Discusión sobre la aplicación de la plataforma tecnológica de fabricación digital de vehículos ferroviarios
Introducción
Con el lanzamiento de la Industria 4.0, se está produciendo una nueva ronda de revolución en la fabricación a nivel mundial. Las ventajas de la fabricación digital. (DM) Atraer la atención y la atención de diversos campos de fabricación. En la actualidad, las grandes empresas nacionales de fabricación de equipos están aprendiendo de empresas internacionales como Boeing, Airbus y GE para llevar a cabo sistemáticamente investigaciones y aplicaciones de tecnología de fabricación digital. En los últimos diez años, la industria de fabricación de aviación representada por AVIC ha otorgado gran importancia a la investigación y aplicación de la tecnología digital, ha mejorado vigorosamente la construcción de infraestructura de información, combinada con el desarrollo de productos, ha llevado a cabo investigaciones de aplicaciones en diseño digital tridimensional, Simulación digital, tecnología digital tridimensional, etc., y formulado. Ha establecido una serie de estándares y especificaciones de tecnología digital empresarial y se ha convertido en un ejemplo de referencia de aprendizaje para la industria de fabricación de equipos de tránsito ferroviario.
1 Estado actual de la tecnología de fabricación digital para vehículos de tránsito ferroviario
En los últimos años, la industria de vehículos de tránsito ferroviario ha comenzado a prestar atención a la fabricación digital tridimensional, pero el nivel general todavía está relativamente rezagado, principalmente por lo siguiente:
1) Base digital débil. La aplicación de la tecnología de la información en el diseño, la tecnología, la fabricación y otras unidades de negocios aún no ha formado un todo integrado; las capacidades de desarrollo de aplicaciones digitales no son sólidas y la infraestructura no es compatible.
2) El modelo de diseño se limita a modelos geométricos y no se puede utilizar como núcleo de datos comerciales. El modelo tridimensional es solo para información de fabricación del producto, atributos, etc. Limitados a expresiones bidimensionales, los datos de diseño se publican en forma de planos.
3) El uso de CAPP bidimensional en el proceso se limita a editar archivos de proceso y usar tarjetas de proceso en papel para publicar datos de proceso; la industria manufacturera utiliza sistemas ERP y MES, pero están fuera de contacto; con diseño y tecnología.
4) El desarrollo de productos adopta un modelo en serie, existen obstáculos para el intercambio de información y datos entre departamentos y la comunicación entre las principales es deficiente; hay muchos vínculos sin valor agregado en el proceso de desarrollo y producción; El ciclo de preparación es largo y los cambios ocurren con frecuencia.
Al mismo tiempo, las plataformas tecnológicas de los proveedores en la cadena industrial se encuentran básicamente en la era bidimensional y carecen de estándares de tecnología digital unificada y de un entorno básico para la colaboración paralela de la industria.
2. Plataforma tecnológica de diseño y fabricación basada en una única fuente de datos de producto.
La tendencia de desarrollo de los vehículos de transporte ferroviario es la producción de pedidos en lotes pequeños, un ciclo de entrega más corto y numerosas necesidades personalizadas. Cómo aprovechar al máximo las plataformas maduras de productos de vehículos para lograr rápidamente un diseño y fabricación derivados personalizados de alto rendimiento, alta calidad y bajo costo es un tema que las empresas modernas de equipos de tránsito ferroviario deben enfrentar. La construcción de una plataforma tecnológica de diseño y fabricación con una única fuente de datos involucrada en este artículo es un concepto de solución y una exploración de implementación propuesta en conjunto con la tendencia actual de desarrollo tecnológico de industrialización e integración de información.
A través de la aplicación optimizada de plataformas de información de diseño, procesos y fabricación, integrar los productos y tecnologías existentes de la empresa, establecer una base de conocimientos corporativos y lograr el intercambio y la reutilización de datos técnicos de productos y datos de fabricación; modularización y personalización El rápido desarrollo personalizado también proporciona la base de datos necesaria para la verificación de simulación virtual, al tiempo que mejora el rendimiento del producto y también mejora la capacidad de fabricación y mantenimiento del producto.
