工业4.0对研发虚拟化的一点看法.
本帖最后由 fred_lf 于 2015-11-10 14:11 编辑目前对工业4.0看的最多的还是机器人的应用和自动化的工厂,但是对制造前期的研发和后期的应用很少看到有相关的资料.
个人的看法是完整的工业4.0应该涵盖了研发的虚拟化，制造的自动化及应用的网络化及个性化。
一般来说产品的开发基本都是由需求推动，同时需要满足相应的法律法规。
常见的开发流程如图所示：
需求-->设计-->手工样件--> 工装样件-->装配-->测试-->量产
为了保证产品的质量，其中任何一个环节出现问题都需要返回设计环节修改，整个周期比较长。
研发虚拟化的提出主要在于当前仿真软件的大力发展。
3D 数据可以清晰展示产品的功能；
金属及塑料成型同样有相关仿真软件清楚描述制造过程中的各类问题；
数字化装配技术可以清楚看到零件制造公差及变形对装配的影响；
强度和形变可以清楚描述产品在应用过程中的应力应变；
疲劳的应用可以清楚判断产品的生命周期；
简单来说就是以往需要用实物来发现问题的方式现在应该可以用计算机仿真来识别。
不知道有没有同样，大家怎么看待这个事情。
看美国那边在干什么就知道未来的方向了。 美国目前把仿真作为解决问题的手段多一点，我觉得这完全可以作为预防的手段，作为研发的指导。 <钢铁侠>第一部里的贾维斯吗？ skywalker007 发表于 2015-11-10 14:22 http://www.sychaguan.com/static/image/common/back.gif
第一部里的贾维斯吗？
钢铁侠这么科幻还正没看过, 不过对自己所熟知的产品试过一次,效果很好,基本达到了一次制造,一次装配
一次通过实验的目的,所用时间是传统流程的一半. 本帖最后由 fred_lf 于 2015-11-10 14:49 编辑
具体说明下,我们是传统的机械行业,产品包含各类金属件,塑料件,运动件,有受力要求,有寿命要求.
实现功能我们CAD 用的是UGNX, 制造类的注塑分析用的是moldflow, 钣金用的是autofoam, 合金用的是megma,运动分析用的是ADAMS , 3D公差分析用的是VSA. Dyna和ANSYS对应相关performance的分析. 回复的较少,研发的虚拟化如果愿意深聊,那么还可以进一步展开.
现在谈谈制造的自动化,制造一般分为零件制造和装配.
单个零件的制造包括了机加工(单件),摸具(批量), 装配常见的方法包括焊接,铆接,卡接,螺纹连接等, 这一类更多的是利用各类工装来实现, 这类工装的自动化,其实就是机器人.只是这么理解可能就没那么高大上了.但目前看到最多的无人自动换化工厂其实也就是这样,并且还只是在最终的总成安装这一块比较常见.
零件制造的自动化以前主要是指CAM, 也就是计算机辅助编程着一块. 这里是指各类数控设备的编程, 不知为什么对着一块的提及不是特别多. 也许是因为3D 打印吧. 本帖最后由 fred_lf 于 2015-11-12 14:20 编辑
3D 打印作为一种新兴的单个零件加工方式,它从一定程度上改变了很多传统行业,很多以前由于工艺限制不能设计的结构目前应该都可以考虑了...
3D 打印的应用;
1> 服装定制,可以想象,以后的服装制造可以完全根据人体的3D数据制造合适的服装和饰品.
2> 各类配件, 各类产品的维护将及其方便,只有有匹配的3D数据库,任何零件都可以简单的制造出来
3>医学方面可能也会有及其广泛的应用,据说有些器官已经可以打印出来了
4>机械行业
机械行业目前最常见的3D打印是塑料树脂的打印,用作工程样件,由于本身强度和耐用性等系列问题,目前只能用于
验证结构的合理性,个人认为3D 打印真正的未来应该在于金属打印.
机器和摸具是工业制造的母机。3D 金属打印解决了很多传统工艺无法实现的目标,
众多闻所未闻的结构应该会带领机械工业踏上新的台阶.
