西门子数字化工厂-数字化车间-先进制造技术

零件明细表
2 1 储存工位 输出 ROBCAD 建立工位文件 将焊枪分配 给焊点 焊枪的优 化选择 焊接路径检 验 形成焊接工 艺 3 4 5 6 7
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11
10
9
8
Work Performed with eM-Weld on various Sub-Cells
白车身解决方案的构成
eM-Planner
总装解决方案的功能：
–减少了用于验证装配可行性的模型数量， –对复杂的装配干涉问题进行仿真，早期预测 和消除工程风险 –在规划过程中考虑了多种方案的优选 –早期的人机制造环境的考虑 –解决多车型同线混装的工艺方案设计和排产 计划的制定
效益：
–减少了生产原型
–减少了工程冲突发生率 –装配工艺的早期验证
生产准备时间减少到4-6周 产品投放市场的时间周期减少到16-18个月
使75%的车型通过公用制造平台进行柔性制造
与 Daimler (德国)进行技术信息，制造系统和工艺经验德共享 用少于25天的时间进行车型制造的生产线转换 增加50%的单车利润 每年减少 20%的规划投入 每年减少5% 装配成本
“数字化工厂”软件（MPM） 在全球汽车行业的应用
“数字化工厂”软件在全球汽车行业的应 用
AUDI COMAU ABB COMAU ITALY EDAG
Suppliers
Kolton Bar HMS MSX JS McNamara COMAU Germany
一汽大众
FAW一汽集团 上海汽车工业集团

优化工作循环时间
喷漆模块
对喷漆进行仿真， 优化漆膜厚度和喷 漆路径 优化选择喷漆工具
对自动化的喷漆线 进行快速精确的工 艺规划
Painting
eM-Plant物流仿真模块原理
真实的制造系统 仿真模型
模型
结果转换
分析
用于真实制造系统的结论
分析结果量化
应用仿真工具,可以对复杂的生产制造系统进行模拟 仿真优化并可以进行快速有效的分析验证
SAIC
“数字化工厂”软件在全球汽车行业的应 用
SAIC
一汽大众
在美国：
通 用 汽 车（GM） 白车身解决方案 Body-in-white, UG
福 特：（Ford）装配解决方案 Final Assembly , BIW，MACHINING 01-05开始实施协同作业方案－eMS
克 莱 斯 勒（Chrysler）白车身解决方案 Body-in-white, CATIA
Prowertrain solution-Machining
发动机制造工艺过程管理在生产中的 实现
产品功能定 义 概念设计
产品前期设计
产品详细设计
模具设计
CAE
产品设计完成
机加工工艺 过程规划
机加工工艺 过程仿真
验证工艺过 程
验证工艺过 程仿真
车间工艺资 源设计
加工设计
装配工艺过 程规划
装配工艺过 程仿真 生产实施
福 特汽车（Ford）
•TX 在美国最早的合作伙伴之一 * 白车身解决方案，发动机解决方案，总装解决方案 •2001年五月开始实施协同作业方案－Ems •今年初刚与TX签定了五千万美圆的合同，在五年内 实现全面的数字化制造信息平台
在日本:
本田： 车 身 解 决 方 案
发动机，总装解决方案
马自达：白车身，发动机，装 配 解 决 方 案 现在所有的工程项目在实施前必须进行 100%的仿真检验。平均一个车型在投产前 要进行20000个仿真检验。投产周期平均缩 短了30%。
发动机解决方案的效益
缩短项目时间 （针对新产品）
加工特征自动识别，利用典型经验知 识库，提高加工精度，减少新的刀具 和卡具的设计制造，创建标准化的工 作流程和进行信息共享
产品 – 协同工艺设计 – 并行工程
通过制造工艺规划部门与产品设计部 门的充分协作，可避免不必要的设计 更改，有利于充分利用现有的和标准 化的制造资源和工艺模板进行新产品 的工艺规划和制造
eM-Plant物流仿真模块
eM-Plant物流仿真模块的功能 和作用：
•对复杂的制造体系进行快速建模（如车 身线，总装线，发动机线等） •对生产线的制造能力进行评估 •分析和优化生产线的缓冲区尺寸 •找出瓶颈点并进行优化
பைடு நூலகம்
•制定最佳的物流控制策略
•定义精确的制造系统参数，如生产线实 际需要多少工人，设备，控制器等
制造过程管理 (MPM)