2.1 Arquitectura del sistema y diseño de plataforma
La plataforma de gestión de datos diseñada por CSR Zhuzhou Machinery Co., Ltd. utiliza el sistema TC y el proceso de fabricación utiliza el sistema ERP (incluidos ciertos Funciones MES), que se ha utilizado durante muchos años, pero la tecnología CAPP tradicional se ha desconectado del diseño y la producción. Después de una extensa investigación, se seleccionó TCM para el diseño y la gestión de procesos, y para integrar el diseño y los procesos en el sistema de gestión del ciclo de vida del producto (PLM). En segundo lugar, ordenar el sistema ERP/MES que se ha utilizado durante muchos años, integrar la plataforma PLM y el sistema ERP/MES de manera transparente y eficiente, construir una plataforma tecnológica de diseño y fabricación con una única fuente de datos, diseñar la arquitectura técnica general y; realice la transición del modelo de diseño y los datos de diseño a los documentos de proceso, los modelos de proceso y los procedimientos de mecanizado, a los procesos comerciales de fabricación digital para producción y mantenimiento.
El diseño principal del modelo de negocio es el siguiente:
Diseño: explore gradualmente el modelo de diseño de arriba hacia abajo y establezca un entorno de diseño tridimensional estandarizado y varias plantillas de diseño de productos en el Entorno NX/TC, modela y modifica el diseño de forma flexible, rápida y eficiente para mejorar la eficiencia del diseño. Al mismo tiempo, se cambia el modelo de expresión de información de fabricación existente del modelo geométrico tridimensional más dibujos bidimensionales, y se utiliza la herramienta NXPMI para integrar toda la información geométrica del producto y la información de fabricación del producto en el modelo tridimensional, gradualmente anulando los dibujos bidimensionales.
Utilice la plataforma de diseño colaborativo NX/TC para realizar análisis de diseño tridimensional y verificación de simulación en un entorno virtual, y realizar diseño de prototipos digitales para mejorar la precisión y eficiencia del diseño.
Proceso: introduzca el módulo TCM, integre el proceso y el diseño basado en el sistema TC y lleve a cabo el diseño de procesos estructurados tridimensionales, el sistema de tecnología de procesos y la gestión de la plataforma de datos de recursos de procesos. Utilizando el modelo de diseño 3D, la lista de materiales de diseño y los archivos de diseño como entrada, se llevan a cabo el diseño y la simulación del proceso en 3D, y los archivos de diseño del proceso en 3D y la lista de materiales del proceso se generan de acuerdo con el sistema estándar de tecnología de procesos. Utilice NX integrado con el sistema TC para el diseño de herramientas 3D y simulación de mecanizado CNC de levas. Al mismo tiempo, exploramos activamente la integración del sistema TC con software de simulación como soldadura, ensamblaje, chapa y doblado, y construimos una plataforma de diseño y verificación de simulación de procesos para formar un circuito cerrado de retroalimentación.
Fabricación: Utilizando el sistema ERP/MES, mediante la integración de la base de datos intermedia y el sistema TC, se abren los enlaces de datos entre la BOM de diseño, la BOM de proceso y la BOM de fabricación. El sistema ERP/MES recibe datos tales como división de procesos primarios y división de materias primas, rutas de procesos, cuotas de materiales de proceso y cuotas de horas-hombre de proceso, cambios de diseño/proceso, etc. del diseño de procesos del sistema TC. Luego, basándose en el plan del proyecto y los datos del proceso, se emite el plan de producción y la asignación de recursos de producción. Unifique la codificación de materiales de los sistemas TC, CAPP y ERP en la plataforma de codificación de materiales para realizar la gestión de procesos de planificación, adquisiciones, producción, logística y costos de materiales. Con la gestión de proyectos como línea principal, la gestión de la producción, como la planificación de la producción, la programación del trabajo, la distribución de materiales y la finalización, se lleva a cabo en segundo lugar y se sincroniza con la organización y el personal de EHR para lograr la gestión de los trabajadores de producción;
2.2 Definición de fuente de datos y diseño de entrega
En todo el ciclo de vida, desde el diseño de la solución del producto hasta la operación y el mantenimiento, el modelo tridimensional del producto es el núcleo de la organización de todos los datos. Los datos de definición, los datos de definición de procesos y los datos de definición de fabricación se centran en torno al modelo 3D, formando una fuente de datos de producto unificada y única. Sobre esta base se llevará a cabo la relación de colaboración entre diseño, tecnología y fabricación.
