制造仿真与验证

1.1 制造仿真与验证

Tecnomatix 仿真与验证解决方案可帮助您验证制造规划中定义和选择的方法和资源，为您提供一次性合格的制造计划。 您可以借助对生产流程、设备以及系统进行虚拟验证，实现制造智能化、快速化、精益化。 有了制造仿真，您可以在生产实施前提早验证流程计划，确保定义的操作、资源以及系统配置一次性合格。

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我们的制造仿真与验证应用程序可为您提供如下帮助：

• 通过仿真提早发现后期变更，并在变更容易解决且修复成本较低的阶段处理这些变更

• 减少物理试验需求，进而缩短自动化系统的系统启动时间

• 非常精确地预测制造流程和生产量的变化

• 轻松开展工程研究，包括人工操作的人机工程学因素

1.1.1 装配仿真与验证

利用Tecnomatix 装配仿真与验证，您可以通过虚拟装配对装配顺序进行仿真与验证，包括所有必要的人机交互。 使用装配规划工具对生产系统进行数字化验证，既可以缩短工具安装时间，又可以最大限度地降低系统试用成本。 通过这项数字化优化装配流程和验证装配可行性的功能，还可以大幅提高生产效率。

在投产前提前优化装配流程可保证一次性合格制造计划，加快批量生产。您可以减少整体规划流程时间、缩短生产设置时间、更快速地提高产能，以及一次性提供高质量产品。

装配仿真与验证

利用Tecnomatix Process Simulate，您可以充分利用数据管理环境开展全面详尽的装配操作可行性分析，并可利用验证工具进行三维剖切、测量以及碰撞检测。 除可以对排序和自动化装配路径规划进行仿真之外，您还可以轻松对整个流程进行仿真。

1.1.2 机器人仿真与编程

面对不断增加的市场压力和结构成本，制造商必须在其生产设施中引入更多自动化技术并提高生产灵活性，这种做法适用于所有主要行业。各个工厂不仅要超越当前质量目标、优化车间区域，同时还需要增加产量。为此，制造商比以往更依赖机器人和自动化系统，他们必须借此提高生产效率和灵活性。

利用Tecnomatix 机器人仿真与编程解决方案，您可以在数据管理和基于文件的环境中开发机器人和自动化生产系统。 这些工具可处理多个层次的机器人仿真和工作站开发工作，包括从单机器人工位到整条生产线和生产区域的范围。 使用协作性工具，可以加强各个制造部门之间的沟通和协作，从而做出更明智的决策。 这样一来，您可以更快地将自动化系统投入应用并减少错误数量。

适用于机器人和自动化的流程仿真

产品和制造流程变得更加复杂，给制造商带来了“产品上市速度”和资产优化方面的挑战。制造工程团队既需要推出无缺陷的产品，又需要达到成本、质量和投产目标。为了应对这些挑战，居行业领先地位的制造商需要利用企业知识和产品的三维模型及相关资源，以虚拟方式对制造流程进行事先验证。

流程仿真给出了这些问题的答案，可提供与制造中枢完全集成的三维动态环境，用于设计和验证制造流程。制造工程师能在其中重用、创建和验证制造流程序列来仿真真实的过程，并帮助优化生产周期和节拍。流程仿真扩展到各种机器人流程中，能进行生产系统的仿真和调试。

流程仿真允许制造企业以虚拟方式对制造概念进行事先验证，是推动产品快速上市的一个主要因素。

功能

• 基于JT 可视化标准的三维流程设计和仿真

• 机器人路径规划、可达性测试和智能放置

• 具有集成式控制逻辑的三维资源模型

• 使用布尔和模拟信号且由逻辑驱动的仿真

• 仿真通过OPC 协议使用实际 PLC 代码和硬件

益处

• 通过尽早检测产品设计问题，降低变更成本

• 通过虚拟验证来减少实物原型的数量

• 通过仿真来优化周期时间

• 机电虚拟验证（PLC 和机器人）

• 促进机械设计和控制部门之间的协同

RobotExpert

各行各业中机器人的使用正在迅速扩大。之前由人工完成的任务现在越来越多地由机器人来完成。但是，尝试通过实物原型和试验创建高效的生产线可能费时费钱。为了在最短的时间内创建最合适、最高效的制造设备组合，您需要使用机器人仿真软件创建制造单元的虚拟数字样机。

