隨著汽車行業(yè)國內(nèi)外市場競爭的日益加劇和國際金融市場的動蕩，中國汽車制造業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。如何才能降低成本？如何才能實(shí)現(xiàn)精益？什么是汽車行業(yè)未來制勝的原動力？這一切的問題都在深深困擾著國內(nèi)的汽車制造商們。在今年的德國漢諾威工業(yè)博覽會上，西門子公司展示了當(dāng)今世界上最為先進(jìn)的“虛擬投產(chǎn)技術(shù)（Virtual Commissioning ）”，現(xiàn)場展示了西門子與大眾汽車公司合作的、包含了最先進(jìn)的全工業(yè)自動化和全虛擬化的車身焊接生產(chǎn)線生產(chǎn)過程，為在場的觀眾展示了一幅未來的汽車生產(chǎn)之路。 

       數(shù)字化制造系統(tǒng)Tecnomatix的最大客戶群是汽車制造業(yè)和航空制造業(yè)，在全球30家知名汽車整車廠中已有超過25家采用Tecnomatix進(jìn)行白車身焊裝工藝設(shè)計(jì)和部分總裝工藝設(shè)計(jì)，Tecnomatix可以極大地提高客戶的市場競爭力。

汽車制造業(yè)的挑戰(zhàn)

　　汽車行業(yè)是典型的資金和勞動力密集型產(chǎn)業(yè)鏈，在以整車廠為龍頭的價(jià)值鏈體系中，大量的資金和人力被投入到生產(chǎn)現(xiàn)場，而來自消費(fèi)市場的變化和金融融資市場的風(fēng)險(xiǎn)在整個(gè)生態(tài)鏈的上下游直接影響著這個(gè)龐大系統(tǒng)的運(yùn)行。消費(fèi)市場的需求瞬息萬變，迫使整車廠必須加快其產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，提升生產(chǎn)準(zhǔn)備的效率、質(zhì)量。圖1中分析了一個(gè)新車型從研發(fā)到量產(chǎn)的周期。我們不難看出，整個(gè)項(xiàng)目周期中，40%～60%的時(shí)間都花費(fèi)在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段。生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的時(shí)間長短直接反應(yīng)了整個(gè)企業(yè)甚至是整個(gè)行業(yè)的技術(shù)能力，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，日本豐田公司和日產(chǎn)公司現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)10.5個(gè)月的新車開發(fā)周期，而同比我國的整車廠新車開發(fā)周期為3～5年。因此，如何加快產(chǎn)品投放市場的時(shí)間成為制造企業(yè)的首要技術(shù)挑戰(zhàn)。

圖2 Tecnomatix軟件解決方案的架構(gòu)

 傳統(tǒng)生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的技術(shù)問題

　　生產(chǎn)準(zhǔn)備階段包含了所有圍繞生產(chǎn)過程而展開的各方面的工作。國外整車廠通常設(shè)立“生產(chǎn)/制造工程部”來解決協(xié)調(diào)所有的相關(guān)問題。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工程準(zhǔn)備階段包括：

1.工藝方案的審查、確定；

2.各種生產(chǎn)資源設(shè)備的組織和協(xié)調(diào)；

3.生產(chǎn)計(jì)劃的設(shè)定；

4.工廠布局（生產(chǎn)線組織）的考慮；

5.產(chǎn)品質(zhì)量控制；

6.各種工藝文件信息的準(zhǔn)備和輸出。

　　同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門不斷發(fā)放的更改的數(shù)學(xué)模型和來自售后市場部門不斷變化的市場預(yù)期都使得如何設(shè)計(jì)和規(guī)劃一個(gè)高效、節(jié)約和有競爭力的生產(chǎn)系統(tǒng)成為生產(chǎn)工程部門考慮的核心。按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)準(zhǔn)備流程，設(shè)計(jì)數(shù)模凍結(jié)后開始進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和工廠設(shè)計(jì)，之后外包各種具體設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，最終進(jìn)行整線的合龍和調(diào)試，進(jìn)入試生產(chǎn)。由于傳統(tǒng)作業(yè)方式的限制，產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)很難和制造工藝數(shù)據(jù)在早期實(shí)現(xiàn)并行，很多的設(shè)計(jì)更改要求很剛性的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行適配，從而引發(fā)了無休止的協(xié)調(diào)和爭論。另一方面，生產(chǎn)工程部門在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，多半采用傳統(tǒng)的二維作業(yè)方式，很難對未來的工藝過程進(jìn)行前期的分析和優(yōu)化，使得投資巨大的工廠成為一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺，所有的剛性物理適配問題（夾具匹配、焊點(diǎn)分配和裝配可行性等）必須面對物理實(shí)物展開，造成了效率和成本的損失。

