軌道客車企業(yè)數(shù)字化制造平臺(tái)選型研究

【摘要】基于企業(yè)制造技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)分析討論了目前比較流行的三個(gè)數(shù)字化制造平臺(tái)（達(dá)索公司/DELMIA系統(tǒng)、UGS公司/TECNOMATIX系統(tǒng)、PTC公司/PloyPlan系統(tǒng)）的各自特點(diǎn)，得出結(jié)論，無論是從工藝設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成及工藝管理等方面，達(dá)索公司/DELMIA系統(tǒng)更適合企業(yè)的業(yè)務(wù)需求和管理現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化制造；工藝管理；達(dá)索/DELMIA

0.引言

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件工程、數(shù)字化工程、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，唐車公司引入了CAD、PRO/E和SAP等設(shè)計(jì)軟件和系統(tǒng)，提升了設(shè)計(jì)水平和能力；在生產(chǎn)制造上引入了先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床和焊接、涂裝機(jī)器人等設(shè)備，提高了制造能力；然而，遺憾的是，上述系統(tǒng)和工作并未帶給企業(yè)的制造工藝設(shè)計(jì)方法和能力相應(yīng)的提升。因此，企業(yè)必須要有一套數(shù)字化制造系統(tǒng)，使其能夠充分利用設(shè)計(jì)部門的三維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在三維基礎(chǔ)上的3D工藝設(shè)計(jì)和規(guī)劃，并充分利用生產(chǎn)部門的制造資源完成對(duì)零件的加工過程、產(chǎn)品的裝配過程、生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行3D模擬并驗(yàn)證；實(shí)際上就是通過這套系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)環(huán)境中模擬完成一個(gè)產(chǎn)品制造的整個(gè)工程，在實(shí)際生產(chǎn)前得到驗(yàn)證，并將得到的結(jié)果數(shù)字化，生成用于MES，ERP等生產(chǎn)系統(tǒng)需要的圖紙、指令，清單，報(bào)表等工藝文件，以完成產(chǎn)品的加工、采購、裝配，制造符合要求的產(chǎn)品。

1.數(shù)字化制造平臺(tái)簡介

當(dāng)前全球擁有自己的數(shù)字化制造解決方案的廠商主要有三個(gè)，分別是達(dá)索公司/DELMIA系統(tǒng)、UGS公司/TECNOMATIX系統(tǒng)、PTC公司/PloyPlan系統(tǒng)。數(shù)字化制造推廣較早的是航空航天、軍工企業(yè)和精密電子等行業(yè)，我國軌道車輛行業(yè)才剛剛起步。

達(dá)索/DELMIA：達(dá)索公司是達(dá)索飛機(jī)公司配合幻影系列戰(zhàn)機(jī)的研制需要而發(fā)展起來的。達(dá)索是唯一一家將整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)核重寫的企業(yè)，也是唯一一家在現(xiàn)階段真正實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)內(nèi)核的企業(yè)。達(dá)索系統(tǒng)的產(chǎn)品線比較完備，從CATIA（CAD/CAM設(shè)計(jì)）、ENOVIA(企業(yè)PDM及研發(fā)協(xié)同管理)、SIMULIA（CAE仿真）、DELMIA（工藝、資源、流程管理平臺(tái)）到VR（虛擬仿真與客戶體驗(yàn)），覆蓋了產(chǎn)品生命周期的整個(gè)歷程，提供世界級(jí)的解決方案。

UGS/TECNOMATIX：UGS與全球汽車行業(yè)廠商形成了緊密的聯(lián)盟，這使得UGS的PLM系統(tǒng)不斷根據(jù)用戶需求得以優(yōu)化和提高。與德國汽車協(xié)會(huì)聯(lián)合，TECNOMATIX通過將在汽車制造專業(yè)領(lǐng)域與產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)聯(lián)系起來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，其中包括：焊接工藝仿真（內(nèi)嵌汽車焊接行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、流程模擬/工程以及生產(chǎn)管理。Tecnomatix的數(shù)字化制造解決方案構(gòu)建于Teamcenter軟件（企業(yè)PDM）的基礎(chǔ)之上，具有企業(yè)級(jí)的可擴(kuò)展靈活性。

PTC/PloyPlan：PTC建立了以Windchill和PRO/E為主導(dǎo)的PDS體系（Product Development System，PTC產(chǎn)品開發(fā)體系），并逐步完善，從而形成了以設(shè)計(jì)為主包含制造過程管理的PLM解決方案。

2.從企業(yè)自身需求和發(fā)展出發(fā)，對(duì)三個(gè)數(shù)字化制造平臺(tái)進(jìn)行分析比較

通過實(shí)施數(shù)字化制造平臺(tái)，企業(yè)最終要實(shí)現(xiàn)工藝制造體系業(yè)務(wù)信息化，對(duì)工藝設(shè)計(jì)過程及工藝方案的數(shù)據(jù)、文檔進(jìn)行管理；實(shí)現(xiàn)工藝知識(shí)型資產(chǎn)的積累和再利用，使工藝知識(shí)得到提升和分享，加快工藝人員培養(yǎng)；實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)制造柔性化，縮短工藝準(zhǔn)備周期進(jìn)而縮短新產(chǎn)品上市周期；實(shí)現(xiàn)制造規(guī)劃、仿真驗(yàn)證、可視化培訓(xùn)文檔的編撰，產(chǎn)生相應(yīng)的工藝文檔在現(xiàn)場制造過程中得到廣泛的應(yīng)用。

