在制造业中，工艺是连接企业的研发业务与工厂生产制造的纽带。企业产品开发全生命周期中约40%-60%的时间集中于生产准备阶段，即工艺设计、资源准备和产品试制阶段。因此，在企业实施数字化转型的过程中，工艺的数字化是重要环节之一。

汽车制造属于典型的离散型制造行业，单车装配上万个零件，主要涉及冲压、焊装、涂装以及总装四大工艺，如今客户需求配置的多样化使得整车配置和装配作业更加复杂。

汽车制造企业大部分已实施用于产品设计的PDM平台以及全配置BOM管理平台，逐步提高产品设计的标准化、平台化及通用化，设计质量和效率明显提高。而在其后的工艺设计方面，普遍存在标准化程度不够、数字化能力偏弱和信息化孤岛等问题，需要大量的人力投入工艺设计，工艺设计质量风险很大。

Part.01、汽车零部件企业工艺设计的现状

汽车零部件企业的工艺设计现状存在一些问题。首先，很多企业的工艺人员仍采用传统的工艺管理模式，如使用Excel、Word等方式编制工艺文件，这导致了工艺数据无法与系统中产品数据进行有效的信息关联，无法与下游应用深度集成，从而造成数据断层和更新滞后，很大程度拉低了数据的精准度和有效性。同时，这也缺乏工艺仿真验证手段，使得工艺设计的结果质量较低。

此外，企业在生产过程中的工艺设计方面也存在问题。汽车零部件的生产工艺通常是复杂的，涉及多个工序和环节，需要严格控制和监测质量，以确保每个零部件都符合技术规范和标准。同时，由于原材料价格波动、劳动力成本和能源成本等因素，企业需要优化生产流程、提高生产效率和降低废品率以控制成本，并寻求更具竞争力的解决方案。

另外，非结构化数据传递也给工艺设计带来了一些问题。这导致了工艺规划与上下游过程脱节，协同困难。而采用线下office文档模式编制的文件也使得MBOM不准确、完整性差，制造指导性不足。统一管理标准的缺失、管理人员变动等因素也造成了技术资料丢失。

在此基础上，新材料的选用和轻量化设计也对企业的工艺设计提出了新的挑战。企业需要关注材料性能、加工难度、制造成本等方面的平衡，同时也需要关注环保和可持续性发展的问题。

Part.02、汽车零部件企业工艺数字化解决方案

成都恒睿的数字化工艺解决方案是基于新一代的数字化工艺平台，实现工艺规划设计与仿真协同。具备同前端研发、后端生产执行、管理系统集成的能力，实现从设计到工艺，从工艺到制造的数据与业务贯通。

以汽车座椅为例基于3DEXPERIENCE平台数字化工艺典型业务流程及场景如下图所示：

图1 数字化工艺典型业务流程

以汽车座椅为例数字化工艺典型业务应用场景如下图所示：

图2 数字化工艺典型业务应用场景

一、汽车零部件企业工艺数字化之同步工程

供应商接收OEM提供的数据后，可以在网页端批量快速导入并自动搭建产品结构(兼容多种CAD格式)；可以高效过滤产品结构组织评审数据，开展同步工程；

图3 同步工程-网页端协同评审

方案优势

1、在Web端，设计与工艺针对同一产品结构协同评审，查看产品部件的信息，进行可视化模型评审批注，如测量、剖切等；

2、在Web端根据零部件包络空间，产品配置、物料生效性等要求组合过滤 3D 可视化产品结构并启动加载数模到相应CAD环境中修改数模；

3、在Web端可选择性复制现有产品结构进行变型设计管理，并自动记录数模衍生关系；

二、汽车零部件企业工艺数字化之MBOM及变更管理

在Web端根据D/EBOM主模型搭建MBOM并自动关联，DBOM发生更新时可追溯受影响的MBOM对象；

图4 MBOM网页端-变更管理

方案优势

1、借助E/MBOM业务智能看板，工艺人员进行更改影响分析，快速高效更新MBOM ：D/EBOM或物料信息发生更新，系统可自动标识或提示MBOM的状态是否需要更新；

