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基于数字化工厂的车间布局设计框架

作者:任天堂在线娱乐分类:相关管理类时间:2017-06-27 09:17:37

制造业的核心活动,就是将实物生产转变为知识生产,产品中知识信息的价值占据越来越高的比例。基于数字化工厂的虚拟车间布局设计正是适应这样的需求而提出的。


数字化制造是一个集成的制造系统,需要处理大量的数据信息,这些数据信息包含产品、工艺和资源((Product Process and Resource, PPR)的信息。产品数据信息储存在产品数据管理系统(PDM)里,用设计物料清单(EBOM)和工艺物料清单(PBOM)进行管理,EBOM和PBOM分别包含产品结构信息的树状结构。


在设计BOM中,包含很多产品的信息:产品的结构、工艺、2D/3D模型,设计BOM是设计部门产生的数据,设计人员根据客户定单或设计要求进行产品设计,生成包括产品名称、产品结构、明细表、汇总表、产品使用说明书、装箱清单等信息;PBOM是指工艺设计部门以EBOM中的数据为依据,制定工艺计划、划分工场、工位、工序信息,详细设计工艺装配步骤,更改装配顺序,添加工艺虚拟件,增加工时等信息,修改后的装配树最终生成制造物料清单(MBOM) 。MBOM主要包括产品结构、工艺路线、工时定额、材料定额、装配工艺、零件工艺及机床和刀具、夹具、模具、量具等工装方面的信息。所有的信息都被包含在一个特殊的数据库中,PDM, CAPP和设备资源库需要的数据都要从这个特殊的库里获取。


基于制造系统复杂的数据结构,并结合数字化工厂软件,本文设计出基于数字化工厂的车间布局设计框架(如图1所示)。在这个车间布局设计框架中,右边的车间布局仿真是指在数字化工厂软件中实现的虚拟车间布局,左边是通过布局仿真以后形成的车间布局方案,底层是储存这些数据的各种数据库。在进行数字化工厂车间布局时,首先得构造一个设备资源库,设备资源库中包含车间布局的信息(主要包含设备3D/2D模型、设备物理属性等)。然后,在数字化工厂提供的虚拟环境中借助设备的三维和二维模型进行摆放,形成一个初步的虚拟车间布局,再从PDM和CAPP系统中分别调用产品结构信息(产品的装配顺序以及属性)和工艺过程信息(主要包括产品的加工路线),将这些信息分别加入到初步形成的虚拟车间布局中,从而形成一个可以对实际车间加工过程的真实模拟和动态仿真的虚拟车间。


数字化工厂的车间布局设计框架

图1


最后,运用数字化工厂平台中提供的仿真模拟模块进行仿真分析,发现其中存在的问题,并对虚拟的车间布局进行优化。优化的参数主要包括:设备的摆放位置、设备的摆放顺序以及产品的加工顺序等;这些优化后的参数根据需要再反馈到MRL、 PDM和CAPP系统,形成车间布局的最优解决方案。由于车间的布局方案在真正实施之前己经在虚拟环境中进行仿真、模拟和优化。因而车间布局和工艺过程更具有可靠性和实用性。


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