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虚拟仿真技术在智能座舱工艺规划中的实践应用!

2024-03-26 友文物联科技



Q1

相较于其他智能工厂规划方案,智能座舱产线规划有什么特点?需要考虑哪些因素?



于捷
仿真主管

智能座舱是近年来在汽车行业领域逐步兴起的产物。随着汽车芯片、人机交互、智能辅助驾驶系统等软硬件技术水平的快速迭代,汽车驾驶座舱开始全面进入智能化阶段。智能座舱的核心是集成多种IT和人工智能技术,满足客户的个性化定制需求,打造全新的车内一体化数字平台,从而为驾驶员提供智能、安全、舒适的用车体验。智能座舱的生产线制造工艺主要包括以下特点:

柔性化:智能座舱属于高度定制化产品,需要考虑包括空调、车窗、灯光、座椅、遮阳帘在内的多种产品组合效果。以灯光为例,用户可能不仅需要照明,还需要加装氛围灯,提升驾驶体验。

集成化:从产品进化维度来看,智能座舱的电子电气架构集成度越来越高,需要以座舱域控制器为核心,在统一的软硬件平台上实现各种功能。

精益化:由于智能座舱本身复杂度高,涉及的零配件比较多,因此必须实现有限场地的合理利用,保证工位机械臂、操作工人可达性。



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图1 使用惠普Z4 G5台式工作站进行智能座舱整体工艺路径规划



Q2

在对数字座舱的产线工艺规划过程中,为什么要应用虚拟仿真软件?主要的工作流程有哪些?



于捷
仿真主管

应用仿真软件进行产线规划和设计的主要目的,是通过对生产流程的优化,实现生产过程的敏捷高效,兼具低成本和高品质,从而提高企业竞争力。

在工程实践中,我们以精益思想为指导,运用数字化建模、工艺仿真和生产系统仿真等技术,帮助企业实现工艺数字化、关键装备自动化、物流智能化、质量检测数字化、系统集成化等目标。工作流程如下——

首先通过对动态感知的“人机料法环”仿真数据进行快速响应与处理,形成动态感知、实时分析、自主决策、精准执行的计划闭环管理,从而构建以柔性计划为主体的全局拉动体系;

接下来通过仿真优化配套物料、仓储设施、分拣设备、运输设备等状态,制定更加合理的物流规划,实现准时化配送,保障装配现场的高效运行。



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图2 通过惠普Z4 G5台式工作站进行生产工艺路径规划




Q3

在具体的虚拟仿真设计过程中,主要的难点有哪些?又是如何克服的?



于捷
仿真主管

在实际规划过程中,我们碰到的难点问题主要有以下两点:

一方面,在产线工艺规划中,涉及虚拟装配、人机工效、机器人搬运、机器人焊接、机器人喷涂、机器人虚拟联调、切削加工等一系列仿真验证,需要进行大量的仿真分析工作,对于工作站的计算性能要求极高。为解决这一难题,我们通过惠普Z4 G5台式工作站搭载的NVIDIA RTX A5000专业显卡和英特尔至强W5-2455X高性能处理器,直观查看仿真运行过程中物流是否顺畅,加工设备、缓冲区、物流设备的动态指标数据,进而判断产能是否满足、排查生产瓶颈、平衡工位负载、提高设备利用、优化物流路线、配置物流资源,设置合理库存。

另一方面,我们需要通过与工艺工程师、质量工程师等协作,不断对产线进行优化,这其中涉及到多款软件应用,如何确保各种软件应用的兼容性是一大难题。例如在机器视觉工位设计中,我们通过机器视觉软件进行仿真测试,评估不同的工位设计对生产效率的影响,根据仿真测试的结果,对工位设计进行优化。在这方面,凭借惠普工作站21,000+软硬件组合认证的ISV广泛合作生态,使得我们能够释放各种软件的全部性能,助力分析产线存在的各种问题,通过针对存在的问题进行假设性方案调整,再次运行仿真,直至仿真结果最优,促使产线规划更科学、更合理。



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图3 通过惠普Z4 G5台式工作站进行机器视觉工位设计优化



Q4

您认为未来智能座舱的产线规划演进方向是什么?在这个中间一台高性能的工作站能发挥哪些优势?



于捷
仿真主管

由于智能座舱本身涉及到许多软硬件集成,其产品的边界也在不断拓宽。因此,其产线工艺规划除了具备“可视化”、“可仿真”的数字化工厂特性,还可与PLM(Product Lifecycle Management,产品全生命周期管理)、ERP(Enterprise Resource Planning,企业资源计划)、MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)等系统集成,打通企业的数据价值链。我相信未来基于搭建的三维虚拟工厂模型可展示真实物理工厂制造执行信息,并支持未来工厂的“数字孪生”建设。

从研发设计的角度,我认为一台高稳定、高性能的工作站对于我们开展工作极为重要。通过惠普Z4 G5台式工作站,我们实现了三维产线的快速设计,精准布局。以前需要2~3周才能完成的工作现在仅需不到一周即可快速的完成设计交付,工作效率得到大幅度提升。值得一提的是,惠普工作站还经过了360,000小时的严苛测试,这种稳定可靠的品质使我们能够更加专注于研发创新本身,解决了我们对于稳定性的后顾之忧。



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