数字化工厂
Company 2017年11月20日星期一 Location
目录
1
2 3
“数字化工厂”的概念 汽车解决方案
国内外企业的成功案例
效益分析
4
“数字化工厂”的IT背景结构
•产品数据管理
CAD/ PDM
“what”
•怎么做 “how”
•企业资源管理
ERP/ MES
“when + where”
VW大众汽车
车身解决方 案 总装解决方案
–解决方案已成功地全面实施 –开始进行 IT 环境的系统集成 –应用此软件进行供应商系统的评价
VW 轿车，卡车系列
–开始使用 MPM 并应用于生产线物流管理
Skoda斯柯达
–已经开始采购 MPM 软件解决方案
在 德 国：
BMW宝马汽车 – 应用“数字化工厂” 的历史： BMW 于 1997年开始在白车身和总装系统应用 Tecnomatix eM-Power 解决方案。 在1998年BMW 和 Tecnomatix 开始成为合作伙伴 eM-Planner 已经在BMW的最重要的项目部门广泛应用， 包括三大产品系列的7个车型和所有的变形车系列. 现在有 165 个 eM-Planner 的实际应用者在BMW工作 此解决方案担负了BMW的所有项目管理和规划工作
CAD Unix/PC
Detailed design and drawings of Gun, Tooling
白车身解决方案的应用将给企业带来了巨大的实际效益： 具体体现为：
完整的工厂，生产线2D/3D布局图。 - 节省时间40% (Audi) 在产品设计过程中，可以提早进行工艺规划。 - 规划时间减少60% (BMW) 减少项目规划的工作量30%（BMW）
综合的焊接管理 – 减少焊接信息查询的时间75%(Line Builder)
加强焊点管理 – 减少丢失焊点80%(Paslin) 提高资源的利用率85% (Audi，CHRYSLER)
与制造仿真的集成- 减少规划时间50%（MAZDA，BMW）
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总装解决方案 - 应用于总装的工艺规划
提供了完整的总装制造工程的规划,设计,管理及项 目跟踪的团队协同制造环境. 主要解决总装生产线的工艺规划，多车型混线生产 管理，复杂的物流仿真优化，根据定单的排产计划 和总装线的布局。 .FA-Final
MPM
“how”
MPM
ERP/ MES
“when + where”
制造“服务器”
(eMS)
操作(工艺) 资源 零件
Product Structure
family of “whats”
Bill of Materials (BOM)
specific “what”
The eMPowerTM 数字化工厂应用软件 为制造商及其供应商提供了一个制造工艺 平台，使企业能够对整个制造过程进行设 计，模拟仿真和管理，并将制造信息及时 地与相关部门，供应商共享，传递与发布。
Assembly solution
总装计划流程
操作定义 工位和操作设计 工艺文件
主要操作分配 计划和资源分配 首次生产线平衡 生产线流程验证 主要变量设计 概念检验 物流计划编制
把生成的工作流程 发送到车间
与计划之间进行通信
规划 采购
工程
工作流程布置
操作
管理
网络化协同制造企业 变更管理 计划管理 的项目及更新管理
–简单安全的装配路径
–可根据定单安排生产 –优化总装生产线的物流系统 –缩短生产准备周期
发动机解决方案 - 应用于发动机的机加工工
艺规划和发动机总装装配工艺规划
我们的目标是提供发动机生产线 和装配线的设计、优化以及质量 管理的全面的制造过程解决方案
提供了完整的发动机机加工和装配工艺规划,仿真,管理及项目跟踪 的团队协同制造环境. 主要解决发动机机加工生产线和装配生产线的工艺规划，加工策略 优选，刀具和工装卡具优选与NC刀路仿真和机加工线/装配先的线 平衡，同时应用物流模块对整个生产线进行物流分析和优化。 .
做什么
工艺规划
UG PRO/E CATIA
作业计划
•在哪做，何时做
Point Solutions
Product Structure
family of “whats”
Bill of Materials (BOM)
specific “what”
“数字化工厂”
CAD/ PDM
“what”
工艺设计 模拟仿真 作业计划 ..
