智能制造具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能,具备以智能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础、以网通互联为支撑的四大特征。汽车产业智能制造主要包括智能化工厂、智能化管理、智能化产品、智能新模式和智能化服务五个部分的主要内容。
在汽车智能制造技术方面,世界工业发达国家占据主导地位。美国在汽车产业智能制造供应商体系方面,是世界上最强的,在工厂自动化(PLC)、ERP系统、三维虚拟仿真软件和PLM产品等方面可以说是一枝独秀;与美国相比,德国在制造系统上,还要强一些,但在互联网领域,德国仍然落后于美国。法国在智能制造方面有良好的基础,在工厂自动化(PLC)、三维仿真软件(PLM)技术、ERP系统上均有世界先进的企业,体系齐全。从整体上看,法国智能制造整体水平比德国稍微差一些,但相去不远。目前看,在汽车智能制造方面,日本在硬件,尤其机器人技术上,有较强的优势。从智能制造整个体系看,中国虽然在各个环节都有企业从事相关技术开发和产品制造,但还有待加强,尤其工厂自动化硬件产品,尚不能为汽车制造企业提供完整的支撑。本文对汽车智能制造中的关键技术进行论述和分析,并对中国汽车智能制造发展提出建议。
三维仿真技术
三维仿真技术即在汽车智能制造过程中充分利用三维仿真软件进行产品设计、生产制造以及数字化工厂系统集成。江苏MES 三维软件系统涵盖了从产品开发到产品制造的整个过程,并在这个过程中发挥着重要的作用。三维仿真技术具体应用可分下述三类。
1.基于三维模型的数字化协同研制
在汽车产品的设计阶段,三维仿真系统的应用已相当普及,尤其在多地协同研发的应用中,三维仿真图形可以给工程技术人员更直观的感受,将自己设计的部分与其他设计对接、与系统对接更加容易。
三维软件系统是全球数字化协同研发平台的基础,已应用到了设计、仿真、验证、工艺等整个产品开发过程,基于同一平台的协同研发保证了基于全球协同的数据源实时、唯一、准确,实现了无序的协同环境向高度集成的协同环境的转变。
2.三维仿真数字化工厂
通过MES系统 ,制造工程师可以在一个虚拟的环境中创建某个制造流程的完整定义,包括:加工、装配线、加工中心、设施布局、人机工程学、资源分析利用。在制造产品之前,出于重用现有知识和优化流程的考虑,可以对产品的生产流程进行仿真。同时,数字化制造还可将实际生产作业反馈回来的资料融入产品设计流程中,使企业在整个策划阶段都能利用车间相关状况的实际资料。
三维仿真软件在产品生产工艺阶段有两个方向的作用,一是新工厂建设规划,二是已有生产线的改造。在新工厂的规划中,又分为三维工厂布局规划、生产工艺优化、物流规划三方面内容。
通过三维虚拟仿真,在旧生产改造项目上,可以大大降低工艺缺陷,以及通过离线编程将程序下载到现场机器人,减少现场调试时间和样车的使用数量,此部分在国内多家汽车厂获得了验证。
3.智能制造虚拟现实交互
虚拟工厂是把“现实制造”和“虚拟呈现”融合在一起,通过遍布全厂的海量传感器采集现实生产制造过程中的所有实时数据,这些数据数量非常巨大,可实时、快速地反映生产中的任何细节。基于这些生产数据,在计算机虚拟环境中,应用数字化模型、大数据分析、3D虚拟仿真等方法,可对整个生产过程进行仿真、评估和优化,使虚拟世界中的生产仿真与现实世界中的生产无缝融合,利用虚拟工厂的灵活可变优势,来促进现实生产。
企业步入“工业4.0”时代的基础。但虚拟与现实的集成要通过通信技术和虚拟网络以及实体物理网络系统的结合来实现,此三方面构成完整信息物理系统。
在虚拟与现实之间,需要实现数据传输,企业要完成信息化平台集成工作,打通各个信息链,消灭信息孤岛是关键。因此,LED电子看板 智能制造要在数字化工厂的基础上实现全流程端对端互联,对整个制造环节进行水平整合和垂直整合,打造一个互联工厂。
系统集成技术
系统集成技术即企业完成信息化管理平台集成工作,打通各个信息链,消灭信息孤岛,实现全流程端对端信息互联。根据系统集成程度,可分为三个等级:基础集成、中级集成和高级集成。
基础集成有两个方面的含义,一是底端设备控制层、中间执行层MES与上端企业管理层ERP三层架构集成,如图3所示;二是实现企业内厂际互联。