基于數(shù)字化制造技術(shù)的汽車總裝工藝應(yīng)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(shù)字化制造技術(shù)的簡(jiǎn)單概述

數(shù)字化，主要是將諸多復(fù)雜信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎?jì)量的數(shù)據(jù)，在以數(shù)據(jù)建立適當(dāng)數(shù)字化模型，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制代碼，輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)統(tǒng)一處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。數(shù)字化制造技術(shù)，是將數(shù)字化與制造技術(shù)有機(jī)融合，在產(chǎn)品制造過(guò)程中，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、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(guī)劃產(chǎn)品信息、工藝信息、資源信息等，設(shè)計(jì)出符合用戶需求的仿真模型，為產(chǎn)品快速生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，有效保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量[2]。并且，最終產(chǎn)品最大化滿足客戶需求，為產(chǎn)品后期銷售奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 汽車領(lǐng)域中數(shù)字化制造技術(shù)的意義

在我國(guó)制造領(lǐng)域中，數(shù)字化制造技術(shù)，作為一種十分先進(jìn)的技術(shù)，貫穿了汽車制造全過(guò)程，為汽車制造與生產(chǎn)帶來(lái)積極作用。在汽車總裝工藝中，該技術(shù)的應(yīng)用，有效降低汽車生產(chǎn)全過(guò)程的時(shí)間，汽車生產(chǎn)效率得到提升，生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)水平得到有效提升。并且，因數(shù)字化制造技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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(gè)性化需求，且汽車總裝過(guò)程不斷簡(jiǎn)化[3]。人們生活水平提高，對(duì)汽車需求不斷增高，在汽車制造過(guò)程中，不僅要保障汽車質(zhì)量，還要增快生產(chǎn)速度，而數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用，為汽車制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工廠奠定了基礎(chǔ)，提高了制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?？梢?jiàn)，在汽車制造行業(yè)中，數(shù)字化制造技術(shù)具有重要意義。

3 數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝開發(fā)

信息化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，推動(dòng)了生產(chǎn)模式的更新與發(fā)展，甚至于，在諸多制造產(chǎn)業(yè)中，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。當(dāng)前，在企業(yè)產(chǎn)品制造中，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)制造等新型管理技術(shù)被應(yīng)用于產(chǎn)品制造中，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品性能，減少產(chǎn)品變更現(xiàn)象，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)進(jìn)行工藝開發(fā)。將新技術(shù)、新裝備應(yīng)用至新工藝，有效縮短生產(chǎn)線布局，優(yōu)化制造工藝，提高制造效率。

3.2 精益化生產(chǎn)

近年來(lái)，在多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)中，精益化生產(chǎn)成為其主要產(chǎn)品管理模式。在企業(yè)工業(yè)中，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用，使精益化生產(chǎn)與技藝性生產(chǎn)緊密結(jié)合，產(chǎn)品生產(chǎn)具有了精益化、大批量的優(yōu)勢(shì)，且有效避免了技藝性生產(chǎn)的高費(fèi)用、大批量生產(chǎn)的高剛性。通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、市場(chǎng)供求等的變革，企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)更快適應(yīng)用戶不斷變化的需求，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，真正實(shí)現(xiàn)了由無(wú)到有變化需求，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)高效率、高質(zhì)量，推動(dòng)了數(shù)字化制造技術(shù)的普及。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化工廠

在汽車制造企業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化工程成為該行業(yè)的新管理模式，并且，逐步成為汽車制造行業(yè)中的主流管理形態(tài)。在汽車制造行業(yè)不斷擴(kuò)能過(guò)程中，為便于企業(yè)的規(guī)劃、建設(shè)與管理，汽車制造行業(yè)對(duì)總裝工藝的規(guī)劃、工廠規(guī)模、建設(shè)模式等一系列企業(yè)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)一化設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化工廠，有效保障汽車成本的質(zhì)量均勻有保障、高效率[4]。由此可見(jiàn)，數(shù)字化制造技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

4 數(shù)字化制造技術(shù)在汽車總裝工藝中的應(yīng)用

4.1 虛擬制造

虛擬制造，簡(jiǎn)稱VM，是上世紀(jì)制造業(yè)信息化的新概念。廣義上，在信息時(shí)代，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的所有與產(chǎn)品制造相關(guān)的活動(dòng)都可以稱為虛擬制造，其中，還包含了虛擬仿真、虛擬評(píng)估等。狹義上，虛擬制造利用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品模擬制造，替代了實(shí)際造車的過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)行驗(yàn)證，保障產(chǎn)品制造速率與質(zhì)量。