CPH
Framing
•每一个车型项目都由一个 PPH和四个 CPHs共同完成
美国克莱斯勒汽车公司
–在 白车身，冲压方面长期，广泛地采用了Tecnomatix公司的
MPM制造过程管理解决方案
–刚刚签署了用于大型车制造的MPM制造过程管理软件合同
获得的收益：
–在吉普 Jeep车型上开始了总装解决方案的开发应用
Process Planning & Process data management
eM-Weld
3D feasibility study, Geo gun search Rough design of Gun, Tooling
Robcad/Unix /PC
Workcell simulation Create robot paths & OLP
在日本尼桑的成功应用
NISSAN SHATAI （日本）
* 利用机器人生产线仿真工具（ROBCAD）为34个机器人设 计了1200个程序，每个机器人上都超过了20个;
* 在一条生产线上可以同时制造四种车型; * 建立生产线从5个月变成了3个月;
* 程序设计时间缩短25%,优化时间缩短30%;
在 德 国：
制造过程管理的构架 冲压 白车身
Ｐlant 物流解决方案
Machining 发动机解决方案
Carbody 白车身解决方案
喷漆
Assembly 总装解决方案
总装
覆盖了汽车生产的所有制造过程
冲 压 白 车 身 喷 漆 总 装
白车身解决方案 - 应用于白车身生产准备和
生产制造
提供了完整的白车身制造工程的规 划,设计,管理及项目跟踪的团队协 同制造环境. 主要解决白车身焊接生产线的工艺 规划，焊接管理，焊接仿真和装焊 线的布局，同时应用物流模块对整 个生产线进行物流分析和优化。 .
BIW-Body in white solution
白车身制造过程描述
项目开始 概念确认 设计检验 项目确认
时间
工程概念 装配流程 工位布置 概念规划 加工 费用评估 焊接计划 生产流程控制 加工设备设计 设备规划 工位细节设计 采购计划和设备
工艺细节设计
设备测试及购买
工程 评估及计划优化 管理经营
降低投资成本
减少和优化机床的数量与布局 换刀次数最小化 减少机床工作台面的旋转 减少刀具无效运动的时间和距离 优化操作次序 进行数控仿真，减小工程风险 进行生产线平衡分析和优化 进行生产线物流优化
缩短生产线的调试时间和提高产量
冲压模块-冲压生产线仿真与模具运动校核
在设计阶段可进行更好的信息沟通 (通过3D浏览) 可进行早期的设计错误检查 (冲突分析) 可方便地进行运动学优化 可同步地进行工艺设计 减少冲压生产线的建立 与调整时间
虚拟制造
并行工程
解决方案的结构体系
规划包
工程包 实施及协作
时 间 规 划
生 产 计 划
生 产 线 规 划
规 划 管 理
工 艺 规 划
变成 更本 管分 理析
人机工程
规划模块
生产线仿真
统一的底层数据库 制造网络服务器
eM-Doc 协同作业
工位布局， 机器人仿真, 干涉检查
文 件 传 输
结构体系
工程模拟仿真包
美国通用汽车及其供应商
PPH PPH OEM
CPH
Under body
CPH
Closures
2001年7月美国通用汽车GM的所有供应商开始使用MPM 系统以配合GM的协同制造要求
CPH PPH
Side Parts
TDH
–PPH – 工艺设计部门 –CPH – 生产线制造安装商 –TDH – 工具设计部门
工艺过程 设备采购
工程细节 控制细节设计
生产线建立及平衡
工艺文件
网络化的协同制造企业和最佳的项目管理流程
革新管理 计划管理
白车身装配工作流程
Work Performed with eM Planner BIW
CAD 模型 焊点及属性
建立主要工位 (MWC)
导入零 件 零件分 组 导入焊 点 将焊点分 配给零件 确认焊点属 性 建立主次工 序
工厂布局 生产线布局
工位仿真 人机工程
产能分析仿真
计划调度规划仿真
动态装配
生产&物流 仿真包
工艺规划
规划设计包
质量检测包 工艺规划包
生产计划 混产规划 资源平衡 工时管理 变更管理 成本分析等……
协同作业包
CADCAM / PDM
Microstation Autocad
工厂/生产线 (工位)资源
MPM拥有专业的汽车 制造过程解决方案