开关智能制造项目可行性研究报告

智能制造试点示范项目申报书项目名称:开关智能制造项目申报单位（ 盖章）:推荐单位（ 盖 章）:申 报 日 期:（一）项目概述智能开关柜智能制造项目以公司新投产的现代化智能开关柜生产车间为基础，通过提升制造企业综合集成水平，实现企业活动的可知、可视和可控，促进企业与市场深度交融，提高生产效率和灵活度，培育企业核心竞争力，从而大力提升企业的赢利能力和发展潜力。公司新投产的现代化智能开关柜生产线装备有焊接机器人设备、数控冲床、全自动端子压着机、装备机器人、AGV小车、立体仓库等先进自动化设备，以及相配套的电气三维布线软件、电气CAD设计软件、ERP、MES、PLM、自动化测试软件等相应的应用软件，自动化和信息化水平处于国内行业领先水平。公司引入了精益六西格玛生产管理，通过对精益六西格玛管理思想的导入，对生产线的工艺流程各工序环节进行了反复优化，并利用仿真技术进行了模拟,生产效率和管理水平得到了显著提升，在行业内具有显著的示范效应。智能开关柜智能制造项目将在全自动生产线改造、网络建设、信息系统规划整合及MES完善、工业现场分析及设备状态监测、数字化设计与仿真、云计算技术研究与应用、智慧用能研究及应用、技术体系标准化等方面进行持续改造升级。本项目的实施，有望进一步完善车间内部互联互通网络架构，提升企业综合集成水平，实现企业设计、工艺、制造、管理、物流等环节的集成优化，推进公司在数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。（二）项目实施的先进性1、智能制造行业发展现状近年来我国电力装备智能制造技术及其产业化发展迅速，并取得了较为显着的成效。但相比国际先进水平，在基础设备设施建设、先进制造工艺、自动化技术、生产管理和核心技术等方面存在严重不足。1、基础设备设施电力装备制造行业中，机床、刀具、夹具、检测仪器等设备的关键零部件我国还不能自己生产制造，完全依赖进口，这在很大程度上限制了我国电力装备制造业的发展。2、制造工艺高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法在我国普及率不高。3、自动化技术数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等柔性自动化、智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化技术、柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。4、生产管理准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术仅限于在我国只有少数大型企业局部采用，多数小型企业仍处于经验管理阶段。5、核心技术我国对外技术依存度高达50%，而美国、日本约为5%左右，一般发达国家这一比率也在30%以下。并且我国的关键技术自给率低,占固定资产投资40%左右的设备投资中,有60%以上要靠进口来满足,高科技含量的关键装备基本上依赖进口。2、项目实施的先进性（1）行业领先的自动化生产技术福州天宇电气股份有限公司智能开关柜生产线采用了焊接机器人设备、数控冲床、全自动端子压着机、装备机器人、AGV小车、立体仓库等先进自动化设备。相比以前开关柜的生产过程全部靠人工来完成，装配过程需要人工送料、安装、焊接，测试过程需要人工装卸，工序之间人工转运等，即浪费时间，又需要大量人力，生产效率低下，质量难以保证；项目确定后，通过改进产品设计，开发自动接线技术，自动物料传送等，解决可靠性焊接等技术难题，设计并搭建了从装配、测试到包装工序的全流程自动化智能开关柜生产线。目前，该生产线在行业内自动化程度处于领先地位。（2）智能柔性化生产技术通过在零部件上配置条形码、在生产线关键部位安装RFID标签和产品内设置标示码等多种识别技术的综合运用，实现了生产过程中产品的实时跟踪,可以实现多种规格产品的同时在线生产。不仅满足了大批量产品生产需要,又能满足在大批量生产的同时，可随时插入小批量定单。同时也为实现产品质量全生命周期追溯提供了技术保障。（3）生产智能调度通过开发各种智能化设备,并依据工业互联网通信及其它各种通信接口,借助MES制造执行系统等实现设备间的互联互通,设备在线、离线、忙碌、空闲及设备故障等状态，及上道工序进展等工艺进程实时传送到信息中心，并通过MES系统完成生产线智能调度，实现高效生产。（4）完善的数据采集体系及实时质量监控系统在生产线各个环节设立500多个数据采集点，通过各种数据采集技术的综合运用，实现生产过程数据全面采集，生产工艺数据自动数采率92%，并建立实时数据库平台，将生产工艺数据实时上传到数据中心；建立质量信息管理系统，利用六西格玛质量管理方法对实时生产数据进行分析，及时对产品质量问题发出预警，预防严重质量问题的发生。3、效益及成果项目实施后，与手工生产模式相比，生产效率提升3倍，节省一线操作人员2倍，直通率由原来的87%提升到97%，产品合格率由原来的92%提升到99%以上，节约能耗30%，生产能力提升4.5倍。4、目标产品市场前景分析据行业统计分析，在国际经济并不太景气的大环境中，配电柜行业也同我国经济一样，仍实现了稳中有进，平稳运行的态势。随着电力设施的建设而逐步扩大，国内外配电柜需求普遍处于扩张状态，市场前景比较可观。从产业环境上看，电力工业发展迅速，预计至2020年发电投资2万亿元，电网建设3-3.6万亿元，智能电网对电气设备有超过1万亿元的市场需求；预计至2020年发电机总装机容量将达17.8亿千瓦，其中太阳能发电装机容量达到2000万千瓦，风力发电装机容量达到1.5亿千瓦，为配电柜行业提供了更多市场空间。因此，在智能电网进入建设重要时期，城镇化建设的快速进行，城乡配电网的智能化建设，智能电网及智能成套设备、智能配电、控制体系已进入黄金发展期的新机遇下，特别是新一代节能、节材、高性能的配电柜产品将得到更大的发展，市场需求日趋旺盛，为智能化升级提供了必要的市场条件。在我国配电柜中，低档产品还在大批量生产。而福州天宇电气股份有限公司生产的智能开关柜属于高端产品，市场竞争力明显。开关类产品有6项达到国际先进水平,7项达到国内先进水平；主要产品获得福建省名牌产品并且有2项国优产品、5项部优产品。尤其是智能开关柜项目的实施能进步提升产品的制造效率和制造质量，满足大批量制造和个性化制造需求，实现制造信息的资源共享。项目实施后有利于向同行业或相关行业进行推广，市场前景广阔，预计达到100亿元以上规模。综上所述，我们目前不仅已经初步满足了智能开关柜智能制造的关键要素，而且具备了全面实现智能制造的良好物资条件和技术能力。三、项目实施现状（一）项目系统模型建立与运行情况福州天宇电气有限公司智能开关柜生产车间的总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型，并进行模拟仿真，实现规划、生产、运营全流程数字化管理。在生产线的设计过程中，我们采用了CAD、SolidWorks、Kmcad/KMCAPP、superworks等软件实现了生产线产品的可视化设计，并利用先进仿真系统Flexsim等对工厂设计、生产系统在投运前进行模拟仿真研究，同时运用精益生产理念进行反复优化，大大节省了产品生产时间，减少了浪费，并使生产流程做到最优化，布局在短时间内达到合理状态，物流合理顺畅流动。1、工厂&车间仿真图SEQ图\*ARABIC1工厂&车间仿真虚拟三维工厂设计仿真是建立三维数字化车间或工厂的资源布局，包括工厂中所用的各种资源，从地面和高架输送机、通道、起重机、设备、机床、物料集装箱和操作人员，通过三维工厂设计能清晰的明了工厂设计、布局与安装过程，很容易理解和表达所有工厂资源（从传送带、夹楼层以及起重机到容器、AGV和操作者）。生产过程包括各种生产设备和输送设备，包括特定的工艺过程，生产控制和生产计划。