Realizar la gestión de EBOM, PBOM y MBOM de productos, establecer la relación entre diferentes métodos de organización de BOM, organizar datos en diferentes etapas de todo el ciclo de vida del producto desde diferentes ángulos y mantener la relación entre ellos. .
La definición de la fuente de datos incluye principalmente:
1) Definición del modelo de producto digital unificado, estableciendo un entorno de diseño de producto estandarizado y una definición del modelo de producto unificado.
2) Definición y aplicación unificada de códigos de productos y materiales, y codificación unificada de productos y materiales a través del sistema de gestión de códigos.
3) Unificar el modelo BOM de productos digitales y gestionar EBOM/PBOM/MBOM de forma unificada.
4) Definición y gestión unificada de piezas estándar y piezas generales.
5) Unificar el modelo de cambios de ingeniería y establecer un sistema de proceso de gestión de cambios de ingeniería de productos de circuito cerrado.
2.3 Especificación de soporte y diseño estándar
Según las características de la industria de fabricación de vehículos ferroviarios, centrándose en el diseño, fabricación, pruebas, gestión e informatización digital tridimensional, citando ASMEY14. 41-2003 "Digitalización" Especificaciones de implementación de datos de definición de productos", "ISO16792:2006 Principios generales para datos de definición de productos digitales de documentos técnicos de productos" y GB/T 24734 como referencias.
1) Estándares y especificaciones generales básicos: incluidos estándares terminológicos, estándares de códigos y símbolos gráficos, instalación de software de diseño 3D y especificaciones de aplicaciones de archivos de configuración.
2) Especificaciones de aplicaciones de ingeniería tridimensional; : incluidas especificaciones de diseño tridimensional, especificaciones de modelado tridimensional, especificaciones de etiquetado tridimensional, especificaciones de simulación y especificaciones de fabricación tridimensional;
3) Estándares y especificaciones de aplicación y gestión del sistema: incluido el sistema PDM básico estándares y especificaciones de aplicación, dibujos de productos del sistema PDM, estándares y especificaciones de gestión de documentos, estándares de archivos de procesos 3D del sistema PDM y estándares de gestión de listas de materiales del sistema PDM.
2.4 Ruta de implementación y diseño de pasos
Llevar a cabo la construcción y aplicación de la plataforma de acuerdo con el principio de planificación general e implementación paso a paso.
La primera etapa: construcción de la plataforma. En esta etapa, se estudia el modelo de proceso de negocio, se construye una plataforma integrada para diseño, tecnología y fabricación, y se abren los vínculos de datos entre diseño, tecnología, fabricación e inspección. El trabajo clave en esta etapa es construir una plataforma de procesos TCM, integrar TC con el sistema ERP y verificar la viabilidad de la plataforma tecnológica mediante pruebas piloto y aplicaciones.
La segunda etapa: verificación de la plataforma.
Con base en la aplicación de verificación de la plataforma tecnológica de diseño y fabricación y la investigación sobre el diseño tridimensional completo y la fabricación de la tabla de flujo de datos 4BOM, se selecciona el proyecto completo del vehículo para ejecutarse en la plataforma del sistema y se aplica una plataforma tecnológica de verificación completa en cada vínculo empresarial.
La tercera etapa: Optimizar la aplicación. En esta etapa, mejoraremos y optimizaremos la plataforma tecnológica, la promoveremos y aplicaremos en múltiples proyectos dentro de la empresa y gradualmente cubriremos la plataforma tecnológica en todos los procesos internos de fabricación. En el futuro, consideraremos integrarnos con subsidiarias externas.
3 Práctica de plataforma tecnológica de fabricación y diseño de fuente de datos de un solo producto
En los últimos tres años, se ha llevado a cabo una gran cantidad de trabajo de prueba y verificación en torno a la construcción y la aplicación práctica. de una única plataforma de tecnología de diseño y fabricación de fuente de datos, que incluye principalmente: pruebas técnicas de módulos de software, pruebas funcionales de módulos de software, pruebas técnicas de integración de sistemas, pruebas funcionales de integración de sistemas, pruebas de simulación de componentes y pruebas de operación de proyectos. En la etapa inicial, los módulos de funciones del software y la integración del sistema se probaron y verificaron utilizando los datos de siete componentes típicos, como el conjunto del bogie. Luego, se llevan a cabo operaciones de simulación basadas en la mayoría de los proyectos específicos y se selecciona el proyecto de la UEM de Macedonia para realizar pruebas en línea.
