數(shù)字化企業(yè)發(fā)展研究

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摘要：介紹了我國(guó)制造型企業(yè)的現(xiàn)狀，論述了西門子數(shù)字化企業(yè)集成解決方案，并提出了數(shù)字化企業(yè)的發(fā)展路徑。重點(diǎn)分析了基于MBD的設(shè)計(jì)工藝一體化解決方案、基于MBD的仿真行業(yè)應(yīng)用、基于MBD的模具快速設(shè)計(jì)、基于MBD的質(zhì)量規(guī)劃解決方案，為數(shù)字化企業(yè)的發(fā)展提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：企業(yè)數(shù)字化發(fā)展

1時(shí)代背景

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)字化已成為企業(yè)的寶貴資產(chǎn)。從國(guó)家政策層面上看，我國(guó)已經(jīng)有多個(gè)文件涉及企業(yè)數(shù)字化的進(jìn)程。而在美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，早已提出了加快數(shù)字化進(jìn)程的相關(guān)計(jì)劃。領(lǐng)先一步的企業(yè)，在數(shù)字化問(wèn)題上已經(jīng)成為傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化企業(yè)的先鋒。企業(yè)應(yīng)該從四個(gè)方面重點(diǎn)推進(jìn)數(shù)字化進(jìn)程：①自上而下推行企業(yè)數(shù)字文化；②分階段向數(shù)字化轉(zhuǎn)型；③創(chuàng)新基于企業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的商業(yè)模式；④構(gòu)建以客戶為中心的敏捷數(shù)字化供應(yīng)鏈體系。

2我國(guó)制造型企業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)制造型企業(yè)采用傳統(tǒng)研發(fā)模式，普遍存在以下問(wèn)題：（1）設(shè)計(jì)和工藝部門沒(méi)有統(tǒng)一的三維設(shè)計(jì)工具，導(dǎo)致設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)類型繁多，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互非常困難；（2）缺乏統(tǒng)一的三維設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，不利于數(shù)據(jù)的管理和交流，工作效率較低；（3）沒(méi)有規(guī)范的產(chǎn)品生命周期管理，缺乏有效的知識(shí)和信息管理平臺(tái)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程不完善，數(shù)據(jù)安全得不到有效保證，缺乏有效的設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)劃、分配和評(píng)審環(huán)節(jié)；（4）沒(méi)有工藝仿真驗(yàn)證，工藝的合理性及優(yōu)化裝配路線等只有在實(shí)物加工時(shí)或加工后才能得到驗(yàn)證；（5）沒(méi)有虛擬仿真環(huán)節(jié)，物理驗(yàn)證消耗成本大，很多質(zhì)量問(wèn)題無(wú)法提前預(yù)見(jiàn)，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致批量召回。

