數字化賦能企業(yè)轉型｜3D體驗平臺助力商用車(chē)端到端數字研制
數字化賦能企業(yè)轉型｜3D體驗平臺助力商用車(chē)端到端數字研制
商用車(chē)制造企業(yè)業(yè)務(wù)主要涵蓋商用車(chē)整車(chē)研發(fā)與制造、商用車(chē)配套零部件生產(chǎn)銷(xiāo)售、新能源商用車(chē)生產(chǎn)及銷(xiāo)售等。如何滿(mǎn)足客戶(hù)的個(gè)性化需求，提升交付的速度與質(zhì)量，是商用車(chē)企業(yè)面臨的挑戰。
隨著(zhù)數字化時(shí)代的來(lái)臨，商用車(chē)企業(yè)正在借助新一代數字化技術(shù)，構建自身的數字化轉型戰略，實(shí)現快速的研制與制造，打造自己身的核心競爭力。
目前，商用車(chē)企業(yè)在業(yè)務(wù)數字化過(guò)程中面臨一系列問(wèn)題，比如：
配置管理：如何實(shí)現高效的配置管理與模塊化，加速研制？
設計方法：總體設計與詳細設計工程師如何實(shí)時(shí)共享數據，提高協(xié)同效率？
數字樣機：能否實(shí)現整機樣機與多專(zhuān)業(yè)協(xié)同，提高研制質(zhì)量？
協(xié)同研制：如何實(shí)現跨領(lǐng)域、跨部門(mén)如何協(xié)同工作，提高研制效率？
智能調試：如何快速實(shí)現商用車(chē)智能化、無(wú)人化開(kāi)發(fā)與調試？
數據治理：能否減少數據轉換與業(yè)務(wù)切換，減少研制錯誤？
基于當前新一代數字化技術(shù)，3D體驗平臺可以滿(mǎn)足商用車(chē)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、仿真、工藝、制造、自動(dòng)駕駛、數字化服務(wù)、大數據、企業(yè)級管理等方面數字化轉型與創(chuàng )新需求。
整車(chē)開(kāi)發(fā)項目管理
以項目管理為主線(xiàn)，建設商用車(chē)企業(yè)級運營(yíng)管理體系，實(shí)現任務(wù)/指標、交付/風(fēng)險、團隊人員等在線(xiàn)管理。
-?技術(shù)管理部統一管理需求接收、項目創(chuàng )建和里程碑約束；
-?產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門(mén)依托系統細致分解任務(wù)，協(xié)同開(kāi)發(fā)的基礎上保證項目落地；
-?技術(shù)管理部承擔項目經(jīng)理職責，總管項目的進(jìn)度、交付；
-?總布置工程師承擔產(chǎn)品經(jīng)理職責，負責維持項目開(kāi)發(fā)始終向著(zhù)前期規劃和需求前進(jìn)；
產(chǎn)品體系架構與配置管理
為加速產(chǎn)品的研制，需要構建商用車(chē)產(chǎn)品體系，并根據具體車(chē)型和訂單要求，形成完善的配置庫：
-?根據配置特征要求，快速過(guò)濾出BOM、技術(shù)文檔等；
-?保證數據間的關(guān)聯(lián)性，快速形成初步產(chǎn)品價(jià)格、初步設計方案、初步工藝方案；
-?快速合理報價(jià)、準時(shí)交付，滿(mǎn)足企業(yè)按訂單方式生產(chǎn)制造要求；
-?快速響應產(chǎn)品定制化需求，快速應對變化，增強企業(yè)核心研發(fā)能力；
基于產(chǎn)品線(xiàn)規劃-配置管理-BOM管理一體化的產(chǎn)品敏捷交付方案：
-?基于產(chǎn)品技術(shù)平臺搭建配置規則，產(chǎn)品設計過(guò)程對規則進(jìn)行引用；
-?結構化、點(diǎn)選式配置特征與配置規則定義；
-?定義車(chē)型配置項-定義配置值-定義配置規則-車(chē)型定義-車(chē)型配置對比；
基于知識工程的設計與多專(zhuān)業(yè)協(xié)同研發(fā)
商用車(chē)協(xié)同研發(fā)平臺是研發(fā)內部與外部的協(xié)同，基于統一平臺實(shí)現產(chǎn)品的TOP-DOWN設計與協(xié)同。
-?整合單一數據源的RFLP正向研發(fā)數據體系架構，提升數據協(xié)同能力與數據關(guān)聯(lián)性，提高商用車(chē)產(chǎn)品創(chuàng )新能力；
- 應用基于TOP-DOWN理念的關(guān)聯(lián)設計和骨架設計方法，系統工程師都可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)更新自己的模型，而總布置工程師則可以看到實(shí)時(shí)的模型狀態(tài)；
- 基于統一平臺實(shí)現三維設計平臺環(huán)境進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)（總體、機械、管路、電氣）在線(xiàn)并行協(xié)同設計，打造商用車(chē)集成電氣設計能力；
-?工程師們在同一個(gè)主體框架下設計結構和部件，比如底盤(pán)和電氣，他們能夠看到周?chē)邢嚓P(guān)聯(lián)的部件，并將其作為自身設計的參照；
基于統一平臺實(shí)現產(chǎn)品的協(xié)同開(kāi)發(fā)的價(jià)值：
-?以數據為核心構建產(chǎn)品開(kāi)發(fā)體系，提升產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，增強企業(yè)創(chuàng )新能力；
