电机三维可视化装配信息系统解决方案和应用

2013-12-10夏雪芳何芳霞

上海大中型电机 2013年1期

关键词：工序信息系统可视化

夏雪芳，何芳霞

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

电机是制造业和各行各业普遍使用的重要装备。研究和应用电机的数字化设计仿真与工艺分析、数字化生产工艺优化管理和信息集成平台等支撑技术——电机产品三维可视化装配信息系统，可以提升产品竞争能力和企业经济效益。

1 电机三维可视化装配信息系统目标分析

为实现电机三维可视化装配、工艺知识、工艺设计签审等有序规范管理，以及与公司现有系统集成，电机三维可视化装配信息系统需要达到以下几点目标和要求:

1)开发电机产品的三维可视化装配工艺规划，如应用三维可视化装配过程定义及管理、装配仿真等进行工艺文件生成;

2)实现电机产品工艺知识管理;

3)实现电机产品工艺设计过程管理，如签审流程管理、电子图纸流转、新产品开发过程管理和项目进度管理;

4)实现电机产品工艺设计与产品设计、制造及业务管理的集成。

2 电机三维可视化装配信息系统解决方案

围绕电机三维可视化装配信息系统的目标，系统解决方案可分为以下四个部分。

2.1 开发电机产品的三维可视化装配工艺规划

电机三维可视化装配功能通过三维装配模型转换和引入、装配过程定义及管理、三维装配工具选择、装配过程仿真和工艺简图及工艺文件的生成等几个步骤来完成。

1)三维装配模型转换和引入

三维装配工艺转换器是一个独立的模块，使用该程序将三维模型文件转换为一组显示数据文件*.HSF、模型数据文件*.SAB、模型属性数据文件*.attr和表达产品装配结构的*.XML文件，以方便在装配仿真过程定义的不同场合实时选择和卸载，加快系统性能。

2)装配过程定义及管理

规划装配的每一道装配工序或检测工序(也称“装配步骤”)，指定每一道工序装配的零部件清单(也称“装配对象”)，定义工序的各个工步(也称“装配活动”)，为装配对象定义直线、旋转、螺旋、平动、牵引、径向等多种运动方向，并支持典型运动(如导线穿引、扳手、螺丝刀运动等)。图3所示为某三维装配步骤定义截图。

图3 某装配定义界面

3)三维装配工具的选择，通过系统开发菜单完成。

钢纤维混凝土的组成它包含了两种部分，即纤维性材料、颗粒性材料混合而成的，在实践过程中，钢纤维混凝土中包含了钢纤维，使得整体材料的就结构具备抗冲击、抗折、抗疲劳等特点，与传统的混泥土相比质量强度由于传统混凝土材料，正是如此，在道路桥梁施工中该材料得到了广泛的应用。

4)装配过程的仿真

通过装配仿真技术，用户能够逐道工序，逐个工步仿真产品的装配过程及拆卸过程，同时支持将仿真过程录制成AVI影像文件，供第三方软件进行剪辑及音效合成，生成多媒体装配过程影像制品;车间现场能够点播某个装配工序，或者工序内的某个工步，达到指导装配工人进行现场复杂装配操作的目的。

装配过程定义完成后，可以通过仿真播放功能进行装配和拆卸的仿真播放。仿真播放过程中，还可以录像，录像生成录像片段后，通过播放工具进行播放。

5)工艺简图及工艺文件的生成

完成以上定义和设置后，即可进行工艺简图和工艺文件的生成，图4所示为某工艺简图。

图4 某工艺文件简图

2.2 电机产品三维可视化工艺知识管理

工艺知识管理包括:通过建立和应用工艺知识数据库，来编制和规范工艺文件;根据零件特征，筛选出相似的工艺规则，提供改编工艺;建立参数化的工艺路线和工艺内容，简约工艺设计;建立工艺材料知识库，根据工艺要求、加工设备和工装匹配，检索出适用的工艺材料，提供选料用料。

