汽車總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的搭建與應(yīng)用

鐘志良 宋衛(wèi)濤

（北京汽車研究總院有限公司）

數(shù)字化工廠的概念早在20世紀(jì)末就已經(jīng)提出[1]。數(shù)字化工廠技術(shù)隨著仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生，其在虛擬空間中運(yùn)作，對(duì)真實(shí)的工廠進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真，并提供優(yōu)化后的結(jié)果[2]。數(shù)字化工廠系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃楣S布局、工藝規(guī)劃及仿真分析三大功能模塊[3]。就汽車總裝工藝而言，總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的搭建是工藝規(guī)劃模塊中重要的工作之一，它是后續(xù)工作的基礎(chǔ)和源頭。文章闡述了總裝工藝結(jié)構(gòu)樹在Teamcenter軟件中的搭建流程、搭建方法、注意事項(xiàng)以及應(yīng)用情況。

1 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的搭建

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹是指按總裝工藝路線搭建的數(shù)模結(jié)構(gòu)樹，它是總裝工藝路線的三維表現(xiàn)形式。與整車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹按功能歸屬將零件“攢”成整車不同，總裝工藝結(jié)構(gòu)樹按工藝路線將零件“攢”成整車，如圖1所示。

圖1 整車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹與總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的區(qū)別

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的搭建流程為：架構(gòu)搭建→各工位搭建→校核→更新，其需要輸入：工位完整、準(zhǔn)確的總裝工藝布局；結(jié)構(gòu)清晰、完整、準(zhǔn)確的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹；與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹對(duì)應(yīng)的完整、準(zhǔn)確的線上產(chǎn)品數(shù)模；零件齊全、工位準(zhǔn)確的總裝工藝路線。

1.1 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)的搭建

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)應(yīng)依據(jù)總裝工藝布局，在Teamcenter的結(jié)構(gòu)管理器中搭建于車型頂節(jié)點(diǎn)下，即總裝工藝結(jié)構(gòu)樹與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹為并行級(jí)別。某車型的總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)，如表1所示。若總裝工藝布局進(jìn)行了調(diào)整，則總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)應(yīng)同步變更。

表1 某車型總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的架構(gòu)

1.2 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹各工位的搭建

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)搭建完成后，以工位為單元進(jìn)行下一步的搭建。根據(jù)總裝工藝路線的裝配順序，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中找到對(duì)應(yīng)的零部件，復(fù)制并粘貼至總裝工藝結(jié)構(gòu)樹相應(yīng)的工位中。為區(qū)分同一IA（Installation Assembly，零件分組）下相同件號(hào)的零部件，可在Teamcenter的Vis Mockup中打開該IA對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)模進(jìn)行精確選擇。

油漆車身作為一個(gè)特殊的零部件，放置于內(nèi)飾線1工位的首位，如圖2所示。除油漆車身以外的所有采購件，即采購單元標(biāo)識(shí)為“Y”的零部件，包括油品、膠粘劑及潤滑脂等，均應(yīng)體現(xiàn)在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中。在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中，標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)排在其所裝配的零部件下方，如圖3所示。

圖2 油漆車身在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中的位置顯示界面

圖3 汽車零部件與其所用標(biāo)準(zhǔn)件的位置關(guān)系顯示界面

同一層級(jí)的零部件，Teamcenter默認(rèn)按照“查找編號(hào)”數(shù)值的升序進(jìn)行排列。當(dāng)同一工位的零部件需要在工位內(nèi)調(diào)整順序時(shí)，可用鼠標(biāo)左鍵雙擊并修改“查找編號(hào)”對(duì)應(yīng)的數(shù)值。零部件需調(diào)整工位時(shí)，可直接將該零部件剪切并粘貼至對(duì)應(yīng)工位。需要?jiǎng)h除零部件時(shí)，可使用“移除行”命令。若存在沒有裝配內(nèi)容的工位，該工位不得移除，仍應(yīng)保留，以保證總裝工藝結(jié)構(gòu)樹架構(gòu)的統(tǒng)一。

1.3 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的校核

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹校核的主要內(nèi)容有：與總裝工藝路線是否一致、同一IA下相同件號(hào)的零部件是否準(zhǔn)確區(qū)分、零部件是否缺少jt格式的數(shù)模（該格式數(shù)模用于在Vis Mockup中顯示）等。