-?提升數據協(xié)同能力與數據關(guān)聯(lián)性，有效利用結構化數據與三維數據，助力企業(yè)數字化轉型；
-?提升數據追溯、數據篩選與數據分析能力，有效利用企業(yè)數字資產(chǎn)。
整機數字樣機驗證與評審
商用車(chē)數字樣機主要是解決整車(chē)大裝配、多專(zhuān)業(yè)協(xié)同，以及實(shí)現實(shí)時(shí)的在線(xiàn)評審。DMU協(xié)同環(huán)境實(shí)現：
- 基于多專(zhuān)業(yè)設計一體化的DMU，實(shí)現在統一平臺中組織數據、大裝配檢查、干涉檢查、自由校核，整車(chē)校核、DMU在線(xiàn)審查等；同時(shí)可以完成數據修改；
- 方便、快捷的數據組織能力，基于綜合條件過(guò)濾DMU參考數據；?
- 提供專(zhuān)門(mén)的DMU審查包，可以共享審查、記錄審查、重現審查；
- 支持基于三維的設計方法學(xué)、知識工程和關(guān)聯(lián)設計。
基于整車(chē)DMU環(huán)境，解決大裝配性能問(wèn)題，確保整車(chē)實(shí)時(shí)在線(xiàn)協(xié)同設計、在線(xiàn)評審；同時(shí)實(shí)現實(shí)時(shí)協(xié)同業(yè)務(wù)模式，實(shí)現業(yè)務(wù)流與數據流的一體化，減少數據孤島、提高研發(fā)與數據交換效率。
數字化工藝與仿真驗證
對商用車(chē)而言，包括沖壓、焊接、涂裝、總裝、動(dòng)力總成機加、動(dòng)力總成裝配等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，數字化工藝平臺根據客戶(hù)的需求，實(shí)現包括裝配仿真、人機仿真、機器人仿真、產(chǎn)線(xiàn)物流仿真、虛擬聯(lián)調、工廠(chǎng)仿真（工廠(chǎng)布局）多種工藝驗證。
圖2 設計工藝協(xié)同全場(chǎng)景
工藝設計與工藝驗證包括：
- 設計數據同步：基于設計模型與數據，直接進(jìn)行工藝編制，工藝相關(guān)信息可直接應用于后續工作（作業(yè)指導書(shū)編制、工時(shí)分析、裝配仿真等）；
- 基于MBD設計與工藝協(xié)同，銜接設計與制造，實(shí)現產(chǎn)線(xiàn)與工藝的規劃、仿真驗證、下達；
- BOM同步：基于EBOM自動(dòng)同步MBOM，或基于模板重新編制MBOM；EBOM與MBOM保持關(guān)聯(lián)關(guān)系，支持數據追溯；
- 工藝路線(xiàn)與工藝規劃：三維工藝布局數據同步，編制結構化工藝、工藝甘特圖、工藝規劃結構樹(shù)，多角度查看工藝路線(xiàn)；
- 虛擬裝配仿真：分析驗證零件工藝和裝配工藝正確有效，仿真分析工藝問(wèn)題并優(yōu)化工藝方案；
- 干涉檢查：根據業(yè)務(wù)需要自定義干涉分析場(chǎng)景，基于干涉分析結果實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)，有效解決產(chǎn)品與工裝的干涉問(wèn)題、產(chǎn)品內部的干涉問(wèn)題；
- 人機工程仿真可以充分考慮工人操作的可行性、視野、舒適度、站位等各方面因素，對實(shí)際工藝進(jìn)行優(yōu)化；
- 機器人仿真：自動(dòng)化設備仿真可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)線(xiàn)物流、機器人的仿真場(chǎng)景的驗證，對于搬運、鉚接、機加、噴丸、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂等各個(gè)機器人業(yè)務(wù)場(chǎng)景都可以進(jìn)行模擬，以解決機器人工位下可能存在的干涉問(wèn)題，節拍問(wèn)題，多機器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)問(wèn)題等。
通過(guò)建設工藝平臺，實(shí)現工藝設計、裝配工藝仿真、工廠(chǎng)產(chǎn)線(xiàn)仿真、設備虛擬調試等，進(jìn)行工藝仿真分析、產(chǎn)線(xiàn)性能評估、設備調試等正向研發(fā)過(guò)程,提高商用車(chē)設計工藝協(xié)同、工藝研發(fā)水平，提升產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量。
智能駕駛與無(wú)人化應用
自駕虛擬驗證測試解決方案的目標是構建完整的商用車(chē)自動(dòng)駕駛解決方案，前端與整車(chē)系統系統工程進(jìn)行有機結合，實(shí)現面向未來(lái)智能出行的正向研發(fā)能力，并在后端與SPDM（仿真過(guò)程數據管理）能力結合，實(shí)現對整個(gè)仿真數據和結果的全生命周期管控。
虛擬驗證測試方案為商用車(chē)企業(yè)在以下幾方面構筑了完整的、在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛檢驗且行之有效的方案和能力：
- 環(huán)境：虛擬場(chǎng)景模擬，包括用于控制目標車(chē)輛和觸發(fā)動(dòng)態(tài)事件的交通和場(chǎng)景
- 車(chē)輛：車(chē)輛及其組件的詳細模擬；?
