汽车总装工艺结构树的搭建与应用

钟志良 宋卫涛

（北京汽车研究总院有限公司）

数字化工厂的概念早在20世纪末就已经提出[1]。数字化工厂技术随着仿真技术和虚拟现实技术的发展而产生，其在虚拟空间中运作，对真实的工厂进行虚拟现实的仿真，并提供优化后的结果[2]。数字化工厂系统主要划分为工厂布局、工艺规划及仿真分析三大功能模块[3]。就汽车总装工艺而言，总装工艺结构树的搭建是工艺规划模块中重要的工作之一，它是后续工作的基础和源头。文章阐述了总装工艺结构树在Teamcenter软件中的搭建流程、搭建方法、注意事项以及应用情况。

1 总装工艺结构树的搭建

总装工艺结构树是指按总装工艺路线搭建的数模结构树，它是总装工艺路线的三维表现形式。与整车产品结构树按功能归属将零件“攒”成整车不同，总装工艺结构树按工艺路线将零件“攒”成整车，如图1所示。

图1 整车产品结构树与总装工艺结构树的区别

总装工艺结构树的搭建流程为：架构搭建→各工位搭建→校核→更新，其需要输入：工位完整、准确的总装工艺布局；结构清晰、完整、准确的产品结构树；与产品结构树对应的完整、准确的线上产品数模；零件齐全、工位准确的总装工艺路线。

1.1 总装工艺结构树架构的搭建

总装工艺结构树架构应依据总装工艺布局，在Teamcenter的结构管理器中搭建于车型顶节点下，即总装工艺结构树与产品结构树为并行级别。某车型的总装工艺结构树架构，如表1所示。若总装工艺布局进行了调整，则总装工艺结构树架构应同步变更。

表1 某车型总装工艺结构树的架构

1.2 总装工艺结构树各工位的搭建

总装工艺结构树架构搭建完成后，以工位为单元进行下一步的搭建。根据总装工艺路线的装配顺序，在产品结构树中找到对应的零部件，复制并粘贴至总装工艺结构树相应的工位中。为区分同一IA（Installation Assembly，零件分组）下相同件号的零部件，可在Teamcenter的Vis Mockup中打开该IA对应的产品数模进行精确选择。

油漆车身作为一个特殊的零部件，放置于内饰线1工位的首位，如图2所示。除油漆车身以外的所有采购件，即采购单元标识为“Y”的零部件，包括油品、胶粘剂及润滑脂等，均应体现在总装工艺结构树中。在总装工艺结构树中，标准件应排在其所装配的零部件下方，如图3所示。

图2 油漆车身在总装工艺结构树中的位置显示界面

图3 汽车零部件与其所用标准件的位置关系显示界面

同一层级的零部件，Teamcenter默认按照“查找编号”数值的升序进行排列。当同一工位的零部件需要在工位内调整顺序时，可用鼠标左键双击并修改“查找编号”对应的数值。零部件需调整工位时，可直接将该零部件剪切并粘贴至对应工位。需要删除零部件时，可使用“移除行”命令。若存在没有装配内容的工位，该工位不得移除，仍应保留，以保证总装工艺结构树架构的统一。

1.3 总装工艺结构树的校核

总装工艺结构树校核的主要内容有：与总装工艺路线是否一致、同一IA下相同件号的零部件是否准确区分、零部件是否缺少jt格式的数模（该格式数模用于在Vis Mockup中显示）等。

总装工艺结构树搭建完成后，应在结构管理器中以工位为单元，与总装工艺路线逐一比对：是否多件少件、工位内的装配顺序是否与总装工艺路线相同、标准件是否排在其所装配的零部件下方等。总装工艺结构树与总装工艺路线比对完成后，应在Vis Mockup中以工位为单元逐一打开数模进行校核。如果零部件，特别是同一IA下相同件号的零部件，在总装工艺结构树中选择错误，应参照Vis Mockup中的数模进行修改。在Vis Mockup的Project Workspace对话框中，当零部件号左侧的方框为绿色时，表示该零部件没有jt格式的数模，如图4所示。此时，可在总装工艺结构树中将该零部件发送到“我的Teamcenter”进行查看，如果其最新的版本中缺少CATIA格式的数模，则应通知设计工程师上传；如果其最新的版本中有CATIA格式的数模，则使用“转换”命令将其转换成jt格式的数模。

图4 汽车零部件缺少jt数模时的标识显示界面

1.4 总装工艺结构树的更新

当产品变更、工艺布局调整及工艺改进等引起总装工艺路线调整时，总装工艺结构树应及时更新。

2 总装工艺结构树的应用

搭建完总装工艺结构树，即三维的总装工艺路线后，其数模能够随产品结构树的数模自动更新，并且可以提取任意工位的产品装配状态。此后，总装工艺结构树可以用于开展数字化评审、仿真分析及生产类物料清单管理等工作。

2.1 数字化评审

总装工艺数字化评审由数字化工程师组织产品工程师、工艺工程师、BOM工程师、物流工程师及质量工程师等人员，在Teamcenter的Vis Mockup中按总装工艺结构树定义的装配顺序逐一加载零件进行评审，在产品开发前期发现产品、工艺、物流及质量等方面的问题并提出解决方案。

在某车型的中期改款项目中，通过数字化评审，针对通过性、通用化、零件定位、零件防错、零件防护、标准件选型、扭矩定义、助力设备选用、装配路径、工具空间、装配人机、产品质量、生产物流、生产效率及可维修性等方向，共提出并解决了93项总装工艺相关问题，取得了良好的效益。

2.2 仿真分析

在Teamcenter的“制造工艺规划器”中，依据总装工艺结构树和资源结构树搭建仿真分析的数据结构，而后在Process Simulate软件中进行仿真建模并进行仿真分析。

在国内已开展总装仿真分析的汽车公司中，装配干涉、机械手作业、人体可达性、可视性、装配姿态与舒适度等仿真分析已有较多应用，但在工厂物流及线平衡等仿真分析方面还比较薄弱。

2.3 生产类物料清单管理

在总装工艺结构树中增加车间编码及物料编码等属性并进行必要的筛选，可以直接用“导出”命令从Teamcenter中导出TBOM（试制物料清单）、PBOM（工艺物料清单）及MBOM（制造物料清单）等物料清单。

3 结论

总装工艺结构树的使用，保证了工艺数模与产品数模的同步更新，实现了传统流程图形式的总装工艺路线的可视化，推动了面向制造的数字化评审、仿真分析和生产类物料清单的管理等工作。

随着汽车个性化定制的普及，车型的配置将越来越多，如何保证总装工艺结构树的完整性和准确性将成为日后的一个重要课题。