虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用研究

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ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND IDENTIFICATION TECHNIQUES 人工智能及识别技术虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用研究严舰(上海汽车商用车技术中心，上海 201800)摘 要：随着我国经济和科学技术的快速发展，越来越多的新技术被应用到了实际生产过程中，虚拟制造技术是当前应用非常广泛的一种新技术。所谓虚拟制造技术就是一种对产品的制造过程进行仿真模拟的仿真技术，这一技术主要是利用计算机来对产品的设计、加工、装配、监测，以及使用等过程进行模拟和仿真。通过这种技术可以有效地避免产品在制造到使用过程中出现不必要的技术性问题 ，从而更好地提升产品的生产效率以及最终的产品质量。

关键词：虚拟制造技术 ；汽车装配 ；应用The Application Research of Virtual M anufacturing Technology inthe Automobile Assembly Process|N Jian(Shanghai Automobile Commercial Vehicle Technology Center；Shanghai 201800，China)Abstract：along with our country economy and the rapid development of science and technology，more and more new tech—nologies have been applied to practical production process，the virtual manufacturing technology is the wide application of anew technology．So-called virtual manufacturing technology is a kind of simulation for product manufacturing process simula-tion technology，this technology is using the computer to product design，processing，assembling，monitoring and simulationto simulate the process and the use of this technology can efectively avoid the product in the process of manufacturing touse unnecessary technical problems，and thus improve the production efficiency of products and beter quality of the finalproduct.

Key words：virtual manufacturing technology ；Car assembly；application1 虚拟制造技术虚 拟 制 造 技 术 (virtual manufacturing technology ，VMT)是建立在虚拟现实及仿真技术的基础上的。利用计算机对产品的整个设计 、生产过程进行统一的建模，最终对产品的整个设计 、加工 、装配、检验的生产过程进行全面的模拟和仿真。通过虚拟制造技术可以从设计阶段就对产品的性能以及制造过程进行全面的模拟，从而保证产品的设计和制造过程 ，使产品的质量和性能得到有效地优化 ，并使产品生产过程中的生产管理以及资源规划等得到合理的安排 ．保证产品的生产周期以及生产成本的最低化 ，最终实现企业的市场竞争力不断提升。虽然虚拟制造技术出现的时间并不长 ，但是虚拟制造技术已经在当前的制造业中得到了非常广泛的应用 ，在不远 的将来 ，虚 拟制造 技术必然 会对 我国制造 业 的发展产 生巨大的影响。

虚拟制 造技术可 以看作 是现 实的制 造过程 在计算 机 中的真实反应．这一技术是在高性能计算机及高速网络的前提下，通过群组协同工作的方式 ．通过模型来对产品的性能、加工过程等方面的内容进行模拟和评估 ，发现其中可能存在的问题 。并及时对问题进行解决。这一技术包括了产品的设计 、工艺、制造、分析、检验等过程 ，可以对产品生产的整个过程进行有效地管理和控制 ，避免在产品设计生产过程 中出现不 必要 的反复和成 本浪费 。使产 品的整个 开发 和生产 过程 变得更加高效。

在汽车 的装配工 艺中应用 虚拟制 造技术 ．在进 行产 品设计时就 要对整个 生产线进行设 计 以及 整个制造 工艺 的总体 规划。利用软件模块来对生产过程中的一些重要工位进行三维装配操作分析以及装配干涉检查．最后得到相应的三维数字化装配效果评估 ．从而对整个产品装配过程进行全面的仿真优化 、并对整个装 配工艺及 工规划进 行有效地 验证 ．避免 出现不必要的重复设计及反复更改。从而更加有效地提升整个汽车装 配生产规划 的效率 。另外 ，通 过虚拟制 造技术 在汽 车装配 中的应用 ．可以保证相应 的规划人 员利用 最短 的时间来进行设计分析工作。从而更加高效的完成总装工艺的优化 ，保证企业在有限的资源条件下，将主要的精力投入到工艺 、技术以及管理的提升上来．使企业的整体竞争力得到最根本上的提升。

