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DELMIA数字工艺规划解决方案

一、DELMIA与PLM

制造业是国民经济的物质基础和产业主体，是富民强国之本，是国家科技水平和综合实力的重要标志。但传统的制造工艺均是以二维图纸为基础，过份依赖规划人员的经验水平，不能及时发现工艺规划中的错误，且与设计处于串行的工作模式，工艺规划处于一个信息孤岛，自动化程度低，产品研制周期长，成本高，不能满足现代工艺制造的需要。

作为全球PLM领域的技术领导者，法国达索系统公司(Dassault Systeme) 为客户提供一整套数字化设计、制造、维护、数据管理的PLM平台。以“不断的技术创新”为理念的达索系统系列解决方案已经在国内包括航空飞行器设计、汽车制造、消费电子产品等领域成为事实上的工业标准。而在达索系统内部，又包括了一个面向制造过程（维护过程、人机过程）的“数字化制造”平台子系统－DELMIA。作为“数字化企业精益制造集成式解决方案”的缩写，DELMIA把视野集中在对于一个复杂制造／维护过程的仿真和相关数据的管理和协同。通过统一的V5 PPR数据通道，将整个PLM解决方案贯穿成一个有机的整体

DELMIA提供目前市场上最完整的3D数字化设计、制造和数字化生产线解决方案。运用以工艺为中心技术，针对用户的关键性生产工艺，实现全面的制造解决方案。目前，DELMIA在国内外广泛应用于航空航天、汽车、造船等制造业支柱行业，其中在航空业中的典型用户有：波音、空客、成飞、郑飞、西飞、上飞、603所等，汽车行业的典型用户有：通用 、丰田、尼桑、中华汽车等。

DELMIA涵盖飞机设计、制造及维护过程中的所有工艺设计，使用户能够利用3D设计模型即可完成产品工艺的设计与验证。DELMIA数字制造解决方案建立于一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型(PPR)上，可以在整个产品研发过程中持续不断的进行产品的工艺编制与验证。同时，可以实现与CATIA、ENOVIA、SMARTEAM、LMS等系统的无缝集成，有效的利用已经设计好的数据，并且可以使制造业的专业知识能被提取出来，让最佳的产业经验得以重复利用。使用DELMIA产品，可以得到生产效率、安全性及质量方面的最大效益，同时降低成本。

DELMIA的应用可以使企业能有效地实现从“数字样机”到“数字制造”的延伸。“数字制造”在设计周期的早期就使用人体工程学分析，对操作与维护进行仿真，以便在产品生命周期的后续阶段提高效率，以系统的方法支持真正的“面向维护的设计”业务流程。
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二、DELMIA的体系结构

作为面向制造维护过程仿真的子系统，DELMIA的重点是通过前端CAD系统的设计数据结合制造现场的资源（2D/3D）。通过3D图形仿真引擎对于整个制造和维护过程进行仿真和分析。得到诸如可视性、可达性、可维护性、可制造性、最佳效能等等方面的最优化数据。虽然是达索PLM的子系统，但是DELMIA本身又是一个结构庞大、面向部门的系列解决方案集合。包括：

1.面向制造过程设计的DPE；

2.面向物流过程分析的QUEST;

3.面向装配过程分析的DPM；

4.面向人机分析的Human；

5.面向机器人仿真的Robotics；

6.面向虚拟数控加工方针的VNC；

2.1 DELMIA Process Engineer 产品、流程和资源规划解决方案

DELMIA Process Engineer在制造行业已经成熟推广运用，为企业工艺规划、成本管理等提供了强有力的支持，并取得十分明显的效果。

DELMIA Process Engineer为制造业的设计和优化提供了彻底的强大的解决方案，从产品概念阶段、工艺规划到产品生产。工艺规划人员在初始设计产品的基础上，根据不同的规划前提条件，定义制造所需的工艺和资源。通过利用成本驱动和成本核算，工艺规划人员能很快地决定技术上和经济上最优的解决方案。

