虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用

摘要：隨著人們生活水平的提高，中國的科技迅速發展，虛擬制造技術也取得了巨大突破，日益成熟，特別是在汽車組裝過程中取得的成果尤為顯著。汽車組裝相關技術人員通過模擬技術生產非常現實實用的零部件，同時為汽車組裝工程的完成提供了有效的發展路徑，在制造過程中的有效解決了各種問題，提供了新的機會，促進了虛擬制造技術在汽車組裝過程中的發展。

關鍵詞：虛擬制造技術;汽車;裝配工藝;實踐應用

0 ?引言

虛擬制造基于模擬技術和虛擬模型，在汽車生產領域結合模型，優化產品設計，改變汽車零部件地一些缺點，實現產品的低廉成本制。在目前虛擬制造的實際應用中，實現虛擬制造在汽車工業地大力支持下，有效提高汽車組裝過程的效率和質量，實現了汽車組裝的優化設計。目前虛擬制造在汽車制造領域仍然具有較強的應用優勢，加強虛擬制造的研究和應用在中國對促進汽車產業全面發展起著重要作用。

1 ?虛擬制造技術概況

虛擬制造技術（virtual manufacturing technology，VMT）以模擬技術和虛擬現實技術為基礎，利用計算機技術對產品設計和生產全過程進行建模，對產品設計、加工和裝配的全過程進行模擬，通過虛擬制造對產品設計從階段開始模擬產品性能和整個制造過程，在設計、生產等方面實現產品整體優化，全面提高產品質量和性能，并在產品整個生產過程中通過虛擬制造，進一步提高生產管理和各個領域的資源規劃。在整個生產活動中進行科學安排，能夠最小化生產周期和生產成本，提高各方面的效益。汽車工業產品通過這樣的虛擬制造，汽車企業的競爭力明顯提高，管理更加科學。目前虛擬制造的實際應用并不多，是一種新技術，但虛擬制造在制造領域的實際應用廣泛，虛擬制造的實際價值受到許多企業的重視。未來，虛擬制造有望成為推動制造業綜合革新的核心技術。

該項技術的所有裝配過程基本上是對計算機中制造產品的全過程的真實反應，基于現代先進地計算機及大數據云服務器地背景下，這項技術有很大的發揮空間。通過團隊協作和建構模型，產品性能和整體可以對生產過程進行全面的模擬和評價，這樣可以發現產品本身的問題，及時解決問題，優化產品的性能和生產，這與設計到生產、復檢的全過程有關。這包含實現產品生產全方位控制和管理的許多重要環節，避免產品生產中不必要的浪費。

要將該項創新技術實踐于組裝工程和產品設計，應當在車企中全方位地設計和合理安排制造工藝及生產線，通過一些計算機或者軟件對零件進行設計及后期處理分析及生產，最終為做實物奠定基礎。基于所有的裝配步驟中，能夠對所有步驟進行復現，檢查裝配步驟，保證在汽車組裝中不發生重復設計等變化，全面提高裝配效率;另外，通過虛擬制造技術的應用，使企劃公司在最短的時間內實現內產品的設計分析，提高整體包裝工藝的效率，使企業專注于技術和管理優化，在資源有限的情況下提高企業的競爭力。

2 ?虛擬制造技術應用

2.1 構建大型信息庫

在汽車組裝步驟里，基于該項技術地特殊功能，能夠把汽車裝配中地所有數據采用分類地方式，依次是產品、資源及過程3種。這樣基于汽車裝配地步驟中，這些零件地一些數據、車身、零件和標準零件之間地各種關聯，主要是為了實踐經營者、生產線、零部件之間地邏輯關聯。在汽車組裝過程中，是基于車企地生產線標準及實際研究出地結構。因此，產品結構主要是定義企業目前的數據需求和標準，其中這里面所包含的產品數據結構和模型，再定義能夠對接車企標準地界面信息，如名稱、組號、說明、模型、汽車零部件等重要信息，資源結構是根據企業實際生產情況，汽車企業重新定義資源的數量和結構，過程要素主要是針對實際汽車組裝過程和軟件操作接口的定義。根據實際的汽車組裝工程，可以先建立十三種通用資源庫，罐裝設備、檢測設備、材料架、包括傳動工具等，這些設備地建立可以更好地為車企提供發展范例和模板，為今后車企地健康成長和發展奠定了基礎。

