三、三维数字化装配工艺设计和装配过程仿真系统

  随着现代计算机技术、网络技术的发展，以及协同平台的建立，为并行工程奠定了基础。三维数字化装配工艺设计系统，是以飞机全机数字样机为基础,工艺流程为中心，在产品的制造过程中，完全以数字量传递。

  三维数字化装配工艺设计和装配过程仿真工作的条件：

  1、构建数字化网络协同平台；

  2、产品设计、工艺设计和工装设计全数字化；
   
  产品和工装采用三维数字化建模，

  3、标准化；
   
  产品和工装建模标准化，工艺设计标准化。

  DELMIA是Dassault Systemes(达索系统公司)旗下的品牌，DELMIA是由整合Deneb，Delta和Safework三家软件公司的解决方案而组成的e-Manufacturing解决方案。DELMIA名称取自DIGITAL ENTERPRISE LEAN MANUFACTURING INTERACTIVE APPLICATION，寓意数字企业精益制造交互式应用，提供以生产工艺过程为中心的最全面的数字制造方式与解决方案。可全面满足制造业中按订单生产和精益生产等分布式敏捷制造系统的数字仿真需求。DELMIA主要包括DPE（Digital  Process  Engnieer）和DPM（Digital  Process Manufacture）。DPE类似CAPP，但功能远远超过CAPP。DPM主要用于工艺设计的验证和仿真。

    我公司于2005年初引进DELMIA，首先，建立三维数字化装配工艺设计和装配过程仿真系统，使用两台Dell PowerEdge 2800服务器，分别作数据库服务器和License服务器。使用十台Dell 670工作站作为客户端。服务器和客户端安装相应的软件，服务器与客户端用百兆D-Link交换机连接。见图.3

  PROCESS PLANNING是工艺人员基于产品的三维数模，在PPR（产品、工艺、资源）数字化协同工作平台的支持下，进行产品装配工艺分离面的划分，然后设置各个装配工位，安排各个工艺的顺序。结合EBOM确定各个工序需要装配的零、组件项目以及所支持的工装、夹具、工具等，进行三维数字化工艺设计。

  三维数字化工艺设计是用树状结构表示，具体的树状结构特性由PTS（客户化）制定，一般由项目主干分成产品结构树、工艺结构树、资源结构树三个分支，各个分支根据自己的属性及需要可往下再分。
 

图.3 三维数字化装配工艺设计和装配过程仿真系统

  将三维数模数据（属性）导入产品节点，并将三维数模数图形连接在每个零件上，在编制工艺的任何时候都可预览零件和组件的三维图形。在工艺分离面划分的基础上，对每个工艺大部件进行初步装配流程设计，划分装配工位，确定在每个工位上装配的零组件项目，在三维数字化设计环境下构建各装配工位的段件装配工艺模型，并制定出产品各工位之间关系的装配流程图，形成装配PBOM。

  在工位划分的基础上，依据段件装配工艺模型在三维数字化环境下进一步进行各工位内的装配过程设计，确定每个工位内的段件装配工艺模型零组件的装配顺序，以及需要由多少个装配过程实现，并定义装配过程对应的AO号。

  在DPM中利用已编制好的装配工艺流程，在定义好每个零件的装配路径的基础上，实现产品装配过程和拆卸过程的三维动态仿真，以发现工艺设计过程中装配顺序设计的错误。以及在对装配顺序仿真过程中对每件零件、成品等进行干涉检查，当系统发现零件之间存在干涉情况时应予以报警，并示出干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析干涉原因。

  在协同平台上设计部门的全机数字样机按基线（成熟度）发放到PDM后，工艺部门就开始工艺设计，在设计的同时完成工艺性评审和工装订货。与此同时，工装部门开始工装设计。此时设计、工艺、工装三部门并行完成自己的工作,见图.4。待工装设计和工艺设计完成的时候进行装配工艺仿真，在仿真中发现的产品设计、工装设计的问题通过协同平台及时反馈到设计部门和工装部门。在做工艺仿真的时候，新一轮产品三维数模又发出，那么对应新的一轮工艺设计和工装设计又开始了。就这样反反复复，直到产品设计冻结。可以看到与传统的串行模式不同，产品设计、工装设计和工艺设计都是并行作业，。由于工艺设计和工装设计工作的提前进行，产品的研制周期大大缩短。真正实现了为制造而设计DFM（Design for Manufacturing）或设计制造一体化的非常好的运作方式。由于在定制工装、购买设备工具和开始实际生产之前，就已经分辨和解决了大部分潜在的设计、工艺变更，因此为变更所产生的花费大幅度的降低。

图.4  设计、工艺、工装三部门并行工作