虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用

張燕霞

（甘肅交通職業技術學院，甘肅 蘭州 730070）

虛擬制造是以仿真技術以及虛擬建模為主要的依托，在汽車生產領域結合組模型，對產品設計進行優化，修正產品中一些缺陷，實現對產品的低成本制造。現階段在虛擬制造的實際應用中，汽車裝配的工藝在虛擬制造的支持下，無論是效率以及質量都得到了有效提升，并且實現了對汽車裝配的優化設計。現階段看虛擬制造還是在汽車制造的領域有著非常強的應用優勢，加強對虛擬制造進一步的研究和應用，對國內汽車工業的整體發展，也有著顯著的促進作用。

1 虛擬制造技術概述

虛擬制造技術（virtual manufacturing technology，VMT）。以仿真技術以及虛擬現實為主要的技術依托，借助計算機技術對產品設計以及生產的整個過程完成建模，然后對產品設計、加工以及裝配等過程展開全方位的模擬以及仿真。借助虛擬制造，從產品一開始的設計階段，模擬產品的性能以及完整的制造過程，實現對產品從設計、生產等各個環節，進行全面地優化，促進產品的質量以及性能得到全方位的提升。另外是在產品的整個生產過程中，借助虛擬制造可以對生產管理和各方面的資源規劃進行更加科學的部署，從而讓產品在整個生產活動中，生產周期以及生產成本都實現最低化，提升產品的各方面效益。這樣企業在虛擬制造的幫助下，自身的競爭力就會有明顯的提升，管理也會更加科學。現階段虛擬制造的實際應用并不長，是一種新技術，但是在制造領域虛擬制造的實際應用已經是比較廣泛，虛擬制造的實際價值被諸多的企業看好。在未來，虛擬制造有希望成為促進制造業全面革新的核心技術。

從整體上看，虛擬制造基本上就是在計算機上，對產品制造的整個過程進行真實的反應，在高速網絡以及高性能計算機設備的支持下，虛擬制造可以發揮出重要的作用，借助群組協同以及建立模型，對產品性能以及整個生產的過程展開全方位的模擬以及評估。這樣就能發現產品本身的一些問題，及時對問題進行解決，使產品的性能以及生產得到優化。這涉及從設計到生產再到檢驗的整個過程，其中包括諸多的重要環節，實現對產品生產的全方位控制以及管理。從而避免在產品生產中出現不必要的浪費。

將虛擬制造運用到裝配工藝中，進行產品的設計，就要對生產線以及制造工藝展開全面的規劃，借助軟件對生產中的工位開展三維操作的分析以及裝配建設，最終可以得到三維裝配的效果評估，對整個裝配的過程展開全方位的仿真和優化，并驗證裝配工藝，避免其中出現重復設計以及另外的更改，讓汽車裝配的效率實現全面的提升。此外，是對虛擬制造展開應用，可以讓規劃人員在最短的時間內實現對產品的設計分析，然后提升總裝工藝的效率，讓企業在資源有限的情況下，將精力集中到技術和管理的優化上，并促進企業競爭力提升。

2 虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用

2.1 建立數據庫

在軟件中將所有要用到的元素集合為PTS。是將整個裝配過程中的信息分成3 個部分，分別是產品、工藝以及資源。產品就是在汽車裝配中的各類零件信息，如車身、零件以及標準件，還有各個零件之間的內在聯系，這些都是非常重要的信息。其次是工藝，就是描述如何對這些零件進行正確的裝配，也就是安裝方法。資源則是為實現順利生產，提供的各類人員以及設備之間的關系。在汽車裝配的實際施工中，對工藝、產品以及資源進行定義，就是建立數據庫的過程，結合企業現階段的規范操作以及各類結構制定。產品結構就是對企業現階段數據規范中有關產品數據的模板以及結構展開適當的定義，可以制定出與產品本身屬性一致的軟件操作。比如，在汽車的各部分零件中，分組號、零件描述以及采購的級別導尿管，這些都是在數據庫中非常重要的信息，工藝元素就是對工藝流程建立工藝結構樹，制定出的軟件界面，設置一些特殊工藝對象。資源結構則是從企業實際生產的角度出發，對資源結構以及資源樹展開更加全方位的定義。數據庫的建立中，具體到裝配工藝上，建立幾個大類的資源庫，如單體設備、料箱等。然后結合這些設備，結合分類建立三維數模，依據不同分類把這些輸入到數據庫中，為工藝的規劃做好準備。

