基于數字化制造技術的汽車總裝工藝應用分析

占高朋

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545000

1 數字化制造技術的簡單概述

數字化，主要是將諸多復雜信息轉變為可計量的數據，在以數據建立適當數字化模型，將其轉變為二進制代碼，輸入計算機，通過統一處理，實現數字化。數字化制造技術，是將數字化與制造技術有機融合，在產品制造過程中，通過虛擬現實、計算機網絡、數據庫、快速模型等的支撐，依照用戶需求，收集資源信息，并快速分析并規劃產品信息、工藝信息、資源信息等，設計出符合用戶需求的仿真模型，為產品快速生產奠定基礎，有效保障產品生產質量[2]。并且，最終產品最大化滿足客戶需求，為產品后期銷售奠定了堅實基礎。

2 汽車領域中數字化制造技術的意義

在我國制造領域中，數字化制造技術，作為一種十分先進的技術，貫穿了汽車制造全過程，為汽車制造與生產帶來積極作用。在汽車總裝工藝中，該技術的應用，有效降低汽車生產全過程的時間，汽車生產效率得到提升，生產系統的技術水平得到有效提升。并且，因數字化制造技術通過網絡全面分析了用戶需求，并制造模型，最終汽車成品有效滿足了客戶個性化需求，且汽車總裝過程不斷簡化[3]。人們生活水平提高，對汽車需求不斷增高，在汽車制造過程中，不僅要保障汽車質量，還要增快生產速度，而數字化制造技術的應用，為汽車制造企業實現標準化工廠奠定了基礎，提高了制造企業的經濟效益。可見，在汽車制造行業中，數字化制造技術具有重要意義。

3 數字化制造技術的發展

3.1 產品設計與工藝開發

信息化時代，互聯網高速發展，推動了生產模式的更新與發展，甚至于，在諸多制造產業中，產品實現了智能化生產。當前，在企業產品制造中，計算機輔助工業設計、計算機輔助工藝規劃、計算機輔助工業制造等新型管理技術被應用于產品制造中，有效縮短產品開發時間，提高產品性能，減少產品變更現象，在產品設計時，同時進行工藝開發。將新技術、新裝備應用至新工藝，有效縮短生產線布局，優化制造工藝，提高制造效率。

3.2 精益化生產

近年來，在多數生產企業中，精益化生產成為其主要產品管理模式。在企業工業中，數字化制造技術的應用，使精益化生產與技藝性生產緊密結合，產品生產具有了精益化、大批量的優勢，且有效避免了技藝性生產的高費用、大批量生產的高剛性。通過系統結構、人員組織、市場供求等的變革，企業生產系統更快適應用戶不斷變化的需求，在整個生產過程中，真正實現了由無到有變化需求，實現了生產高效率、高質量，推動了數字化制造技術的普及。

3.3 標準化工廠

在汽車制造企業中，標準化工程成為該行業的新管理模式，并且，逐步成為汽車制造行業中的主流管理形態。在汽車制造行業不斷擴能過程中，為便于企業的規劃、建設與管理，汽車制造行業對總裝工藝的規劃、工廠規模、建設模式等一系列企業參數進行了統一化設定，實現了標準化工廠，有效保障汽車成本的質量均勻有保障、高效率[4]。由此可見，數字化制造技術具有廣闊的發展前景。

4 數字化制造技術在汽車總裝工藝中的應用

4.1 虛擬制造

虛擬制造，簡稱VM，是上世紀制造業信息化的新概念。廣義上，在信息時代，利用計算機進行的所有與產品制造相關的活動都可以稱為虛擬制造，其中，還包含了虛擬仿真、虛擬評估等。狹義上，虛擬制造利用計算機對產品模擬制造，替代了實際造車的過程，對產品進行進行驗證，保障產品制造速率與質量。