Siemens PLM Software 提供的 RobotExpert 软件可以对自动机械流程进行设计、仿真和优化（包括离线工业机器人编程），以最大限度地提高自动化系统的速度、灵活性和运行。 RobotExpert 是一款易于部署的机器人仿真软件系统，支持独特的工业应用，例如拾放、材料表面处理、弧焊和激光切割。 RobotExpert 提供直观的三维环境，使您可以仿真完整的制造单元和系统，以便优化自动机械路径并缩短周期时间。 借助 RobotExpert，您能够创建设备的最佳布置，以满足您的特定制造需求。

功能

• 用于工装和机器人的运动学三维建模

• 支持众多供应商（ABB、Fanuc、Kuka 等）提供的机器人

• 动态三维机器人仿真

• 碰撞检测

• 根特图表示

• 离线工业机器人编程

• 使用真实机器人仿真(RRS) 准确计算周期时间

• 能够从车间上载机器人程序

• 自定义用户界面和功能

• 直观的本机Windows 环境工具

好处

• 自动机械流程的虚拟优化

• 通过优化的周期时间提高了生产率

• 标准化的工业机器人编程

• 在引入更改或新产品时缩短了停机时间

• 在引入新程序期间避免了人身危害和昂贵的设备损坏

• 轻松准备特殊的机器人程序语法

Robcad

在UNIX 和 Windows 操作系统上运行的 Robcad 是一款传统的工作单元设计与仿真工具，利用该工具可以开发、仿真、优化、验证以及离线编程多设备机器人和自动化制造流程。

1.1.3 物流与物料流仿真

如果制造工序不能达到最高的生产效率，那么生产和销售更多的产品并不会带来更多的利润。在产品生产中，如果出现制造工序效率低下和产能利用率不足的现象，企业很快会从盈利走向亏损。影响运营效率和制造工序生产量的因素多种多样，而且要想控制这些因素并不容易。这些因素包括：

• 确定新生产系统的最佳配置

• 确定合理的半成品库存量

• 制定合理的生产计划

• 确定正确的生产量与资源利用率比例

利用Tecnomatix 物流与物料流仿真解决方案，您可以借助离散事件仿真与统计分析功能，优化物料处理、物流、设备利用率以及人力需求。 具有面向对象的三维建模功能的随机工具可帮助您提高制造精度和效率，同时增加生产量并改善整体系统性能。

工厂仿真

如今，生产面临的成本和时间压力与日俱增，全球化程度不断加深，物流效率已成为决定企业成败的一个关键因素。缺乏效率的调度和资源配置、局部而非全局优化，以及低下的生产效率，每天都会令资金白白流失。在这种情况下，亟需采用即时(JIT)/由生产顺序决定需要量 (JIS) 的交付方法、引入完善的生产体系、规划并构建全新的生产线，以及管理全球生产网络，这就要求设立客观的决策标准，以帮助管理层评估和比较各种替代方法。

Tecnomatix Plant Simulation是一个离散事件仿真工具，能帮助您创建物流系统（例如，生产系统）的数字化模型，因此您可以了解系统的特征并优化其性能。在不中断现有生产系统的前提下或早在实际生产系统安装前（在规划流程中），可以使用这些数字化模型运行试验和假设方案。运用所提供的丰富分析工具（如瓶颈分析、统计数据和图表）可以评估不同的制造方案。评估结果可为您提供所需的信息，以便在生产规划的早期阶段作出快速而可靠的决策。

通过使用Plant Simulation，您可以对生产系统及其流程进行建模和仿真。此外，还可以从工厂规划的各个层面（从全球生产设施到当地工厂再到特定生产线）对物料流、资源利用率进行优化。

功能

• 采用层次化结构和继承对象型模型

• 开放式体系架构，支持多种接口

• 库和对象管理

• 遗传算法优化

• 能耗模拟和分析

• 仿真结果的自动分析

• 基于HTML 的报告构建器

益处

• 节省6% 的初期投资

• 将现有系统的生产效率提高20%

• 将新系统成本减少20%

• 优化资源使用和重用

• 将库存量减少60%

• 将生产周期时间缩短60%

• 优化减耗系统

FactoryFLOW

作为一家制造商，您可以投入数以百万计的资金，以便将数以千计的工时用于工业工程任务，从而最大限度地提高直接劳动力的生产效率，这包括生产线上的机器、工装和夹具，以及工作站和生产流程中的工作人员。但间接劳动力呢？令人惊讶的是，企业很少将资金投向间接劳动力评估。这样通常很难发现问题的征兆- 运营成本可能会莫明其妙地升高，或当前的工作极度缺乏附加值。制造商们可能难以量化和分析间接劳动力，而只能再次将目光转向自己熟知的直接劳动力问题。同时，针对精益和高效操作的诉求往往难以实现，因为企业只对一半的车间操作进行了评估。