4 Conclusión
A través de las ideas anteriores y la exploración por etapas, podemos sacar las siguientes conclusiones:
1) Elija TCM para el diseño y la gestión de procesos. Basado en la plataforma TC, el proceso reutiliza directamente el modelo de diseño. La empresa emplea una gestión integrada de proyectos de diseño y tecnología. La producción de prueba del proyecto Macedonia EMU casi no tiene período de preparación del proceso. A través de una colaboración integrada y paralela, el diseño de herramientas, la compilación del programa de procesamiento y el análisis de procesos se pueden llevar a cabo de manera oportuna. Sin embargo, durante el proceso de prueba, también se descubrió que cuando el sistema se utiliza en todos los aspectos, existen problemas como cómo lograr un diseño de arriba hacia abajo, cómo lograr un diseño colaborativo remoto y cómo adaptarse a la adquisición temprana en condiciones de producción rápida. condiciones, y cómo simplificar y estandarizar el diseño de procesos adecuadamente resueltos.
2) La integración de datos entre TC y ERP/MES abre el vínculo de datos entre diseño, tecnología y fabricación. El proyecto de la UEM de Macedonia ha logrado la homologación de datos. Sin embargo, aún es necesario resolver los siguientes problemas: generar la estructura de datos de la lista de materiales del proceso basada en la lista de materiales de diseño, reconstruir la lista de materiales desde diferentes perspectivas e integrar la gestión asociada de la transferencia de materiales bajo las condiciones del plan de proceso de TCM y múltiples rutas de proceso; Ruta de proceso único de programación de producción de ERP; reemplazo de la versión de datos Entrega de manera precisa y eficiente en múltiples sistemas dentro de la plataforma tecnológica.
3) Construir una plataforma tecnológica de diseño y fabricación que no solo resuelva el problema de la fuente de datos única, la herencia del conocimiento y * * *, sino que también encarne verdaderamente el valor de la fabricación digital en el diseño, la fabricación y la verificación de la simulación. en un entorno virtual. Actualmente, sólo se lleva a cabo una verificación de simulación parcial en piezas individuales, y cada enlace de verificación también existe de forma independiente. Lo que es necesario explorar y optimizar es cómo satisfacer las necesidades de simulación al establecer un modelo de datos y cómo diseñar, simular y mejorar un sistema de retroalimentación de verificación de circuito cerrado.
4) El uso de plataformas tecnológicas de diseño y fabricación tendrá un mayor impacto en el modelo de negocio de operación y gestión existente de la empresa. Además de las instalaciones de software y hardware, también es importante el seguimiento oportuno de los estándares técnicos y sistemas de procesos de gestión que se adapten a las características de la empresa, incluso más crítico que la propia plataforma del sistema.
5) Plataforma tecnológica de diseño y fabricación Diversos software complejos tienen un cierto alcance comercial y las empresas deben llevar a cabo un desarrollo secundario apropiado basado en sus propios productos y características operativas únicas. Al construir la plataforma tecnológica, se debe considerar de manera integral cómo hacer un buen uso de la plataforma tecnológica sin actualizar el software.
En resumen, la plataforma tecnológica de fabricación digital es la garantía básica para realizar la fabricación digital. CSR Zhuzhou Locomotive Co., Ltd. ha superado una gran cantidad de pruebas de datos y operaciones de prueba de Macedonia EMU y otros proyectos, lo que demuestra que el marco técnico y las rutas técnicas de las plataformas tecnológicas integradas de fabricación y diseño digital TC y ERP/MES pueden cumplir los requisitos de la tecnología de fabricación digital. La aplicación práctica del proyecto Macedonia EMU también ha iniciado nuestro viaje de exploración y aplicación de la fabricación digital. Sin embargo, para que la plataforma de tecnología de fabricación digital sirva bien a la fabricación de la empresa y haga un buen uso de esta plataforma tecnológica, los aspectos técnicos aún deben centrarse en: tecnología de modelo MBD (Model-BasedDefinition), aplicación optimizada de BOM integrada, multi- Integración de sistemas y su Digitalización de procesos de gestión.
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