2 在汽车装配工艺中的应用在汽车装配过程中．现在使用最为广泛的一种虚拟制造软件就是 DEIMIA，这一软件包含了汽车装配过程中产品、工艺以及资源 3个最重要的 内容 ，并通过 3D技术 以及模拟技术对其进行渲染加工 ．从而使整个生产过程 中的不同工位信息更 加直观地 反应 出来 ．从而保证 相关 的工 艺规 划人员更 加直作者简介：严舰 (1978一)，男 ，本科 ，工程师，研究方向计算机应用、程序开发。

收稿 日期：2013—07—07电脑编程技巧与维护观形象 地发现设计 中存在 的问题 。并及时地将 这些 问题反应到设计部门，对其进行及时有效地调整，从而实现整个生产工艺及成本的高效 。

2．1 建立数据库在 DELMIA软件中需要利用的所有元素组成的集合被统称为 PTS(Plant Type Sets)，PTS将整个汽车装配过程中的各种信息分为 3类 ，即产品、工艺以及资源。所谓产品就是指汽车装配过程中各种零件的信息 ，通常包括车身、装配零件以及标准件等以及它们彼此之间存在的各种 内在关系：所谓工艺就是指对怎样安装零件的方法进行的描述；资源是指为了实现生产而提供的各种设备及人员以及他们之间的彼此存在的内在逻辑关系在对汽车装配的过程中对产品、工艺以及资源进行定义的过程实际上就是在建立数据库，并充分结合公司当前的规范流程进行各种相应结构的制定。所谓产品结构就是指对企业 当前数据规范中包含的产品数据结构和模板进行定义 ．从而制定 出与企业产 品属性 相一致 的相应 软件操 作界面 ．比方说汽 车零件 分组号 、名称 、零件 描述 、采购 级别 、扭矩 值 、车型平台、零件材料等重要信息。工艺元素就是指对企业现实工艺流程 的工艺结构树 以及软件 的界面进行 定义 ．并 增设一 些特定 的工艺对象 。资源结构就是 指从企业 的生产经 营实际情况出发，对资源树及资源结构进行全面的定义。

具体到汽车装配工艺 ，可以建立 l3个大类的通用资源库，如加注设备、单体设备、套筒接杆、定值扳手、料箱等等，然后将这些设备的三维数模按照不同的分类导入到相应的数据库中，从而为接下来的工艺规划提供必要的前提2．2 导入基础数据基础数据 的导人通常包 括产 品数 据和参考 工艺数 据的导入两个方面。产品数据的导人就是将软件中Teamcenter所包含的各种基本的数据信息导入到软件的 CAT1A V5中．并通过相应的接口程序把上述的数据信息传人到 DEP中去 ．利用一些脚本程序将整个 BOM表中的数据信息传人到产品属性中.

最终对 产品的属性进行 精确 的定义 。而参考工 艺数据 的导人则是通过脚本程序对汽车装配的各种规划工艺，或者说标准化作业单中的工艺数据进行自动的导入。

利用上述导人的各种参考工艺数据创建出符合企业实际的标准工艺模块，对各种具体的工艺参数信息进行确定．如一 些和设备有关的 ，需要在某 一特定工位上进行处理 的工 艺 .

需要作 为一些新车 型工艺规划 的具体 参考 。这样 当未来有新产品需要设计时，可以将这一标准工艺模块直接套用到这一新的产品中来，而后从新产品的具体情况出发。对设计的工艺进行适当的调整，从而有效地降低新产品的工艺规划时间.

保证产品生产效率得到有效地提升。

2．3 初步工艺规划在这一步 ，首先应该将先前导人的各种产品数据信息与产品的生产工艺及资源进行有效地联系。利用数据库中原有的标准工艺模块，对各种新车型的工艺进行相应的规划。并充 分对原有 的标准工 艺装配次序进行 分析研 究 ．对 新车型 的_8 4lj 童-20 -13趣．疆20呜与壤装配顺序进行初步的确定。

在完成新 车型装配顺序 的初步确 定后 ．将 新车型 的各种数据信息在 DELMIA V5中进行打开 ，软件 DELMIA会根据预先确定的装配路线对整个装配过程进行全方位的仿真 ，通过对装配过程的仿真 ，可以对整个仿真过程进行检查 ，对整个装配路径的可行性进行验证。对不同零件在装配过程中的安装顺序是否存在错误或干扰进行分析等。通过这一过程主要对 两方 面的 内容进行 检查 。一方 面是检查整 个过程是 否存在碰撞 ，另一方 面是 对碰撞发生 的位置进行 全面的计算 。单单从 汽车装配方 面来 讲 ．汽车装配 过程 中可 能会产生 干涉 的主要 原因有 3种 ：汽车零件在设计 、制造过 程 中出现 的一些错误 ，使得零件的形状和尺寸出现了很大的缺陷．最终使装配过程受到影响；汽车装配过程中装配顺序存在不合理的地方，从而使整个装配受到影响：汽车装配过程中各种装配路径出现问题，使整个装配过程受到一定影响。

