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虚拟现实是数字化模拟工厂的核心技术

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供稿:中国工控网 2016/6/14 9:59:13

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  数字化模拟工厂是数字化工厂技术在制造规划层的一个独特视角。基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础,采用虚拟仿真技术对制造环节从工厂规划、建设到运行等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化,指导工厂的规划和现场改善。

  由于仿真技术可以处理利用数学模型无法处理的复杂系统,能够准确地描述现实情况,确定影响系统行为的关键因素,因此该技术在生产系统规划、设计和验证阶段有着重要的作用。正因为如此,数字化模拟工厂在现代制造企业中得到了广泛的应用,典型应用包括:

  (1)加工仿真:如加工路径规划和验证、工艺规划分析、切削余量验证等。

  (2)装配仿真:如人因工程校核、装配节拍设计、空间干涉验证、装配过程运动学分析等。

  (3)物流仿真:如物流效率分析、物流设施容量、生产区物流路径规划等。

  (4)工厂布局仿真:如新建厂房规划、生产线规划、仓储物流设施规划和分析等。

  通过基于仿真模型的“预演”,可以及早发现设计中的问题,减少建造过程中设计方案的更改。韩国三星重工利用DELMIA软件建立了完整的数字化造船系统,建立了虚拟船厂,可在虚拟环境下模拟整个造船过程。这套系统预计每年为企业减少730万美元的开支。通过模拟仿真技术能够迅速发现在持续运行的过程中出现的问题,而如果想要在现实的系统中发现这些问题,需要长期测试,花费高昂的成本。南车青岛四方机车采用虚拟仿真技术对高速列车生产环境进行了建模,并实现了建模装配仿真及物流仿真,减少了因零件返工配送不足造成的停工现象,减少了因工艺欠佳导致的装配干涉产品返工的问题。三一重工利用三维工厂布局规划平台,在集团内部首次应用于其宁乡产业园的工厂布局规划,缩短了工厂建设周期,并节省了因设计缺陷产生的成本。2011年,国内各工程设计院已逐步开始采用数字化工程设计及规划技术来辅助规划和建设新工厂,降低工程设计与规划风险。

  数字化工厂技术技术已在航空航天、汽车、造船以及电子等行业得到了较为广泛的应用,特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益,据统计,采用数字化工厂技术后,企业能够减少30%产品上市时间;减少65%的设计修改;减少40%的生产工艺规划时间;提高15%生产产能;降低13%生产费用。毫无疑问,设计层发布的三维模型是后续仿真规划分析的基础,而车间生产状态又可以反过来驱动生产模型,作为分析工厂运作的数据源;数字化车间需要智能装备的支撑,而要想最大限度地发挥智能装备的效益,则需要数字化车间提供全局的信息和基于全局信息的决策。

  在我国,面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求,大力开展对于数字化车间技术系统的研究、开发与应用,有利于推动实现制造过程的自动化和智能化,并可望有效带动整体智能装备水平的提升。

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