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西门子和达索系统数字化工厂仿真解决方案功能分析

2018/3/13    来源:e-works    作者:e-works  涂彬  熊东旭      
关键字:西门子数字化工厂  达索数字化工厂  数字化工厂  
数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式,它立足于产品整个周期的相关数据,以真实数据为依托,在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。
  数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式,它立足于产品整个周期的相关数据,以真实数据为依托,在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。
 
  数字化工厂以“数据驱动”为导向,分别从已经实施的CAD、PLM系统中获取产品相关数据,同时在ERP系统获取生产计划数据,基于仿真技术和虚拟现实技术的数字化工厂(DigitalizedFactory)技术,对真实的产品制造过程进行严谨虚拟规划和仿真分析优化,分析过程在数字化环境中进行,并在分析后将仿真和优化结果反馈到相关系统,用来验证其可行性和系统生产能力。通过对生产过程的预测,对工艺过程进行优化,最终对生产决策进行裁决。其中主流的数字化工厂仿真解决方案有达索系统推出的DELMIA和西门子公司推出的Tecnomatix。
 
  达索系统数字化工厂仿真解决方案-DELMIA产品解读
 
  DELMIA软件由法国达索系统公司推出,是达索3D体验平台的一个重要组成部分。DELMIA先将CAD系统的设计数据与制造现场的资源(2D/3D)进行结合,然后对整个制造和维护过程利用3D图形仿真引擎进行仿真和分析,最后得到可视性、可达性、可制造性、可维护性和最佳效能等方面的最优化数据。
 
  1997年,Dassault Systemes收购了Deneb。2000年,Dassault Systemes整合了Deneb、Delta和Safeworks三家公司的解决方案成立了DELMIA。此后DELMIA就正式成为Dassault Systemes的数字化制造解决方案
 
  DELMIA包含面向制造过程设计的DPE、面向物流分析的QUEST、面向装配过程分析的DPM、面向人机分析的Human、面向机器人仿真的Robotics和面向虚拟数控加工仿真的VNC几个功能模块。
 
  由以上模块,DELMIA软件形成了包括工艺规划与仿真、机器人解决方案,人机工程学解决方案,数控加工解决方案,复合材料解决方案,作业指令编制解决方案,车间执行解决方案,离散制造业物流分析等解决方案。各解决方案之间可以通过PPR Hub(Process-Product-Resource)连接,形成了一套从设计到制造的完整解决方案。目前,已经在航空业和汽车行业上得到了很好的应用。它为数字化企业提供完整的数字解决方案,主要进行数据管理使不同领域数据得以协同配合,并对维护过程和复杂制造进行仿真控制。
 
  西门子数字化工厂仿真解决方案-Tecnomatix产品解读
 
  Tecnomatix是Siemens PLM Software提供的数字化制造解决方案,通过将制造规划包括从工艺布局规划和设计、工艺过程仿真和验证到制造执行与产品设计连接起来,实现在3D的环境下进行制造工艺过程的设计;用数字化的手段验证产品的制造工艺可行性; 事先分析未来的生产系统的能力表现;快速输出各种定制类型的工艺文件。
 
  2005年,Siemens PLM Software通过收购Tecnomatix获得了完整的数字化制造解决方案。在收购后的几年当中,Siemens PLM Software致力于将Tecnomatix数字化制造解决方案与Teamcenter产品全生命周期管理解决方案融合,将原Tecnomatix Process Designer模块与Teamcenter Manufacturing模块进行整合,形成一套在Teamcenter平台上统一管理数字化制造的解决方案,全称:Teamcenter Manufaturing Process Management(简称 MPM),是西门子公司针对制造业提供的产品生命周期管理(Product Lifecycle Management)的解决方案的内容之一,旨在建立一个数字化生产环境,管理产品制造的相关数据,实现设计/工艺一体化及管理,是目前市场上功能比较完备的一套制造解决方案。这样带来的好处是,设计人员和工艺人员可以在一个平台上共享设计数据和工艺数据,各自进行设计、仿真和管理。
 