針對(duì)目前公司工藝發(fā)展要求，從以下方面對(duì)上述三種軟件進(jìn)行分析和對(duì)比：

2.1系統(tǒng)架構(gòu)比較

達(dá)索、PTC、UGS都有比較成熟的軟件產(chǎn)品、系統(tǒng)架構(gòu)，這些產(chǎn)品中的PLM系統(tǒng)也是針對(duì)設(shè)計(jì)工藝協(xié)同這一概念進(jìn)行發(fā)展的。DELMIA系統(tǒng)構(gòu)架在開放的Dassault Systemes PPR-HUB基礎(chǔ)之上，PPR（即產(chǎn)品、工藝與資源) 與數(shù)據(jù)庫操作方式多樣，界面風(fēng)格靈活，用戶易學(xué)易用。

2.2數(shù)據(jù)兼容性及與工藝相關(guān)的CAD設(shè)計(jì)能力比較

達(dá)索軟件具有很好的開放性和可擴(kuò)展性，能夠接收、使用和輸出標(biāo)準(zhǔn)的中間數(shù)據(jù)格式文件，滿足企業(yè)內(nèi)部的不同應(yīng)用需求，以及滿足企業(yè)和合作伙伴以及客戶之間的數(shù)據(jù)共享和使用，可以在DELMIA界面下直接進(jìn)行資源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和修改，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝分析的一體化環(huán)境；UG的TECNOMATRIX不能直接識(shí)別PROE數(shù)據(jù)，不能建模，需要在UG軟件中轉(zhuǎn)換為JT格式，轉(zhuǎn)換過程不可逆，經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤或丟失特征，甚至不能轉(zhuǎn)；PTC能實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)CAD模型的管理，實(shí)現(xiàn)不同格式CAD數(shù)據(jù)組成的產(chǎn)品可視化但是對(duì)其設(shè)計(jì)能力不足。

2.3軟件功能及集成

三種軟件的功能覆蓋比較全，但是PTC在工藝方面也只是完成了工藝部門的基本功能，并且沒有物流方面模塊；DELMIA系統(tǒng)平臺(tái)能夠集成來自不同格式的數(shù)據(jù)源及與系統(tǒng)之間的集成；PTC通過公司實(shí)施過程中出現(xiàn)在集成過程中不能按照技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)的問題；UG對(duì)系統(tǒng)要求比較嚴(yán)格，同為UG下面的系統(tǒng)之間的集成做的不錯(cuò)。

2.4仿真及虛擬工廠

DELMIA自身的仿真能力很強(qiáng)；PTC的仿真能力較弱；Tecnomatix實(shí)際為第三方單獨(dú)的CAM模塊；DELMIA和UGS能實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)-工藝-工廠物流的仿真功能，但是在焊接方面UGS的焊接導(dǎo)入方面不如DELMIA快；PTC雖然也有工藝仿真，但是只能完成簡單的人機(jī)工程中干涉檢查，對(duì)于生產(chǎn)線仿真實(shí)現(xiàn)效果不好，仿真做的比較粗糙。

2.5可定制性

DELMIA具有很強(qiáng)的用戶定制性；PTC和Tecnomatix雖然都能進(jìn)行用戶定制，但是相對(duì)功能較弱。

2.6工藝報(bào)表輸出

DELMIA具有較強(qiáng)的靈活性，當(dāng)BOM信息發(fā)生變化時(shí)，可以自動(dòng)完成工藝報(bào)表中相關(guān)內(nèi)容更新；PTC采用Arbertext可快速輸出工藝報(bào)表，二維能力較之三維能力要強(qiáng)；UGS較之前兩個(gè)軟件此功能弱。

2.7工藝資源庫管理

DELMIA為工藝人員提供統(tǒng)一的公共資源庫功能，方便使用、管理和維護(hù)；PTC的資源庫實(shí)際為一個(gè)簡單的工裝工具管理庫；Tecnomatix 資源管理提供了一個(gè)公用的圖形庫，可以用來存儲(chǔ)與企業(yè)生產(chǎn)資源和制造流程相關(guān)的所有信息。

2.8應(yīng)用領(lǐng)域

三個(gè)軟件商在航空、航天、造船、汽車、制造、電子、消費(fèi)類產(chǎn)品以及生命科學(xué)等企業(yè)中廣泛應(yīng)用，但是DELMIA主要應(yīng)用在航空航天及軍工企業(yè)，在軌道車輛工藝制造方面，有阿爾斯通公司已經(jīng)實(shí)施，長客開始部署DELMIA系統(tǒng)；PTC主要專注船舶行業(yè)，軌道制造企業(yè)中涉及到的公司也多以研發(fā)設(shè)計(jì)階段為主；UGS則以汽車行業(yè)為主。

2.9價(jià)格比較

DELMIA價(jià)格較貴，UGS次之，PTC比較便宜。

3.結(jié)論

綜上對(duì)比和分析，達(dá)索的數(shù)字化制造系統(tǒng)覆蓋了產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，能夠支持多種數(shù)據(jù)格式，容易學(xué)習(xí)和掌握，在工藝仿真和工藝文件編制方面有其絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又能很好的兼容公司的其它信息平臺(tái)，結(jié)合唐車實(shí)際，公司最終決定采用達(dá)索的DELMIA系統(tǒng)來搭建數(shù)字化制造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)工作和工藝資源的集約化管理，使企業(yè)長期積累的知識(shí)資產(chǎn)能夠被有效的管理和提取，讓企業(yè)最佳的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得以重復(fù)利用。