一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法
【专利摘要】本发明公开了一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，包括步骤：对数字化汽车工厂进行三维设计建模；依托Navisworks、Navisgator软件平台，系统、可视化的三维仿真虚拟汽车工厂的相关建筑、结构、管线等部分，并对仿真数据和仿真过程进行分析后进行相应的修改及再规划，发挥虚拟数字化工厂对现场施工的指导作用。本发明提供数字化工厂三维建模、干涉检查和全景浏览等相关技术及方法，能够直观动态的验证规划布局的合理性，并进行实时的修改、再规划，实现对虚拟工厂规划的验证和评估，减少规划中存在的冲突，缩短设计周期、降低施工风险，为汽车制造企业数字化工厂建立提供最优解决方案。
【专利说明】一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法。
【背景技术】
[0002] 数字化工厂技术是数字制造中关键环节之一，借助数字化技术、计算机技术、仿真 技术，主要解决产品设计和产品制造之间的鸿沟，实现产品生命周期中的制造、装配、质量 控制和检测等各个阶段的功能，使工厂、车间和生产线以及产品的设计到生产制造之间的 不确定性降低，在数字空间中将生产制造过程压缩，使生产制造过程在数字空间中得以检 验，预先确认企业的生产能力和生产瓶颈所在，从而提高系统的成功率和可靠性，缩短从设 计到生产的转化时间、提高生产效率。
[0003] 规划设计人员在进行方案构思与设计时，通常还是在二维工作底图上勾绘出自己 的规划设计思想。另外，规划设计人员在进行构思时，面对平面图形对规划设计空间进行三 维想象，这就不可避免地存在一定的理想化构想与片面性因素，致使方案实施产生偏差。这 些大部分规划都还是静态的，而很多问题都是施工阶段或工厂运作起来后才会发现问题， 造成大量人力、物力损耗。开发一个可供虚拟工厂规划使用的虚拟现实环境，可以解决目前 工厂上所遇到的上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，使用数字化工 厂的方法来进行多专业的规划协调，形成综合各个专业布局规划的工厂整体三维模型，最 终实现优化的虚拟工厂的建筑设计规划、生产流水线轨道、输送管线规划，为汽车制造企业 数字化工厂的建立与规划提供解决方案，以便进行更好的工艺计划协调，减少错误根源和 提高生产能力，大大缩短了工程设计周期，降低生产成本。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：
[0006] -种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，包括下列步骤：
[0007] 步骤S1，设计建模步骤，对数字化汽车工厂进行三维建模；
[0008] 步骤S2,优化仿真步骤，系统、可视化地三维集成仿真数字化汽车工厂，并对仿真 数据和仿真过程分析后进行相应的修改及再规划。
[0009] 上述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其中，所述步骤S1指：根据工程数 据资料，按照实际尺寸，完成数字化汽车工厂基础平台、工艺设备、建筑结构、卫生设施以及 各类输送管线的相关图形数据，形成数字化工厂系统数字模型。
[0010] 上述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其中，所述步骤S2包括：
[0011] 步骤S21，干涉分析步骤，对数字化汽车工厂工艺设备、建筑结构和输送管线的相 关图形数据进行合理空间布局，干涉分析，得到干涉分析结果；
[0012] 步骤S22,优化设计步骤，根据干涉分析结果，跟踪分析干涉点是否对设计优化具 有实际参考价值，对相关具有实际指导意义的干涉点进行分析、讨论和修改，优化模型数 据；
[0013] 步骤S23,虚拟现实步骤，集成建筑结构、输送管线和工艺设备的图形数字模型，进 行车间三维整体模型。
[0014] 上述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其中，所述步骤S21包括以下步骤：
[0015] 步骤S211，集成模型步骤，设定一些校核点，集成汇总数字化汽车工厂建筑结构、 工艺设备和输送管线相关部分的模型，得到整体数字化汽车工厂模型；
[0016] 步骤S212,干涉检查步骤，集成所有汽车工厂建筑结构、工艺设备和输送管线模 型，可以选择任意两个或几个模型文件进行干涉检查，逐一分析干涉点的干涉情况，输出干 涉情况分析表。
[0017] 上述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其中，所述输送管线包括采暖通风 管线、动力管线、给排水管线和电力管线。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明进行数字化汽车工厂工艺设备、输送管线及建筑结 构的三维建模，并集成仿真数字化汽车工厂图形数据进行仿真优化后进行相应的修改及再 规划，形成综合各个专业布局规划的工厂整体三维模型，为汽车制造企业数字化工厂的建 立与规划提供解决方案，以便进行更好的工艺计划协调，减少错误根源和提高生产能力，大 大缩短了工程设计周期，提高设计可靠性，降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0021] 规划开始阶段，工厂规划部门利用建筑制图软件（如AutoCAD、MicroStation等） 建立工厂的二维轴网和柱网图，根据产品的加工信息和各类资源信息（例如：厂房位置、柱 网信息、厂房高度、外墙位置等），形成各个专业规划的初步区域，并发送给各个规划专业。 各个专业在初步划分的区域内进行自己专业内部的工艺规划和布局规划。其中，土建专业 进行建筑和内部设施（钢平台、动力管道、空调通风设施等）的布置，输送专业根据各个专 业的布局规划来进行输送线方案的设计和布置。
