计算机模拟制造

近年来，模拟在制造业中的作用扩大了。一些制造商正在使用模拟来进行业务决策，因为模拟中的生产数据变得更加可靠。

一家公司甚至利用模拟技术与通用汽车公司达成了一笔交易。伊利诺伊州厄巴纳市汽车供应商Flex-N-Gate的企业模拟专家默里·福尔默说:“我们做过的最大的模拟是对通用汽车公司的可行性研究。”“我们必须建造通用汽车的整个俄克拉何马Ultra Paint系统，并处理目前油漆的每个部分。”Flex-N-Gate面临的挑战是将通用汽车在塑料部件上涂漆的线速度提高一倍，这是Flex-N-Paint的专长。

通用汽车希望将合同授予Flex-N-Gate，但该汽车制造商不相信供应商能够处理提高的线路速度。“我们必须证明机器人控制器可以完成这项工作，”富尔默说。“模拟显示了正在涂漆，还显示了机器人的速度。不仅仅是数学。队伍正在以我们说过的速度移动。”

通用汽车对Flex-N-Gate的塑料部件快速喷漆能力和模拟的质量印象深刻。“模拟赢得了胜利，”富尔默说。“这是通用汽车工程师观察实际油漆线的次优选择。他们知道他们看到的是真实的。”

自动化的仿真和建模近年来已经取得了很大的进展。现在，制造商将模拟用于商业目的。当Flex-N-Gate使用模拟来完成与通用汽车的销售时，其他制造商使用模拟来进行供应链规划。如果您知道有多少部件正在下线，那么您就知道需要设备在何时何地进行移动。您还可以预测交付时间表。设计工程师正在利用模拟来改变他们的设计，使产品更容易制造。现在，在工厂建成或翻新之前，公司正在模拟整个工厂。

最近的一个趋势是使用模拟来培训工厂人员。模拟在训练中有两个主要的帮助。在其中一个项目中，模拟可以让技术水平较低的工人在实际操作工厂设备之前进行练习并获得“操作”设备的经验。另一方面，模拟操作提供了一种加速训练形式。“我们的输入/输出(I/O)模拟软件为培训提供了一条捷径，”加拿大魁北克省洛朗市Famic技术公司销售和市场经理Stephen Perron说。“培训材料是根据模拟制造设计创建的。”他指出，培训是模拟的第二用途，但它节省了大量资金。

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模拟方面的另一项最新发展反映了计算机技术其他领域的进展:数据标准化。“模拟的一个趋势是数据共享能力。从产品设计和制造到机器人仿真和人体工程学，人们在很多方面都在共享数据，”巴黎达索系统集团(Dassault systems Group)的仿真产品Delmia的营销副总裁彼得·施密特(Peter Schmitt)说。

三维建模在制造仿真领域也取得了进展。“我们对1200家制造商进行了调查。在2003年，38%的制造设计是用3-D完成的。2004年，51%的制造设计是3D的，”马萨诸塞州康科德的一家模拟软件公司SolidWorks公司的商业联盟主管鲍勃·麦吉尔说。

麦吉尔指出，3d建模最初是在航空航天和汽车行业流行起来的。麦吉尔说:“3d技术在汽车行业的焊接夹具中占有重要地位。“你可以对机器人进行三维建模，然后选择焊接的位置，并告诉机器人沿着这些线进行焊接。”至于压力和机器人的机动性，这些参数都是机器人制造商提供的模拟中内置的，所以你不能无意中告诉机器人去做它不能做的事情。

一旦公司完全模拟了其制造过程，就更容易进行产品设计，并观察其在制造环境中的工作情况。因为设计和制造还不是“活的”，所以有机会回到设计工程师那里请求更改。以色列Tecnomatix技术有限公司业务发展和战略副总裁Amir Livne说:“模拟正在被用于过程驱动的产品设计。”“制造商们都在说，‘不要先设计产品，然后再搞清楚如何制造它。’在产品生命周期的早期，你会看到模拟的制造过程，并看到产品可以根据可制造性进行调整。”

在生产前改变产品设计以使整个过程更加顺利的能力，比传统的设计过程提供了巨大的潜在节省。“这叫做前期吃重。你可以通过模拟来识别制造过程中的障碍，并计划如何克服这些障碍。”“用另一种方法——设计产品，然后生产——需要大量时间。使用前置式装填，你设计的产品在模拟制造中可以很好地工作。”

除了在设计、生产和培训中使用模拟，该技术还在管理决策中发挥了作用。位于密尔沃基的罗克韦尔自动化公司旗下的罗克韦尔软件公司Arena仿真软件产品营销经理Vivek Bapat说:“由于仿真的结果与重大的商业决策相关，因此仿真正在成为一种管理工具。”“管理团队可以查看生产指标、生产率数据和财务指标。模拟可以将生产指标与财务指标联系起来。”

模拟也被端到端使用，显示一个工厂的所有东西如何在指定的时间内一起工作。“我们一直与可口可乐和通用汽车等客户合作，让他们改变产品线。位于马萨诸塞州切姆斯福德的布鲁克斯自动化公司的航空航天和国防主管Matthew Hobson-Rohrer说。“我们可以在PLC(可编程逻辑控制器)级别进行模拟，一直到仓库管理和其他监控系统。”

在一个例子中，工厂模拟实际上是让工厂操作员了解他们何时何地需要仓库设备。“我们与一家大型啤酒生产商合作，实施了一套新的仓库管理系统。我们建立了他们整个四层仓库的模型，”霍布森-罗勒说。“我们模拟了整整一周的生产过程，向公司展示了可能发生问题的地方。例如，他们可以看到，周三下午，他们将需要一些额外的叉车在2号码头。”

对整个工厂进行模拟的一个领域是新工厂或新改装的工厂。在制造商决定他们需要什么设备以及设备应该放在哪里之前，他们要模拟工厂的整个操作过程。霍尼韦尔过程解决方案公司的营销沟通经理马蒂·伊斯莱尔斯说:“动态模拟为新工厂提供了一个模型，以确保工厂的设计正确。”

霍尼韦尔有一个名为“影子工厂”(Shadow Plant)的工具，可以模拟工厂的运作。这种模拟有助于训练和规划。israel说:“Shadow Plant观察水泵和阀门，它将模拟热阀的控制。”“工程师在启动工厂之前会使用它，操作人员使用模拟器就像飞行模拟器一样，来学习如何正确启动、运行和关闭工厂。你会有一种实际运营工厂的感觉。”

请参阅本文侧栏:模拟是通用和宝洁公司的常规