Tecnomatix FactoryFLOW 是一个图形化的物流分析系统，允许您的工业工程师基于物料流的距离、频率和成本来优化工厂布局。此工作通过参照工厂布局，对零件运送路线信息、物料储存需求、物料处理设备规格以及零件包装（集装箱装运）信息等诸多方面进行评估和分析来完成。

通过使用FactoryFLOW，您将能够创建高效的工厂布局，可减少运输距离、批量数目和库存量，并能改善部门间的沟通和提高产量，从而促进制造成本的降低和生产效率的提高。

功能

• 创建物料流和密度图

• 计算物流设备需求

• 分析和验证操作人员步行通道

• 基于材料需求构建输送机布线路径

• 设计针对存放区域和运输车辆的包装策略

益处

• 减少物流成本

• 优化生产车间存放区域的空间利用率

• 减少无增值效益的工作并最大限度降低间接劳动力成本

• 优化资源利用率和物料流

• 针对运输车辆优化材料包装方式

关联环境编辑器

关联环境编辑器(ICE) 是 Teamcenter 界面，您可以在该界面中存储和检索在 FactoryCAD 中创建的二维/三维数据。 ICE 为管理工厂布局数据、维护布局计划与制造流程单 (BOP) 信息之间的关联提供了协作环境。

1.1.4 人体仿真和人机工程学

各行各业的制造商必须在产品设计和制造规划的早期阶段考虑人工操作的人机工程学因素。人工装配操作的健康和安全要求是非常重要的合规要素，每一个制造商都必须寻找最经济有效的方法来处理生产设施中的安全问题。

利用Tecnomatix 人体仿真和人机工程学解决方案，您可以通过在虚拟环境中使用人体建模，改善工作场所的安全状况、提高工作效率，增加工作环境舒适度。 您可以通过惟妙惟肖的模型分析人工驱动操作，而且可以根据不同人群的特点对模型进行缩放。 您可以测试设计和运营上的一系列人为因素，包括受伤风险、时间安排、用户舒适度、可达性、视距、能耗、疲劳限制以及其他重要参数。 这可以帮助您在规划阶段达到人机工程学标准，避免在生产过程中出现人力绩效和可行性问题。

Jack 和流程人体仿真

各种行业的制造企业都把人为因素视为产品设计、装配和维护的一个关键组成部分。通过使用Tecnomatix人机工程产品，你能够改善你的产品设计的人机工程性能，从工程过程的最早阶段改善工业任务。你可以用虚拟人员来填充你的数字环境，并且根据工人人数确定这些数字环境的大小。你可以就更多的人为因素对你的设计和操作进行测试，包括伤害风险、定时与效率、用户舒适度、可达性、视线、精力支出、疲劳极限以及其它重要参数。

功能

• 可缩放的人像，确保人体测量学和生物力学准确性

• 支持使用特定国家的人口数据库和先进的人体测量比例，开展全球员工人体工程学分析

• 符合人体工程学分析的综合工具套件

• 先进的姿势算法，还可以分析身体对一个特定方向施加力的反应

• 管理各种工作场所方案，包括在不同高度、楼梯和坡道上的工作

• 视图窗口和现场视觉分析

• 收取快速职场配置的信件

• 广泛的虚拟现实动作捕捉硬件支持，包括Windows®微软Kinect

优势

• 在产品设计和制造工程阶段，提高人体工学标准符合性

• 提早揭示人为绩效和可行性问题，避免返工成本

• 提高有关工作场所安全事项违章所致工程问题的沟通效率

• 目视捕获并存储未来计划的最佳实践

• 提高工作场所的安全性和效率

Process Simulate Human

利用Process Simulate Human，您可以在协作性的三维数据管理环境中通过虚拟方式开发和验证制造系统流程计划，而且，您可以与多个工程和制造部门共享这一环境。 有了 Process Simulate Human，可以实现逼真的人员作业仿真、开展人力绩效评估并建立有效的人机工程学研究。