3西門子數(shù)字化企業(yè)集成解決方案

所謂數(shù)字化企業(yè)，是指那些由于使用數(shù)字技術(shù)，改變并極大拓寬自身戰(zhàn)略選擇的企業(yè)。數(shù)字化企業(yè)具有自身的戰(zhàn)略特點(diǎn)，建立了一種企業(yè)模式，能夠以新的方式創(chuàng)造并捕捉利潤(rùn)，建立新的、強(qiáng)大的客戶和員工價(jià)值理念。更重要的是，數(shù)字化企業(yè)應(yīng)當(dāng)具有獨(dú)特性。我國(guó)工業(yè)全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成必然趨勢(shì),借鑒西門子數(shù)字化企業(yè)集成解決方案，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)造了技術(shù)上的先決條件。在離散工業(yè)和過(guò)程工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，西門子正攜手客戶推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。無(wú)論企業(yè)何種規(guī)模，何種行業(yè)，落地工業(yè)4.0的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。西門子是全球領(lǐng)先的技術(shù)企業(yè)，170年來(lái)不斷致力于卓越的工程技術(shù)、創(chuàng)新、品質(zhì)、可靠和國(guó)際化發(fā)展。西門子業(yè)務(wù)遍及全球，專注于電氣化、自動(dòng)化和數(shù)字化領(lǐng)域。作為世界最大的高效能源和資源節(jié)約型技術(shù)供應(yīng)商之一，西門子在高效發(fā)電和輸電解決方案、基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，以及工業(yè)自動(dòng)化、驅(qū)動(dòng)和軟件解決方案等領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。西門子還是影像診斷設(shè)備，如計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振成像系統(tǒng)，以及實(shí)驗(yàn)室診斷和臨床信息技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先的供應(yīng)商。西門子作為全球數(shù)字化頂級(jí)供應(yīng)商，其數(shù)字創(chuàng)新平臺(tái)能為數(shù)字化企業(yè)在軟件方面奠定基礎(chǔ)。這一平臺(tái)可以在產(chǎn)品性能、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等方面培養(yǎng)持續(xù)的創(chuàng)造力。西門子數(shù)字化企業(yè)集成解決方案支持企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實(shí)施直至服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)打造一致、無(wú)縫的數(shù)據(jù)平臺(tái)，形成基于模型的虛擬企業(yè)和基于自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)企業(yè)鏡像。西門子形象地稱之為數(shù)字化雙胞胎，完整真實(shí)地再現(xiàn)整個(gè)企業(yè)，從而幫助企業(yè)在實(shí)際投入生產(chǎn)之前即能在虛擬環(huán)境中優(yōu)化、仿真和測(cè)試，在生產(chǎn)過(guò)程中也可以同步優(yōu)化整個(gè)流程，最終實(shí)現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)，并快速創(chuàng)新上市，鍛造企業(yè)的持久競(jìng)爭(zhēng)力。西門子持續(xù)將新組織和新技術(shù)高效地融入其行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)字化企業(yè)軟件套件中，幫助企業(yè)為產(chǎn)品和生產(chǎn)線創(chuàng)造全面、精確的數(shù)字化雙胞胎，占據(jù)行業(yè)優(yōu)勢(shì)。

4數(shù)字化企業(yè)發(fā)展路徑

總結(jié)我國(guó)制造企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，一般會(huì)經(jīng)歷設(shè)計(jì)數(shù)字化、裝配數(shù)字化、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化、管理數(shù)字化幾個(gè)階段，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能工廠。鑒于我國(guó)制造業(yè)現(xiàn)狀，推薦按以下路徑進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型：（1）逐步引入西門子數(shù)字化企業(yè)軟件套件，應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)的各個(gè)階段，并制定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；（2）將產(chǎn)品三維模型打造為傳遞下游生產(chǎn)活動(dòng)所需詳細(xì)信息的恰當(dāng)載體，企業(yè)所有部門和團(tuán)隊(duì)都使用三維模型作為信息傳遞途徑；（3）將所有流程數(shù)據(jù)通過(guò)生產(chǎn)生命周期管理軟件進(jìn)行管理，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，將虛擬仿真過(guò)程提前；（4）在數(shù)字化制造技術(shù)的幫助下，設(shè)計(jì)和工藝人員在生產(chǎn)生命周期管理統(tǒng)一的虛擬平臺(tái)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、仿真與模擬驗(yàn)證；（5）引入本地化技術(shù)支持，貼合企業(yè)實(shí)際需求，進(jìn)行知識(shí)庫(kù)定制、模板制作、工藝流程定制及二次開(kāi)發(fā)等。西門子數(shù)字化產(chǎn)品套件支持制造企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程，但是企業(yè)的需求遠(yuǎn)不止于此，如何更好地將數(shù)字化軟件與企業(yè)當(dāng)前的需求結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行流程化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的協(xié)同開(kāi)發(fā)，這才是重點(diǎn)。針對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中所面臨的難題和痛點(diǎn)，進(jìn)行深入剖析，提出立足企業(yè)現(xiàn)狀、基于西門子工業(yè)軟件產(chǎn)品的效率倍增數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)。效率倍增指基于西門子軟件平臺(tái)的深度數(shù)字化應(yīng)用服務(wù)，結(jié)合用戶企業(yè)產(chǎn)品的特點(diǎn)和需求，幫助用戶實(shí)現(xiàn)真正基于三維的研發(fā)，建立真正的虛擬數(shù)字研發(fā)流程體系和數(shù)據(jù)包規(guī)范。效率倍增的核心是根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)流程和產(chǎn)品特點(diǎn)，基于MBD（ModelBasedDefinition）規(guī)范，構(gòu)建企業(yè)級(jí)模型產(chǎn)品知識(shí)體系，對(duì)市場(chǎng)和客戶需求、生產(chǎn)過(guò)程中的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，成為可統(tǒng)計(jì)、可計(jì)算、可分析的數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)制造環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化，與信息數(shù)據(jù)對(duì)稱，逐步取代人在制造過(guò)程中的重復(fù)性工作，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)制造。最終建立以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)、以數(shù)字化流程為效率、以物料清單為核心、以上下游協(xié)同為關(guān)鍵的制造全過(guò)程。按企業(yè)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，具體分為以下版塊：基于MBD的快速研發(fā)設(shè)計(jì)、基于MBD知識(shí)工程的工程設(shè)計(jì)、基于MBD的仿真行業(yè)應(yīng)用、基于MBD的工裝仿真設(shè)計(jì)、基于MBD的模具快速設(shè)計(jì)、基于MBD的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)、基于MBD的工藝仿真優(yōu)化、基于MBD的制造規(guī)劃設(shè)計(jì)、基于MBD的質(zhì)量規(guī)劃工程、面向企業(yè)的增材制造應(yīng)用、面向企業(yè)的數(shù)字化服務(wù)。