为了避免规划错误和对早期阶段的投资成本、设备和人力需求有一个精确的了解，在设计阶段就需要一个规划软件的支持。而且，软件必须支持从概念设计到质量控制阶段直到制造的整个阶段。DELMIA Process Engineer 提供了广泛的规划支持类型来满足所有这些需求。它提供了有效的装配结构浏览和高性能的可视化工具。装配流程图表提供了清晰的装配序列关系以及流程和材料、人和设备资源之间的关联。装配流程和资源规划用DELMIA Process Engineer基于BOM（工程物料清单）和CAD产品模型数据，也提供了从草图建立产品结构的可能性。

流程和工程材料、人和设备资源之间的关联细化到资源层面。非增值功能像质量控制、物流和搬运等也在此阶段规划进来。最后，操作工人也在每道流程中被分派，其工作与利用率能精确确定。

作为一个完整的时间测量解决方案，DELMIA Process Engineer提供了非常有价值的，可以对装配时间和劳动力需求形成科学的评估结果，从而反馈到设计开发和其他的计划分配、项目和质量报告。对目标成本进行预先定义可以针对材料的使用、资源投产、人力需求和空间需求提出评估结果。

面向对象的数据库软件工具保证没有冗余的数据存储在数据库中，即使在任何地方发生更改，能被立即显示给有关人员。

总之，使用DELMIA Process Engineer提高了规划的准确性、缩短了规划和实现时间，降低了开发成本。

2.2 DELMIA DPM Assembly数字制造仿真

DPM Assembly，作为DELMIA系统中一个独特的软件模块，充分利用“数字样机”的三维数据，实现在三维基础上的3D工艺规划，并对零件的加工过程、产品的装配过程、生产的规划进行3D模拟并验证。促进工艺应用水平的提高，及优秀的工艺经验继承，实现真正的设计与工艺并行工程；提高设计能力，处理ECO的能力。

大多企业设计、加工能力都比较强，工艺弱（不能并没考虑到产品的可制性），到生产才发现产品设计、工艺规划问题而进行更改、调整，还是要花大量的时间、金钱进行协调、排故，产生了瓶颈效应，极大地限制了企业的效能，耗费许多的时间，产生许多的费用。DELMIA则可以在虚拟环境中实现从工艺设计到生产的整个流程，提前发现问题，避免上述问题

DPM能真实反映产品从零件到装配到工位到流水线到工厂的生产过程，直观分析产品的可制性、可达性、可拆卸性和可维护性。在计算机数字环境中随意调整加工工艺，配置加工设备，规划资源，使得企业“硬”设备得到合理利用。

同时，DPM能生成3D 维护手册,培训手册，投标文件，市场宣传等。提高装配质量，缩短生产准备过程，了解生产周期，提高投标水平，提高国际合作数据一致性。

2.3 DELMIA DPM Human数字化人体仿真

Delmia提供了工业上第一个和虚拟环境完全集成的商用人体工程模型。Delmia/Human可以在虚拟环境中快速建立人体运动原型，并对设计的作业进行人体工程分析。人体工学仿真包含了操作可达性仿真、可维护性仿真、人体工学/安全性仿真。

人体建模-Delmia/Human提供了5、50和95百分位的男女人体模型库，这些模型都带有根据人体生物力学特性设定的人体反向运动特性。用户可修改人体各部位的形体尺寸以适应各种人群和特殊仿真需求。

姿态分析-Delmia/Human可以对人体各种姿态进行分析，检验各种百分位人体的可达性，座舱乘坐舒适性。装配维修是否方便。

视野分析-Delmia/Human可以生成人的视野窗口，并随人体的运动动态更新。设计人员可以据此改进产品的人体工学设计，检验产品的可维护性和可装配性。

工效分析-Delmia/Human可以对人体从一个工位到另一个工位运动所需要的时间，消耗的能量自动进行计算。

人体作业仿真-Delmia/Human可以在图形化的界面下示教给人体设计的工作。可以用鼠标操作人体各个关节的运动。
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三、典型方案举例

