基于模型的闭环尺寸质量管理

1、基于模型的闭环尺寸质量管理Model Based Quality日程数字化趋势与挑战基于模型的尺寸质量管理（MBQ）设计 vs. 制造的尺寸质量信息管理Q&A数字化企业工业4.0 制造业发展趋势第四次工业革命数字化第三次工业革命自动化第二次工业革命电气化与规模化组织生产第一次工业革命技术Sources: BITKOM, BCG 德国信息通讯和新媒体协会，波士顿咨询公司大数据与分析技术增强现实增材制造如3D打印工业云信息安全工业互联网（硬件集成传感器的网络）水平或垂直的软件集成仿真自主机器人蒸汽机特征操作层、设备层与系统层在整个价值链中互联互通主制造商、供应商甚至与客户之间可实时获取关联信息各个

2、环节可自适应持续优化，如成本变更、资源利用率、需求变更等等汽车大灯周边缝隙过大及左右不均传递给消费者较差的感知质量体验 对该品牌做工产生犹豫怀疑其制造精度不过关进一步联想到操纵稳与安全的可靠性 继续动摇质量形象品牌形象与口碑受损制造业面临的产品质量挑战制造业面临的产品质量挑战汽车大灯周边缝隙过大及左右不均制造过程的精度控制、偏差管理制造尺寸偏差数据的监控、分析监控对象与范围的合理制定在设计早期就预测偏差、识别关键影响因子 从设计到工艺再到制造全过程管理尺寸偏差再从制造回到设计优化结构与工艺形成闭环制造业面临的产品质量挑战镜头光学模组S运动机构对中性开关门力过大风噪操纵稳定性密封密封性性开关门异

3、响驾驶平顺性间间隙均匀隙均匀外外观观高档高档刮擦异响换档冲击风噪AV Gap卡纸、吞纸、传送喷墨头运动机构精确度跑偏、回正阻滞、偏磨大灯调节困难 周边间隙不均制造（精度）偏差会影响产品的：功能性可装配性感知质量特性（内外观）挑战: 如何以低成本（制造商盈利）来提超超超大大大几何尺几何几何尺尺寸件的寸件寸件的的一次性一次一次性性对对对接成接成接成功率功率功率意）富有竞争力产品（物美价廉）M卡槽、按钮感知质量、I 操纵稳定性机框与屏幕对中性、驾驶平顺性插槽对齐性供高质量（客户满产品质量管理核心是对制造偏差的管理数字化制造助力质量强国“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，。 必须坚持质量第一

4、、效益优先，。必须把发展经济的着力点放在实体经济上，把提高供给体系质量作为主攻方向，显著增强我国经济质量优势，。”数字化企业的驱动动力工业4.0 制造业发展趋势程”Japan全方位高粘度的“创新工学术、技术与工业互联发展人力资源保持复杂产品的制造“创新25”战略Siemens挑战：高质量、低成本！设计阶段：设计出合理优化的GD&T和装配工艺缺乏对公差分配和装配工艺进行虚拟验证和优化的工具缺乏确认关键特征和功能尺寸的能力尺寸工作不同步，各部门之间缺乏协同和反馈机制缺乏管理经验和推动产品质量持续改进的方法和手段产品开发周期长、后期设计变更多制造阶段：有效监控过程质量，实现设计意图CMM检测方案线手

5、工编程，检测设备和PMI利用效率低缺乏对深层次过程质量问题的实时监控和关联钻取分析检测数据量大类杂，数据处理工作繁复低效尺寸信息（数模、PMI、检测方案、程序、设备、检测数据、质量报告、供应商信息）缺乏动态关联和管理质保工作和产品开发脱节，没有形成尺寸信息反馈闭环建议：在整个产品开发过程中有效重复利用PMI信息（分析、加 工、检测、制图、生产）推动跨部门尺寸同步工程和数字样机验证先进的测量数据交互分析手段自动化的质量信息处理和监控机制捕捉最佳经验和方法，推进企业工艺标准化单一关联的产品、工艺、设备信息源，形成质量信息闭环基于网络的企业级质量管理综合看板设计验证检测规划生产监控尺寸管理制造偏差管

6、理的挑战：基于数据闭环的设计 v.s 制造MBD与PMI协同加工检测分析产品信息管理重用重用重用制图重用设计重用生产重用基于模型的闭环尺寸质量管理Model Based Quality通过PLM平台持续改善CAD数模/PMI语义模型测量数据纠错与防错系统CAPA先期质量策划面向质量的设计面向质量的规划面向质量的制造客户质量保障偏差仿真分析(VA)PMI驱动的CMM测量规划 (NX CMM)制造数据监控分析发布系统(DPV)纠错与防错措施(CAPA)尺寸质量设计（DFQ）与规划（PFQ）环节流程及关键交付物初始仿 真分析2、结构设计分析、干涉检查（数据库）、焊接可行性尺寸分析持、释放顺序尺寸质量

7、比较分 析2.3、装配顺序比较分析2.5、装卸路径检查3、RPS 和GD&T设计3.1、RPS 设计、定位类型与符号命名规则、定位特征规范与说明、零部件RPS鲁棒性分析、RPS模型最佳实践库3.2、GD&T图纸、公差库（零部件公差和工艺能力）、生产工艺能力研究分析（逆向）、图纸评审与优化、模夹检基准一致性（CDLS）检查、图纸发布：2D/3D/PMI/MBD4、检测规划、测量点命名规则、测量计划、关键尺寸质量跟踪模板、检测规划、检具设计与评审、CMM离线编程和验证（DMIS）1.1、竞争产品分析尺寸管理角度的造型评审对标分析：基准与定位策略竞争产品外观配合测量与分析1.2、DTS 定义制定初始