5基于MBD的設(shè)計(jì)工藝一體化解決方案

MBD指用集成的三維實(shí)體模型來(lái)完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息，詳細(xì)規(guī)定三維實(shí)體模型中產(chǎn)品尺寸、公差的標(biāo)注規(guī)則和工藝信息的表達(dá)方法。MBD使三維實(shí)體模型成為生產(chǎn)制造過(guò)程中的唯一依據(jù)，改變了傳統(tǒng)以二維工程圖紙為主、以三維實(shí)體模型為輔的制造方法，使集成化的三維數(shù)字化實(shí)體模型成為生產(chǎn)過(guò)程中的主要依據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)管理及設(shè)計(jì)下游的活動(dòng)，包括工藝規(guī)劃、車間生產(chǎn)等產(chǎn)生重大影響。應(yīng)用基于MBD的設(shè)計(jì)工藝一體化解決方案，企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化產(chǎn)品定義、三維數(shù)字化工藝開(kāi)發(fā)和三維數(shù)字化數(shù)據(jù)應(yīng)用，形成一個(gè)完整且基于MBD的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、工藝、制造技術(shù)應(yīng)用體系。

5.1汽輪機(jī)公司

某汽輪機(jī)公司作為機(jī)械工業(yè)100強(qiáng)和全國(guó)三大汽輪機(jī)制造基地之一，現(xiàn)有總資產(chǎn)逾120億元和7000余名員工，專業(yè)技術(shù)人員2500余名，中高級(jí)人員占48%，主要生產(chǎn)設(shè)備2500余臺(tái)，其中大、精、稀設(shè)備和數(shù)控機(jī)床500余臺(tái)。經(jīng)過(guò)40年的建設(shè)發(fā)展，該公司現(xiàn)已具備了各等級(jí)火電汽輪機(jī)、核電汽輪機(jī)開(kāi)發(fā)研制和批量生產(chǎn)的綜合實(shí)力。自建立以來(lái)，公司已累計(jì)生產(chǎn)各種類型機(jī)組660余臺(tái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過(guò)25%，產(chǎn)品遍及全國(guó)各地，并出口馬來(lái)西亞、印度尼西亞、伊朗、孟加拉國(guó)、巴基斯坦等國(guó)，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平和使用性能均受到國(guó)內(nèi)外用戶的普遍好評(píng)。該公司在數(shù)字化制造方面起步較早，已經(jīng)在部分車間成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的工作。盡管如此，在數(shù)字化制造方面還存在很多問(wèn)題，目前比較突出的問(wèn)題表現(xiàn)如下：（1）設(shè)計(jì)平臺(tái)不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)交換困難，很難實(shí)現(xiàn)協(xié)同辦公，重復(fù)工作量大；（2）技術(shù)準(zhǔn)備流程較長(zhǎng)，工作流程幾乎為單線條模式，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞到工藝、采購(gòu)、生產(chǎn)等部門的流程長(zhǎng)；（3）零件三維模型重用性差，同一個(gè)零件，設(shè)計(jì)部門要建模，工藝部門要建模，重復(fù)勞動(dòng)量較大。針對(duì)該公司在數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中存在的比較突出的問(wèn)題，對(duì)葉片譜系歸納總結(jié)，梳理葉片工程設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，建立葉片參數(shù)化要素庫(kù)，實(shí)現(xiàn)模塊化驅(qū)動(dòng)，為葉片智能快速設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。開(kāi)發(fā)葉片知識(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)葉片的自動(dòng)創(chuàng)建、智能編輯等設(shè)計(jì)工作，極大地提高了葉片設(shè)計(jì)的工作效率。具體實(shí)施效果如下：（1）統(tǒng)一了軟件平臺(tái)，使數(shù)據(jù)溝通沒(méi)有障礙；（2）建立完整的葉片三維設(shè)計(jì)規(guī)范，規(guī)范了葉片的設(shè)計(jì)流程；（3）開(kāi)發(fā)基于知識(shí)工程的葉片設(shè)計(jì)、工藝一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)葉片全三維設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用；（4）利用葉片結(jié)構(gòu)化知識(shí)模板技術(shù)，實(shí)現(xiàn)葉片三維模型自動(dòng)創(chuàng)建；（5）基于產(chǎn)品知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)葉片尺寸自動(dòng)標(biāo)注；（6）自動(dòng)生成葉片三維結(jié)構(gòu)化工藝；（7）幫助企業(yè)建立了基于葉片三維模型的設(shè)計(jì)、工藝知識(shí)體系。通過(guò)效率倍增數(shù)字化技術(shù)服務(wù)，該公司葉片分廠建立了快速設(shè)計(jì)、快速工藝一體化平臺(tái)，葉片設(shè)計(jì)、工藝編制效率提升了80%，交貨期縮短了20%。該公司研發(fā)了統(tǒng)一平臺(tái)，協(xié)助梳理葉片需求數(shù)據(jù)化，建立基于葉片三維模型的結(jié)構(gòu)化知識(shí)體系，從而實(shí)現(xiàn)基于MBD的葉片敏捷精準(zhǔn)化制造。由此，該汽輪機(jī)公司向數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