目前已知的金属3D打印公司具有代表性的有德国EOS,能打印的材料包括不锈钢,铝合金,钛合金,马氏体钢等等.
法国的Prodways也很有代表性,能打印高密度的陶瓷和金属材料.美国Sciaky也是一家增量制造的公司，它的烧结源用了
大约42千瓦的电子束替代激光，超高的打印速度是它的另外的一个特点。
另外，金属打印材料也是另外的一个热点。
当前适合3D金属打印的材料已知的只有，纳米级的不锈钢粉，铝粉，钛粉等。
他们的制造工艺包含了等离子气化法，气相法，液相法，固相法等。
由于成本高昂，离大规模应用应该还有段距离。 理想的工业4.0是制造业和信息技术的深度融合:在研发设计、生产制造、物流配送、市场营销、售后服务等所有环节应用集成IT系统，通过基于分布式网络的即时通讯，实现人、设备和产品在整个工业过程中的实时联通，实现产品全生命周期的自动化控制和管理。
fred_lf 发表于 2015-11-12 09:10 static/image/common/back.gif
回复的较少,研发的虚拟化如果愿意深聊,那么还可以进一步展开.
现在谈谈制造的自动化,制造一般分为零件制 ...
工业4.0在生产制造环节的期望目标：
1，生产流水线的仿真专家系统
在计算机上实现流水线模拟，目前这个工作靠工艺专家的经验，哪里要安排什么工位，该工位需要什么工装工具，该工位的作业时间要多长、作业工位要多大等等，一点一点扣出来的。
2，生产装备的监测
给生产设备装上各种监测仪器，采集生产设备的正常运行数据，不正常到来时才维护保养。现在是按设计运行时长保养，不管正常不正常，一律换下，耗费极大。
玩钉耙的悟空 发表于 2015-11-13 22:02 static/image/common/back.gif
理想的工业4.0是制造业和信息技术的深度融合:在研发设计、生产制造、物流配送、市场营销、售后服务等所有环 ...
信息系统包括了企业内部的PLM系统，数据管理系统等。。。
新系统的架构因该是基于企业私有云级和企业大数据及反馈系统的应用，
市场营销，售后服务可能更多是用internent来实现，这和传统的方式还是有很大的区别
。
这段时间比较忙，刚出差回来，想到那写到哪。。。
整个的想法还是比较初级的，很多细节有待推敲。。。 fred_lf 发表于 2015-11-22 11:31 static/image/common/back.gif
信息系统包括了企业内部的PLM系统，数据管理系统等。。。
新系统的架构因该是基于企业私有云级和企业大数 ...
刚才有空在豆瓣上看了忙总的发言，其中提到了6西格玛的问题，忙总感觉很难实现，估计忙总对这个不是特别了解，6西格玛在某种程度上可以说是设计出来的。
简单来说，在设计之初就需要考虑不同材料制造工艺导致的制造公差和最小变形，在设计过程中可以通过设计特殊定位和间隙来减少公差的累计或把公差累计到不影响function的地方，然后再看公差累计的结果是否在正负3西格玛呈正态分布。
因为所有的零件制造公差和变形是按照工厂的设备能力来的，总成制造过程中只要确保相应的工装的基准是和设计基准一致（这用来保证公差累计到非function的方向），6西格玛其实是容易实现的。
VSA就是干这个的。。。 玩钉耙的悟空 发表于 2015-11-13 22:20 static/image/common/back.gif
工业4.0在生产制造环节的期望目标：
1，生产流水线的仿真专家系统
流水线的simulation分为两块吧，一类为单件生产，第二种指各种装配。
单件生产以前更多的是指各类数控设备的应用，最常见的是加工中心数控编程，
现在加入了3D 打印。
装配的话各种焊装，涂装，铆装及各类机器人的使用，走到极致就是无人化工厂。 fred_lf 发表于 2015-12-23 15:20 static/image/common/back.gif
流水线的simulation分为两块吧，一类为单件生产，第二种指各种装配。
单件生产以前更多的是指各类数控设 ...