图SEQ图\*ARABIC2物流仿真物流系统动态仿真可以为生产线中的各种生产设备、生产线、生产过程建立结构层次清晰的模型。这种模型可以包括供应链、输送系统，储存系统，生产资源、控制策略、生产过程、管理过程等。用户通过各种分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。研究将包括投入和产出的所有影响因素，包括生产线上的机器工装和夹具、工作站的工人及其生产过程，物料流的距离、频率和成本，物料存储、物料搬运设备，零件包装等等。验证安装操作可达性，装配过程路径分析，物料搬运过程模拟，叉车搬运过程模拟仿真等。智能决策支持：由于制造部门的运行效率和产出的影响因素很多，企业很难确定生产系统的最优配置，也很难获得优化的方案。如很难建立适当的在制品库存水平、正确的生产计划，正确的批量大小以及正确的生产业务策略。数字化工艺布局及生产线仿真的研究将使我们具有智能化的基于模型的定量的方案模型对比和分析的能力，为业务决策提供支持和优化的方案。2、零件制造仿真图SEQ图\*ARABIC3机加零件制造仿真机加工零件制造仿真零件加工刀具轨迹需要进行仿真模拟，以确保其正确性。在进行模拟仿真时，以当前工序的三维工序模型为零件对象，以上一刀工序的三维工序模型为毛坯对象，利用CAM软件系统的加工仿真功能来完成。加工模拟仿真提供了刀轨可视化验证功能，用于模拟切削运动和材料去除，也提供了机床运动模拟功能，用于检查加工过程中的干涉碰撞。在统一的数控编程及管理系统中进行加工模拟仿真时，加工机床直接来源于资源库，可在数字工艺管理环境中进行统一的管理。3、零件检测仿真图SEQ图\*ARABIC4机加零件检测仿真机加零件检测仿真将在检测仿真工具中利用3D模型和其中产品制造信息（PMI）尺寸和公差自动生成检测路径。经仿真优化后生成数控测量检测程序（DMIS5.1），可直接或通过i++接口用于相关测量设备。根据专检或复检的需求，数控检测工作包（程序、指导书（流卡）、资源清单等）通过工艺系统的车间通道下发至测量设备管理执行系统CMMIE，进而传递到测量机执行检测程序。4、数字化制造执行管理图SEQ图\*ARABIC5数字化制造执行管理（1）工厂建模工厂模型由物理模型（实际设备）和逻辑模型（业务流程）结合形成，完整的体现整个制造单位设备的组成结构、生产运行以及生产管理逻辑。（2）工艺与制造一体化同步能够实现“一体化”，保证各种主数据信息，如产品编号、物料编码、工装刀具编码、以及人员编码等信息数据唯一。全盘考虑数据传输的效率和完整性，保证制造单位是在一个统一数据源的基础上实现智能工厂的建设。数据内容不但是文字性的、静态的、局部的，而且包括了结构化参数、生产指导文件和三维数字模型等全局数据的完备数据包。（3）生产计划管理计划管理是衔接制造单位项目管理系统中生产计划与生产现场或设备级的作业计划的重要管理功能。具体包括订单的创建和维护、生产批次管理、生产派工、工程变更管理、生产插单、订单进度跟踪与订单查询打印等功能。通过计划管理，能够有效协调多项目管理的项目驱动生产模式，并且能够完美地支撑科研生产模式下的多品种，小批量，以及工艺数据频繁变更的管理需求，实现生产计划、设计与现场生产的实时联动，杜绝因多个项目间的管理信息不对称，管理手段不匹配造成的各种浪费。生产计划排程完成后，生成工序任务，这些任务是可用于指导实际生产的工序级详细生产计划。数字化制造执行管理可以按照设备、人员下达生产任务，生成派工单，系统将生产作业指令直接送达到生产现场。在数字化制造执行管理将生产任务下达给具体设备和操作工的同时，也将生产指导文件一并下达给现场操作终端。操作工在生产准备阶段，可以通过查阅电子化的生产指导文件，完成对生产工艺的消化，提高对生产加工过程的掌控能力。数字化制造执行管理可以直接将生产采集页面发布到现场的触摸屏，在生产完工后，操作工仅需对系统进行有限步骤的操作，即可完成当前的数据反馈和录入操作。数字化制造执行管理实时分析生产计划和生产进度的匹配情况，并在异常情况发生时（如设备宕机、物料短缺等）进入自动运算模式，对当前的任务队列进行滚动排产，即进行实时调度，最大程度地降低生产变化对计划的影响和冲击。数字化制造执行管理提供多角度、多类型的现场过程监控手段，以直观简便的方式，满足各方面人员对整个生产过程的监督和管理需要。（4）生产现场管理生产现场管理包括物料控制，电子看板功能和产品追溯的管理。通过物料控制将投料环节，零件加工环节和产品交付环节进行综合管控，并对过程数据进行实时数采，统计和分析。通过电子看板，显示生产过程中的物料、设备、质量、人员和任务执行信息，实时反映生产实际情况。显示屏将具体显示生产线名称，生产线日期，当日生产计划，日、月、年累计产量，动态显示生产线上各设备的状态报警信息。数字化制造执行管理按照单件对产品的生产过程信息进行全面精准的追踪，提供原材料向产品的正向追踪，以及从产品向材料和生产过程的反向追踪，获取产品的原材料、生产批次、质量标准、工艺路线、操作者、设备及工装工具使用情况、质量检验情况、返工返修等等生产过程信息。通过产品追溯体系的建立，使用者可以在出现问题时或者在进行生产工艺过程分析时，获得准确、真实、全面的信息。（5）在制品管理实现物料的条码管理，提高物资投料，零件加工过程的在制品流转，以及产品交付过程的效率和准确率，透明化在制品的生产状态，提高产品的可控能力。数字化制造执行管理对毛坯进入工段到产品交付为止的整个生产过程，对在制品在工段的流转行为进行严格地监控和记录。在数字化制造执行管理中能够实时查看在制品的位置、数量和状态信息，提供统计分析功能，对在制品的种类、数量等进行统计，方便在制品的随时清点和台帐的查看。（6）制造资源管理建立统一的资源库，对工装、刀具等资源进行统一管理，包括资源的维护保养、借用、维修等的管理，并对资源状态进行实时监控。按照品种定义工具的基本属性，规格和刀具工装的工艺特征参数。实现刀具工装库存的一体化管理，可按照权限访问，用于库存监控和统一调配。对刀具工装台帐进行精细化管理（如按照项目进行分类管理），对需要个别管理的工装、刀具建立个体台帐，管理每一个工具个体的状态。用条码对制造资源进行标识，以供借用和检修刃磨时使用。对刀具工装的出入库进行管理，并对在线刀具进行管理，实时记录刀具的实时寿命信息。另外，对刀具组件和组合刀具进行管理，对刀具工装的盘点计划的管理、以及盘点结果记录，刀具工装的报损管理等。(7)质量检测管理通过预先定义的数据采集点，从工厂各类测量设备里获取质量数据后上载到技术管理模块中央数据库中储存。这些存储的检测数据包含了与其对应的测量设备、测量时间、零件号/名称、检测人等。这些质量数据和各类指标可以来自CMM测量、光学或数字测量设备、手持测量仪器、以及一些其它的物理测量系统。在数据的采集和处理过程中，系统还可以按照用户设定的规则利用现代通讯技术对质量问题进行即时报警提示，并记录问题的解决过程。(8)质量管理对生产过程中的产品质量状况和质量各种指标进行实时监控，及时诊断分析出问题的根源并找到相应的解决方案和后续问题状态的追踪是数字化制造执行管理的一个重要功能。数字化制造执行管理生产质量监控系统以技术管理模块为数据管理平台，基于网络技术对生产过程实测质量信息（譬如各种CMM、白光和手持测量设备的测量结果等）进行实时采集、管理（质量文档管理、生产过程质量管理、质量统计与目标管理）、监控、分析和发布（质量归零管理）。实现对产品到整个加工过程的追溯，包括工艺路线、加工设备、加工时间、工装工具、操作人员的追溯。系统中的生产质量监控系统具有完整的数理统计功能和高级的深度关联交互分析功能。通过多种数据采集手段获取的各类生产制造数据（设备、物料、质量、计划等）经过转换重构后存入系统数据库，利用相关计算、报告、查询、分析和挖掘工具生成各类质量关键性能指标（KPI），对生产过程尺寸质量进行实时分析与监控。（9）数据监控与采集NC程序管理：DNC系统把所有的NC程序保存在服务器上，通过DNC系统界面管理这些NC程序。