Siemens PLM數(shù)字化制造系統(tǒng)

　　在Siemens PLM系列產(chǎn)品線中，數(shù)字化制造品牌Tecnomatix是專門面向數(shù)字化制造領(lǐng)域的軟件解決方案。這個(gè)最早技術(shù)來源于以色列Tecnomatix公司的數(shù)字化仿真平臺在過去25年間為世界各地諸多制造業(yè)巨頭（如戴姆勒－奔馳、寶馬、大眾、波音和洛克希德－馬丁等）提供了最為尖端的數(shù)字化制造應(yīng)用支撐。Tecnomatix最大的技術(shù)特點(diǎn)在于采用了一體化的軟件構(gòu)架，該軟件架構(gòu)集成了可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造過程規(guī)劃、制造過程虛擬仿真和制造過程的信息管理的專業(yè)應(yīng)用工具，最大化實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型到產(chǎn)品最終批量量產(chǎn)之間的生產(chǎn)工程階段的效率提升和質(zhì)量保證。Tecnomatix軟件解決方案的架構(gòu)如圖2所示。

　　整個(gè)Tecnomatix軟件解決方案包括兩個(gè)主要部分：Process Designer（工藝設(shè)計(jì)師）和Process Simulate（工藝模擬仿真）。

　　Process Designer是一個(gè)通用的工藝過程設(shè)計(jì)平臺，在這個(gè)平臺環(huán)境下，制造工藝工程師可以進(jìn)行諸如工藝流程設(shè)計(jì)、作業(yè)時(shí)間分析、生產(chǎn)線、單元平面和立體布局等操作。傳統(tǒng)的CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃）的功能在Process Designer中完美體現(xiàn)；同時(shí)Process Simulate提供了一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫的無縫的工藝過程模擬功能，所有的Process Designer中的工藝數(shù)據(jù)和流程在這里都可以進(jìn)行三維的虛擬分析模擬和驗(yàn)證，如裝配路徑的分析、順序的調(diào)整、人機(jī)工程的分析評價(jià)、機(jī)器人路徑的優(yōu)化和OLP等。相比傳統(tǒng)的CAPP軟件而言，Tecnomatix可以極大延伸工藝設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)手段和釋放他們的設(shè)計(jì)靈感。同時(shí)，Tecnomatix可以實(shí)現(xiàn)與TeamCenter最完美的數(shù)據(jù)集成，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的BOM信息直接傳遞到Process Designer進(jìn)行工藝分析和后續(xù)流程的規(guī)劃，而工藝流程、審簽和最終數(shù)據(jù)狀態(tài)的確定和發(fā)放等管理功能可以回到TeamCenter中實(shí)現(xiàn)。

圖3 項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫

 Siemens PLM數(shù)字化制造系統(tǒng)行業(yè)案例分析

　　Siemens PLM數(shù)字化制造系統(tǒng)Tecnomatix的最大客戶群是汽車制造業(yè)和航空制造業(yè)。在下面的內(nèi)容中，我們將介紹國內(nèi)某家著名整車廠實(shí)施Tecnomatix白車身焊裝解決方案的技術(shù)流程和價(jià)值感受。

1.項(xiàng)目背景介紹

（1）以汽車研發(fā)項(xiàng)目為契機(jī)，有的放矢導(dǎo)入數(shù)字化工廠的不同項(xiàng)目。

（2）目的性強(qiáng)、效果顯著，便于整個(gè)數(shù)字化系統(tǒng)的逐步實(shí)施推進(jìn)。該公司根據(jù)新車型研發(fā)而適時(shí)上馬了白車身數(shù)字化平臺項(xiàng)目。

