數(shù)字化賦能企業(yè)轉(zhuǎn)型｜3D體驗(yàn)平臺(tái)助力商用車端到端數(shù)字研制

商用車制造企業(yè)業(yè)務(wù)主要涵蓋商用車整車研發(fā)與制造、商用車配套零部件生產(chǎn)銷售、新能源商用車生產(chǎn)及銷售等。如何滿足客戶的個(gè)性化需求，提升交付的速度與質(zhì)量，是商用車企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。

隨著數(shù)字化時(shí)代的來臨，商用車企業(yè)正在借助新一代數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建自身的數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)快速的研制與制造，打造自己身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，商用車企業(yè)在業(yè)務(wù)數(shù)字化過程中面臨一系列問題，比如：

配置管理：如何實(shí)現(xiàn)高效的配置管理與模塊化，加速研制？

設(shè)計(jì)方法：總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)工程師如何實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，提高協(xié)同效率？

數(shù)字樣機(jī)：能否實(shí)現(xiàn)整機(jī)樣機(jī)與多專業(yè)協(xié)同，提高研制質(zhì)量？

協(xié)同研制：如何實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域、跨部門如何協(xié)同工作，提高研制效率？

智能調(diào)試：如何快速實(shí)現(xiàn)商用車智能化、無人化開發(fā)與調(diào)試？

數(shù)據(jù)治理：能否減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與業(yè)務(wù)切換，減少研制錯(cuò)誤？

基于當(dāng)前新一代數(shù)字化技術(shù)，3D體驗(yàn)平臺(tái)可以滿足商用車企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、仿真、工藝、制造、自動(dòng)駕駛、數(shù)字化服務(wù)、大數(shù)據(jù)、企業(yè)級(jí)管理等方面數(shù)字化轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新需求。

整車開發(fā)項(xiàng)目管理

以項(xiàng)目管理為主線，建設(shè)商用車企業(yè)級(jí)運(yùn)營(yíng)管理體系，實(shí)現(xiàn)任務(wù)/指標(biāo)、交付/風(fēng)險(xiǎn)、團(tuán)隊(duì)人員等在線管理。

-?技術(shù)管理部統(tǒng)一管理需求接收、項(xiàng)目創(chuàng)建和里程碑約束；

-?產(chǎn)品開發(fā)部門依托系統(tǒng)細(xì)致分解任務(wù)，協(xié)同開發(fā)的基礎(chǔ)上保證項(xiàng)目落地；

-?技術(shù)管理部承擔(dān)項(xiàng)目經(jīng)理職責(zé)，總管項(xiàng)目的進(jìn)度、交付；

-?總布置工程師承擔(dān)產(chǎn)品經(jīng)理職責(zé)，負(fù)責(zé)維持項(xiàng)目開發(fā)始終向著前期規(guī)劃和需求前進(jìn)；

產(chǎn)品體系架構(gòu)與配置管理

為加速產(chǎn)品的研制，需要構(gòu)建商用車產(chǎn)品體系，并根據(jù)具體車型和訂單要求，形成完善的配置庫：

-?根據(jù)配置特征要求，快速過濾出BOM、技術(shù)文檔等；

-?保證數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性，快速形成初步產(chǎn)品價(jià)格、初步設(shè)計(jì)方案、初步工藝方案；

-?快速合理報(bào)價(jià)、準(zhǔn)時(shí)交付，滿足企業(yè)按訂單方式生產(chǎn)制造要求；

-?快速響應(yīng)產(chǎn)品定制化需求，快速應(yīng)對(duì)變化，增強(qiáng)企業(yè)核心研發(fā)能力；

基于產(chǎn)品線規(guī)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(tái)搭建配置規(guī)則，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程對(duì)規(guī)則進(jìn)行引用；

-?結(jié)構(gòu)化、點(diǎn)選式配置特征與配置規(guī)則定義；

-?定義車型配置項(xiàng)-定義配置值-定義配置規(guī)則-車型定義-車型配置對(duì)比；

基于知識(shí)工程的設(shè)計(jì)與多專業(yè)協(xié)同研發(fā)

商用車協(xié)同研發(fā)平臺(tái)是研發(fā)內(nèi)部與外部的協(xié)同，基于統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的TOP-DOWN設(shè)計(jì)與協(xié)同。

-?整合單一數(shù)據(jù)源的RFLP正向研發(fā)數(shù)據(jù)體系架構(gòu)，提升數(shù)據(jù)協(xié)同能力與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，提高商用車產(chǎn)品創(chuàng)新能力；

- 應(yīng)用基于TOP-DOWN理念的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)和骨架設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)工程師都可以在線實(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(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)環(huán)境進(jìn)行多專業(yè)（總體、機(jī)械、管路、電氣）在線并行協(xié)同設(shè)計(jì)，打造商用車集成電氣設(shè)計(jì)能力；