操作人员可以按实际情况对NC程序进行组织划分，并可以对NC程序进行版本管理，NC程序编制、修改和审批，NC程序信息管理等工作。MDC系统对各种厂家和型号的数控设备实现运行状态、参数和报警等信息的自动采集。采集到的实时数据通过自动数据压缩计算后存储在实时数据库中。采集数据分为机床运行数据和机床工艺数据三大类：机床运行数据包括机床运行模式、加工、故障、人工状态等，机床工艺类数据包括运行程序号、加工进度、主轴转速、进给速度、进给倍率、主轴电机电流、主轴功率、使用刀具号、程序起止时间数据等，在线检测数据包括检测尺寸等。MDC系统同时可以监控工段所有机床的当前状态。每个机床状态可以通过相对应的颜色代码显示。当机床发生故障时，监控系统可以立即显示当前的报警信息。在MDC中定义多种机床的状态，包括机床关机、机床开机、生产或技术中断、组织中断、手动状态、维修呼叫等。机床中的报警和讯息记录在服务器的数据库中，并被压缩成统计表。设备维护部门利用MDC的远程诊断功能进行预防性和必要性的维护。未被响应的、当前的报警和讯息可以在实时监控图中显示，包含报警号，起始时间和报警文本。操作员能够创建他们自己的分析过滤器，能通过它搜索和分析操作员关心的停机原因和故障信息。除了最小持续时间和最小频率之外它同样能定义来自不同报警组的报警号的范围。报警分析过滤器可以从报警源中设置转换报警文本，可以把不关心的报警排除在外，例如，描述/日志讯息或操作错误等。（二）先进设计技术应用和产品数据管理系统（PDM）建设情况公司采用了西门子的产品全生命周期管理系统(PLM)，业务范围涵盖产品决策、项目管控、需求定义、产品设计、工艺设计、产品制造、变更管理、售后服务等产品全生命周期的各个阶段。其中包括了产品数据系统（PDM）的全部功能。图SEQ图\*ARABIC6PLM整体架构1、产品设计与验证管理（1）产品标准化和模块化管理基于标准化和模块化理念的产品设计和制造规划，将改变设计和工艺人员的传统工作模式，使工作效率和质量都将产生质的飞跃。利用基于知识库的快速设计系统完成产品开发的过程将会发生如下变化：从产品知识库中寻找最近完成的类似产品（即典型案例库），并以该产品为基础进行新产品的设计。在产品设计过程中，设计人员将利用知识库，快速访问公司和行业标准（即标准和规范库），以及零部件等各种库（重用库），实现数据的重用，减少风险。使新设计的产品能符合公司和行业的规范。针对一些典型零部件的设计，可以充分利用专家的知识和经验，例如，利用以专家知识为基础开发的专业工具（即过程向导库），来帮助快速、高质量地完成设计任务。对完成的设计任务可以利用企业的检查工具对设计的结果进行质量检查，以确保设计的结果满足标准的要求。在设计完成后，还可利用专家的建议，对设计的结果进行优化。当设计定型后，从标准工艺库中查找标准的工艺流程并自动生成相应的工艺表单及附件。对典型加工特征，可以基于加工知识库，创成式地快速生成相关工艺及其工艺参数。为实现以上效果，首先需要针对典型产品，进行标准化和模块化梳理。图SEQ图\*ARABIC7标准和规范（2）机电产品概念设计机电一体化概念设计解决方案（MCD）是一种全新解决方案，适用于机电一体化产品的概念设计。借助该软件，可对包含多物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为的概念进行3D建模和仿真。MCD支持功能设计方法，可集成上游和下游工程领域，包括需求管理、机械设计、电气设计以及软件/自动化工程。MCD可加快涉及机械、电气和软件设计学科的产品的开发速度，使这些学科能够同时工作，专注于包括机械部件、传感器、驱动器和运动的概念设计。MCD可实现创新性的设计技术，帮助机械设计人员满足日益提高的要求，不断提高机械的生产效率、缩短设计周期和降低成本。图SEQ图\*ARABIC8MCD机电产品概念设计原理(3)结构设计与管理1)规范化设计结构设计规范由NX基础规范（如：NX建模规范、NX装配规范、NX二维制图规范和PMI技术规范）以及NX专业技术应用规范（如：自顶向下设计规范、NX管路设计规范、NX运动分析规范等）组成。2）在线设计在线设计是指一个团队围绕一个产品展开的协同设计，而且在设计的过程中，相互可以可视地看到对方的最新设计进度。在线设计体现的是一种真正的协同设计模式，团队之间通过设计平台随时看到对方的及格过，有问题及时沟通并解决；而不是单个工程师各自分配一部分建模任务，然后闭门造车，等到装配的时候才发现问题。3)基于模型的定义（MBD）MBD是产品数字化定义的先进方法，它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型，所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中，一般情况下不再有二维工程图纸。MBD改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时，MBD使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主，以三维实体模型为辅的制造方法。4) WAVE自顶向下设计WAVE(WhatifAlternativeValueEngineering)产品级参数化设计技术，特别适应于复杂产品的设计。NX/WAVE技术使产品总体设计更改自上而下自动传递。该技术可用于从产品初步设计到详细设计的每个阶段。NX/WAVE技术帮助用户找出驱动产品设计变化的关键设计变量并将这些变量放入NX/WAVE顶层控制结构中，子部件和零件的设计则与这些变量相关，对这些变量的更改将自动更新顶层结构和与其相关的子部件和零件。由于NX采用基于变量几何的复合建模技术，这些关键设计变量既可以是数值变量，也可以是如一根样条曲线或空间曲面的广义变量，无论数值变化还是形状变化都将自动根据NX/WAVE的控制传递到相关的子部件和零件设计中去。NX/WAVE技术提供了规范设计过程、捕获公司最佳设计流程的框架，是业界评测的“今后复杂产品设计最重要的CAD技术创新”。(4) 知识驱动的设计知识驱动的设计是指把产品设计原理和知识融入到过程的设计。这些知识可以是设计的要求，如体积、重量、尺寸、强度等，也可以是产品的不同配置。基于知识的设计可以简化设计过程，提高设计效率，提高知识的重用，降低设计工作对人的依赖。图SEQ图\*ARABIC9典型产品模板在该模具模板中，已经对模具的可变参数和规则进行了总结，如下表：可变参数AlphaL1L2L3L4L5d1d2值60-310310166191328640400可变参数d3d4d5d6d11d22h2h22值350570600350640570130145当需要进行新的模具设计时，只要基于该模板，改变模板中上述表中的可变参数的值，就可立即得到新模具的模型数据。（5）电子电气设计管理在机电一体化产品中集成机械、电子和电气组件至关重要。这些制造商所面临的挑战是将其开发过程转变为支持跨不同部门协同的并行设计和系统工程方法。电气设计师、机械设计师和控制系统设计师之间的实时信息共享对于在预算范围内按时交付高质量创新产品来说非常重要。机电一体化解决方案通过提供可实现机械、电子和自动化部门之间协同的端到端解决方案，帮助您提高设计速度、提升设计质量。这能够缩短上市时间，重用现有知识，通过概念评估做出更好的决策。借助Teamcenter对电子、电气设计的管理，机械设计师可以利用NX进行产品设计，电子设计工程师可以开展原理图、PCB设计，电气设计师可以利用模型数据来选择传感器和执行机构等。(6)软件设计管理与机械、电子、电气设计管理相似，软件设计也是以系统工程为指导，通过产品性能要求（需求）为驱动，组织包括系统设计、子系统设计、单元测试、功能测试、系统测试等活动，基于流程和最佳实践对软件设计进行优化和迭代，最终交付满足产品性能要求的软件代码、测试用例、可执行程序等交付物。