5.2儀器儀表公司

某儀器儀表公司成立于1999年，其前身是1965年從上海、江蘇、遼寧等地內(nèi)遷的熱工儀表總廠，是20世紀(jì)60年代國(guó)家重點(diǎn)布局的三大儀器儀表制造基地之一，主要生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)工業(yè)自動(dòng)化儀表及控制裝置。工業(yè)自動(dòng)控制裝置制造業(yè)跨裝備制造和電子信息兩大領(lǐng)域，其整體發(fā)展水平不僅體現(xiàn)國(guó)家的綜合科技實(shí)力，而且維系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全，是高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、推進(jìn)新型工業(yè)化、實(shí)施智能制造、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以及促進(jìn)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要支撐，是21世紀(jì)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。該公司在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上十分坎坷，目前比較突出的問(wèn)題表現(xiàn)如下：（1）缺少三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品可靠性低；（2）手工搭建物料清單，與模型、圖紙沒(méi)有關(guān)聯(lián)，錯(cuò)誤率及返工率高；（3）訂單選配參數(shù)不統(tǒng)一，產(chǎn)品系列多，導(dǎo)致設(shè)計(jì)冗余度高，產(chǎn)品零部件通用性低；（4）二維工藝編制較粗糙，且僅有零件通用工藝，無(wú)法指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。采用基于MBD的設(shè)計(jì)工藝一體化解決方案，幫助該公司解決了上述問(wèn)題，具體表現(xiàn)在對(duì)球閥閥體部件類別歸納總結(jié)，梳理球閥選型設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，建立閥體部件及各個(gè)零部件的參數(shù)化模板，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品級(jí)模塊化驅(qū)動(dòng)，為閥體部件智能裝配做好準(zhǔn)備。開(kāi)發(fā)知識(shí)設(shè)計(jì)平臺(tái)，根據(jù)工程物料清單實(shí)現(xiàn)閥體部件和管道附件的智能裝配、智能工程圖等設(shè)計(jì)工作，極大地提高了搭建物料清單和球閥設(shè)計(jì)的工作效率，降低返工率。開(kāi)發(fā)工藝平臺(tái)，根據(jù)產(chǎn)品模型實(shí)現(xiàn)快速搭建和重用產(chǎn)品零件工藝。具體實(shí)施效果如下：（1）采用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)驅(qū)動(dòng)、經(jīng)驗(yàn)積累，以及沒(méi)有障礙的數(shù)據(jù)溝通；（2）建立完整的球閥三維設(shè)計(jì)規(guī)范、二維制圖規(guī)范、檢查規(guī)范，規(guī)范了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程；（3）開(kāi)發(fā)基于球閥產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)、工藝一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)球閥全三維設(shè)計(jì)和快速工藝，完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用；（4）基于客戶訂單及產(chǎn)品參數(shù)信息進(jìn)行判斷，快速搭建產(chǎn)品物料清單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用產(chǎn)品工程物料清單及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化知識(shí)模板技術(shù)，實(shí)現(xiàn)閥體部件和管道附件的三維模型智能裝配；（5）快速生成球閥零件的三維結(jié)構(gòu)化工藝；（6）幫助該公司建立了基于球閥三維模型的工程設(shè)計(jì)、工藝知識(shí)體系。通過(guò)效率倍增數(shù)字化技術(shù)服務(wù)，該公司建立了球閥自動(dòng)搭建物料清單、快速設(shè)計(jì)和快速工藝一體化平臺(tái)，球閥物料清單搭建、設(shè)計(jì)，以及工藝編制效率提升了80%，交貨期縮短了20%。該公司建立了協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，梳理客戶標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品參數(shù)信息，快速搭建產(chǎn)品物料清單，并實(shí)現(xiàn)基于球閥產(chǎn)品級(jí)的三維模型庫(kù)快速設(shè)計(jì)，建立三維結(jié)構(gòu)化工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于MBD的球閥敏捷精準(zhǔn)化制造。由此，公司走上了更可靠、更高效的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之道。

