DELMIA数字化工厂
随着企业竞争在经济全球化发展的促进下越演越烈，作为社会发展重要力量的工业生产在经济竞争中扮演着至关重要的角色。企业必须采用先进的制造技术，才能满足现代制造（Contemporary Manufacturing）阶段制造业的高速度、低成本、高质量生产的要求。在此要求下，基于仿真技术和虚拟现实技术的数字化工厂（Digitalized Factory）技术，实现了对真实工业生产的虚拟规划和仿真优化，在现代制造领域中具有极大的研究价值。DELMIA软件是法国达索公司开发的一款产品，包括面向制造过程设计的DPE（Digital Process Engineer）、面向物流分析的QUEST（Queuing Event Simulation Tool）和面向装配过程分析的DPM（Digital Process Manufacturing）３大主要模块，各模块之间可以通过PPR Hub（Process－Product－Resource）连接，形成了一套从设计到制造的完整解决方案，目前，已经在航空业和汽车行业上得到了很好的应用。它为数字化企业提供完整的数字解决方案，主要进行数据管理使不同领域数据得以协同配合，并对维护过程和复杂制造进行仿真控制。
1 数字化工厂
数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式，它立足于产品整个周期的相关数据，以真实数据为依托，在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。
1.1数字化工厂的功能和优势。
数字化工厂以“数据驱动”为导向，分别从已经实施的CAD、PDM系统获取产品运行数据，同时在ERP系统获取生产计划数据，对产品制造过程进行严谨规划和仿真分析，分析过程在数字化环境中进行，并在分析后将仿真和优化结果反馈到相关系统，用来验证其可行性和系统生产能力。数字化工厂通过对生产过程的预测，对工艺过程进行优化，最终对生产决策进行裁决。数字化工厂的功能如图１所示。
图1 数字化工厂的功能
数字化工厂的优势体现在：①预规划和灵活性生产；②缩短产品生产时间，提高企业竞争力；③降低成本，节约资源，提高资金效益；④提高产品质量水平。
1.2数字化工厂的结构体系和关键技术
数字化工厂有如此多的功能和优势，是因为其本身涉及到数字化建模技术、优化仿真技术、虚拟现实技术以及应用生产技术等关键技术。数字化工厂的结构体系如图２所示。
图２数字化工厂的结构体系
1.3数字化工厂的发展及应用现状
数字化工厂技术是一种新的技术，上海大众应用数字化工厂技术在发动机的设计和总装上改进了生产工艺、提高了产品质量；美国洛克希德马丁公司采用数字化工厂技术研制F35，缩短了研制周期，使研制成本降低了一半，为航空数字化制造奠定了基础；美国波音公司基于DELMIA软件采用数字化工厂技术研制波音787飞机，实现了波音787飞机的虚拟样机发布。
2 DELMIA软件在数字化工厂中的应用
DELMIA是一款互动制造应用软件，应用于数字化企业，是PLM（Product Life Management）的一个子系统，其将整个PLM解决方案通过V5 PPR数据通道贯穿成一个有机整体。
DELMIA先将CAD系统的设计数据与制造现场的资源（2D/3D）进行结合，然后对整个制造和维护过程利用3D图形仿真引擎进行仿真和分析，最后得到可视性、可达性、可制造性、可维护性和最佳效能等方面的最优化数据。DELMIA 系统体系结构包括面向制造过程设计的DPE、面向物流分析的QUEST、面向装配过程分析的DPM、面向人机分析的Human、面向机器人仿真的Robotics和面向虚拟数控加工仿真的VNC。
在数字化工厂中DELMIA将数字化制造分为工艺规划、资源建模和模拟、数字化制造基础３个不同的领域。工艺规划包括布局规划、工艺与资源规划、时间安排以及成本分析和产品评估；资源建模和模拟主要是利用工具建模、配置机器人工作单元、离线编程，然后进行工厂流程的模拟、数控加工和监测以及人机工程的分析；数字化制造基础涉及到产品、制造流程和资源数据在生产流
中能实现交叉操作。DELMIA 都有专门的子模块用来辅助针对这３大领域中的所有方面的实施，从而在3D数字环境中完成一个整体的虚拟制造流程。
应用DELMIA对某港口机械正面吊的改进生产线进行了装配仿真，同时在人机工程模块中对生产线的装配工艺流程进行了仿真和人因分析。结果表明：①能分析出干涉问题存在于零件装配路径中的具体位置以及装配的人机工效问题；②根据DELMIA的仿真结果对装配工艺进行修改，使正面吊生产线的装配效率提高，工人的安全得到保障。
对某工程机械厂的搅拌车装配过程进行虚拟仿真时，应用DELMIA仿真平台，直观地分析了产品的可装配性，在装配过程中再结合人因工程分析，进一步对装配的工艺流程进行改进和优化。从仿真过程可知：①能有效避免产品设计完成后通过使用样机生产来验证的资源浪费；②产品设计在生产和装配中的问题也能在ＤＥＬＭＩＡ软件虚拟的仿真环境中检测出来，使得产品设计和工艺方案能及时进行修改，达到制造资源和生产工艺的虚拟协同设计的目的，使得制造和调试时间大量缩短；③利用ＤＥＬＭＩＡ中具有强大分析功能的人机工程模块，在整体装配过程中对工人进行定性的人因分析，促使工艺人员设计出操作更舒适和动作更经济的作业标准。
某采煤机械加工车间的数字化工厂模型，在DELMIA中对设备的布局进行了空间干涉的分析，再将模型导入到QUEST中进行物流仿真，综合DELMIA/QUEST的分析和仿真结果，及时发现车间前期规划中的潜在问题并给予优化建议，为产品提供设计规划至下线生产整个过程的数字化。
某型号飞机起落架在DELMIA中进行了检修过程的仿真，综合运用ＤＰＭ
和人机工程模块对工人、维修设备、工具设备和环境两两之间进行空间干涉和
碰撞的分析、人机工效的评定，及时对维修过程中的不合理维修操作做出调
整，以及维修人员姿势舒适度的改善。从DELMIA应用于飞机维修的研究中可知：优化了维修工程，缩短了维修时间，抛弃了用物理样机为平台的维修方
式，降低了维修的成本。
某工业机器人装配和焊接的运动轨迹仿真，在仿真中分析了工业机器人的
可达性、可焊性以及各产品对象之间干涉、间隙的分析，为工业机器人的合理
布置和运动轨迹的最优化提供了可靠的依据。由此可知：在数字化工厂中应用DELMIA软件，能直观地观察到机器人的空间运动状态以及机器人实现焊接的
动作操作；结合应用DELMIA软件中的各模块对装配、焊接进行工艺规划、仿真，能缩短工时和节约资源，提高了企业数字化制造水平。
3 小结
实现数字化工厂是未来制造业乃至整个工业的发展趋势，数字化工厂技术不断与现代企业相结合才能满足计算机技术和信息技术的迅速发展的需求，使企业