(7)面向制造的设计面向制造的设计只在设计阶段就考虑产品的可制造性，把工艺甚至生产/服务才可能发现的问题提前到设计阶段解决。从而大大降低出错成本，减少返工，缩短产品上市时间。事实上，根据Wohlers行业报告，一个小的工程更改在概念设计阶段可能花费不超过100美元，如果在生产环节再来完成这个更改可能成本会膨胀到100万美元。（8） 专业仿真能力NX是目前全球领先的将高端CAD与高端CAE产品完全集成的产品，CAD与CAE一体化的重用好处是设计模型与分析模型同步关联，设计变更后，CAE模型可以自动捕捉到几何模型的变化，而能够可控地自动更新。也就是说更改设计或者重用以前的设计，有限元模型不需要重新走一遍仿真建模过程，这样能够快速获得新的模型的分析结果，极大地减少了重复建有限元模型的时间。NXCAE是真正的多学科多物理场一体化图形界面环境，就是在一个界面环境中可以进行结构静力/动力分析（线性/非线性）,流体计算，机构运动，热分析，热流耦合，热结构耦合，热结构流体耦合，机电液联合仿真，疲劳分析，优化分析等。所有的操作界面风格完全一样。（9）仿真数据管理在PLM一体化平台内的设计、仿真数据的共同管理，可以做到很好的协同管理，从而提升仿真驱动设计的作用。这个可以从两个层次来理解，第一是流程协同，比如项目管理，需求管理等可以把整个产品研发流程中设计和仿真业务综合关联起来；一个工作审批流程也可以把设计、仿真以及工艺等不同部门的纳入到同一个业务审批流程中，依赖系统提高不同部门的协同效率。另一方面是数据协同，分析师如何快速地要找到分析所用的几何模型，如何知道当前所获取的设计模型是否是最新的版本，如何获取工程属性文件？同一系统提供站内版本更新通知订阅功能，可以随时将设计版本更新的信息提供给仿真人员，此外仿真人员通过结构管理器可以比较CAEBOM所引用CADBOM的版本变更信息，之后针对变化作出网格是否基于几何变化的决定。图SEQ图\*ARABIC10多专业设计和仿真、试验管理传统复杂产品设计过程中，设计、分析仿真、试验验证的工作流程，工具应用等积累了大量经验，在此基础上进行各个平台的协同和专业化管理，打造更为高效的工作流程环境，复杂产品协同仿真平台建设的构想，以解决设计阶段CAD/CAE数据、过程和工具的管理问题中的仿真数据管理这一重点问题，为复杂产品的虚拟和实物验证数据管理打下基础，有效整合企业内软、硬件资源，提高设计效率，增强对市场快速反应能力。为了突破传统CAE仿真工具体系的局限性，分立的计算机辅助设计环境需要向着集成化、综合化的集成平台方向发展。协同CAE平台未来会成为企业的知识平台、工具平台、协作平台、管理平台，同时也承载企业产品研发的核心竞争力和核心智力资产。协同CAE仿真平台的建设，目的是通过平台完成多学科仿真工具应用集成环境的组成，流程化仿真操作，规范操作的工具和步骤，最终提升对产品的仿真精度和效率的提升，加快现在的产品设计流程。详细设计多专业协同和仿真管理方案的应用，能够覆盖研发产品的全生命周期的协同设计和仿真过程，实现流畅的产品研发过程、项目团队的高效协同、跨系统和组织的技术状态管理、提升企业知识和资源的使用效率，实现由以结果管理为主向仿真流程全过程管理转变，由以单纯数据管理为主向全面知识管理转变、由以分散研制为主向数字化协同研制转变、由分散的信息孤岛向统一的集成平台转变，从而帮助整合研制业务、转变创新流程，持续提高产品研发和创新的执行力。2、项目管理无论产品设计进行怎样的活动，例如设计、仿真、验证，都需要考虑“T：时间、C：成本、Q：质量”等因素，尤其是需要通过人力资源的组织来完成。因此，集成化的项目执行管理可以有效地保证人员高效地完成整个产品的研制过程。项目管理要实现项目的建立，项目一级计划的建立，项目副总师与业务部门的协调，项目一级计划的发布（科技部），项目计划的审批，项目二级计划的分解即任务在执行部门的任务分解，分解任务的人员指定，详细任务的执行，项目的监控（计划执行的反馈）及项目执行过程中的计划调整，最终是项目归档。Teamcenter项目管理针对任务交付和跟踪有如下特点：1) 支持手动提交和流程自动提交任务交付物的能力。2) 支持任务与需求管理、系统工程的集成，确保任务交付与产品需求匹配。3) 基于任务、交付物、需求双向关联报表，跟踪控制项目范围、变更、质量和符合性。此外，Teamcenter项目管理提供实时监控状态和绩效的仪表板功能，支持快捷地实现诸如：关键监控指标图形化报表、挣值管理（EVM）和绩效管理，为研制过程提供重要的项目实时执行参考数据，以辅助决策管理。项目管理包括项目计划下达和执行状态管理，结合Teamcenter项目管理的实际功能，提出项目进度管理框架如下。图SEQ图\*ARABIC11项目进度管理框架项目管理主要包括如下内容：1）项目范围管理为了实现项目的目标，对项目的工作内容进行控制的管理过程。它包括范围的界定，范围的规划，范围的调整等。2）项目时间管理为了确保项目最终的按时完成的一系列管理过程。它包括具体活动界定，活动排序，时间估计，进度安排及时间控制等项工作。很多人把GTD时间管理引入其中，大幅提高工作效率。3）项目成本管理为了保证完成项目的实际成本、费用不超过预算成本、费用的管理过程。它包括资源的配置，成本、费用的预算以及费用的控制等项工作。4）项目质量管理为了确保项目达到客户所规定的质量要求所实施的一系列管理过程。它包括质量规划，质量控制和质量保证等。5）项目人力资源管理为了保证所有项目关系人的能力和积极性都得到最有效地发挥和利用所做的一系列管理措施。它包括组织的规划、团队的建设、人员的选聘和项目的班子建设等一系列工作。6）项目沟通管理为了确保项目的信息的合理收集和传输所需要实施的一系列措施，它包括沟通规划，信息传输和进度报告等。7）项目风险管理涉及项目可能遇到各种不确定因素。它包括风险识别，风险量化，制订对策和风险控制等。8）项目采购管理：为了从项目实施组织之外获得所需资源或服务所采取的一系列管理措施。它包括采购计划，采购与征购，资源的选择以及合同的管理等项目工作。9）项目整合管理指为确保项目各项工作能够有机地协调和配合所展开的综合性和全局性的项目管理工作和过程。它包括项目集成计划的制定，项目集成计划的实施，项目变动的总体控制等。3、数字化工艺管理（TCM）（1）零件mBOM（PartmBOM）零件加工解决方案包括产品设计（数据获取）、PartmBOM、工艺设计、工装设计、工艺仿真、工艺卡片与统计报表、MOM/ERP集成、知识管理及资源管理等核心功能，实现了从产品设计到工艺、制造的业务集成。TeamcenterManufacturing是西门子公司提供的基于模型的工艺解决方案中的主要功能模块，它建立于企业级PLM平台Teamcenter之上，使得mBOM管理与工艺设计成为企业PLM平台中的一个有机部分，实现了与PLM系统共享统一的产品数据，实现统一的可视化管理、更改管理、流程管理和有效的集成工具。用NX打开产品设计模型，通过旋转、缩放、剖切、测量等功能查看模型信息，通过选择PMI视图可以查看在各视图中标注的尺寸公差信息。图SEQ图\*ARABIC12查看设计模型(2)零件工艺（PartBOP）编制工艺时，可直接浏览设计模型和标注，可在设计模型基础上生成工艺模型，并互相关联。提供工艺人员可视化的工艺协调功能和集成化的零件工艺规程编辑界面，支持零件数控加工和普通加工、热表、钣金、焊接、锻造、铸造等非数控工艺规程制作和管理能力。提供典型工艺管理能力，支持工艺规程中的工序、工艺资源等对象的结构化建模，能存储工艺规程中的工序、工艺资源、工艺组合件等信息。在Teamcenter制造工艺管理系统中建立工艺BOM。每个零组件对应一个总工艺节点，在总工艺下建立零件所需要的工艺对象，比如毛坯工艺、机加工艺、热表工艺等，在工艺中建立工序，在工序下添加设备、工装、辅料等物料对象。工艺与工厂结构中的车间（或分厂）关联，工序与车间的工作中心（工位）关联。