一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，包括步驟：對數(shù)字化汽車工廠進行三維設計建模；依托Navisworks、Navisgator軟件平臺，系統(tǒng)、可視化的三維仿真虛擬汽車工廠的相關建筑、結構、管線等部分，并對仿真數(shù)據(jù)和仿真過程進行分析后進行相應的修改及再規(guī)劃，發(fā)揮虛擬數(shù)字化工廠對現(xiàn)場施工的指導作用。本發(fā)明提供數(shù)字化工廠三維建模、干涉檢查和全景瀏覽等相關技術及方法，能夠直觀動態(tài)的驗證規(guī)劃布局的合理性，并進行實時的修改、再規(guī)劃，實現(xiàn)對虛擬工廠規(guī)劃的驗證和評估，減少規(guī)劃中存在的沖突，縮短設計周期、降低施工風險，為汽車制造企業(yè)數(shù)字化工廠建立提供最優(yōu)解決方案。
【專利說明】一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法。

【背景技術】
[0002] 數(shù)字化工廠技術是數(shù)字制造中關鍵環(huán)節(jié)之一，借助數(shù)字化技術、計算機技術、仿真 技術，主要解決產(chǎn)品設計和產(chǎn)品制造之間的鴻溝，實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中的制造、裝配、質(zhì)量 控制和檢測等各個階段的功能，使工廠、車間和生產(chǎn)線以及產(chǎn)品的設計到生產(chǎn)制造之間的 不確定性降低，在數(shù)字空間中將生產(chǎn)制造過程壓縮，使生產(chǎn)制造過程在數(shù)字空間中得以檢 驗，預先確認企業(yè)的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)瓶頸所在，從而提高系統(tǒng)的成功率和可靠性，縮短從設 計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化時間、提高生產(chǎn)效率。
[0003] 規(guī)劃設計人員在進行方案構思與設計時，通常還是在二維工作底圖上勾繪出自己 的規(guī)劃設計思想。另外，規(guī)劃設計人員在進行構思時，面對平面圖形對規(guī)劃設計空間進行三 維想象，這就不可避免地存在一定的理想化構想與片面性因素，致使方案實施產(chǎn)生偏差。這 些大部分規(guī)劃都還是靜態(tài)的，而很多問題都是施工階段或工廠運作起來后才會發(fā)現(xiàn)問題， 造成大量人力、物力損耗。開發(fā)一個可供虛擬工廠規(guī)劃使用的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，可以解決目前 工廠上所遇到的上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，使用數(shù)字化工 廠的方法來進行多專業(yè)的規(guī)劃協(xié)調(diào)，形成綜合各個專業(yè)布局規(guī)劃的工廠整體三維模型，最 終實現(xiàn)優(yōu)化的虛擬工廠的建筑設計規(guī)劃、生產(chǎn)流水線軌道、輸送管線規(guī)劃，為汽車制造企業(yè) 數(shù)字化工廠的建立與規(guī)劃提供解決方案，以便進行更好的工藝計劃協(xié)調(diào)，減少錯誤根源和 提高生產(chǎn)能力，大大縮短了工程設計周期，降低生產(chǎn)成本。
[0005] 實現(xiàn)上述目的的技術方案是：
[0006] -種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，包括下列步驟：
[0007] 步驟S1，設計建模步驟，對數(shù)字化汽車工廠進行三維建模；
[0008] 步驟S2,優(yōu)化仿真步驟，系統(tǒng)、可視化地三維集成仿真數(shù)字化汽車工廠，并對仿真 數(shù)據(jù)和仿真過程分析后進行相應的修改及再規(guī)劃。
[0009] 上述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其中，所述步驟S1指：根據(jù)工程數(shù) 據(jù)資料，按照實際尺寸，完成數(shù)字化汽車工廠基礎平臺、工藝設備、建筑結構、衛(wèi)生設施以及 各類輸送管線的相關圖形數(shù)據(jù)，形成數(shù)字化工廠系統(tǒng)數(shù)字模型。
[0010] 上述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其中，所述步驟S2包括：
[0011] 步驟S21，干涉分析步驟，對數(shù)字化汽車工廠工藝設備、建筑結構和輸送管線的相 關圖形數(shù)據(jù)進行合理空間布局，干涉分析，得到干涉分析結果；