2、E/MBOM关联一致性维护，多种方式创建可视化MBOM ；

3、针对零件不同的设计配置或供应商，创建替代件，并管理替代工艺方案；

三、汽车零部件企业工艺数字化之超级MBOM

基于超配的EBOM，定义超配的MBOM；基于产品配置选项，过滤出所需的EBOM，同时自动过滤出对应的MBOM；

图5 网页端编辑MBOM

方案优势

1、继承EBOM的特征项及特征值，同时可增加工艺设计自身特有的特征项及特征值；

2、BOM完整性检查：MBOM消耗式分配,系统可自动标识分配过程或发生更新后是否有遗漏；

3、即可基于客户端进行MBOM编制维护，也可基于网页端进行MBOM编制与维护。

四、汽车零部件企业工艺数字化之工艺路线规划

在统一的3D工艺主模型下定义工艺路线；优化和验证工艺路线，如平衡工作负载和资源利用率；

图6 网页端编制工艺路线

方案优势

1、工序PERT视图：自动生成工序PERT图并进行排序调整优化；

2、负载平衡：可以检查工位的利用率和分配的资源，通过在工位之间拖放操作来手动平衡操作以实现所需的节拍；

3、自动线平衡：提供多个不同的选项，根据给定的节拍来自动平衡工位的操作；

4、通过Process超级配置结构管理工艺变型，过滤出最小单元的配置工艺；

5、即可基于客户端编制工艺路线，也可基于网页端编制工艺路线。

五、汽车零部件企业工艺数字化之产线布局与资源库管理

提供模板化工艺资源目录, 可直接基于2D图快速进行3D布局；

图7 产线布局与资源库管理

方案优势

1、2D布局图纸导入输出：2D图导入后作为3D车间产线的“地板”，将各类3D资源分配定位，并输出3D布局后的2D 图；

2、可导入设备的3D扫描点云，作为布局参照，然后从资源库中实例化3D资源进行布局并提供点云处理能力；

3、沉浸式3D环境进行工艺资源定位调整(可使用VR)；

4、工艺资源层级化分类管理；

六、汽车零部件企业工艺数字化之产品制造组装工艺评估

可在3D布局环境中自动生成产品装配或拆卸的无碰撞路径，优化和验证全局组装或拆卸过程；

图8 装配工艺仿真

方案优势

1、可以自动生成无碰撞装配或拆卸轨迹，分析潜在的设计或工艺问题；

2、装拆轨迹显示及分析优化，将不规则路径自动优化以生成平顺的结果；

七、汽车零部件企业工艺数字化之3D工艺作业指导

通过添加3D注释创建作业指导，并可作为工艺模板重复使用；3D工艺主模型更新后可提示对作业指导的影响支持变更响应；支持向下游系统或设备等一键式发布2D/3D可视化工艺数据；

图9 三维作业指导书编制

方案优势

1、三维标注的作业指导，为车间定义隐藏或显示的标注视图，关键的测量和公差数据。

2、使用3D环境的当前状态编写作业指导，提供富文本各类工艺操作说明，支持多人协同并行编制作业指导；

3、可针对多配置3D工艺主模型输出精确匹配特定产品配置的作业指导；

4、可基于企业工艺标准定制HTML 模板并进行目录分类管理应用；

八、汽车零部件企业工艺数字化之人机工程

可按照标准人体测量学创建虚拟工人模型，提供多种预定义的操作和分析工具以评估人机工效，将人体工程学直接纳入工作场所的设计或新的制造工艺规划；使用工时行业标准，计算分析详细工时信息，进行工时优化；

图10 人机工程仿真

方案优势

1、可以设定人体模型的很多特征，更加符合真实操作者特征情况，让仿真结果更精准；

2、能够结合操作工具进行动作仿真验证，分析人员操作关节疲劳负荷强度，分析操作者视野目视情况；

九、汽车零部件企业工艺数字化之机器人仿真

机器人离线编程，程序输出，虚拟调试；机器人运动仿真验证；

图11 机器人编程及仿真验证

方案优势

1、提供一个集成的平台环境高效地进行编程、仿真、优化工业机器人的行为，全部都在一个3D沉浸式的环境中完成；

2、丰富的机器人库资源，提供高级机器人运动控制器，机器人布局工具，路径规划工具。

十、汽车零部件企业工艺数字化之物流优化仿真验证

工艺布局的优化；物流通道的优化；产能验证与分析；生产系统瓶颈分析；

图12 物流仿真优化

方案优势

1、实现工厂物流布局的一次成功率；

2、在产能爬坡阶段，实现产线快速调整；

3、在工厂改造环节，实现多方案择优；

4、在工厂硬件投资环节，精确定义设备数量。

十一、汽车零部件企业工艺数字化之虚拟现实及沉浸式协同评审

虚拟培训；沉浸式工厂漫游；沉浸式协同评审；

图13 虚拟现实及沉浸式协同评审

方案优势

1、原生支持虚拟现实设备；

2、沉浸式1:1比例的产品可视化，以体验产品的空间体量；

3、直接在建模应用中支持从入门到高端的虚拟现实系；

4、支持各类终端体验，个人、团队沉浸式体验。

定制家居产品数字化设计的发展趋势将注重交互性、智能化、虚拟与现实融合、模块化、数据驱动和可持续性等方面的发展，以提供更加个性化和高质量的家居产品。下期内容预告《定制家居产品数字化设计，看完本文让你心里有数》，敬请期待。

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●积累了CAD/CAE/PDM等相关领域丰富的行业经验，企业用户成功案例遍布各个领域

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撰稿：成都恒睿

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