-?工程師們?cè)谕粋€(gè)主體框架下設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和部件，比如底盤和電氣，他們能夠看到周圍所有相關(guān)聯(lián)的部件，并將其作為自身設(shè)計(jì)的參照；

基于統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的協(xié)同開發(fā)的價(jià)值：

-?以數(shù)據(jù)為核心構(gòu)建產(chǎn)品開發(fā)體系，提升產(chǎn)品開發(fā)效率，增強(qiáng)企業(yè)創(chuàng)新能力；

-?提升數(shù)據(jù)協(xié)同能力與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，有效利用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型；

-?提升數(shù)據(jù)追溯、數(shù)據(jù)篩選與數(shù)據(jù)分析能力，有效利用企業(yè)數(shù)字資產(chǎn)。

整機(jī)數(shù)字樣機(jī)驗(yàn)證與評(píng)審

商用車數(shù)字樣機(jī)主要是解決整車大裝配、多專業(yè)協(xié)同，以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線評(píng)審。DMU協(xié)同環(huán)境實(shí)現(xiàn)：

- 基于多專業(yè)設(shè)計(jì)一體化的DMU，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一平臺(tái)中組織數(shù)據(jù)、大裝配檢查、干涉檢查、自由校核，整車校核、DMU在線審查等；同時(shí)可以完成數(shù)據(jù)修改；

- 方便、快捷的數(shù)據(jù)組織能力，基于綜合條件過濾DMU參考數(shù)據(jù)；?

- 提供專門的DMU審查包，可以共享審查、記錄審查、重現(xiàn)審查；

- 支持基于三維的設(shè)計(jì)方法學(xué)、知識(shí)工程和關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。

基于整車DMU環(huán)境，解決大裝配性能問題，確保整車實(shí)時(shí)在線協(xié)同設(shè)計(jì)、在線評(píng)審；同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同業(yè)務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流與數(shù)據(jù)流的一體化，減少數(shù)據(jù)孤島、提高研發(fā)與數(shù)據(jù)交換效率。

數(shù)字化工藝與仿真驗(yàn)證

對(duì)商用車而言，包括沖壓、焊接、涂裝、總裝、動(dòng)力總成機(jī)加、動(dòng)力總成裝配等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，數(shù)字化工藝平臺(tái)根據(jù)客戶的需求，實(shí)現(xiàn)包括裝配仿真、人機(jī)仿真、機(jī)器人仿真、產(chǎn)線物流仿真、虛擬聯(lián)調(diào)、工廠仿真（工廠布局）多種工藝驗(yàn)證。

圖2 設(shè)計(jì)工藝協(xié)同全場(chǎng)景

工藝設(shè)計(jì)與工藝驗(yàn)證包括：

- 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步：基于設(shè)計(jì)模型與數(shù)據(jù)，直接進(jìn)行工藝編制，工藝相關(guān)信息可直接應(yīng)用于后續(xù)工作（作業(yè)指導(dǎo)書編制、工時(shí)分析、裝配仿真等）；

- 基于MBD設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同，銜接設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線與工藝的規(guī)劃、仿真驗(yàn)證、下達(dá)；

- 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?jǐn)?shù)據(jù)追溯；

- 工藝路線與工藝規(guī)劃：三維工藝布局?jǐn)?shù)據(jù)同步，編制結(jié)構(gòu)化工藝、工藝甘特圖、工藝規(guī)劃結(jié)構(gòu)樹，多角度查看工藝路線；

- 虛擬裝配仿真：分析驗(yàn)證零件工藝和裝配工藝正確有效，仿真分析工藝問題并優(yōu)化工藝方案；

- 干涉檢查：根據(jù)業(yè)務(wù)需要自定義干涉分析場(chǎng)景，基于干涉分析結(jié)果實(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)，有效解決產(chǎn)品與工裝的干涉問題、產(chǎn)品內(nèi)部的干涉問題；

- 人機(jī)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(duì)實(shí)際工藝進(jìn)行優(yōu)化；

- 機(jī)器人仿真：自動(dòng)化設(shè)備仿真可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)線物流、機(jī)器人的仿真場(chǎng)景的驗(yàn)證，對(duì)于搬運(yùn)、鉚接、機(jī)加、噴丸、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂等各個(gè)機(jī)器人業(yè)務(wù)場(chǎng)景都可以進(jìn)行模擬，以解決機(jī)器人工位下可能存在的干涉問題，節(jié)拍問題，多機(jī)器人協(xié)同聯(lián)動(dòng)問題等。

