Un artículo sobre la exploración de aplicaciones de la plataforma de tecnología de fabricación digital para vehículos ferroviarios.

Una breve discusión sobre el documento de exploración de aplicaciones de la plataforma tecnológica de fabricación digital de vehículos ferroviarios

Introducción

Con el lanzamiento de la Industria 4.0 , el global Al desencadenar una nueva ronda de revolución manufacturera, las ventajas de la fabricación digital (DM) han atraído la atención de varios campos de fabricación. Ahora, las grandes empresas nacionales de fabricación de equipos están aprendiendo de las grandes empresas internacionales como Boeing, Airbus y GE, y llevan 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 y ha llevado a cabo investigaciones aplicadas en diseño digital tridimensional y simulación digital. , tecnología digital tridimensional, etc. junto con el desarrollo de productos, formuló una serie de estándares y especificaciones de tecnología digital empresarial, convirtiéndose 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 de la siguiente manera:

　1) La base digital es débil. La aplicación de información de varias unidades de negocios, como diseño, procesos y fabricación, aún no ha formado un todo integrado y compartido; las capacidades de desarrollo y aplicación digital no son sólidas y la infraestructura no es compatible.

2) El modelo de diseño se limita al modelo geométrico. El modelo no se puede utilizar como núcleo de datos comerciales. El modelo tridimensional solo se utiliza como referencia para la información y los atributos de fabricación del producto. todavía se limitan a la expresión bidimensional y los datos de diseño se publican en forma de planos.

3) El enlace de proceso utiliza CAPP bidimensional, que se limita a la edición de documentos de proceso, y la liberación de datos de proceso utiliza tarjetas de proceso en papel; la fabricación utiliza sistemas ERP y MES, pero no están en contacto con el diseño; y proceso.

4) El desarrollo de productos adopta un modelo en serie. Existen barreras para el intercambio de información y datos entre departamentos, y la comunicación entre las principales no es fluida. Hay muchos vínculos sin valor agregado en el proceso de desarrollo. El ciclo de preparación de la producción es largo y los cambios se repiten con frecuencia.

Al mismo tiempo, las plataformas tecnológicas de varios fabricantes de suministro y soporte en la cadena industrial se encuentran básicamente en la era bidimensional. Sin embargo, la industria carece de estándares de tecnología digital unificados y de un entorno básico para la colaboración paralela. .

2 Concepto de una 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 se caracteriza por la producción de pedidos en lotes pequeños y los ciclos de entrega son cada vez más cortos. y necesidades más cortas y personalizadas numerosas. 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 basada en la tendencia actual de desarrollo tecnológico de la integración de informatización e informatización.

A través de la aplicación optimizada de plataformas de información de diseño, procesos y fabricación, integre los productos y tecnologías existentes de la empresa, establezca una base de conocimientos corporativos y realice el intercambio y la reutilización completos de los datos técnicos del producto y de los datos de producción y fabricación. ; realizar un desarrollo de personalización rápido, modular y 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 el mantenimiento del producto.

2.1 Arquitectura del sistema y diseño de plataforma

La plataforma de gestión de datos diseñada por CSR Zhuzhou Locomotive Co., Ltd. utiliza el sistema TC y el proceso de fabricación utiliza el sistema ERP (incluidos ciertos Funciones MES) Se ha utilizado durante muchos años, sin embargo, el proceso utiliza CAPP tradicional, que siempre ha estado fuera de contacto con el diseño y la producción. Después de una extensa investigación, se seleccionó TCM para el diseño y la gestión de procesos, y el diseño y el proceso se integraron en un 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 de manera transparente y eficiente la plataforma PLM con el sistema ERP/MES para construir una plataforma tecnológica de diseño y fabricación con una única fuente de datos para la empresa, y diseñar el arquitectura técnica general e implementar el diseño desde el modelo de diseño, los datos de diseño hasta los documentos de procesamiento, el modelo de proceso, los procedimientos de procesamiento y luego al proceso comercial de fabricación digital de producción, mantenimiento y reparación.

El diseño principal del modelo de negocio es el siguiente:

Aspecto de 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, modelar y modificar el diseño de forma flexible, rápida y eficiente, mejorando 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 y cancelar gradualmente. los dibujos bidimensionales. Utilice la plataforma de diseño colaborativo NX/TC para realizar análisis de diseño 3D y verificación de simulación en un entorno virtual, llevar a cabo el diseño de prototipos digitales y mejorar la precisión y eficiencia del diseño.