图SEQ图\*ARABIC13零件工艺框架通过PMI功能进行3D制造信息标注，比如尺寸公差要求、加工区域标识、操作说明、检验要求等。需要展示内部细节时，可通过PMI剖视图展示。复杂工序可根据表达需要增加标注视图。对于热工艺，表现形式可根据加工特点作相应调整，一般情况下形状变化不多，尺寸公差信息较少，工艺参数较多。(3) 装配工艺（AssemblyBOP）提供集成化的装配工艺规程编辑界面，具有机装和电装工艺规程制作和管理能力。为建立装配工艺的产品组件建立总工艺节点，并与组件关联。在总工艺下建立工艺节点，比如装配工艺、测试工艺等。工艺与车间或分厂关联。在工艺下建立工序，工序与工位或工作中心关联。在工序下添加设备、工装、辅料、装配件等物料。设备、工装、辅料从资源库中查询、添加，装配件从MBOM中添加。BOM比较功能有助于提示被遗漏或冗余的零组件。如有必要在工序和工艺之间增加一个层次，工序命名为工步。工艺结构利用典型工艺模板建立。图SEQ图\*ARABIC14装配工艺BOP图在可视化环境中显示设计模型，通过调整显示为当前装配状态，并添加必要的制造、测试要求。记录在3D快照中。根据需要可记录多个快照。用于图示说明装配操作过程或检验要求。可显示设计定义的PMI信息，也可剖切显示内部结构。（4） 工装BOM（FixtureBOM）对工装设计相关的流程及数据在NXManager的统一环境中进行管理，包括工装申请管理、工装设计管理、工装数据管理及工装变更管理。工装设计：在UGNX环境中进行工装设计工作；工装设计模型数据管理：通过NX同TC集成接口，将三维模型及工装装配结构保存到TC系统中；工装设计审批流程和电子签字：建立工装设计的审批流程，审批后将审批人员姓名和审批日期信息签字到设计模型；工装设计更改：建立工装设计的更改流程。搭建工装资源库的分类库框架。在数字化工装设计及管理系统中，工装设计员可以直接获取产品或工序模型的三维电子数据。工装，特别是模具和夹具，与产品零件或工序模型的形状和结构直接相关，以它们为参考进行工装设计，可大大提高工装设计效率，保持其与工装之间的相关性。工装BOM的管理与产品数据的管理类似，通过NX设计的工装部件和零件均抽象为零组件对象（Item），并保存在NXManager管理系统中。以工装零组件编码，作为零组件对象（Item）唯一的身份标识，并支持版本控制（通过不同版本的ItemRevision来实现），以工装BOM来组织工装的结构化信息。（5）工艺模板库&资源库（Process&Resourcelibrary）工艺知识是经过验证的典型工艺知识的积累，包括盘轴等典型件工艺模板；典型零件数控加工模板；典型零件铸造、锻造工艺模板、工艺参数；标准热、表处理工艺及参数等。数字化工艺平台对成熟的和可以重复借鉴利用的典型工艺尽心有效管理，形成企业工艺知识库的一个重要组成部分，工艺模板是提高工艺设计效率和工艺知识重用的主要途径。数字化工艺平台为典型工艺管理提供工艺模板库的定制、查找和借用等途径。在编制工艺文件时，根据要编制工艺的零件特性，在知识库分类中查找相对应的典型工艺模板，这样就可以把整个典型工艺内容从库中取出并复制为一新的工艺，包括各工序、工步，以及相关的工具、工装、车间、设备等，工艺员只要在此基础上做适当的修改和调整，就可以方便快地完成新零件工艺的编制工作。典型工艺设计模板的应用，改变了知识的继承依靠师傅带徒弟这样传统的方式，如果经验和知识只是保留在技术员的大脑中或个人记事中，将会随着技术员的离职或退休而失去。如果只是记录在纸介质上保存在档案柜里，知识的查找和引用很不方便。典型工艺设计模板的应用，极大地工艺设计的工作效率，缩短了员工培训时间，提高了新员工的工作效率和质量，同时极大地提高了企业的工艺文件标准化程度。由于有模板可以参考，对员工的经验的依赖大大减少，新员工经过简单的培训，就可以在数字化工艺平台系统中进行工艺设计工作。数字化工艺平台提供了结构化工艺模型来管理工艺数据，通过工艺关联各个工序来形成工艺路线，同时，每个工序所需的装配零件、工序模型、工装、设备、NC程序、作业指导书与相关工序关联，这样就形成了工艺规程的BOP，生产零件所需的所有制造相关数据，通过BOP整合，形成生产中所需的制造数据包。资源库允许用户创建新的分类结构和添加新的分类部件和装配，可以管理各种资源比如：刀具，设备，夹具，机器人和焊枪等。企业可以将所有制造资源分类管理，建立一个统一的资源库。工艺人员可以及时、精确地在资源库中查找各工序所需要的刀具、量具、卡具、模具和机床设备。生产计划和管理人员可以方便地统计和核算产品制造所消耗和占用资源的成本、时间。通过对资源的有效管理达到减少投资成本的目的；通过增加工具的使用提高资产利用率；减少了在多数据库中搜索资源信息的准确率，提高了工作质量，减少了因信息错误造成的时间和金钱的浪费；减少了搜索资源的时间，提高工作效率；推动了企业标准化，便于管理，提高质量和效率。（6）电子作业指导书（ElectronicWorkInstruction）EWI是基于Web的在线作业指导，直接从Teamcenter服务器获取工艺内容，展示内容包括工艺结构、工序流程图（定义了工序/工步的串行并行）、操作描述、零组件配套表、工艺资源和三维模型。三维模型包含对应的工序组合视图。EWI能做到实时更改立即贯彻。考虑复杂的现场工况，EWI也支持离线模式。支持基于模型（MBD）作业指导书可视化工作指令使得信息最清晰而建立的费用最少具有对零件、物料和资源等不同批次配置产生精确作业指导书，改进制造质量支持多CAD如下图所示：图SEQ图\*ARABIC15三维作业指导4、数字化工艺仿真管理（Tecno）（1）数控编程和仿真（NCProgrammingandSimulation）图SEQ图\*ARABIC16数控编程仿真数字化制造系统/数控编程仿真及管理体系主要由以下几部分组成：NXCAM数控编程针对数控加工，NX在单一系统中提供了广泛的功能，满足模具零件加工、机械零件加工、复杂零件加工等各种要求，其功能包括：2-5轴铣加工，车削加工，多功能加工，电火花线切割，钻削加工。基于特征的加工，加工编程自动化，刀具轨迹模拟，材料去除模拟，三维加工机床运动模拟，后置处理器的定制，以及后处理生成NC代码，切削参数库(进给速度，主轴转速，刀具等)。数控加工工艺文档输出。NXCAMISV机床仿真在NX软件进行加工模拟仿真的过程包括了对NX内部加工编程的模拟仿真及对外部加工编程的模拟仿真。TCM+NXCAM数据管理NXCAM无缝集成在TCM平台中，可进行数控刀轨、NC代码、机床仿真数据的有效管理。（2） 装配工艺/人因工程仿真（Assembly/HumanSimulation）动态装配过程仿真给工艺人员提供了一个三维的虚拟制造环境来验证和评价我们的装配制造过程和装配制造方法。在此环境下，设计人员和工艺人员可同步进行装配工艺研究，评价装配的工装，设备，人员等影响下的装配工艺和装配方法，检验装配过程是否存在错误，零件装配时是否存在碰撞。它把产品，资源和工艺操作结合起来来分析产品装配的顺序和工序的流程，并且在这装配制造模型下进行装配工装的验证，仿真夹具的动作，仿真产品的装配流程，验证产品装配的工艺性，达到尽早发现问题，解决问题的目的。规划人员在装配工艺仿真中可以在产品开发的早期仿真装配过程，验证产品的工艺性，获得完善的制造规划。交互式或自动地建立装配路径，动态分析装配干涉情况，确定最优装配和拆卸操作顺序，仿真和优化产品装配的操作过程。甘特图和顺序表有助于考察装配的可行性和约束条件。运用这一分析工具，用户可以计算零件间的距离并可以专门研究装配路径上有问题的区域。在整个过程中，系统可以加亮干涉区，显示零件装配过程中可能实际发生的事件。用户也可以建立线框或实体的截面以便更细致地观察装配的空间情况，帮助用户分析装配过程并检测可能产生的错误。