6基于MBD的仿真行業(yè)應(yīng)用

6.1電機(jī)

電機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的多物理場(chǎng)問(wèn)題，涉及的領(lǐng)域包括電磁、結(jié)構(gòu)、控制、流體和溫度等。隨著新材料、新工藝及各種電機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越苛刻，同時(shí)精度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)的要求，必須借助于現(xiàn)代仿真技術(shù)才能解決設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題。通過(guò)數(shù)字化仿真軟件，可以分析電機(jī)組件的靜態(tài)剛度和強(qiáng)度、沖擊剛度和強(qiáng)度，以仿真來(lái)驗(yàn)證客戶設(shè)計(jì)方案的合理性。

6.2汽車零部件

從智能電子、信息娛樂(lè)、電信到高級(jí)軟件等領(lǐng)域，車輛制造商正在為今天的消費(fèi)者不斷推出突破性的創(chuàng)新科技。同時(shí)，面對(duì)日益增長(zhǎng)的燃料費(fèi)用和嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，汽車制造商需要重新設(shè)計(jì)汽車系統(tǒng)，包括空氣動(dòng)力學(xué)、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、車身、乘客舒適性及電氣電子系統(tǒng)等。數(shù)字化仿真軟件針對(duì)汽車零部件進(jìn)行靜態(tài)剛度和強(qiáng)度分析、動(dòng)態(tài)剛度和強(qiáng)度分析、模態(tài)分析、多體動(dòng)力學(xué)分析及疲勞分析，通過(guò)仿真驗(yàn)證客戶設(shè)計(jì)方案，確認(rèn)零部件失效的原因，并驗(yàn)證改進(jìn)方案。

7基于MBD的模具快速設(shè)計(jì)