对于汽车零件在设计过程中出现的问题．可以及时地反映给相关 的设计部 门进行解决 ．实现零件设计与产品设计 的同步进行。对于那些汽车装配过程中装配路径以及零件装配顺序的不合理，可以利用已有的经验对装配工艺及路线进行合理的调整。

2．4 初步线平衡利用该软件的 ALB模块可以自动地进行线平衡计算 ．并根据实际情况作出 自动调整 ，但是在进行相应的自动线平衡计算前，必须要对整个汽车装配过程进行限制设定。从汽车装配 的各种逻 辑关系 出发 ，对工艺 的各 种先后顺 序进行 适 当的改进 。从企 业生产设备 的实际情况 进行各种装 配工 艺工位的设计。从汽车的实际结构出发，对装配工艺的各个操作区域进行设计，并对每一道工序合理的工作时间进行预估。

在完成这些基本 的设定后 ，可 以在该软件 中创建一条生产线，并实施 自动线平衡计算 ．并对计算后的结果进行有效地评估，从实际的生产经验出发对其进行适当的调整。在完成这些后 ，再次利用 DELMIA V5来对线平衡后 的工艺可行性进行验证，并进行汽车装配仿真，如果仍然遇到一些问题，那么就需 要返 回到 DPE中对其 中的逻辑关系进行必要的调整。

2．5 工艺详细设计工艺详细设计主要是针对汽车装配过程中的一些关键步骤进行细致的仿真装配以及人机分析。通常而言，在进行仿真装配时一般包括以下的几个方面：汽车装配顺序的仿真 ，这一 内容 主要 是在确定 汽车不 同零件 的装配 路径后 ．对整个装配过程进行全面的仿真。从而对汽车装配工艺设计中的顺序合理性进行充分的验证：装配干涉检查．这一内容就是在汽车装配过程中对所有的零件、成品、工装等方面的干涉状况进行检查，当仿真软件发现设计中存在干涉情况时，会采取必要的报警，并对具体的位置以及干涉情况进行反应，从而使相关人员更加高效地查找干涉缘 由：装配工具仿真实际上是一个 增加 了装 配工具的仿真模 型 ．对 汽车装 配过程 中相应的装配工具与产品、工装之间的关系进行仿真 ，从而对装配过程中工具设备是否可以使用进行分析。

(下转第 1O5页)COMPUTING SECURITY TECHNIQUES 计算机安全技术有者)。

网络功能：网络功能包括传送和控制功能，用于提供所需要的服务质量。

If，rV DRM 的总体安 全架 构大致分 为 4个功能 区域 ：2．1 内容提供商功能假定内容提供商向与 自己建立了关系的服务提供商提供对内容的访问。在某些情况下 ，内容提供商本身也作为服务提供商：此时 。这种关系被认为是内部关系。在向服务提供商提供对内容的访问时，内容提供商可采用标准机制或专门机制来 控制和启 动对 内容的访 问 ，不过 要注 意 ，这 种机 制被认为超 出了 ITU—T X．1191的范围 ，完全属 于相关 利益方 之间的专门协议。

2．2 服务和内容保护 fSCP1功能SCP功能在 IP1V总体安全架构．特别是在服务提供商域中起着核心作用。具体地说，服务保护功能启动对服务基础设施的保护和对服务和其 内驻留的内容的访问控制。另一方面．内容保护功能按照许可的用途启动对服务和内容的使用控制。SCP功能中的这些具体功能和功能模块分成 3个子区域：应用功能、服务控制功能和内容传递功能。服务提供商的义务是根据内容提供商的执照只在一定的使用条件下提供内容，如收看一次但不许录制 、录制一次收看多次 、录制一次后转让录制权等。SCP功能中内容保护方面的首要 目的是让服务提供商以能够得到客观评价的方式完成这些义务。SCP功能中服务保护方面的首要 目的是防止未经授权访问被下面各域中的实体认为是机密的服务资源和信息：服务、网络、终端设备和最终用户 f订户 o SCP功能中服务保护方面的次要目的是避免服务基础设施受到有意和／或无意的资源滥用的损害。