3.1运用DELMIA的IT架构
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3.2运用DELMIA的工作流程
图6－7,7.1

第一阶段 装配过程仿真和验证
建立与产品装配相关的各种资源库（包括工装，工具，设备等）；
建立典型装配工艺流程的Process Library；
根据实际情况进行工艺模版的定制，并建立关联的产品工艺数据模型；
进行产品装配过程的定义和仿真、验证；
初步建立三维工艺仿真与验证的工作流程和规范；

通过第一阶段的实施，可以得到以下的效果：
A．工艺人员可以在产品投入实际生产以前及早的发现产品设计、工装设计以及工艺设计的错误，减少产品的返工和报废，降低成本，缩短周期；
B．促使企业尽快完成工装/工具/设备等资源的数字化，并建立相应的3D资源库；
C．为实现现场可视化装配打好基础，减少人为失误，提高产品的装配质量；
D．对装配工人和维护人员的全新培训模式，方便其准确、快速的理解和掌握；
E．进一步理解DELMIA 的工程思想，建立初步的工艺设计模版，初步进行相关仿真工作，为下一阶段的工作奠定基础。

第二阶段 装配工艺设计和仿真

在前一阶段工作的基础上，利用DPE建立Manufacturing Hub(MHub)进行装配工艺的详细设计和仿真，并生成工艺指令、相关工艺配套表和MBOM等。

详细分析工艺规划的工作流程，并根据各部门的需求定制DPE，使其强大的功能能够最好地和工作相结合；
根据具体需求进行二次开发，定制相关的功能和报表；

读入EBOM和CATIA V5的3D实体数据到MHub中；

进行装配工艺方案的设计，划分工艺分离面，形成初始分工

结合DPE和DPM进行3D环境下工艺的详细设计、仿真和验证；

进行基于人机工程的装配仿真。利用定义的装配工艺流程信息以及产品和资源信息，定义每个零件的装配路径，实现产品拆装过程的三维动态仿真，及早发现装配工艺设计中的不合理内容；

生成装配指令和相应的工艺配套清单供生产部门人员使用；

生成经过验证的MBOM，并以EXCEL等格式输出；

通过第二阶段的实施，可以得到以下的效果：
A．可以改变传统的工艺设计方法，使装配工艺设计从二维提升到三维，建立数字化装配制造的新模式；
B．促进工艺应用水平的提高，继承、重用优秀的工艺经验；
C．实现数字化装配、数字化维护、数字化培训，为实现建立数字化工厂的目标创造条件；
D．使型号项目更方便的按并行工程思想开展。

第三阶段 系统集成与定制开发
在完成基本需求的基础上，充分考虑系统的扩展性与集成性，根据用户的特别需求继续进行相应的定制开发，并在此基础上与其他的工程软件进行集成。
根据具体需求继续开发各种工艺报表和软件功能；
扩大DELMIA在企业应用的深度和广度，并根据企业的实际情况引入相关新的模块和进行二次开发；
在DELMIA应用的基础上，充分考虑整体的IT架构，实现数据的连贯性和完整性
通过第三阶段的实施，可以得到以下的效果：
A．充分整合企业数字信息资源，提高数字化制造水平；
B．为新产品的研制与生产提供验证平台，大大缩短产品的研制生产周期，降低总体成本，提高企业的市场竞争力。

3.3运用DELMIA后的效益

通过DELMIA数字化定义和仿真校验制造流程，可以为企业带来如下的一些好处：
a) 可以根据工厂实际情况，定制自己的工艺层次结构和资源库
b) 进行详细的工业工程时间和成本的预先分析，计算出最佳经济方案
c) 减少工艺设计和工业工程管理中的重复工作，提高了重用率
d) 减少工艺规划时间，提高规划质量
e) 预见并减少规划风险
f) 减少工程更改成本
g) 和设计部门(PDM)以及生产部门(MES/ERP)的良好的集成,减少企业部门协作成本

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