En términos de proceso: se introduce el módulo TCM, el proceso y el diseño se integran en función del sistema TC, y se integra la gestión de la plataforma de datos del diseño de proceso estructurado tridimensional, el sistema de tecnología de proceso y los recursos de proceso. llevado a cabo. Utilizando el modelo de diseño tridimensional, la lista de materiales de diseño y los archivos de diseño como entrada, realizamos el diseño y la simulación de procesos tridimensionales, y generamos los archivos de diseño de procesos tridimensionales y la lista de materiales del proceso 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 CAM CNC. Al mismo tiempo, exploramos activamente la integración del sistema TC con software de simulación para soldadura, ensamblaje, chapa metálica, doblado de tuberías, etc., y construimos una plataforma de diseño y verificación de simulación de procesos para formar un circuito cerrado de retroalimentación.

Producción y fabricación: utilice el sistema ERP/MES, intégrelo con el sistema TC a través de una base de datos intermedia y abra la cadena de datos de la lista de materiales de diseño, la lista de materiales de proceso y la lista de materiales de fabricación. El sistema ERP/MES recibe datos como la división del proceso primario y la división de la materia prima, las rutas del proceso, las cuotas de materiales del proceso y las cuotas de tiempo de trabajo del proceso, así como los cambios de diseño/proceso del diseño del proceso del sistema TC, según el plan del proyecto; y datos de proceso, publica el plan de producción y la asignación de recursos de producción. Unifique la codificación de materiales de los tres sistemas de 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. Tomando la gestión de proyectos como línea principal, lleva a cabo la planificación de la producción, la programación del trabajo, la distribución de materiales, el estado de finalización y otras gestiones de producción y fabricación; en segundo lugar, se sincroniza con la organización y el personal en el EHR para realizar la gestión de los trabajadores de producción;

2.2 Definición de fuente de datos y diseño de transferencia

En todo el proceso del 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 datos. Los datos de definición de producto, los datos de definición de proceso 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 realiza la relación de colaboración entre diseño, tecnología y fabricación.

Realice la gestión de EBOM, PBOM y MBOM del producto, establezca la correlación entre diferentes métodos de organización de BOM, organice datos en diferentes etapas de todo el ciclo de vida del producto desde diferentes perspectivas y mantenga relaciones mutuas.

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 de codificación unificada de productos y materiales, y codificación unificada de productos y materiales a través del sistema de gestión de codificación.

3) Definición del modelo BOM de productos digitales unificado y gestión unificada de EBOM/PBOM/MBOM.

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 Especificaciones de soporte y diseño estándar

Basado en las características de la industria de fabricación de vehículos ferroviarios, centrándose en el diseño, fabricación, pruebas, gestión e informatización digital tridimensional, ASMEY14.41 -2003 "Regulaciones de implementación para datos de definición de productos digitales", ISO16792:2006 "Principios generales para datos de definición de productos digitales para documentos técnicos de productos", serie de normas GB/T24734-2009 "Principios generales para datos de definición de productos digitales para documentos técnicos de productos" , etc., desarrolle un sistema de especificación estándar a partir de los siguientes aspectos Construcción:

1) Estándares y especificaciones generales básicos: incluidos estándares terminológicos, símbolos gráficos y estándares de código, instalación de software de diseño 3D y especificaciones de aplicación de archivos de configuración;

2) Especificaciones de aplicaciones de ingeniería 3D: incluidos estándares y especificaciones de diseño 3D, estándares y especificaciones de modelado 3D, estándares y especificaciones de anotación 3D, especificaciones de simulación y estándares y especificaciones de fabricación 3D.

3) Estándares y especificaciones de gestión y aplicación del sistema: incluidos los estándares y especificaciones de aplicación básica del sistema PDM, la especificación estándar de gestión de documentos de dibujo de productos del sistema PDM, la especificación estándar de documentos de proceso tridimensional del sistema PDM, el estándar de gestión de listas de materiales del sistema PDM.

2.4 Ruta de implementación y diseño de pasos

La construcción y aplicación de la plataforma se llevarán a cabo de acuerdo con el plan general y el principio de implementación paso a paso.

La primera etapa: construcción de la plataforma. En esta etapa, estudiamos el modelo de proceso de negocio, construimos una plataforma integrada para diseño, proceso y fabricación, y abrimos la cadena de datos de diseño, proceso, fabricación e inspección. El trabajo clave en esta fase es construir la plataforma de procesos TCM e integrar TC con el sistema ERP, y verificar la viabilidad de la plataforma tecnológica mediante la prueba y aplicación de componentes piloto.