8、尺寸名义值和公差增加断面标注及说明1.3、DTS验证与优化主系统公差分配与叠加：子系统VA黑盒建模结合RSS总系统VA细化实施活动节点审查/尺寸健康度检查直至量产阶段的DTS追踪表虚拟Cubing与视觉效果验证1、DTS设计尺寸质量DFQ组织架构及工作流程：职责矩阵表，泳道图，文档等制造数据 仿真分析节 点 审 查节点 优化仿审 真分析 查节 点 审 查节 点 审 查2.4、尺大型柔寸性板质件/系量统工装D夹 F2.Q6、同组心孔织虚拟直架径通构过性分及析VA仿真分析：产品零部件、各级分总成装配、总成装配，机加过程工作流程：职责矩阵表，泳道图，文档等尺寸质量制造环节（BFQ）流程及关键交付物尺

9、寸质量DFQ组织架构及工作流程：职责矩阵表，泳道图，文档等DPV：实时（测量系统和产品）质量信息采集、跟踪、分析和发布测量系统分析（MSA）工艺能力分析生产件批准程序（PPAP）生产验证测量数据分析和发布统计过程控制（SPC） 自定义检测报告测抽样检查制造数据 仿真分析节 点 审 查初始仿 真分析优化仿 真分析节 点 审 查节 点 审 查节 点 审 查VA仿真分析：产品零部件、各级分总成装配、总成装配，机加过程闭环尺寸质量管理的设计环节工具设计环节尺寸质量管理收益案例基于模型的闭环尺寸质量管理 (MBQ)案例展示: 几何尺寸与形位公差（GD&T）设计 设计优化循环工时对比1. Annotate

10、 GD&T in NX PMI(01:00)3. Update GD&T in NX PMI (00:10)4. Verify GD&T in VA(00:20)5. Update GD&T in NX PMI (00:10)6. GD&T Simulation & Validation in VA(01:30)7. Update GD&T in NX PMI (00:15)场景一：从NX开始的设计过程 (或者其它CAD软件)场景二：从VSA开始的设计过程1. Annotate GD&T in VA (00:20)2. GD&T Simulation & Validation in VA(01

11、:30)3. Annotate GD&T in NX PMI(00:30)8. Verify GD&T in NX CheckMate(00:05)9. Generate 2D Drawing w/ GD&Ts(00:30)4. Verify GD&T in NX CheckMate(00:05)5. Generate 2D Drawing w/ GD&Ts(00:30)Conclusion:VA for GD&T Design (scenario 2) shortens design cycle by 30% or moreVA for GD&T Design shifts design c

12、ycle left and enables early virtual build & validationTo digitalize importing GD&Ts from VA to CAD PMI (scenario 2 from step 2 to 3) would furthercut down design cycle and significantly improve PMI integrity & interoperabilityTo automate initial GD&T creation (scenario 2 at step 1) would lower techn

13、ical threshold for GD&T design and further shorten design cycle2. Verify GD&T in NX CheckMate(00:15)闭环尺寸质量管理的制造环节大数据平台测量信息采集据收集数质量协同与网络报告发布数据转换 和加载历史质量数据报告交互式Root Cause分析与图形化报告创建测量信息提取、转换并加载产品生命周期管理历史数据报告三维交互分析基于网络的信息发布和协同制造环节尺寸质量大数据平台收益案例制造环节尺寸质量大数据平台平台收益案例制造环节尺寸质量大数据平台收益案例基于模型的质量 (MBQ)掌机一体成型面板案例Vi

14、deo Script2016 Cover QLM Demo (a Cover Case) Video Script (04:34)GD&T Design & Verification (00:09 -01:31)Design Cover part-level GD&T (VSA) (00:09 -00:26)Import the CAD models (JT)Create featuresCreate datum schemeLink to tolerance libraryDisplay the preliminary GD&TAdd a Virtual Gage Fixture to bu

15、ild a baseline model of the Cover Case (VSA) (00:27 -00:45)Import/link the CAD models (JT)Rearrange the BOMAdd locator/mating features to the virtual gageAdd assembly operationsSimulation & Analysis (VSA) (00:46 -01:20)Show measurement operationsRun VSA simulation to virtually load 2000 different ca

16、se parts to the virtual checking fixture and make measurementsAnalyze the results and run iterations to verify design changesThe reds in the histograms indicate out of specsView statistics in the result tablesOpen the HLM (high-low-mean) report of a flush measurement to see top contributors: the #1

17、contributor is the surface profile tolerance of the case bottom ribbon surface: composite of SPF|0.1|A|B|C and |SPF|0.05/dia50Change the #1 contributor tolerance in the tolerance library from “General Surface_Class A_|A|B|C” to “General Surface_Class A_|D|E|F” (SPF|0.1|D|E(M)|F(M) and |SPF|0.05/dia5

18、0)Run 2000 VSA simulations to evaluate the improvementThe results show all flush measurements appear to be green(not shown in the video) Communicated the design and manufacturing requirement changes (datum reference schemes and the angular requirement, etc.) with manufacturing and received approvalDisplay the confirmed GD&TsCreate the 3D Master Model Package for design release (NX) (01:21 -01:31)Document the GD&Ts in 3D semantic PMIBalloon the GD&Ts (NX BCT)Gene