智能制造-汽车行业线体工艺模拟仿真应用

汽车行业面临缩短周期、降低成本及高度柔性化生产的压力，需要更加快捷、有效的手段解决当前困境。

数字化制造技术在国内自动化产线，特别是汽车产线的应用逐渐成熟，它将帮助企业在实际投入生产之前即能在虚拟环境中模拟仿真和测试，在生产过程中也可同步优化整个生产流程，包括自动化线体的动态干涉、机器人可达性问题、线体联动与节拍平衡性验证、装配动态干涉、人机交互舒适度分析，离线程序的应用与导入，现场设备的精度校正、电气程序虚拟调试，虚实互联等，最终实现高效的柔性生产线集成，实现产品快速上市，锻造企业持久竞争力。

汽车行业线体工艺模拟仿真应用

数字化制造中的工艺模拟仿真技术在自动化程度最高的汽车白车身生产线应用尤为成熟。它可以通过数字化手段构建起来的虚拟生产线，将产品本身的数字孪生同生产设备、生产过程等其他形态的数字孪生高度集成起来，具体可以实现如下图示功能：

DGT-工艺模拟仿真技术

2.1工厂扫描

（1）生产线快速扫描，减少现场测量工作，提高精确度，最大程度减少停线风险。

（2）现场实物落位校准、削减新增设备与现有设备及厂房立柱管线等碰撞风险。

（3）点云pod数据导入仿真系统，无需逆向建模，快速虚拟生产线模型及仿真分析。

（4）快速通过性仿真，减少样车投放数量。分析输送系统与车身数模是否干涉、是否满足安全距离等，以确定车身是否满足各工位机械化设备的通过性要求。

2.2工艺设计分析

将产品信息、工艺过程信息、工厂产线信息和制造资源信息通过结构化模式组织管理，达到产品制造过程的精细化管理，以某主机厂焊装为例可以实现：

（1）机器人、焊钳、工具等企业资源库管理；

（2）机器人、人工操作等企业操作库管理及MTM定义；

（3）车型变量信息定义；

（4）上件信息、工艺流程、焊点分配等详细工艺信息定义；

（5）生产信息及询价节点定义；

（6）时序及Layout布局分析。

DGT-焊装线体设备信息校核

2.3工艺仿真分析

基于产品工艺设计信息进行虚拟仿真验证。针对不同专业需求，可以进行物流产能与排产仿真、工件装配仿真分析、人体工程学仿真分析、机器人仿真分析等。例如焊装机器人自动线仿真：

2.4虚拟调试与离线编程

（1）虚拟环境中搭建生产线，完成设备运动过程规划、检查干涉、机器人可达性验证、机器人路径规划、节拍分析等工作。

（2）设备虚拟调试工作，包括创建物料流、添加传感器、为设备添加动作逻辑、信号表导入和关联等工作。

（3）机器人虚拟调试工作，包括机器人信号导入、机器人控制器设置、自定义指令编写、宏程序的编写、机器人指令添加等工作。

（4）将虚拟环境连接到电控系统，完成基础功能测试连接电控设备，实现机器人程序循环运行，再进行联动调试、安全程序测试等工作。

（5）虚拟调试完成后，通过各品牌机器人专用Controller及RCS可自动生成现场机器人识别语言程序。现场对相关设备安装位置信息进行校准，保证输出程序可用性。

小结

工艺模拟仿真：

（1）通过应用激光扫描仪应用，快速对厂房及土建环境扫描成点云，导入仿真系统，保证虚拟仿真基础环境与现场环境保持一致。

（2）通过真实的机器人控制器安全模拟真实的机器人动作，自动建立机器人间干涉区、整线联动仿真验证、自动生成机器人程序。

（3）通过离线程序对现场机器人进行示教，通过在仿真系统连接PLC程序进行机械电气虚拟联调实现现场机器人等机械设备与电气设备整线联调运行。

（4）通过人机仿真可以检查作业可行性并实现人体工程学分析及MTM分析。

（5）物流产能及排产分析和装配可行性仿真。

收益：

（1）使制造企业能够在生产工艺开发过程早期阶段验证制造系统。

（2）减少制造变更从而缩短制造规划周期。

（3）通过在虚拟环境试运行，提前发现正线问题，缩短量产时间。

（4）支持产品及工艺变更的各个方面，从而使制造运营更为灵活。

（5）机器人程序的离线应用，减少现场机器人调试工程师劳动负荷，缩短调试时间，提高车身制造质量。

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