[0012] 步驟S22,優(yōu)化設計步驟，根據(jù)干涉分析結果，跟蹤分析干涉點是否對設計優(yōu)化具 有實際參考價值，對相關具有實際指導意義的干涉點進行分析、討論和修改，優(yōu)化模型數(shù) 據(jù)；
[0013] 步驟S23,虛擬現(xiàn)實步驟，集成建筑結構、輸送管線和工藝設備的圖形數(shù)字模型，進 行車間三維整體模型。
[0014] 上述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其中，所述步驟S21包括以下步驟：
[0015] 步驟S211，集成模型步驟，設定一些校核點，集成匯總數(shù)字化汽車工廠建筑結構、 工藝設備和輸送管線相關部分的模型，得到整體數(shù)字化汽車工廠模型；
[0016] 步驟S212,干涉檢查步驟，集成所有汽車工廠建筑結構、工藝設備和輸送管線模 型，可以選擇任意兩個或幾個模型文件進行干涉檢查，逐一分析干涉點的干涉情況，輸出干 涉情況分析表。
[0017] 上述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其中，所述輸送管線包括采暖通風 管線、動力管線、給排水管線和電力管線。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明進行數(shù)字化汽車工廠工藝設備、輸送管線及建筑結 構的三維建模，并集成仿真數(shù)字化汽車工廠圖形數(shù)據(jù)進行仿真優(yōu)化后進行相應的修改及再 規(guī)劃，形成綜合各個專業(yè)布局規(guī)劃的工廠整體三維模型，為汽車制造企業(yè)數(shù)字化工廠的建 立與規(guī)劃提供解決方案，以便進行更好的工藝計劃協(xié)調(diào)，減少錯誤根源和提高生產(chǎn)能力，大 大縮短了工程設計周期，提高設計可靠性，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0021] 規(guī)劃開始階段，工廠規(guī)劃部門利用建筑制圖軟件（如AutoCAD、MicroStation等） 建立工廠的二維軸網(wǎng)和柱網(wǎng)圖，根據(jù)產(chǎn)品的加工信息和各類資源信息（例如：廠房位置、柱 網(wǎng)信息、廠房高度、外墻位置等），形成各個專業(yè)規(guī)劃的初步區(qū)域，并發(fā)送給各個規(guī)劃專業(yè)。 各個專業(yè)在初步劃分的區(qū)域內(nèi)進行自己專業(yè)內(nèi)部的工藝規(guī)劃和布局規(guī)劃。其中，土建專業(yè) 進行建筑和內(nèi)部設施（鋼平臺、動力管道、空調(diào)通風設施等）的布置，輸送專業(yè)根據(jù)各個專 業(yè)的布局規(guī)劃來進行輸送線方案的設計和布置。
[0022] 請參閱圖1，本發(fā)明數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，包括下列步驟：
[0023] 步驟S1，設計建模步驟，對數(shù)字化汽車工廠進行三維建模；即：集成Microstation V8、Architecture、Structure軟件平臺完成設計建模，根據(jù)相關部門提供的工程數(shù)據(jù)資料， 按照實際尺寸，完成數(shù)字化汽車工廠基礎平臺、工藝設備、建筑結構、衛(wèi)生設施以及各類輸 送管線的相關圖形數(shù)據(jù)，形成數(shù)字化工廠系統(tǒng)數(shù)字模型；其中：輸送管線包括采暖通風管 線、動力管線、給排水管線和電力管線；
[0024] 步驟S2,優(yōu)化仿真步驟，在對數(shù)字化汽車工廠給排水、暖通、動力、電力輸送管線及 建筑、結構進行三維建模后，依托Navisworks軟件平臺，系統(tǒng)、可視化的三維集成仿真數(shù)字 化汽車工廠的相關建筑、結構、管線等部分，并對仿真數(shù)據(jù)和仿真過程進行分析后進行相應 的修改及再規(guī)劃；具體包括：
[0025] 步驟S21，干涉分析步驟，基于Navisworks軟件平臺，對數(shù)字化汽車工廠工藝設 備、建筑結構和輸送管線的相關圖形數(shù)據(jù)進行合理空間布局，干涉分析，得到干涉分析結 果；具體包括：
[0026] 解決軟件接口問題，即在MicroStation環(huán)境下進行nwc"模型格式的輸出，需要 執(zhí)行Key-in命令，指定文件路徑后，輸出Navisworks識別的nwc"模型格式，車身工藝設 備的3D模型通過UGS的JT OPEN接口導人到Navisworks軟件；之后，進行：
[0027] 步驟S211，集成模型步驟，設定一些校核點，通過Navisworks軟件平臺集成匯總 數(shù)字化汽車工廠建筑結構、工藝設備和輸送管線相關部分的模型，得到整體數(shù)字化汽車工 廠模型；
[0028] 步驟S212,干涉檢查步驟，集成所有汽車工廠建筑結構、工藝設備和輸送管線模 型，可以選擇任意兩個或幾個模型文件進行干涉檢查，逐一分析干涉點的干涉情況，輸出干 涉情況分析表；該干涉列表和內(nèi)容可以作為交流或者是導入到MicroStation環(huán)境下做修 改的依據(jù)；