注塑模具企業(yè)目前大多采用三維數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，部門之間流通的數(shù)據(jù)格式根據(jù)企業(yè)信息化水平的不同，部分基于三維數(shù)據(jù)，但更多的是基于二維數(shù)據(jù)，即工程圖傳遞。如質(zhì)檢部門基于工程圖進(jìn)行檢測(cè)，加工和裝配部門也基本全部基于二維圖紙。這與企業(yè)硬件設(shè)備的配置有直接關(guān)系，可見(jiàn)二維工程圖在模具企業(yè)中依然具有比較重要的作用，對(duì)模具企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造周期有較大影響。某企業(yè)是中國(guó)最大的汽車線束生產(chǎn)企業(yè)之一，為國(guó)內(nèi)各大整車制造商供貨。該企業(yè)承接各種線束接插件的模具設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)業(yè)務(wù)，其產(chǎn)品質(zhì)量獲得客戶廣泛認(rèn)可。該企業(yè)是外商在中國(guó)的全資子公司，在10年前就已經(jīng)開(kāi)始采用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，軟件應(yīng)用水平在當(dāng)時(shí)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。但是隨著我國(guó)模具企業(yè)的飛速發(fā)展，國(guó)家對(duì)企業(yè)信息化建設(shè)的重視，越來(lái)越多的模具企業(yè)通過(guò)對(duì)軟件的定制開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)軟件深層次的應(yīng)用，并取得了顯著的成效，使設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量都有了很大提高，競(jìng)爭(zhēng)力大大加強(qiáng)。而該企業(yè)仍然延續(xù)著十幾年前的軟件應(yīng)用方式，水平還一直停留在原始狀態(tài)，相對(duì)而言競(jìng)爭(zhēng)力明顯減弱，導(dǎo)致在利潤(rùn)方面也越來(lái)越?jīng)]有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)該企業(yè)的現(xiàn)狀，定制了系統(tǒng)化的專用制圖環(huán)境，以及可靈活使用的工程圖工具，具體包含模具屬性快速填寫(xiě)工具、零部件屬性快速填寫(xiě)工具、工程圖批量創(chuàng)建工具、視圖自動(dòng)擺放工具、外形尺寸自動(dòng)標(biāo)注工具、標(biāo)題欄自動(dòng)填寫(xiě)工具、尺寸格式工具、尺寸序號(hào)工具、尺寸上色工具、尺寸加粗工具、尺寸版本號(hào)標(biāo)注工具、技術(shù)要求快速填寫(xiě)工具、自動(dòng)物料清單表輸出工具、批量打印工具等。通過(guò)效率倍增數(shù)字化技術(shù)服務(wù)，該企業(yè)的設(shè)計(jì)制圖效率提升了80%，人力成本大大降低。

8基于MBD的質(zhì)量規(guī)劃解決方案

質(zhì)量安全問(wèn)題一直是制造型企業(yè)最關(guān)注的問(wèn)題之一，即使是世界上著名的大型汽車制造商，也會(huì)存在各種各樣的質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至要進(jìn)行整車召回。隨著汽車的不斷普及，各種質(zhì)量問(wèn)題頻出，小則為車身附件、電器、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器問(wèn)題，大則為斷軸門事件、剎車門事件，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命安全。質(zhì)量成本問(wèn)題也長(zhǎng)期困擾著汽車制造企業(yè)，例如：對(duì)于不良的變速器定位設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)，只需要幾個(gè)小時(shí)時(shí)間的檢查和修改；而若在試生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)，則要花費(fèi)10萬(wàn)~25萬(wàn)美元的成本；如果在量產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)，將是百萬(wàn)美元級(jí)別以上的成本，同時(shí)還要承擔(dān)延期、召回、信譽(yù)受損等影響?？梢?jiàn)，只有在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，才能把質(zhì)量控制在好的質(zhì)量成本區(qū)，否則質(zhì)量成本就會(huì)處于壞的區(qū)域，對(duì)于企業(yè)而言，損失將是相當(dāng)嚴(yán)重的。制造偏差問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的功能、可裝配性、外觀和舒適性。以汽車裝配舉例，車門關(guān)閉力太大、風(fēng)噪異常、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋周邊配合不良、輪胎漂移、牽引異常、前大燈匹配困難等都是由制造偏差所引起的問(wèn)題。西門子提供了五種基本工具來(lái)作為解決方案：可視化平臺(tái)上的三維公差分析和變異仿真工具、NX三坐標(biāo)編程工具、尺寸規(guī)劃和驗(yàn)證工具、糾正和預(yù)防方案管理、特征管理。通過(guò)效率倍增數(shù)字化技術(shù)服務(wù)，對(duì)三維公差分析和變異仿真工具、三坐標(biāo)編程工具進(jìn)行集成研發(fā)，對(duì)其它工具的功能進(jìn)行優(yōu)化，以提高五種工具的使用效率及使用質(zhì)量，為企業(yè)帶來(lái)定制化的質(zhì)量解決方案，幫助企業(yè)解決質(zhì)量安全、質(zhì)量成本和制造偏差問(wèn)題。

作者：周挺 單位：上海聯(lián)宏創(chuàng)能信息科技有限公司