  DELMIA主要仿真解决方案分析
 
  1、工艺规划与仿真
 
  工艺规划与仿真解决方案主要包含基于面向制造过程设计的DPE和面向装配过程分析的DPM模块。
 
  DPE是一个基于数据库的系统,用于工艺和资源规划的应用环境,支持与PLM平台数据集成,直接从PLM系统中接受数据,管理带配置信息的BOM和产品结构;通过在产品设计初步阶段产生的EBOM或DMU数据,也可编制或重用已有的工艺,产生总工艺设计计划(分离面划分),工艺图表,工艺细节规划,工艺路线等,表明工艺与资源的顺序和关联。并规划工厂和车间的流程和工时等工艺相关的应用。对EBOM具备3D可视化能力,并且能够自动化生成MBOM。
DPM装配工业规划
DPM装配工业规划
 
  DPM装配工艺规划是一个装配工艺规划和验证的解决方案,工艺细节规划和验证应用环境,将DPE产生的结构和图表结合生产制造规则形成3维虚拟制造环境,以实际产品的3D (或DMU)模型,构造3D工艺过程,分析产品的可制性、可达性、可拆卸性和可维护性,实现3D产品数据与3D工艺数据的同步的、真正的并行工程环境;同时可以实现数字化工厂布局设计功能。其面向产品制造和维护工艺,允许工艺员查看装配工艺顺序并连接工艺步骤和制造资源,还可以进行装配可行性研究,维护可行性研究,3D工艺规划和装配工艺编写。
DELMIA工艺规划和仿真
DELMIA工艺规划和仿真
 
  DELMIA工艺规划和仿真解决方案可以实现装配工艺可行性验证、工艺可视化。工装和工具的可用性验证,分析每个操作步骤,问题识别和跟踪,培训生产团队,制造顺序分析等,实现虚拟制造。
 
  2、机器人解决方案
 
  主要是面向机器人仿真的Robotics功能模块,是专业的工业机器人建模、仿真、分析软件。可以创建机器人运动机构,研究可行性,进行单个或多个机器人的离线编程,并将机器人程序发送到车间现场。拥有主流的标准机器人库,超过800个经过验证的机器人模型,并不断持续更新中。主要机器人解决方案和合作伙伴的解决方案涵盖了主要的加工工艺,如连续轨迹控制加工/切边工艺、多点加工工艺、表面加工工艺。
机器人解决方案
机器人解决方案
 
  3、人机工程学解决方案
 
  主要是面向人机分析的Human模块,可以创建和维护虚拟3D人体模型,用来再虚拟环境下对人机交互过程中可达性和可视性研究,对人机交互过程中的静态力、舒适性和关节分析,研究操作员的操作舒适性和风险状况。仿真完整的人机任务,研究可行性、发现不可预知风险,研究能量消耗和完成任务的耗时统计。
人机工程学解决方案
人机工程学解决方案
 
  4、数控加工解决方案
 
  主要是面向虚拟数控加工仿真的VNC模块,提供虚拟的切削加工过程的仿真,可以模拟包括加工设备(机床)、辅助设备(换刀机构)在内的机加全过程的仿真。进而分析数控加工代码的可行性、保证数控加工的质量。
数控加工解决方案
数控加工解决方案
 
  5、复合材料解决方案
 
  DELMIA是端到端的复合材料解决方案,可以实现复合材料的产品设计,工艺规划和生产执行过程中的更改管理和并行工程,在航空行业具有非常好的应用价值。
 
  6、作业指导书编制解决方案
 
  该解决方案主要是基于达索的3DVIA产品,从PLM系统中获取3D模型及工艺数据为基础来创建装配工艺作业指导书。这样做的好处是使即使设计或工艺规划发生变也能快速执行,及时更改作业指导书,为作业员提供最新数据,减少因数据滞后对生产造成的影响。
 
  7、车间执行解决方案
 
  主要包括运作管理和智能分析,运作管理主要是用于同步车间作业,发布作业指导书,作业指导书在车间现实,跟踪序列号,数据和记录生产过程,该模块连接制造数据库,发放带配置信息的3D作业指导书到车间。智能分析主要用于监测、分析车间数据,找到隐藏的导致超差问题的原因,阻止报废和返工的发生。
 
