市場需求要求制造商能更快地向市場提供產(chǎn)品，盡管這些產(chǎn)品本身已經(jīng)變得越來越復(fù)雜。這對設(shè)備制造商和生產(chǎn)商產(chǎn)生了很大的壓力。他們必須用更高的效率生產(chǎn)出更新、更復(fù)雜的儀器設(shè)備，還要滿足客戶們對于性能和質(zhì)量的要求。產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件提供了一個(gè)3D過程仿真工具，可以幫助減輕這種壓力。
一個(gè)典型例子
Symax Systemtechnik Sondermas-chinenbau GmbH公司清楚地意識到了這些挑戰(zhàn)。它的100多個(gè)員工開發(fā)并制造可以進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)和組裝的設(shè)備和系統(tǒng)。該公司還生產(chǎn)測試系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和物料夾持設(shè)備等。
總部坐落在德國Neutraubling市的Symax公司，處理從概念設(shè)計(jì)到定制解決方案的開發(fā)和生產(chǎn)的所有問題，其設(shè)備被引進(jìn)到歐洲、美國、日本、中國和墨西哥。2004年和2005年，巴伐利亞州經(jīng)濟(jì)部授予Symax公司“巴伐利亞50強(qiáng)”的稱號，以表彰其在創(chuàng)新和發(fā)展方面作出的貢獻(xiàn)。
Symax公司近40%的項(xiàng)目中都使用了機(jī)器人。
“隨著生產(chǎn)工藝變得愈加復(fù)雜，我們經(jīng)常在計(jì)劃階段就要面臨許多問題，諸如給定環(huán)境下機(jī)器人能否正常工作這些問題，”Symax公司總裁Robert Lehner解釋道，“我們需要一個(gè)可以在新產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，包括產(chǎn)量增加時(shí)來清晰評估我們的生產(chǎn)觀念的簡單工具?！?/span>
該公司發(fā)現(xiàn)當(dāng)前遇到的這些問題，可從Siemens PLM Software公司的Tecnomatix Process Designer和Process Simulate軟件包中尋求解決方案。Process Designer是指基于eMServer(一個(gè)多層分布式體系結(jié)構(gòu)，支持分布式和協(xié)作的信息/制造環(huán)境)并在Tecnomatix環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)加工的過程。Process Simulate用來模擬3D運(yùn)動(dòng)，與校驗(yàn)機(jī)器人的要求相似。通過使用人類模型可以在Process Simulate中進(jìn)行人類環(huán)境改造學(xué)研究。
仿真軟件給Symax公司提供了：
·在3D虛擬環(huán)境下模擬機(jī)器人操作的能力；
·計(jì)劃可行性的及時(shí)反饋；
·仿真錄像可以代替圖紙成為展示媒體；
·離線編程與校驗(yàn)控制和加工。
模型數(shù)據(jù)庫
Process Simulate和Process Designer都基于eMServer，因此兩者讀寫相同的數(shù)據(jù)。該軟件的用戶界面采用微軟Windows操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，使用相似的圖標(biāo)、符號與導(dǎo)航。數(shù)據(jù)可以在辦公軟件中通用，在Symax公司，Process Simulate與Oracle數(shù)據(jù)庫相連，數(shù)據(jù)庫管理所有的器件數(shù)據(jù)。