（3）建立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)及相應(yīng)職責(zé)。

（4）數(shù)字化團(tuán)隊(duì)在組織結(jié)構(gòu)上得到承認(rèn)，確保資源配置，項(xiàng)目的推進(jìn)才有保障，日后的運(yùn)作也才能持續(xù)有效。據(jù)此理念，該項(xiàng)目成立了相應(yīng)的數(shù)字化團(tuán)隊(duì)，與其他項(xiàng)目組一起工作，在仿真、驗(yàn)證產(chǎn)品及工藝方案給予技術(shù)支持。

（5）持續(xù)實(shí)施。

（6）數(shù)字化工廠系統(tǒng)是一個(gè)較大的數(shù)字化平臺，需要大量的模型及相應(yīng)屬性的支撐，所以持續(xù)建設(shè)才能確保這一系統(tǒng)得以維持和發(fā)展。

（7）該數(shù)字化團(tuán)隊(duì)除特殊項(xiàng)目外，平時(shí)進(jìn)行該系統(tǒng)的升級、維護(hù)和建模工作。

2.項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容

（1）整改數(shù)字化系統(tǒng)的布局。

（2）根據(jù)整個(gè)企業(yè)的發(fā)展需求，首先根據(jù)產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目選擇上馬Process Designer的白車身項(xiàng)目，然后導(dǎo)入Plant Simulation項(xiàng)目；另外根據(jù)新項(xiàng)目需要，我們要對老的生產(chǎn)線改造，需要增加車型及機(jī)器人，從而選擇上馬ROBCAD項(xiàng)目。

（3）規(guī)化平臺的搭建及開發(fā)應(yīng)用實(shí)例。

（4）根據(jù)整體產(chǎn)品研發(fā)，在一新車型上進(jìn)行了Process Designer白車身模塊開發(fā)應(yīng)用。

（5）主要開發(fā)了與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）的數(shù)據(jù)接口、工藝文件的生成輸出接口的焊接數(shù)據(jù)庫智能系統(tǒng)。另外，根據(jù)項(xiàng)目需要建立了項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫（如圖3）。

3.項(xiàng)目的實(shí)施技術(shù)流程

主要的實(shí)施步驟包括：產(chǎn)品信息的導(dǎo)入；工藝過程設(shè)計(jì)平臺；工藝文件輸出。

4.數(shù)字化工廠實(shí)施的意義及效果

（1）在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段將會減少工裝設(shè)備的工程變更量。

（2）由于運(yùn)用了精確的工藝規(guī)劃和仿真，大大減小了設(shè)計(jì)失誤造成的停工、誤工時(shí)間和費(fèi)用。

（3）通過已有工具的仿真和驗(yàn)證，提高了已有工具的利用率。

（4）優(yōu)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，節(jié)拍均衡，提高了設(shè)備利用率。

（5）縮短了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)間。

（6）提高了生產(chǎn)能力。

（7）熟悉掌握數(shù)字化工廠，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，加快對市場的反應(yīng)速度。

（8）利于企業(yè)的知識沉淀，提高知識的重用效率。

（9）提高同步工程的實(shí)施水平，縮短新車投入市場時(shí)間即項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)間。

結(jié)語

　　通過實(shí)施Tecnomatix數(shù)字化工廠，我們能實(shí)現(xiàn)一個(gè)全數(shù)字化的車身焊接工廠布局和整個(gè)焊裝流程的詳細(xì)描述，極大地提高了客戶參與市場競爭的核心競爭力。作為業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)提供商，Siemens PLM Software一直致力于與世界著名的主機(jī)廠一起成長，通過實(shí)施Tecnomatix數(shù)字化制造系統(tǒng)，為包括其在內(nèi)的更多汽車制造企業(yè)和它們的骨干承包商提供提高市場競爭力的核心技術(shù)。只有擁有一套高效率的制造系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺，用全三維數(shù)字化仿真的技術(shù)設(shè)計(jì)汽車裝焊線、總裝線和涂裝線等，才能在未來激烈的市場競爭中脫穎而出。

（轉(zhuǎn)載）