[0022] 请参阅图1，本发明数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，包括下列步骤：
[0023] 步骤S1，设计建模步骤，对数字化汽车工厂进行三维建模；即：集成Microstation V8、Architecture、Structure软件平台完成设计建模，根据相关部门提供的工程数据资料， 按照实际尺寸，完成数字化汽车工厂基础平台、工艺设备、建筑结构、卫生设施以及各类输 送管线的相关图形数据，形成数字化工厂系统数字模型；其中：输送管线包括采暖通风管 线、动力管线、给排水管线和电力管线；
[0024] 步骤S2,优化仿真步骤，在对数字化汽车工厂给排水、暖通、动力、电力输送管线及 建筑、结构进行三维建模后，依托Navisworks软件平台，系统、可视化的三维集成仿真数字 化汽车工厂的相关建筑、结构、管线等部分，并对仿真数据和仿真过程进行分析后进行相应 的修改及再规划；具体包括：
[0025] 步骤S21，干涉分析步骤，基于Navisworks软件平台，对数字化汽车工厂工艺设 备、建筑结构和输送管线的相关图形数据进行合理空间布局，干涉分析，得到干涉分析结 果；具体包括：
[0026] 解决软件接口问题，即在MicroStation环境下进行nwc"模型格式的输出，需要 执行Key-in命令，指定文件路径后，输出Navisworks识别的nwc"模型格式，车身工艺设 备的3D模型通过UGS的JT OPEN接口导人到Navisworks软件；之后，进行：
[0027] 步骤S211，集成模型步骤，设定一些校核点，通过Navisworks软件平台集成汇总 数字化汽车工厂建筑结构、工艺设备和输送管线相关部分的模型，得到整体数字化汽车工 厂模型；
[0028] 步骤S212,干涉检查步骤，集成所有汽车工厂建筑结构、工艺设备和输送管线模 型，可以选择任意两个或几个模型文件进行干涉检查，逐一分析干涉点的干涉情况，输出干 涉情况分析表；该干涉列表和内容可以作为交流或者是导入到MicroStation环境下做修 改的依据；
[0029] 步骤S22,优化设计步骤，根据干涉分析结果，跟踪分析干涉点是否对设计优化 具有实际参考价值，对相关具有实际指导意义的干涉点进行分析、讨论和修改，再返回到 MicroStation环境下相应位置修改，优化模型数据；干涉分析结果中的现实干涉点一般分 为两类：第一类是由于各种类型的管道的尺寸标高不协调、或管道与建筑结构发生碰撞造 成的相互干涉的问题，此类干涉点对设计优化具有实际指导意义；另一类干涉往往是由于 软件非智能化、模型特定尺寸与实际不符或现场处理方式在软件中无法操作等特殊因素产 生的，定义为假性干涉，此类并不具备作为施工参考的依据。
[0030] 步骤S23,虚拟现实步骤，集成建筑结构、输送管线和工艺设备的图形数字模型，进 行车间三维整体模型。集成后的数字化汽车工厂以可视化的形式仿真呈现，可进行车间的 场景漫游、飞行浏览、实景展示等多种虚拟现实方式。
[0031] 最终实现的并不仅仅是在虚拟空间中对工厂进行模拟，看到三维立体的图像，更 重要的是：各部门在特定的网络空间里利用三维CAD模型进行讨论，协调相互之间的工作； 一些小的细节在动工建厂之前都进行了协调，避免了设计规划中的失误为项目工程带来的 经济损失，因而可在工程规划阶段就对整个项目的各个细节进行检验和评估。
[0032] 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关【技术领域】的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
【权利要求】
1. 一种数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其特征在于，包括下列步骤： 步骤S1，设计建模步骤，对数字化汽车工厂进行三维建模； 步骤S2,优化仿真步骤，系统、可视化地三维集成仿真数字化汽车工厂，并对仿真数据 和仿真过程分析后进行相应的修改及再规划。
2. 根据权利要求1所述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其特征在于，所述步 骤S1指：根据工程数据资料，按照实际尺寸，完成数字化汽车工厂基础平台、工艺设备、建 筑结构、卫生设施以及各类输送管线的相关图形数据，形成数字化工厂系统数字模型。
3. 根据权利要求2所述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其特征在于，所述步 骤S2包括： 步骤S21，干涉分析步骤，对数字化汽车工厂工艺设备、建筑结构和输送管线的相关图 形数据进行合理空间布局，干涉分析，得到干涉分析结果； 步骤S22,优化设计步骤，根据干涉分析结果，跟踪分析干涉点是否对设计优化具有实 际参考价值，对相关具有实际指导意义的干涉点进行分析、讨论和修改，优化模型数据； 步骤S23,虚拟现实步骤，集成建筑结构、输送管线和工艺设备的图形数字模型，进行车 间三维整体模型。
4. 根据权利要求3所述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其特征在于，所述步 骤S21包括以下步骤： 步骤S211，集成模型步骤，设定一些校核点，集成汇总数字化汽车工厂建筑结构、工艺 设备和输送管线相关部分的模型，得到整体数字化汽车工厂模型； 步骤S212,干涉检查步骤，集成所有汽车工厂建筑结构、工艺设备和输送管线模型，可 以选择任意两个或几个模型文件进行干涉检查，逐一分析干涉点的干涉情况，输出干涉情 况分析表。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的数字化汽车工厂布局规划仿真的方法，其特征 在于，所述输送管线包括采暖通风管线、动力管线、给排水管线和电力管线。
【文档编号】G06F17/50GK104063529SQ201310094789
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】张青雷, 管志俊, 郭井宽, 桂士弘, 周莹, 王颖, 张无波 申请人:上海电气集团股份有限公司