通過建設(shè)工藝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)、裝配工藝仿真、工廠產(chǎn)線仿真、設(shè)備虛擬調(diào)試等，進(jìn)行工藝仿真分析、產(chǎn)線性能評(píng)估、設(shè)備調(diào)試等正向研發(fā)過程,提高商用車設(shè)計(jì)工藝協(xié)同、工藝研發(fā)水平，提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。

智能駕駛與無人化應(yīng)用

自駕虛擬驗(yàn)證測(cè)試解決方案的目標(biāo)是構(gòu)建完整的商用車自動(dòng)駕駛解決方案，前端與整車系統(tǒng)系統(tǒng)工程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)面向未來智能出行的正向研發(fā)能力，并在后端與SPDM（仿真過程數(shù)據(jù)管理）能力結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果的全生命周期管控。

虛擬驗(yàn)證測(cè)試方案為商用車企業(yè)在以下幾方面構(gòu)筑了完整的、在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛檢驗(yàn)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(biāo)車輛和觸發(fā)動(dòng)態(tài)事件的交通和場(chǎng)景

- 車輛：車輛及其組件的詳細(xì)模擬；?

- 傳感器：模擬傳感器模型，計(jì)算虛擬場(chǎng)景中的輸出；

- 駕駛員：控制車輛的真實(shí)或虛擬駕駛員。

通過提供用于建模道路環(huán)境、車輛、傳感器、交通、場(chǎng)景編輯、大規(guī)模仿真以及逼真的實(shí)時(shí)3D可視化的眾多功能，實(shí)現(xiàn)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）、自動(dòng)駕駛、人機(jī)界面（HMI）的開發(fā)和驗(yàn)證，并允許用戶在幾天內(nèi)行駛數(shù)百萬虛擬公里。從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證，縮短商用車自動(dòng)駕駛開發(fā)周期，提高可靠性。

基于3D體驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的實(shí)時(shí)在線研發(fā)

商用車研發(fā)中，不同的產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換非常困難和耗時(shí)，數(shù)據(jù)源問題不解決，將無法實(shí)現(xiàn)高效的在線協(xié)同設(shè)計(jì)。

如何構(gòu)建單一架構(gòu)的平臺(tái)體系，支撐行業(yè)基于模型的研發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)字連續(xù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的環(huán)境，成為轉(zhuǎn)型當(dāng)務(wù)之急。3D體驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺(tái)，無需數(shù)據(jù)復(fù)制，沒有數(shù)據(jù)延遲，能夠支撐商用車實(shí)時(shí)在線協(xié)同研制。

圖3 基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)底座的商用研發(fā)平臺(tái)架構(gòu)

- 3D體驗(yàn)平臺(tái)是基于單一數(shù)據(jù)源的業(yè)務(wù)協(xié)同平臺(tái)，數(shù)據(jù)傳遞不需要系統(tǒng)接口、不需要拷貝，即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的聯(lián)系；

- 基于MBD技術(shù)實(shí)現(xiàn)商用車數(shù)字化設(shè)計(jì)、工藝、仿真、制造一體化應(yīng)用，利用數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)MBD數(shù)據(jù)的連續(xù)流轉(zhuǎn)和共享控制；

- 解決“信息孤島”、“應(yīng)用孤島”和“資源孤島”三大問題，實(shí)現(xiàn)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)揮商用車研發(fā)體系的“戰(zhàn)斗力”。

KPI達(dá)成情況

商用車企業(yè)應(yīng)用3D體驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化應(yīng)用后，典型的KPI達(dá)成情況包括：

- 設(shè)計(jì)效率提升30%以上；

- 設(shè)計(jì)問題的減少70%以上；

- 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝并行，減少制造錯(cuò)誤25%以上；

- 大裝配達(dá)成率100%，不卡頓；

商用車全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型平臺(tái)建設(shè)的價(jià)值

基于統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)同環(huán)境，商用車企業(yè)可以達(dá)到如下價(jià)值：

- 基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的平臺(tái)體系，構(gòu)建企業(yè)級(jí)協(xié)同研發(fā)平臺(tái)；通過端到端的協(xié)同項(xiàng)目管理，有序組織研發(fā)過程；

- 基于統(tǒng)一的產(chǎn)品配置與模塊化體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速配置化開發(fā)與迭代；

- 建立基于骨架和關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)方法和自頂向下的設(shè)計(jì)體系，實(shí)現(xiàn)高效設(shè)計(jì)；

- 基于大型樣機(jī)與數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整車裝配與DMU協(xié)同評(píng)審與驗(yàn)證；

- 基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，形成BOM與3D模型的關(guān)聯(lián)與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與仿真，設(shè)計(jì)與工藝的同源，減少數(shù)據(jù)孤島。

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