在建立仿真時(shí)，機(jī)器人的動(dòng)作由數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入的運(yùn)動(dòng)順序進(jìn)行編程。這個(gè)任務(wù)由Symax公司Process Simulate—Robotics來完成，這是一個(gè)多用戶的機(jī)器人解決方案，可與Process Simulate進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
當(dāng)機(jī)器人動(dòng)作編程好并導(dǎo)入后，產(chǎn)品的三維模型和平面圖數(shù)據(jù)也被導(dǎo)入。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和生產(chǎn)線就被仿真出來了。雖然模型庫和序列的建立需要很長時(shí)間，但一旦建成數(shù)據(jù)庫，查找、重用和修改都變得更加快捷。
仿真讓工程師可以預(yù)先判斷一個(gè)進(jìn)程是否已分配到足夠的空間。他們可以實(shí)時(shí)查看按照指定運(yùn)動(dòng)路徑和工作時(shí)間的生產(chǎn)過程是否可以安全運(yùn)行，也可以判斷出運(yùn)動(dòng)部件之間是否有碰撞。
通常工程師要準(zhǔn)備多套解決方案，如四個(gè)較小的機(jī)器人替代三個(gè)大型機(jī)器人以進(jìn)行評估。仿真幫助Symax公司在規(guī)劃階段就能盡早發(fā)現(xiàn)裝配過程、手動(dòng)和自動(dòng)操作、設(shè)備以及機(jī)器人的問題。他們還可以同步多臺機(jī)器人。
工程師能夠據(jù)此優(yōu)化設(shè)備，在還未運(yùn)行前，就能保證復(fù)雜工作的完美運(yùn)行。在早期階段發(fā)現(xiàn)潛在制造問題，并將此信息用于產(chǎn)品開發(fā)可以顯著降低修善和改進(jìn)的成本。
在Symax公司仿真發(fā)揮重要作用的一種工作就是機(jī)器人輔助裝配過程的開發(fā)。這種情況下，機(jī)器人與工人協(xié)同工作，而不是封閉在一個(gè)單元中獨(dú)立工作。雖然有關(guān)這類機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)在德國剛剛制定，Symax公司已經(jīng)得到了這種解決方案的第一張訂單，這得益于仿真軟件的幫助。
Symax公司的工程師們創(chuàng)造了一個(gè)能夠顯示詳細(xì)制造過程的仿真：機(jī)器人自動(dòng)從傳送帶頂部取出模塊，并運(yùn)送給工人做最后的安裝。工人可以使用操縱桿控制機(jī)器人。為了確保工人的安全，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向和速度的絕對可靠描述是必要的。
使用Symax公司的仿真軟件能清楚觀察到，機(jī)器人在危險(xiǎn)區(qū)的移動(dòng)速度比其他地方的移動(dòng)速度慢。此外，仿真還可以顯示工人的視野和姿態(tài)，并允許進(jìn)行人體環(huán)境改造學(xué)分析。
當(dāng)與潛在的客戶溝通時(shí)，Symax公司會(huì)提供一個(gè)AVI格式的視頻，視頻內(nèi)容就是其產(chǎn)品仿真出的場景。視頻可以正常播放，也可以用慢動(dòng)作一步一步的顯示每一個(gè)步驟。360°旋轉(zhuǎn)展示整個(gè)工廠的概況，使用放大鏡工具可以切換不同視角，例如從全局圖切換到細(xì)節(jié)圖。
動(dòng)畫演示只需要幾分鐘的時(shí)間就能將生產(chǎn)過程的基本概念傳達(dá)出來，而無需技術(shù)圖紙的幫助。在三到四分鐘的視頻里，Symax公司的工程師們展示出了如何在運(yùn)動(dòng)裝配線上，完成車體橡膠墊圈的安裝或者前軸夾持。
“通過解決方案的數(shù)位演示，我們更有可能獲得訂單”，Symax公司的項(xiàng)目經(jīng)理Christian Ruhland說道，“通常情況下我們提供的復(fù)雜機(jī)器人解決方案，是客戶和競爭對手都未曾考慮過的。在規(guī)劃會(huì)議上通過給客戶展示三維仿真模型，可以讓其了解到我們到底開發(fā)了什么。”