（3）机器人离线编程仿真（OfflineProgramingRoboticsSimulation）机器人仿真与离线编程技术集机械工程、电子工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新成果于一体，目前已有许多类型的机器人投入工程应用，创造了巨大的经济和社会效益。机器人是一个可编程的机械装置，其功能的灵活性和智能性很大程度上决定于机器人的编程能力。（4）虚拟试生产（VirtualCommission）所有的制造型企业都面对着一个根本性的挑战：如何降低工程成本，风险，能耗并缩短产品推出周期。数字仿真技术已经在当今项目实施过程中扮演了重要的角色，虚拟试生产技术将数字仿真技术应用推到一个新的高度。过去的数字仿真技术只能做到对整条生产线的机器人系统，节拍等进行模拟，虚拟试生产技术可以将整条生产线的机械，电气和控制三大系统整合在一起进行模拟，极大地提高了企业对新生产系统整体运转时可能发生问题的认知度，从而在未投入正式制造之前对系统进行验证和优化，修补漏洞。达到进一步地缩短产品推出周期，降低工程成本，风险和能耗的目的。图SEQ图\*ARABIC17机械，电气一体化整合模拟（5）工艺/时间/成本虚拟研究（Process/Time/CostStudies）TeamcenterManufacturing基于企业PLM平台Teamcenter之上，使得工艺设计管理与验证成为企业PLM平台中的一个有机部分，实现了与PLM共享统一的产品数据源。TeamcenterManufacturing装配工艺规划所涉及的信息类型主要包括EBOM、MBOM、工艺路线以及结构化（BOP）。工艺人员以设计部门发放的产品EBOM（包含产品设计信息、结构信息以及零件信息）作为输入信息，根据企业最佳实践知识及以往的工艺设计经验，并参考企业目前的生产组织形式、可利用的制造资源以及相关的工艺规范等，定义产品的MBOM和工艺路线；并针对工艺路线里的每道工序（或子工艺），规划该工序详细的装配方法、装配工位、装配对象（中间件及消耗物料）及装配次序等，包含该工序所需的装配资源（包括设备、工夹量具、工人技能水平等）、工序图、在制品模型、测试及质量控制信息、装夹及测量的注意事项、材料及工时定额、成本等信息。5、工厂设计及物流仿真(1)工厂布局（PlantLayout）正如产品设计需要参数化一样，工厂布局设计也需要一种可视化、参数化的设计手段。SIEMENS公司的FactoryCAD就是这样的一种工具。SIEMENS公司的数字化工厂布局设计方案提供了解决整个工厂范围内所有布局设计的问题，如活动区域的分析、空间安排、材料存放系统、拥塞程度分析、设备安装、布局成本考核、设备标识和使用情况等。FactoryCAD可以大幅缩短产品的设计及投产周期。它利用灵巧设计和智能工厂对象技术实现了整个工厂的并行工程设计，而不仅仅只是局部的优化；它可以迅速简便地创建、分析和展示可视化的工厂模型。FactoryCAD具有把握控制大型工厂模型所需图形和逻辑细节的空前能力；同时，它又为使用普通计算机的工程师及绘图员提供了简单的界面及小型模型尺寸。FactoryCAD软件基于AutodeskAutoCAD平台开发。FactoryCAD--面向工业工程、规划的工厂建模软件FactoryCAD是工厂设计和建模软件,帮助用户更好更快的设计工厂布局。提供给你建立虚拟工厂所需的所有设备模型，用FactoryCAD建立整个工厂模型，能对整个工厂模型检查、修改。• 图SEQ图\*ARABIC18工厂可视化布局FactoryCAD智能工厂数据对象类型FactoryCAD内置丰富的智能工厂对象库，包含建筑、工业、物料搬运、各类工业用传输带以及车辆等。这些对象都可以进行参数化设置，以构建或配置符合企业自己实际生产环境的生产线3D模型。（2）生产和物流系统仿真（PlantSimulation）PlantSimulation是关于生产、物流和工程的仿真软件。它是面向对象的、图形化的、集成的建模、仿真工具，系统结构和实施都满足面向对象的要求。PlantSimulation可以对各种规模的生产系统和物流系统，包括生产线进行建模、仿真；可以对各种生产系统，包括工艺路径，生产计划和管理，进行优化和分析。可以优化生产布局、资源利用率、产能和效率、物流和供需链，考虑不同大小的订单与混合产品的生产。用PlantSimulation可以为生产线中的各种生产设备、生产线、生产过程建立结构层次清晰的模型。这种模型可以包括供应链、输送系统，储存系统，生产资源、控制策略、生产过程、管理过程等。用户通过各种分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。6、全生命周期质量管理（1）工艺质量管理1）电子质量计划（ElectronicQualityPlan）负责零件和分总成/总成制造的企业，一定面临着将工程设计转化为制造和质量规划的任务挑战，同时也很清楚采用手工方式编写质量规划的工作不仅耗时，而且还无法确保所有的质量信息都被体现在了质量规划的文档中。随着MBD（Model-BasedDefinition,基于模型的定义）技术的推广，要求下游的数据使用者用新的工作流程来代替传统的基于图纸的手工方法，尤其是质量工程师如何基于3DCAD模型快速创建检测规划。在进行首件检测时，一个零件有几百个甚至是上千个特征需要进行验证。这些特征包括材料要求、尺寸、公差、涂层、注释与规格等等。这些信息将被用来在质量规划中支持检测工艺的编制，而检测工艺用来验证在制的零部件满足设计规格要求。由于缺乏在3D模型中捕获这些信息的标准，工程师采用了各式各样的方式来表达这些数据，效率低下。因此企业就需要这样的一系统，可以将3DCAD转化到特有的系统中来进行质量工程流程的管理，以确保所有的检测特性都能在质量规划文档中得到体现。这正是西门子的QPE（QualityPlanningEnvironment）所能带来的。QPE具有伸缩性构架用来从多种格式的设计3D模型中获取设计工程信息。QPE具有自动检索模型来抽取关键尺寸并将公差信息应用到缺少设计注释的CAD模型上去的能力。这样就可以为供应商针对不同的MBD实现提供不同的应用程序提供最终解决方案。QPE的主要功能从CAD模型中自动抽取检测特征，并进行验证：尺寸几何尺寸与形位公差（GD&T）注释和其它技术规范模型树参数未注模型检查自动生成检测标注符号支持首件检测，自动导出AS9102报告（首件检测报告，FAIR）。 通过xml直接将质量规划传输到制造执行系统进行检测2)CMM编程及仿真（CMMProgrammingandSimulation）数字化检测解决方案，提供了从三坐标测量机（CMM）检测编程到三坐标测量检测执行的基于MBD的数字化检测一体化解决方案，涵盖了从制造工程到生产执行的环节。包含NXCMM检测编程和CMM检测执行两大模块。该解决方案通过重用MBD模型，极大地缩短了编程时间（最低可降低80%）；确保按公司标准检查所有的零部件是否合乎要求；捕捉并分享最佳实践；无需物理部件或机床，就能创建离线程序；有利于在整个流程中快速高效地传达设计变更；简化了软件部署的足迹（只需一套系统，就能实现CAD、CAM和CMM）；确保最低的培训要求。(2) 质量问题闭环管理（CAPA）以如下为研究内容：质量问题的定义、测量、分析、改善、控制环节管理；捕捉最佳设计与工艺实践，形成知识库；实现与产品数据、工艺数据的关联；实现文件、流程、角色的管理；纠错和预防、质量问题管理的流程研究：检测到不满足工程要求：测量结果超差临时措施：停止生产、解决问题，然后恢复生产记录问题并关联相关的缺陷零件问题确认，启动CAPA流程根本原因：通过DPV进行数据挖掘分析纠正措施：更新维护文档要求确认措施：对实施的措施进行持续的监测以确认效果预防措施：更新必要的相关培训资料（人机物料环法测），并推广设计或工艺变更：执行该措施的有效方法，修改交付物目的在于通过对不满足工程要求（失败与/或偏差）的问题进行系统的研究，捕捉最佳设计与工艺实践，形成知识库，以防止类似情况的再次发生。