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹搭建完成后，應(yīng)在結(jié)構(gòu)管理器中以工位為單元，與總裝工藝路線逐一比對(duì)：是否多件少件、工位內(nèi)的裝配順序是否與總裝工藝路線相同、標(biāo)準(zhǔn)件是否排在其所裝配的零部件下方等?？傃b工藝結(jié)構(gòu)樹與總裝工藝路線比對(duì)完成后，應(yīng)在Vis Mockup中以工位為單元逐一打開數(shù)模進(jìn)行校核。如果零部件，特別是同一IA下相同件號(hào)的零部件，在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中選擇錯(cuò)誤，應(yīng)參照Vis Mockup中的數(shù)模進(jìn)行修改。在Vis Mockup的Project Workspace對(duì)話框中，當(dāng)零部件號(hào)左側(cè)的方框?yàn)榫G色時(shí)，表示該零部件沒有jt格式的數(shù)模，如圖4所示。此時(shí)，可在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中將該零部件發(fā)送到“我的Teamcenter”進(jìn)行查看，如果其最新的版本中缺少CATIA格式的數(shù)模，則應(yīng)通知設(shè)計(jì)工程師上傳；如果其最新的版本中有CATIA格式的數(shù)模，則使用“轉(zhuǎn)換”命令將其轉(zhuǎn)換成jt格式的數(shù)模。

圖4 汽車零部件缺少jt數(shù)模時(shí)的標(biāo)識(shí)顯示界面

1.4 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的更新

當(dāng)產(chǎn)品變更、工藝布局調(diào)整及工藝改進(jìn)等引起總裝工藝路線調(diào)整時(shí)，總裝工藝結(jié)構(gòu)樹應(yīng)及時(shí)更新。

2 總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的應(yīng)用

搭建完總裝工藝結(jié)構(gòu)樹，即三維的總裝工藝路線后，其數(shù)模能夠隨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的數(shù)模自動(dòng)更新，并且可以提取任意工位的產(chǎn)品裝配狀態(tài)。此后，總裝工藝結(jié)構(gòu)樹可以用于開展數(shù)字化評(píng)審、仿真分析及生產(chǎn)類物料清單管理等工作。

2.1 數(shù)字化評(píng)審

總裝工藝數(shù)字化評(píng)審由數(shù)字化工程師組織產(chǎn)品工程師、工藝工程師、BOM工程師、物流工程師及質(zhì)量工程師等人員，在Teamcenter的Vis Mockup中按總裝工藝結(jié)構(gòu)樹定義的裝配順序逐一加載零件進(jìn)行評(píng)審，在產(chǎn)品開發(fā)前期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品、工藝、物流及質(zhì)量等方面的問題并提出解決方案。

在某車型的中期改款項(xiàng)目中，通過數(shù)字化評(píng)審，針對(duì)通過性、通用化、零件定位、零件防錯(cuò)、零件防護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)件選型、扭矩定義、助力設(shè)備選用、裝配路徑、工具空間、裝配人機(jī)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)物流、生產(chǎn)效率及可維修性等方向，共提出并解決了93項(xiàng)總裝工藝相關(guān)問題，取得了良好的效益。

2.2 仿真分析

在Teamcenter的“制造工藝規(guī)劃器”中，依據(jù)總裝工藝結(jié)構(gòu)樹和資源結(jié)構(gòu)樹搭建仿真分析的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而后在Process Simulate軟件中進(jìn)行仿真建模并進(jìn)行仿真分析。

在國內(nèi)已開展總裝仿真分析的汽車公司中，裝配干涉、機(jī)械手作業(yè)、人體可達(dá)性、可視性、裝配姿態(tài)與舒適度等仿真分析已有較多應(yīng)用，但在工廠物流及線平衡等仿真分析方面還比較薄弱。

2.3 生產(chǎn)類物料清單管理

在總裝工藝結(jié)構(gòu)樹中增加車間編碼及物料編碼等屬性并進(jìn)行必要的篩選，可以直接用“導(dǎo)出”命令從Teamcenter中導(dǎo)出TBOM（試制物料清單）、PBOM（工藝物料清單）及MBOM（制造物料清單）等物料清單。

3 結(jié)論

總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的使用，保證了工藝數(shù)模與產(chǎn)品數(shù)模的同步更新，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)流程圖形式的總裝工藝路線的可視化，推動(dòng)了面向制造的數(shù)字化評(píng)審、仿真分析和生產(chǎn)類物料清單的管理等工作。

隨著汽車個(gè)性化定制的普及，車型的配置將越來越多，如何保證總裝工藝結(jié)構(gòu)樹的完整性和準(zhǔn)確性將成為日后的一個(gè)重要課題。