDriverRTDSRTDSEngineHighPriorityqueueLowPriorityqueue與西門子控制系統(tǒng)的高緊密度集成，確保MES項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集根基。車間生產(chǎn)管理和執(zhí)行

TCM與SIMATICIT集成內(nèi)容

西門子數(shù)字化制造概覽基于模型的裝配工藝解決方案基于模型的零件機(jī)加工藝解決方案車間生產(chǎn)管理解決方案航空行業(yè)常用的數(shù)字化制造解決方案簡介機(jī)器人仿真和離線編程工廠/生產(chǎn)線仿真和優(yōu)化質(zhì)量監(jiān)控和分析機(jī)器人隨處可見…在越來越多的工業(yè)領(lǐng)域和生產(chǎn)過程中，機(jī)器人的使用日益增加機(jī)器人的優(yōu)越性:能夠反復(fù)重復(fù)相同的操作可預(yù)見的可靠性有很高的精確性能夠在危險(xiǎn)的環(huán)境中工作隨時(shí)間的低廉操作費(fèi)用世界正在發(fā)生變化…“中國的勞動(dòng)力費(fèi)用正以每年20%的速度增長，而機(jī)器人的價(jià)格正以每年30%的速度下降。RichKarlgaard,PublisherofForbesMay16,2012

機(jī)器人編程的復(fù)雜性與其他機(jī)器人和其他設(shè)備資源的碰撞干涉資源的同步時(shí)間:在工作單元里制造或裝配一個(gè)零件需要多長時(shí)間？費(fèi)用:設(shè)計(jì)或更改夾具，焊槍，夾持器需要多少費(fèi)用？Robotics是進(jìn)行機(jī)器人路徑規(guī)劃、驗(yàn)證、優(yōu)化的多用戶協(xié)同環(huán)境，能夠?qū)ιa(chǎn)線和制造區(qū)域的機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行基于事件仿真、離線編程和虛擬調(diào)試。西門子的Robotics軟件在機(jī)器人仿真領(lǐng)域是最杰出的應(yīng)用軟件。幾乎不可能用手工的方法編制工作單元中多機(jī)器人的工作程序。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用---表面處理技術(shù)Polishing

Blades&disksWaterJet

Cleaning&CuttingThermalcoating

Paintandcoat在航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用---邊緣處理技術(shù)Deburring

blades&disksEdgeprofilingGrinding,bending,rounding車間（生產(chǎn)線/工位）設(shè)計(jì)和優(yōu)化

工廠的布局、生產(chǎn)及吞吐能力能否滿足生產(chǎn)需求嗎？設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線能適應(yīng)定單數(shù)量的變化和品種的變化嗎？要多大面積，要多少設(shè)備、多少工人，怎么去布局？生產(chǎn)線是否較好地平衡？其批量是否優(yōu)化過？