要求基于PLM系统实现对问题的定义、测量、分析、改善、控制环节进行记录和追踪并能够和必要的产品数据、工艺数据、制造数据以及设计变更、工艺变更以及测量变更相关联，从而帮助AVIC形成基于单一数据源的质量问题闭环管理。（三）关键技术装备应用情况1、关键技术装备的应用（1）焊接机器人设备图SEQ图\*ARABIC19焊接机器人整体布局三维图焊接系统组成：装配变位机、工件吊装三轴移动系统、HXGN26-12、XGN82-40.5充气柜气箱内、外螺柱焊机器人工作站、HXGN26-12、XGN82-40.5气箱前箱及后箱板机器人弧焊工作站、XGN82-40.5前箱板点焊工位。图SEQ图\*ARABIC20HXGN26-12、XGN82-40.5气箱前箱及后箱板机器人弧焊工作站焊接工艺流程：机器人焊接前，先在前箱板点焊工装上进行人工拼接点焊成形；然后人工使用工件三轴吊装系统将工件输送至前箱板焊接变位机；人工装夹到变位机工装上，完成后按下预约按钮；机器人根据设计程序持CMT焊枪进入焊接工位，开始焊接；人工在后箱板变位机装夹工件，完成后按下预约按钮；机器人焊接完成前箱板后，根据预约进入后箱板焊接；完成工件焊缝焊接；重复上述循环。图SEQ图\*ARABIC21焊接工艺流程（2）数控冲床——通快（中国）有限公司通快数控冲床的特点：通过有限元法计算的C型机架，是由单一构件构成的抗扭刚性焊接结构体。具有极高的刚性，有效的保证被加工工件的尺寸精度。通快数控冲床采用了独立冲头，线性模具库的设计理念，具有其他品牌冲床所无法比拟的技术优势。①具有良好的可接近性，操作者可以从三个方向接近机床。②冲床TruPunch3000线性模具库沿X轴为17个模位和3个夹钳。储存位置可以灵活变换。通过模具架装调简便快捷；通快数控冲床具有独立的电动液压冲头：①采用闭路控制的电动液压冲杆驱装置允许1080次/分钟的速率。冲程长度和冲力可根据模具和材料进行优化。②冲床精度高而且无需维修；③独立冲头的设计允许所有模具转到任意角度。④冲床采用可编程落料通道：通快TruPunch3000的成品落料由于允许工件由滑到进入成品收集箱，所以可以不需要未连接的存在，从而大大减少了人工去除微连接的手工工作，工件冲裁表面更加光洁。图SEQ图\*ARABIC22数控冲床（3）全自动端子压着机：技术性能：针对成套电控行业二次下线加工要求专门开发，具有专利保护的核心技术。该设备能对横截面为0.5mm2—0.6mm2的导线进行切断，单双断脱皮，并可按要求进行半脱或全脱。本设备具有双线切换的进线装置，可实现快速更换导线；具有快速更换常用接线端头模具的自动压接；能够给导线进线喷印字符，而且能够给导线两端自动穿套号码管并在号码管上按要求进行标记字符；能够对不同类型及规格的导线进线规整。操作界面采用PC机，加工参数可用表格直接导入。电气三维布线软件：利驰成套电气二次下线SuperHarness用于成套电气制造行业的二次导线CAD/CAM/CAPP软件系统，以柜体三维结构模型和电气CAD设计软件SuperWORKS生成的接线文件为数据基础，完成电气柜内部导线的三维布线模拟，进而生成加工导线用数控代码，完成导线的自动制造。电气CAD设计软件：利驰电气CAD软件SuperWORKS用于电气制造行业的电气CAD设计软件，其主要功能是快速绘制电气原理图，自动生成电气设备材料表、端子表、施工接线图及接线表，生成的接线文件数据可导入到电气三维布线软件中进行柜内导线的三维布线模拟和计算。2、综合集成公司建设了综合集成平台，主要以PLM、ERP、MES、WMS、自动化系统为核心，实现各业务数据的相互传递，集中于上述五大系统之间的集成如下：图SEQ图\*ARABIC23综合集成平台总体框架PLM与ERP集成：PLM将物料主数据、原材料BOM、配方BOM、产品BOM、工艺线路传递给ERP，供ERP计算物料需求等使用。ERP负责管理物料主数据。PLM与MES集成：PLM将产品工艺数据以及产品BOM发布于MES系统中，指导MES按照规范的工艺标准进行实际生产；同时MES也会将实际工艺的执行情况反馈于PLM，有助于PLM进行验证和改进。ERP与MES集成：ERP除了将主数据（人员、系统、物料等数据）传递给MES，还将生产计划传递给MES，有助于MES进行生产计划管理和执行；MES也会将生产计划的实际执行结果反馈与ERP，便于ERP对订单计划的改进。立体仓库与物流管理系统（LOG）与MES集成：MES将生产过程产生的物料传递给LOG，便于LOG的库存管理；LOG也会将物料的出库信息传递给MES，便于生产过程的物料操作；同时LOG也会通知车间层有物料出库信息，便于车间领料操作。MES与自动化层：MES将生产计划传递给自动化车间层，方便车间层按其计划进行生产，MES会通过数据采集和监视控制(SupervisoryControlandDataAcquisition,SCADA)进行实际实时数据的采集，便于相关报表分析，同时自动化层各系统也将实际运行的数据传递给MES，有助于MES的生产监控。（1）集成技术路线主要以MES为核心，其他系统围绕其中，实现各业务数据的相互传递PLM，集中于上述五大系统之间的集成如下：MES系统位于企业信息系统的中间层，需要和自动化控制层、业务层集成在一起来满足企业的生产管理需求。通常而言，外部系统集成由于其高度的技术复杂性成为很多MES项目的重点和难点，而MES平台本身的开放性和拓展性可以充分满足各种各样的外部系统集成要求。综合集成平台采用DIS（数据集成服务）来构建企业MES系统的数据中心。DIS可以实现MES和诸如物流管理系统等的第三方系统之间的通信。因此，它参与执行的每一个动作。DIS是一种软件服务，可以实现不同类型应用之间的消息交换，行为上就像是一个通用数据传输层。其消息交换的首选标准是XML。使用它无需开发用户应用程序，就可以实现MES和外部系统（例如工业自动化系统、物流系统、ERP系统等等）的集成。DIS可以保证可靠的消息传输，并可以保证应用发出的消息到达且仅到达目标应用一次。它提供了可以用于ERP、MQSeries、文件系统、MES生产建模器等连接器，另外，还有通用技术如Web服务、COM等连接器（通用技术连接器可以用于创建用户自己的连接器）。下图所示为DIS数据交换平台的实现架构。图SEQ图\*ARABIC24MES集成技术路线综合集成平台MES平台内置的中间件DIS可以实现多个异构系统与MES系统的集成，实现各种基础数据和业务数据在不同系统之间的交换。因此，综合集成平台提供以DIS为平台架构的数据中心，为企业各种信息系统之间的集成提供强大和稳定的数据交换服务，一方面，可以保证系统集成的顺利实施，降低集成风险，另一方面，DIS数据交换中心内置于综合集成平台MES平台之内，不需要用户单独购买，避免了重复投资，降低了项目的整体成本。（2）集成方式MES平台提供了各种类型的对应连接器实现复杂多样的跨平台的无缝集成。下表描述了连接器的类型和功能。图SEQ图\*ARABIC25连接器架构（3)系统集成内容MES具有一个完善的数据集成模块，能够完成与ERP、PLM、LOG、自动化系统等形成一个整体，充分发挥每个系统各自的功能特性。集成的模块如下图：与ERP系统的集成实现与ERP系统的集成，包括主数据、生产计划与生产报工接口、库存数据、原料检验信息：ERP主数据：物料主数据。物料库存数据。生产计划：生产订单信息；生产计划更改、撤销等变更数据；生产反馈/报工：生产计划状态、报工情况。原料检验：原料检验请求、原料检验结果与PLM集成MES与PLM进行集成，MES会将实际的产品和工艺数据、设备运行数据发送到PLM系统，PLM收集到上诉数据后进行相关验证。与LOG集成MES与LOG进行集成，MES将生产计划信息传输到LOG系统，同时LOG会将库存信息传递给MES系统。与Automation集成MES系统与Automation进行通信，主要是Automation将MES需要采集的数据通过OPC协议的方式配置，随后MES会配置相关采集点进行实际数据采集。