根據(jù)虛擬制造與汽車生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)系，可直接將虛擬制造劃分為三類：其一，面向設(shè)計(jì)的虛擬制造。即能夠向設(shè)計(jì)人員提供制造信息，有效優(yōu)化產(chǎn)品、優(yōu)化過(guò)程設(shè)計(jì)。其二，面向生產(chǎn)的虛擬制造。即在制造過(guò)程中進(jìn)行虛擬仿真，為生產(chǎn)方案評(píng)價(jià)的虛擬制造技術(shù)提供支持。其三，面向控制的虛擬制造。即在生產(chǎn)過(guò)程中，利用模型進(jìn)行仿真，以此優(yōu)化實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的一種虛擬制造技術(shù)。

在傳統(tǒng)制造模式中，汽車設(shè)計(jì)與制造是分開進(jìn)行的，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是汽車功能，制造是汽車設(shè)計(jì)的物化，在汽車制造過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須試制樣件，才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并及時(shí)解決，延長(zhǎng)了汽車更新速率延長(zhǎng)，汽車制造工藝繁瑣。

而數(shù)字化制造技術(shù)在汽車總裝工藝中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行虛擬制造，相關(guān)人員可在設(shè)計(jì)前期，利用計(jì)算機(jī)搭建三維數(shù)模平臺(tái)，將設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合，若產(chǎn)品存在問(wèn)題，能夠及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員及時(shí)解決，避免了制造樣品的過(guò)程，提高了汽車制造速度，保障了汽車質(zhì)量。

在汽車總裝工藝中，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用，可事先利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)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(rèn)是否存在遺漏現(xiàn)象，確認(rèn)裝配過(guò)程是否與規(guī)定相符，汽車裝配過(guò)程是否存在零件干涉等，在汽車實(shí)際制造過(guò)程中，有效保障汽車制造順利進(jìn)行，提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，縮短汽車開發(fā)周期，降低汽車開發(fā)成本。

4.2 數(shù)字化工廠

所謂數(shù)字化工廠，主要是指：利用產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，在網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境中，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真，優(yōu)化汽車生產(chǎn)，提高汽車產(chǎn)量與質(zhì)量?？v觀數(shù)字化工程的具體情況，數(shù)字化工廠，是一個(gè)新型生產(chǎn)方式，是仿真技術(shù)與數(shù)字制造技術(shù)的結(jié)合。數(shù)字化生產(chǎn)理念的出現(xiàn)，為汽車制造行業(yè)帶來(lái)新鮮血液，在產(chǎn)品制造、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面扮演了重要角色，推動(dòng)了智能化汽車制造的實(shí)現(xiàn)。

圖1 虛擬制造與傳統(tǒng)制造模式的對(duì)比

數(shù)字化工廠，具有多樣化功能，在汽車制造過(guò)程中，先進(jìn)信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)品生產(chǎn)性能等，如：數(shù)字化工廠下制造的汽車，明顯高于規(guī)劃質(zhì)量，消耗成本低于傳統(tǒng)制造技術(shù)的成本投入，產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)間明顯降低，生產(chǎn)規(guī)劃越發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了汽車制造企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

實(shí)際上，數(shù)字化工廠是數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用下形成的新理念，狹義上，數(shù)字化工廠以企業(yè)為核心的一種生產(chǎn)虛擬系統(tǒng)；廣義上，數(shù)字化工廠通常以服務(wù)企業(yè)、產(chǎn)品制造為核心，由核心企業(yè)、合作商家共同合作，將產(chǎn)品制造全過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化。由此可見(jiàn)，在汽車總裝工藝中，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用下，無(wú)論是虛擬制造，還是數(shù)字化工廠，兩者間本身存在關(guān)聯(lián)性，是汽車總裝工藝中的核心。

4.3 三維仿真技術(shù)

實(shí)際上，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，作為一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)存在。在汽車總裝工藝中，三維仿真技術(shù)，將生產(chǎn)線的生產(chǎn)資源、工藝信息等有效結(jié)合，再現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)情境，轉(zhuǎn)變汽車生產(chǎn)中的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)抽象描述方式，真實(shí)反映汽車生產(chǎn)活動(dòng)，為汽車總裝工藝提供便利。在汽車零件生產(chǎn)中，數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用，零件三維模型的輸出過(guò)程如圖2所示，技術(shù)人員能夠通過(guò)模擬輸出三維模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中問(wèn)題，并快速解決，為汽車總裝工藝帶來(lái)較大優(yōu)勢(shì)。

圖2 零件三維模擬輸出圖

5 結(jié)語(yǔ)

新形勢(shì)下，汽車作為先進(jìn)生產(chǎn)工藝的代表，智能化生產(chǎn)，成為汽車制造企業(yè)的追求，也是滿足社會(huì)對(duì)汽車需求的重要生產(chǎn)方式。對(duì)此，加強(qiáng)數(shù)字化制造技術(shù)在汽車總裝工藝中的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)制造方式，虛擬制造的應(yīng)用，縮短了汽車生產(chǎn)周期，提高了汽車生產(chǎn)質(zhì)量，數(shù)字化工廠與三維仿真技術(shù)更是實(shí)現(xiàn)了汽車總裝工藝的智能化，推動(dòng)汽車制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。