制造工厂标准化，包括两个内容，一个是数字化，所有的活动都可以在计算机上模拟，另一个是信息化，各工厂的数字化内容实现点对点共享。 玩钉耙的悟空 发表于 2015-12-26 22:43 static/image/common/back.gif
制造工厂标准化，包括两个内容，一个是数字化，所有的活动都可以在计算机上模拟，另一个是信息化，各工厂 ...
大方向上确实如此，集体实施上可能还有蛮多细节。 C:\Users\ULUNsoft\Desktop\捕获1.PNG 本帖最后由 fred_lf 于 2015-12-28 10:56 编辑
图片发不上 fred_lf 发表于 2015-12-28 10:44 static/image/common/back.gif
图片发不上
用图床，茶馆是个人小站，不支持图片上传。 loy_20002000 发表于 2015-12-28 13:34 http://www.sychaguan.com/static/image/common/back.gif
用图床，茶馆是个人小站，不支持图片上传。
多谢！http://celnp.img47.wal8.com/img47/535069_20151229085736/145135091452.png 本帖最后由 fred_lf 于 2015-12-29 10:02 编辑
上图为企业从概念到产品的一个传统过程，可以看出由于缺乏一些验证手段，不得已采取一种
串行方法，在样件，单件，总成，试验任何一个过程发现问题，最更本的解决方法还是去改细节设计。
当然，据我了解目前国内企业按照这个流程做的还不太多 （可能军工是这么干的，不过周期会比较长），好点的外资或者合资基本是以国产化为主，民营基本就是以炒为主了。出现了问题基本是以修模具配做为主，很少去发现问题解决问题，基本上采取的方法是绕过问题，产品能用就好。这导致了最终的产品是改出来的，不是设计出来的。
具有设计感的产品才是好的产品，好的产品是设计出来的，制造装配一步到位，这样的产品才有高附加值。
http://celnp.img47.wal8.com/img47/535069_20151229085736/14513509146.png 本帖最后由 fred_lf 于 2015-12-29 09:59 编辑
fred_lf 发表于 2015-12-29 09:22 http://www.sychaguan.com/static/image/common/back.gif
上图就是我提及的虚拟化开发。
正常的设计是从需求开始的，然后需要满足相应的法律法规。
设计正常要考虑的几个大的方面。
1。功能，这个和需求相关。
2。可制造行。
3。可装配性。
4。可检测性。
5。失效方式及试验方法。
大的方向可能就这几点，当然可能还有物流，售后的一些要求，这里就不展开细说了。
所有的这些实际生产和使用中遇到的问题，目前都可以用相关软件来仿真。
研发虚拟化当前的要求是制造装配的一次性。（以不修模具为目标）。
试验通过的一次性，产品结构的最优化（成本最低的情况下功能足以满足客户要求）。
长远来看，加入CAM（计算机辅助制造）或与3D 打印联网，就可以实现单件生产的自动化。
装配的模拟和工厂工厂机器人的结合，就可以实现装配的无人化自动化。
当仿真的准确度接近了100%，意味着制造不会有任何问题，试验不会有任何问题，一旦和互联网结合，就真正的可以实现个性化生产及定制化生产了。
fred_lf 发表于 2015-12-29 09:57 static/image/common/back.gif
上图就是我提及的虚拟化开发。
正常的设计是从需求开始的，然后需要满足相应的法律法规。
设计正常要 ...
补充一个，设计还需要考虑“可维护性”，比如飞机车辆等复杂产品必须设计拆装受力结构并预留足够的空间、方便保养、维护、维修和更换零部件。
相应的，launch之后还要加Feedback From Customer，回流到Detail Design。
在流程中的DR（design request）来自于（CR）(customer Request).同时产品的检查清单（checklist）和失效方式（FMEA）定义了产品function的各个检查项。
有的检查项可能体现在图纸的具体尺寸上，有的检查项需要做专门的研究，以报告的方式加以说明。还有的就须要做实验了，以试验报告的方式加以确认。
通过了所有的检查项意味着客户的要求被充分考虑，应该就不太会有太多的意外。
当然，有规则就有例外，那么项目过程中的所有例外都已lesson learn的方式予以记录，然后作为下一个项目的checklist，因为是个闭环系统，可以预计越往后做，意外应该越少发生。
当然，团队内部的lesson learn的共享也是非常有必要的。
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