（4）MOM集成在企业进行数字化建设，努力实现数字化工厂的进程中，MOM系统至关重要。同时，与MOM系统进行集成的相关业务和设计系统也是构建数字化工厂不可或缺的部分，这些系统中最重要的就是MOM和PLM系统。MOM、PLM两者之间的数据交互是双向的，并且它们之间交互的信息内容，对于企业内部生产制造（包括虚拟制造和物理制造）数据流的完整性的构建是必须的。下面阐述一下关于两个系统之间进行数据交互的内容。三个系统之间的集成，尤以PLM和MOM两个系统之间的集成为重中之重，也将主导企业信息化建设的成败。因为只有PLM和MOM系统之间的通道开放了，才能为企业制造出优质，均质化的产品提供技术上的保证，也只有PLM和MOM之间的数据实现了无缝传输，才能有效地实现产品制造从虚拟向现实的转化，实现产品设计向生产制造的顺利过渡。图SEQ图\*ARABIC26MOM、PLM和ERP三者之间的数据流图上面所示的MOM、PLM和ERP三者之间的数据流图中，清晰地勾勒出三个信息流的闭环过程，分别是MOM与PLM之间的闭环，MOM与ERP之间的闭环，以及PLM与ERP之间的闭环。三个闭环的实现对于企业的业务和数据处理过程是至关重要的，且只有三个闭环的实现才能打通企业整个信息系统架构的全局经络，让每一个重要的数据包都能够顺利地流向需要它的地方，实现全局共享。同时，该图中给出了系统之间进行交互的数据内容。MOM系统位于企业信息系统的中间层，需要和自动化控制层、业务层集成在一起来满足企业的生产管理需求。通常而言，外部系统集成由于其高度的技术复杂性成为很多MOM项目的重点和难点，而MOM平台本身的开放性和拓展性可以充分满足各种各样的外部系统集成要求。综合集成平台采用独立部署数据集成服务（DIS）来构建MOM系统的数据中心。DIS可以实现MOM和诸如ERP等的第三方系统之间的通信。因此，它参与执行的每一个动作。DIS是一种软件服务，可以实现不同类型应用之间的信息交换，行为上就像是一个通用数据传输层。其信息交换的首选标准是XML。使用它，无需开发用户应用程序，就可以实现MOM和外部系统（例如，ERP系统、CAPP系统、物流系统、生产仿真系统等等）的集成。DIS可以保证可靠的消息传输，并可以保证应用发出的消息到达且仅到达目标应用一次。它提供了可以用于SAPIdoc、MQSeries、文件系统、MOM生产建模器等连接器，另外，还有通用技术如Web服务、COM等连接器（通用技术连接器可以用于创建用户自己的连接器）。综合集成平台MOM平台基于SOA架构，采取平台内置的中间件DIS来实现多个异构系统与MOM系统的集成，实现各种基础数据和业务数据在不同系统之间的交换。因此，综合集成平台提供以DIS为平台架构的数据中心，来构建公司内部各种信息系统之间的集成提供强大和稳定的数据交换服务，一方面，可以保证系统集成的顺利实施，降低集成风险，另一方面，DIS数据交换中心内置于综合集成平台MOM平台之内，不需要用户单独购买，避免了重复投资，降低了项目的整体成本。集成接口是双方系统的共同的工作，需要相应系统的接口说明，及系统对应实施方的配合。MOM能够通过数据集成服务组件（DIS）提供与ERP系统的双向集成服务，下图为ERP系统的接口文件范例，通过该文件实现ERP系统向车间MOM系统下达生产订单、生产工艺、物料主数据等，反之MOM系统反馈实际生产信息给ERP系统，从而实现异构系统之间的无缝集成。数据采集模块负责采集现场设备的运行状态数据、运行参数数据等，这些数据同样能够通过MOM的集成服务组件（DIS），安全可靠地传递给数据分析模块，供MOM系统做生产分析之用。MOM平台提供了各种类型的对应连接器实现复杂多样的跨平台的无缝集成。下表描述了连接器的类型和功能。（4）MIT集成MIT在获得MOM指令后，从PLM下载NC或者CMM程序。如果需要，NC程序包也可以从MIT反向传输至PLM并管理。数控程序挂接在工艺结构上的数控工步下，基于工步对象实现版本控制。在PLM统一的流程控制下实现数控程序下发和回传。在PLM平台上，工艺员根据流程指令可选择程序（系统自动保证最新流程中版本），通过DNC接口下发相应机床。操作人即可查询到可下传的程序列表。操作人员对DNC进行验证和确认之后，通过DNC接口回传确认过的数控程序，PLM扫描到数据回传之后，自动通知邮件相关工艺员，工艺员确认之后将程序挂接到相应的工艺结构树下。如果实做数控程序回传，需要通过实做BOM和实做工艺记录数控加工实做信息，同时可记录加工时间及加工零件信息（批次数量）。图SEQ图\*ARABIC27系统数据关系图综合集成平台DIS可以实现综合集成平台和诸如ERP等的第三方系统之间的通信。综合集成平台DIS是一种软件服务，可以实现不同类型应用之间的消息交换，行为上就像是一个通用数据传输层。其消息交换的首选标准是XML。使用它，无需开发用户应用程序，就可以实现综合集成平台和外部系统（例如，ERP系统、消息队列系统等）的集成。DIS可以保证可靠的消息传输，并可以保证应用发出的消息到达且仅到达目标应用一次。它提供了可以用于SAPIdoc、SAPtRFC、SAPsRFC、MQSeries、Windows文件系统、综合集成平台生产建模器等的连接器，另外，还有一个通用COM连接器（它可以用于创建用户自己的连接器）。ERP发送生产订单PO给MOM，MOM执行生产订单，MOM传递订单完成时间及状态给ERP系统。（四）生产过程数据采集与分析系统建设情况1、生产过程数据采集系统根据实际情况及多年来自动化经验，逐步建立了一套比较完善的信息采集系统，系统结构如下图所示：图SEQ图\*ARABIC28信息采集系统结构图该信息采集系统包含产品开发过程的信息采集和生产过程的数据采集。产品开发管理（PDM）从涵盖从需求收集到产品检定入库一系列过程。对产品开发过程中所有文档及关键点都做了详细规定，从设计源头保证产品既满足用户需求，又能够大批量机械化生产。对产品开发过程的文档都有详细记录，该记录一直保存至产品生命周期结束。群情振奋数据采集原材料检验合格后由质量部进厂检验科颁发检验合格证，然后库房管理员办理入库手续。办理入库手续时，每种原材料（零部件）需要进行信息采集。管理员需要将材料的型号规格、数量、供应商编号、准用日期、采购订单信息、存储仓区等相关信息打印成条码贴在对应位置。然后将材料置于仓库指定的入库位置，入库时扫描条码信息将材料放置在指定位置，原材料管理系统会自动记录，并更新库存数据。出料时，仓库管理员根据生产计划单或临时物料领用单，从后台查询并选取相应材料，将材料运送至仓库出料区，材料管理系统会自动记录，并更新库存数据。图SEQ图\*ARABIC29生产线过程数据采集结构图（1）数据采集主要方式数据采集的主要方式有人工采集和自动采集两种，人工采集主要通过产品的条形码、二维码进行人工扫描，采集数据通过系统存到数据库；自动采集由设备自动取得数据并存储，包括自动初检、自动调试及检验设备、载波自动测试设备、自动插卡设备等自动测试设备；（2）采集数据的存储及应用每条生产线的数据采集后存在在各自的数据服务器中作为实时数据应用，互不影响，MES数据服务器对每条线的生产数据进行定期规集，规集后的数据用于非实时数据应用。2、生产过程实时监控与分析系统按照生产管理部门（公司、分厂、车间、工序岗位）的需要，建立相应的生产过程实时监控系统。（1）功能描述实时监控系统的应用单位主要分布在调度室、值班室、操作室、技术管理等重要生产管理和操作岗位。实时监控系统的后台是实时数据库系统，客户端是一套运行在基于微软视窗平台的工业过程可视化程序，提供了动态模拟工艺流程图、历史趋势图，管理人员可以及时地查看生产运行的现行状态和生产历史。（2）主要功能1）流程图用形象逼真的生产工艺流程图动态显示生产流程，显示设备和工序的生产过程实时信息。图形界面的设计考虑到了应用的直观性、习惯性和方便性。2）趋势图显示设备和工序的生产变化趋势，了解生产历史，便于查找事故原因。3）报警功能通过