2-3 网络功能涉及网络域的安全功能的重点是对实体进行认证和对传递或将要传递 IPⅣ 服务的网络进行访问授权。次要功能是保护网络本身的完整性 一 采用物理装置、电子装置和运行手段f例如通过检测和挫败对接入网和承载网的拒绝服务攻击)完成保护。

2．4 最终用户功能应用于最终 用户 f订 户1 的安 全方面 包括保护 在订户住所工作的终端设备的完整性及保护最终用户的隐私。

jIL．址 ．jlL 址 ．；t ．S3 DRM对数字媒体内容类业务带来的影响数字版权管理技术对下载 、彩信 、流媒体，以及 IIy】 等不 同数 字媒体 内容 类业务 的影响是相似 的 。数字版权 管理技术使得数 字媒体 内容的整个 生命周期都 可 以在运 营者的掌控之中，可以实现更精细化的业务运营，使得数字内容类业务的运营进人了全新的时代。具体表现在以下几个方面 ：(1)提供数字媒体内容全新的营销模式 ，提高内容的总体收益。

(2)推动数字内容类业务产业链的进入 良性循环。

(3)灵活 多样 的使 用模式 和计费策 略更加 满足不 同 的消费需求。

(4)带来更完美的用户业务体验。

4 现阶段影响和制约 DRM发展的因素现阶段影响和制约 DRM发展的因素有很多，主要有以下几个方 面 ：(1)DRM技 术标 准化程度 还 比较 低 ，主流 的 DRM 系统均是基 于私有协议 的．相互间无法互通 。

(2)终端的差异导致 DRM跨业务应用受限。

(3)用户隐私的保护。在使用 DRM过程 中如何不侵犯用户的隐私。

(4)业务和运营模式的制约 。支持多种业务模式 ，如IP1V 中存在丰富的业务模式。支持多种运营模式 ，需要支持运营商和内容商之间的复杂关系。

(5)专利费用太高。现在 DRM的专利费用不光是终端制造商要上缴，网络运营商也要按营业额的百分比上缴 ，这严重地挫伤了运营商和设备制造商的积极性，而这些费用最后还 是会 落到 消费 者的头 上 ，对 DRM 系统 的普及 有 一定 的阻碍 。

参考文献【1】 王剑 ，张志勇，俞卫华，杨丽君．一种可信计算支持的DRM系统及其安全协议研究 【J1．计算机科学，2013，6.

【2】景瑞霞．基于 DRM的安全文档访问控制研究 [J]．河北省科学院学报 ，2012，O1.

『31 王文宇 ，刘玉红 ．基于透 明加 解密的 DRM技术 的分析与研究 【J]．计算机安全，2011，10.

(上接第84页)2．6 线平衡优化与工艺文档输出这一步骤主要是对汽车装配 工艺进行 MTM 工时分析 ，从而获得相对准确的装配工时数据。在完成上述分 析后 ，还需要进行线平衡优化工作，从而得到完善的工艺结果 ，所得到的工艺结果通过相应的脚本程序来完成相应文档的自动输出。在当前很 多 的汽车装 配生产 中已经有一 部分 文档可 以实现 自动输出．比方说标标准化作业单、工艺流程、工艺规划等，这样可以有效地降低相关设计人员的劳动强度 ，提升其工作效率。

3 结语通过 虚拟制 造技术 在汽 车装配 过程 中的应用 ，可 以实现Jl止 ．址 企业不 同部 门之间的信息共享 ，增强部 门间的彼此协作 能力 ，并在产品工艺的设计阶段对接下来的整个生命周期进行准确的预测．将一些可能出现的问题消灭在设计阶段 ，有效地避免一些不必要 的时间和资金方面的浪费。

参考文献『l1 吴 维 泣 ．虚拟 装 配 中 DELM／A／Ergonomies的 应用 研 究 .

科技资讯，2008，(19).

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『31 魏家鹏．虚拟制造在现代制造业 中的发展趋势．CAD／CAM与制造业信息化，2007，(07).

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