La segunda etapa: verificación de la plataforma. Centrándose en la aplicación de verificación de la plataforma tecnológica de diseño y fabricación y la investigación de fabricación de flujo de datos 4BOM de diseño tridimensional completo, se selecciona el proyecto completo del vehículo para ejecutarse en la plataforma del sistema y la aplicación de la plataforma tecnológica se verifica completamente en cada negocio. enlace.

La tercera etapa: Optimizar la aplicación. En esta etapa se mejora y optimiza la plataforma tecnológica, se promueve y aplica en múltiples proyectos dentro de la empresa, y paulatinamente se cubre la plataforma tecnológica en todos los procesos internos de fabricación de la empresa. Consideraremos integrarnos con subsidiarias externas en el futuro.

3 Práctica de la plataforma tecnológica de diseño y fabricación de una única fuente de datos de producto

En los últimos tres años, se han realizado una gran cantidad de pruebas y verificaciones en torno a la construcción y la práctica. aplicación 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, se utilizaron los datos de siete piezas típicas, como el ensamblaje del bogie, para probar y verificar los módulos de función del software y la integración del sistema, luego se utilizaron componentes grandes de proyectos específicos para operaciones de simulación y se seleccionó el proyecto EMU de Macedonia; pruebas en línea.

4 Conclusión

A través de las ideas anteriores y la exploración por fases, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

1) Elija TCM para el diseño y la gestión de procesos, basándose en En la plataforma TC, el proceso reutiliza directamente el modelo de diseño. En los negocios, adoptamos la gestión integrada de proyectos con tecnología de diseño. Casi no hubo un ciclo de preparación de procesos para la producción de prueba del proyecto EMU de Macedonia. A través de una colaboración integrada y paralela, el diseño de herramientas, la preparación del programa de procesamiento, el análisis de procesos y otros trabajos se llevaron a cabo de manera oportuna. Sin embargo, también se descubrió durante el proceso de prueba que para que el sistema se implemente por completo, es necesario resolver adecuadamente algunos problemas, como el modelo de construcción de datos del producto, el lanzamiento y la gestión de cambios, como por ejemplo, cómo lograr un diseño de arriba hacia abajo, cómo para lograr un diseño colaborativo remoto y cómo adaptarse a situaciones de producción rápida. Cuestiones como la adquisición anticipada y cómo simplificar y estandarizar el diseño de procesos.

2) La integración de datos entre TC y ERP/MES abre los enlaces de datos de diseño, proceso y fabricación. El proyecto de la UEM de Macedonia ha logrado la generación de datos. Sin embargo, aún deben resolverse los siguientes problemas: la estructura de datos de la lista de materiales del proceso generada en función de la lista de materiales de diseño, la reconstrucción y la gestión integrada de la correlación de la lista de materiales desde diferentes perspectivas de los materiales en el caso de la planificación de procesos TCM con múltiples procesos; rutas y programación de producción de ERP con una única ruta de proceso. La transmisión de reemplazo de versiones de datos se transmite de manera precisa y efectiva entre 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 y el intercambio de conocimientos, sino que también encarne verdaderamente el valor de la fabricación digital a través del diseño, la fabricación y la verificación de 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 construir un modelo de datos y cómo establecer un sistema de retroalimentación de verificación de circuito cerrado entre diseño, simulación y mejora.

4) El uso de plataformas tecnológicas de diseño y fabricación tiene un gran impacto en el modelo de operación y gestión de negocios existente de la empresa, además de las instalaciones de software y hardware, el seguimiento oportuno de los estándares técnicos y el proceso de gestión. Los sistemas que sean adecuados a las características de la empresa también son cruciales, incluso más críticos que la propia plataforma del sistema.

5) Plataformas tecnológicas de diseño y fabricación Varios software complejos tienen ciertos alcances comerciales 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 en general cómo hacer un buen uso de la plataforma tecnológica sin estar sujeto a actualizaciones de software.

En resumen, la plataforma tecnológica de fabricación digital es la garantía básica para realizar la fabricación digital. A través de una gran cantidad de pruebas de datos y la operación de prueba de Macedonia EMU y otros proyectos, CSR Zhuzhou Locomotive Co., Ltd. ha demostrado que la arquitectura técnica y las rutas técnicas de la plataforma tecnológica integrada de fabricación y diseño digital TC y ERP/MES cumplen las necesidades de la tecnología de fabricación digital. La aplicación práctica del proyecto Macedonia EMU también inició 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 producción y fabricación de la empresa, y para hacer un buen uso de esta plataforma tecnológica, los aspectos técnicos aún deben centrarse en: Tecnología de modelo MBD (Model-BasedDefinition, definición basada en modelos) , BOM integrado Optimice aplicaciones, integre múltiples sistemas y digitalice sus procesos de gestión. ;