  8、离散制造业物流分析解决方案
 
  主要是基于面向物流分析的QUEST模块,搭建并运行某装配车间系统模型,通过仿真结果分析物流系统通堵情况,找到导致系统阻塞工位,最终优化物流系统。
 
  Tecnomatix主要解决方案分析
 
  1、零件规划与验证
 
  Tecnomatix 零件规划和验证(Part Planning and Validation),是对零部件和用来制造这些零件的工具制定生产工艺,如NC编程、流程排序、资源分配等,并对工艺流程进行验证。具体应用包括创建数字化流程计划、工艺路线和车间文档、对制造流程进行仿真、对所有流程、资源、产品和工厂的数据进行管理、为车间提供NC 数据等,提供了一个规划验证零件制造流程的虚拟环境,有效缩短了规划时间,并大大提高了机床利用率。
零件规划与验证
零件规划与验证
 
  主要产品有:零件制造规划器、加工线规划器、冲压线仿真、虚拟机床、连接到生产
 
  2、装配规划与验证
 
  Tecnomatix装配规划和验证,提供一个虚拟制造环境来规划验证和评价产品的装配制造过程和装配制造方法,检验装配过程是否存在错误,零件装配时是否存在碰撞。它把产品、资源和工艺操作结合起来分析产品装配的顺序和工序的流程,并且在装配制造模型下进行装配工装的验证、仿真夹具的动作、仿真产品的装配流程,验证产品装配的工艺性,达到尽早发现问题、解决问题的目的。
装配规划与验证
装配规划与验证
 
  3、机器人及自动规划
 
  Tecnomatix 的机器人与自动化规划解决方案提供了用于开发机器人和自动化制造系统的共享环境。此解决方案能够满足多个级别的机器人仿真和工作单元开发需求,既处理单个机器人和工作台,也能处理完整的生产线和生产区域。
机器人及自动规划
机器人及自动规划
 
  主要产品有:流程设计器、流程仿真、Robcad
 
  4、工厂设计及优化
 
  Tecnomatix 的工厂设计和优化解决方案提供基于参数的三维智能对象,能更快地设计工厂的布局。通过利用虚拟三维工厂设计和可视化技术进行工厂布局设计,并能对工厂物流进行分析和优化,产量仿真,提高在规划流程中发现设计缺陷的能力,不至于等到进行工厂现场施工才发现问题。物料流、处理、后勤和间接劳动力成本都可以使用材料流分析和分散事件仿真得到优化。
工厂设计及优化
工厂设计及优化
工厂设计及优化
 
  主要产品有:FactoryCAD、FactoryFlow、工厂仿真、关联环境编辑器
 
  5、质量管理
 
  Tecnomatix质量管理解决方案将质量规范与制造和设计领域(包括流程布局和设计、流程仿真/工程设计以及生产管理系统)联系起来,从而确定产生误差的关键尺寸、公差和装配流程。
质量管理
质量管理
 
  主要产品:尺寸规划与验证、误差分析(VSA)、CMM检查
 
  6、生产管理
 
  生产管理解决方案将PLM扩展到了制造车间,可实时收集车间数据,优化生产管理。涉及到的领域包括制造执行系统(MES)——用于监视正在进行的工作、控制操作和劳动力,并反馈生产数据;人机界面(HMI)及管理控制和数据采集(SCADA)——从工厂收集设备之类的实时信息,反馈给上游的系统。
 
  主要产品:MES、HMI/SCADA、FactoryLink Supervisory Control and Data Acquisition
 
  7 、制造流程管理
 
  制造流程管理是Teamcenter的一个功能模块,主要是对制造数据、过程、资源以及工厂信息进行管理,为流程管理建立基础。
制造流程管理
制造流程管理
 
  主要产品:资源管理、Teamcenter制造访问、Teamcenter制造发布
 
  从以上Tecnomatix的解决方案可以看出,Tecnomatix不仅实现了工艺设计、工艺验证优化等功能,而且Teamcenter的MPM可管理工艺信息。通过Tecnomatix、NX、Teamcenter及SIMATIC IT(西门子MES产品)整合集成,为企业提供了一套端到端的数字化制造解决方案。
 
  DELMIA与Tecnomatix功能对比分析(极简版)
delmia与Tecnomatix功能分析
 
  总得来说,DELMIA与 Tecnomatix二者可以实现的功能基本相同,只是有些专业领域应用有所不同,在不同的行业中市场份额有所差别。
责任编辑:熊东旭
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