根據虛擬制造與汽車生產過程的關系，可直接將虛擬制造劃分為三類：其一，面向設計的虛擬制造。即能夠向設計人員提供制造信息，有效優化產品、優化過程設計。其二，面向生產的虛擬制造。即在制造過程中進行虛擬仿真，為生產方案評價的虛擬制造技術提供支持。其三，面向控制的虛擬制造。即在生產過程中，利用模型進行仿真，以此優化實際生產過程的一種虛擬制造技術。

在傳統制造模式中，汽車設計與制造是分開進行的，設計實現的是汽車功能，制造是汽車設計的物化，在汽車制造過程中，設計人員必須試制樣件，才能發現設計中的問題，并及時解決，延長了汽車更新速率延長，汽車制造工藝繁瑣。

而數字化制造技術在汽車總裝工藝中的應用，可實現利用計算機進行虛擬制造，相關人員可在設計前期，利用計算機搭建三維數模平臺，將設計與制造有機結合，若產品存在問題，能夠及時反饋給設計，設計人員及時解決，避免了制造樣品的過程，提高了汽車制造速度，保障了汽車質量。

在汽車總裝工藝中，數字化制造技術的應用，可事先利用計算機模擬實際制造工序，以此查看零件、部件、緊固件等是否處于正確位置，并確認是否存在遺漏現象，確認裝配過程是否與規定相符，汽車裝配過程是否存在零件干涉等，在汽車實際制造過程中，有效保障汽車制造順利進行，提高汽車產品質量，縮短汽車開發周期，降低汽車開發成本。

4.2 數字化工廠

所謂數字化工廠，主要是指：利用產品在生產過程中產生的數據信息，在網絡虛擬環境中，對產品生產過程進行仿真，優化汽車生產，提高汽車產量與質量。縱觀數字化工程的具體情況，數字化工廠，是一個新型生產方式，是仿真技術與數字制造技術的結合。數字化生產理念的出現，為汽車制造行業帶來新鮮血液，在產品制造、產品設計等方面扮演了重要角色，推動了智能化汽車制造的實現。

圖1 虛擬制造與傳統制造模式的對比

數字化工廠，具有多樣化功能，在汽車制造過程中，先進信息技術、科學技術的應用，提高了產品生產質量、產品生產性能等，如：數字化工廠下制造的汽車，明顯高于規劃質量，消耗成本低于傳統制造技術的成本投入，產品投產時間明顯降低，生產規劃越發標準，推動了汽車制造企業的可持續發展。

實際上，數字化工廠是數字化制造技術應用下形成的新理念，狹義上，數字化工廠以企業為核心的一種生產虛擬系統；廣義上，數字化工廠通常以服務企業、產品制造為核心，由核心企業、合作商家共同合作，將產品制造全過程進行數字化轉化。由此可見，在汽車總裝工藝中，數字化制造技術的應用下，無論是虛擬制造，還是數字化工廠，兩者間本身存在關聯性，是汽車總裝工藝中的核心。

4.3 三維仿真技術

實際上，計算機仿真技術，作為一項實驗分析技術存在。在汽車總裝工藝中，三維仿真技術，將生產線的生產資源、工藝信息等有效結合，再現生產活動情境，轉變汽車生產中的傳統數學抽象描述方式，真實反映汽車生產活動，為汽車總裝工藝提供便利。在汽車零件生產中，數字化制造技術的應用，零件三維模型的輸出過程如圖2所示，技術人員能夠通過模擬輸出三維模型，及時發現其中問題，并快速解決，為汽車總裝工藝帶來較大優勢。

圖2 零件三維模擬輸出圖

5 結語

新形勢下，汽車作為先進生產工藝的代表，智能化生產，成為汽車制造企業的追求，也是滿足社會對汽車需求的重要生產方式。對此，加強數字化制造技術在汽車總裝工藝中的應用，轉變傳統制造方式，虛擬制造的應用，縮短了汽車生產周期，提高了汽車生產質量，數字化工廠與三維仿真技術更是實現了汽車總裝工藝的智能化，推動汽車制造行業可持續發展。