[0029] 步驟S22,優(yōu)化設計步驟，根據(jù)干涉分析結果，跟蹤分析干涉點是否對設計優(yōu)化 具有實際參考價值，對相關具有實際指導意義的干涉點進行分析、討論和修改，再返回到 MicroStation環(huán)境下相應位置修改，優(yōu)化模型數(shù)據(jù)；干涉分析結果中的現(xiàn)實干涉點一般分 為兩類：第一類是由于各種類型的管道的尺寸標高不協(xié)調(diào)、或管道與建筑結構發(fā)生碰撞造 成的相互干涉的問題，此類干涉點對設計優(yōu)化具有實際指導意義；另一類干涉往往是由于 軟件非智能化、模型特定尺寸與實際不符或現(xiàn)場處理方式在軟件中無法操作等特殊因素產(chǎn) 生的，定義為假性干涉，此類并不具備作為施工參考的依據(jù)。
[0030] 步驟S23,虛擬現(xiàn)實步驟，集成建筑結構、輸送管線和工藝設備的圖形數(shù)字模型，進 行車間三維整體模型。集成后的數(shù)字化汽車工廠以可視化的形式仿真呈現(xiàn)，可進行車間的 場景漫游、飛行瀏覽、實景展示等多種虛擬現(xiàn)實方式。
[0031] 最終實現(xiàn)的并不僅僅是在虛擬空間中對工廠進行模擬，看到三維立體的圖像，更 重要的是：各部門在特定的網(wǎng)絡空間里利用三維CAD模型進行討論，協(xié)調(diào)相互之間的工作； 一些小的細節(jié)在動工建廠之前都進行了協(xié)調(diào)，避免了設計規(guī)劃中的失誤為項目工程帶來的 經(jīng)濟損失，因而可在工程規(guī)劃階段就對整個項目的各個細節(jié)進行檢驗和評估。
[0032] 以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的技術人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的 技術方案也應該屬于本發(fā)明的范疇，應由各權利要求所限定。
【權利要求】
1. 一種數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其特征在于，包括下列步驟： 步驟S1，設計建模步驟，對數(shù)字化汽車工廠進行三維建模； 步驟S2,優(yōu)化仿真步驟，系統(tǒng)、可視化地三維集成仿真數(shù)字化汽車工廠，并對仿真數(shù)據(jù) 和仿真過程分析后進行相應的修改及再規(guī)劃。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其特征在于，所述步 驟S1指：根據(jù)工程數(shù)據(jù)資料，按照實際尺寸，完成數(shù)字化汽車工廠基礎平臺、工藝設備、建 筑結構、衛(wèi)生設施以及各類輸送管線的相關圖形數(shù)據(jù)，形成數(shù)字化工廠系統(tǒng)數(shù)字模型。
3. 根據(jù)權利要求2所述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其特征在于，所述步 驟S2包括： 步驟S21，干涉分析步驟，對數(shù)字化汽車工廠工藝設備、建筑結構和輸送管線的相關圖 形數(shù)據(jù)進行合理空間布局，干涉分析，得到干涉分析結果； 步驟S22,優(yōu)化設計步驟，根據(jù)干涉分析結果，跟蹤分析干涉點是否對設計優(yōu)化具有實 際參考價值，對相關具有實際指導意義的干涉點進行分析、討論和修改，優(yōu)化模型數(shù)據(jù)； 步驟S23,虛擬現(xiàn)實步驟，集成建筑結構、輸送管線和工藝設備的圖形數(shù)字模型，進行車 間三維整體模型。
4. 根據(jù)權利要求3所述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其特征在于，所述步 驟S21包括以下步驟： 步驟S211，集成模型步驟，設定一些校核點，集成匯總數(shù)字化汽車工廠建筑結構、工藝 設備和輸送管線相關部分的模型，得到整體數(shù)字化汽車工廠模型； 步驟S212,干涉檢查步驟，集成所有汽車工廠建筑結構、工藝設備和輸送管線模型，可 以選擇任意兩個或幾個模型文件進行干涉檢查，逐一分析干涉點的干涉情況，輸出干涉情 況分析表。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的數(shù)字化汽車工廠布局規(guī)劃仿真的方法，其特征 在于，所述輸送管線包括采暖通風管線、動力管線、給排水管線和電力管線。
【文檔編號】G06F17/50GK104063529SQ201310094789
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優(yōu)先權日:2013年3月22日
【發(fā)明者】張青雷, 管志俊, 郭井寬, 桂士弘, 周瑩, 王穎, 張無波 申請人:上海電氣集團股份有限公司