Symax公司的產(chǎn)品生產(chǎn)部和德國雷根斯堡市的應(yīng)用科技大學(xué)生產(chǎn)與自動(dòng)化工程學(xué)院進(jìn)行協(xié)作，在Symax工程師每天使用仿真的同時(shí)，幫助學(xué)生使用3D仿真來進(jìn)行項(xiàng)目研究?！斑@個(gè)工具給了我們更多的時(shí)間進(jìn)行概念創(chuàng)新，并且從一開始我們就可以實(shí)現(xiàn)零故障”， Ruhland說道。
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SEAT公司從仿真中切實(shí)受益
仿真是數(shù)字化制造的一個(gè)重要方面，其總體目標(biāo)是縮短新生產(chǎn)線的開發(fā)時(shí)間。因此，任何規(guī)模的生產(chǎn)商、機(jī)器制造商和系統(tǒng)集成商都可以從數(shù)字
化生產(chǎn)的高效中獲益。
總部設(shè)在西班牙巴塞羅那的SEAT公司(大眾的西班牙子公司)，雖然在全球70多個(gè)國家和地區(qū)設(shè)有工廠，在世界汽車制造業(yè)中仍被認(rèn)為是相對較小的。
“在生產(chǎn)新式汽車上，響應(yīng)時(shí)間和最后交付期限對SEAT公司比大公司更為重要，所以我們必須迅速采取行動(dòng)，”SEAT公司裝配與油漆工藝經(jīng)理Manfredo Keuthe解釋道，“我們用以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字化制造實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而減少開發(fā)時(shí)間?！?/span>
該西班牙汽車制造商在2004年決定加快其制造工藝的數(shù)字化進(jìn)程。據(jù)悉該項(xiàng)目開始于其新車型SEAT Leon的開發(fā)過程中。作為Robcad機(jī)器編程軟件的忠實(shí)客戶，SEAT公司選擇了西門子PLM的Tecnomatix數(shù)字化制造軟件作為解決方案。Process Designer、西門子生產(chǎn)過程管理和分析工具，可用作該項(xiàng)目的平臺和數(shù)據(jù)庫。SEAT公司還采用了西門子PLM的Plant Simulation。
“許多汽車公司已開始將數(shù)字化制造用于特定的領(lǐng)域，如沖壓或焊接中，”庫索說道，“我們已經(jīng)開始實(shí)施綜合生產(chǎn)計(jì)劃管理制度，這對汽車行業(yè)來說相當(dāng)特殊，與制造商雄心勃勃的數(shù)字化制造項(xiàng)目相距甚遠(yuǎn)。SEAT公司使用現(xiàn)代信息技術(shù)工具，采取非常果斷的方式將投資轉(zhuǎn)化為有形的改進(jìn)?！?br/> “我們不能讓巨額打造的數(shù)字化解決方案變成一副奢侈的花架子，” Keuthe補(bǔ)充說，“相反，我們期待數(shù)字化工具能給我們帶來看得見的回報(bào)?！?br/> 這些回報(bào)包括：
·初始階段的物理原型論證已被取代；
·第二階段更具性價(jià)比和可靠性；
·推向市場的時(shí)間減少了20%；
·獲取信息速度提升；
·更多充滿活力的人才。
Keuthe表示，“SEAT公司盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)過驗(yàn)證的工具，這樣的做法很多大型汽車公司并不以為意，因?yàn)樗麄冇心芰Ω鶕?jù)自身需求定制特殊工具。我們不具有很強(qiáng)大的開發(fā)能力，將用戶定制的軟件包與其他IT包配合使用是非常理想的解決方案。這使我們可以將最新系統(tǒng)的靈活性與有大量行業(yè)知識的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合?！?br/> 當(dāng)前項(xiàng)目是西門子PLM、SEAT和Gedas咨詢公司(將PLM軟件整合到SEAT產(chǎn)品中)通力協(xié)作的結(jié)果。
Keuthe指出對員工的激勵(lì)也是SEAT成功的原因之一：“我們把為員工提供更為快速有效的工具作為一種激勵(lì)，起初員工們不情愿做出改變，但當(dāng)他們看見新工具的種種改進(jìn)后，每個(gè)人都變得熱情高漲。”