- 傳感器：模擬傳感器模型，計算虛擬場(chǎng)景中的輸出；
- 駕駛員：控制車(chē)輛的真實(shí)或虛擬駕駛員。
通過(guò)提供用于建模道路環(huán)境、車(chē)輛、傳感器、交通、場(chǎng)景編輯、大規模仿真以及逼真的實(shí)時(shí)3D可視化的眾多功能，實(shí)現高級駕駛員輔助系統（ADAS）、自動(dòng)駕駛、人機界面（HMI）的開(kāi)發(fā)和驗證，并允許用戶(hù)在幾天內行駛數百萬(wàn)虛擬公里。從設計到驗證，縮短商用車(chē)自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)周期，提高可靠性。
基于3D體驗平臺
實(shí)現統一數據源的實(shí)時(shí)在線(xiàn)研發(fā)
商用車(chē)研發(fā)中，不同的產(chǎn)品數據格式轉換非常困難和耗時(shí)，數據源問(wèn)題不解決，將無(wú)法實(shí)現高效的在線(xiàn)協(xié)同設計。
如何構建單一架構的平臺體系，支撐行業(yè)基于模型的研發(fā)環(huán)境，實(shí)現數字連續、數據驅動(dòng)的環(huán)境，成為轉型當務(wù)之急。3D體驗平臺實(shí)現基于統一數據底座的數字化轉型平臺，無(wú)需數據復制，沒(méi)有數據延遲，能夠支撐商用車(chē)實(shí)時(shí)在線(xiàn)協(xié)同研制。
圖3 基于統一數據底座的商用研發(fā)平臺架構
- 3D體驗平臺是基于單一數據源的業(yè)務(wù)協(xié)同平臺，數據傳遞不需要系統接口、不需要拷貝，即可實(shí)現業(yè)務(wù)的聯(lián)系；
- 基于MBD技術(shù)實(shí)現商用車(chē)數字化設計、工藝、仿真、制造一體化應用，利用數字化企業(yè)平臺實(shí)現MBD數據的連續流轉和共享控制；
- 解決“信息孤島”、“應用孤島”和“資源孤島”三大問(wèn)題，實(shí)現信息的協(xié)同、業(yè)務(wù)的協(xié)同和資源的協(xié)同，充分發(fā)揮商用車(chē)研發(fā)體系的“戰斗力”。
KPI達成情況
商用車(chē)企業(yè)應用3D體驗平臺實(shí)現數字化應用后，典型的KPI達成情況包括：
- 設計效率提升30%以上；
- 設計問(wèn)題的減少70%以上；
- 產(chǎn)品設計與工藝并行，減少制造錯誤25%以上；
- 大裝配達成率100%，不卡頓；
商用車(chē)全面數字化轉型平臺建設的價(jià)值
基于統一的數字化協(xié)同環(huán)境，商用車(chē)企業(yè)可以達到如下價(jià)值：
- 基于統一數據源的平臺體系，構建企業(yè)級協(xié)同研發(fā)平臺；通過(guò)端到端的協(xié)同項目管理，有序組織研發(fā)過(guò)程；
- 基于統一的產(chǎn)品配置與模塊化體系，實(shí)現產(chǎn)品的快速配置化開(kāi)發(fā)與迭代；
- 建立基于骨架和關(guān)聯(lián)的設計方法和自頂向下的設計體系，實(shí)現高效設計；
- 基于大型樣機與數字化技術(shù)，實(shí)現整車(chē)裝配與DMU協(xié)同評審與驗證；
- 基于統一的數據模型，形成BOM與3D模型的關(guān)聯(lián)與驅動(dòng)，實(shí)現設計與仿真，設計與工藝的同源，減少數據孤島。
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