1)建立和使用工艺知识数据库。在电机可视化装配信息系统中，电机所有的工艺知识和文档信息都按工艺文档对象来分类。

2)面向生产现场的工艺路径规划

对工艺路径重组，通过对零件特征识别和定义，判断工艺规则的相似性，抽取和筛选工艺规程实例，实现对工艺过程的修正。将相似性工艺规程整合到一起，实现一道工序完成多个相同工步操作，从而缩短工序编制时间。通过对工艺路线的自动汇总及检查功能，能发现编制的工艺卡片是否过于繁琐，跳转的工艺过程是否较多。对于这样的相关工艺过程卡，反馈给相关工艺人员调整，从而缩短工序执行时间。

3)参数化工艺设计

参数化包括工艺路线的参数化和工艺内容的参数化。工艺路线的参数化表现为工艺路线可以变化。CAPP中可利用条件分支进行合并，根据实际参数自动跳转。工艺内容的参数化表现为工序内容的表述，可以点击选择对应的工艺内容，通过工序名称和工序内容的对应关系，在输入工序名称字段后找到对应的几种常见的工序内容，选择最合适的表述内容，这样就可以有效的规范工序内容。

2.3 电机三维可视化装配工艺设计过程管理

电机产品工艺设计过程管理主要包括以下4个方面:1)建立电子化的工艺文档编制流程、工艺文档修改流程，对文档的流转过程进行网络化管理和控制。2)用电子手段递交、签审工艺图文档，并与PDM集成。3)电机新产品开发过程管理。包括决策阶段、计划阶段、样机试制、改进设计、工艺验证和工装验证、批量生产。4)在电机产品设计项目中，将整个设计项目划分不同阶段，确定阶段里程碑、子任务、相应的资源和进度计划;设计过程各子任务的完成情况实时反馈在信息化集成平台中，自动获得项目进度的实际数据。

2.4 电机三维可视化装配与产品设计、制造及业务管理的集成

此集成平台不仅要管理产品的工艺数据、制造数据，还要管理设计数据以及设计图纸、仿真图像和分析数据，并实现与公司现有系统 CAD/CAM/CAPP/ERP等系统的信息集成与共享。

1)计划员将PDM系统数据库中工艺会签的相关零部件结构，导入到CAPP中，以便工艺任务分派及后续数据汇总，工艺管理系统中总是显示最新的零部件版本。

2)与下游制造和管理系统ERP的集成

ERP接口包括:工艺路线数据表、工序信息表、材料明细表。

接口方式:以机规为单位，输出数据到数据表，用数据库作业的方式自动定时处理;

3)材料定额数据与ERP的集成

建立材料定额数据库视图，ERP系统直接读取。

4)设计、工艺和制造管理的集成过程

系统分步从PDM、CAPP和ERP获取产品制造工程数据。此类数据涉及三方面的业务:①技术部提供的产品及零部件设计明细表。技术部通过CAD产品设计，生成产品及下属每个物料的编码(图号与材料代码)和产品设计结构(标准BOM)，归入PDM数据库。②设定物料主记录。技术、制造、采购、物流、财务等部门给产品及其下属每个物料设置包括计划提前期在内的57种管理参数。③工艺会签。工艺员确定每个物料的获取方式(采购、制造或外协)，并和各分厂工时定额员一起输入制造件的工艺数据。

采取了以下集成方案:①完善产品工艺系统CAPP，使产品设计PDM系统和工艺增加的毛坯件在CAPP中生成符合SAP要求的完整的BOM结构。②统一企业技术标准和SAP要求，开发接口导入程序，将PDM产生的新物料代码和BOM导入自行开发的ERP基础信息系统中。③建立由标准室牵头、包括设计、工艺、制造、采购、物流、分厂、财务维护人员组成的数据维护小组。数据小组接到设计的新产品机规，即发起物料主数据维护流程，将PDM中新增的产品物料代码、BOM和工艺路线等导入ERP，接着在ERP中分步维护物料主记录，然后导入SAP。采取这样的制造工程数据维护模式，保证了制造数据源源不断地及时输入SAP，也保证了系统中制造工程数据的准确性、完整性和时效性。

图5所示为电机三维可视化装配与与产品设计、制造及业务管理的集成流程图。