2.2 輸入資料信息

通過對汽車裝配步驟地觀察，采取該項技術得到的資料大部分為產品數據及工藝數據。其中，產品數據大體可以是將一些參數及數據統一引進到整合軟件中，通過相應的接口程序將所有數據信息和資源傳送到后臺數據基文件，并利用一些腳本程序將整個BOM地圖的數據和信息資源傳送到產品屬性，最終正確定義產品屬性。這些數據可以通過腳本程序自動獲取與汽車組裝過程中的各種相關的標準和要求，再進一步獲取過程數據后，通過建立流程模塊，用于符合企業實際情況的標準，確定實際的汽車組裝流程的各個參數，如有一定的工程或鏈接處理的設備相關過程，需要參閱新的機型組裝過程計劃，如未來的汽車組裝工序中有類似的或有類似的產品設計。該工程計劃模塊可以直接應用于新產品地設計及計劃，繼續這些工序地實踐情況及使用規則，把這些步驟及工藝進行創新及改良，可以把汽車零部件生產地時間壓縮到最短，增強汽車零部件地生產效率。

2.3 計劃加工工藝

基于實踐該技術軟件地步驟中，建立這些存儲空間并將這些存儲起來，將各種數據和信息資源進行組合和連接，使數據的分類過濾和實踐于不同地場合，最后建立產品研究和生產模塊，為了在計算機及大數據服務器了實現對汽車裝配地完整性，需要通過計算機等設備對這幾個步驟進行仿真，計算機里保存了原始組裝過程，所以在新產品組裝過程中，需要調整和改進原始過程，實際應用于虛擬組裝，完成汽車成品地組裝。在這種情況下，所有的數據和信息資源在實際中都是通過模擬技術完成并可用于制造和組裝的全面、完整的模擬過程，同時該項技術地汽車生產管理軟件可以模擬生產情況，完成產品和裝配過程的驗證和修改過程，逐步提高產品設計規劃的準確性，可以讓所有相應的功能全部實現。基于汽車裝配及汽車安裝地步驟中，要特別重視在這個進程里是不是存在“違規接觸”，假設存在上述問題，應掌握正確地接觸位置，基于這些因素要進行細致的分析，防止這種情況的再一次發生造成難以彌補的危害。

2.4 調整初步線平衡

我們把該項技術使用在汽車內部布線地平衡計算時，必須完成整車組裝過程的設置工作。第一步，基于汽車組裝步驟互相地所有邏輯關系，優化及創新汽車組裝步驟。第二步，企業真實地生產線，基于計劃及設計裝配步驟，第三步基于汽車地真實組成，預估裝配過程的各個部分和作業區域，并對各工序之間的合理作業時間進行估算，完成上述設置后，采取該項技術構建地生產線，通過數學方法得到平衡后的起始布線，然后思考起始線路地優點及問題，基于經驗及實踐內容把這些步驟優化，抽查這些步驟地問題，然后復現汽車裝配步驟，如有問題，還可以通過后臺服務器里的大數據，優化這些步驟之間地關系。

2.5 設計具體工藝

細致地設計步驟為采用虛擬制造技術對生產線裝配步驟地中間工作站使用細致地復現，由于新產品的參數與傳統工藝不一致，所以經過調整和改進，在工作站和人工學上有必要把它們進行細致地設計。如果我們想得到更好地工作站情況，要針對這些設備，采用全方位的模擬，一方面，在人工機械工學過程中，另一方面設計時要復現裝配的步驟，基于這兩個角度，培養基于這兩個角度地設計理念，順利的進行汽車地一系列裝配。

2.6 模擬裝配實踐過程

基于大部分仿真及模擬汽車裝配地數據，通過這些內容可以通知汽車加工車間進行實踐和組裝，這些汽車零部件和整車可以通過模擬地數據進行裝配，然后還可以對這些零部件進行創新和提高，將輸出工程文件的相關內容，如流程圖、工程設計等，進行模擬實踐。通過對產品的實際參數和工藝進行實踐，并對相關指標進行檢測，可以大大降低汽車組裝全過程中出現問題的幾率。

3 ?結論

與國外模擬制造技術相比，中國的模擬制造技術相對較差。與國內相關企業和產品不緊密，許多企業仍然采用傳統的制造方法，因此我們的競爭優勢與外國企業相比并不明顯，但這給我們提供了機會，面對如此廣闊的市場，相關技術者應該高度重視技術研究，不斷結合虛擬制造技術和汽車組裝工序，實現效率最大化，提高企業生產效益。

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作者簡介：羅森森（1985-），男，安徽合肥人，本科，工程師，研究方向為汽車裝配與數字化制造。