2.2 導入基礎數據

對基礎數據進行導入，包括工藝數據以及產品數據，對產品數據進行導入，就是將軟件中包括的各類數據信息，通過接口傳輸到數據庫中，借助一些腳本程序，使整個BOW 表中各類數據傳輸到產品屬性中。最終完成對產品屬性的定義，工藝數據就是借助腳本程序，對裝配中的各類規劃工藝，以及標準化作業中的各類數據實時自動導入。結合上述的導入過程，創建出適合企業本身特征的工藝模塊，對各類的數據進行確定，如一些工藝數據是與設備相關的，要在某個工位上，對設備進行處理，需要進行一些新工藝的參考等，在未來進行產品設計時，這些標準化模塊都會起到重要的作用，可以套用到產品中，從新產品的特點進行考慮，可以對設計工藝展開一定的調整，然后降低產品的規劃設計時間，保證產品具備一定的生產效率。

2.3 初步工藝規劃

在這個環節，需要對事前導入的各類數據以及產品資源進行適當的聯系，然后借助數據庫中各類工藝模塊，對新車型工藝展開適當的規劃。對原本工藝標準進行分析和研究，對新車型的實際裝配順序進行確定。確定好新車型裝配的順序以后，要將各類新數據信息，在軟件中打開，然后結合確定好的工藝路線，對汽車裝配的整個過程展開全方位的分析以及模擬，對裝配的過程實施模擬，對整個模擬過程展開嚴格的檢查，從而對裝配路徑是否足夠可行進行研究和分析，要對各個零件在實際裝配中的順序是否有錯誤存在進行檢查和分析。通過對這個過程的檢查，一方面是對裝配的過程進行檢驗，是否在其中會出現碰撞，另一方面，也是對碰撞位置展開全方位的計算，從而進行適當的優化。在汽車裝配中，會出現的干涉因素，主要是零件在實際設計以及制造中的失誤，讓零件在尺寸和形狀上都存在諸多的錯誤，裝配過程也是會受到一定的影響。在汽車的實際裝配中，若是有順序不對的地方，也會影響諸多的細節。在設計中遇到的問題，要及時反饋給設計部門，然后對其中不合理的地方進行糾正。

2.4 初步線平衡

借助軟件模塊對線平衡自動計算，然后結合線平衡的實際情況進行調整，但是在對線平衡進行自動化計算前，要對裝配過程展開適當的限制和設定，從裝配過程的內在邏輯出發，可以對工藝的順序進行改進，然后是從企業設備的情況上，對各類工藝進行設計，從企業結構上出發，對工藝操作區進行合理的設計，對工序時間進行準確評估。這些設定完成后，可以在軟件上建立生產線，對線平衡進行自動計算，然后對計算結構展開合理的評估，從實際的經驗出發對線平衡進行調整，利用軟件對線平衡后各類工藝進行可行性檢驗，從而實現裝配仿真，若是出現一些問題，則要返回調整好其中的邏輯關系。

2.5 工藝詳細設計

就是對汽車裝配中很多關鍵性的步驟，進行詳細的人機分析，在仿真模擬汽車裝配中，模擬汽車裝配的實際順序，確定好汽車裝配中各個零件的路徑，對整個汽車裝配的過程展開模擬，從而對汽車裝配進行更詳細的工藝設計，從而驗證汽車裝配順序的正確性。若是軟件中在汽車裝配上發現了一些問題，就要及時進行調整。

3 結語

總之，汽車裝配中對虛擬制造進行適當的應用，是在信息技術不斷進步的情況下，對汽車裝配的一種優化，提升汽車裝配的整體效果，并避免在汽車裝配中造成對各類資源的浪費。