基于CATIA的装配车间生产系统的静态仿真分析
阐述了我国生产制造业中的现存问题及静态仿真技术在车间布局规划中的重要作用。介绍了CATIA 软件的自身优势及应用的广泛性，确定了装配车间静态仿真的分析方案。根据二维工艺布局图，搭建了装配车间三维仿真模型。通过静态仿真过程中的三个方案规划分析，验证了静态仿真技术在装配车间工艺布局过程中的实用性和可靠性。
引言
随着我国生产制造业的迅猛发展，消化引进技术所产生的技术发展不成熟，生产过程易干涉，产品生产易返工问题越来越明显。伴随着计算机仿真技术的逐步发展，虚拟仿真技术为装配车间生产制造问题带来了新的解决方案。
静态仿真技术可以在用户完成装配车间建模后，为用户呈现出一个由计算机产生的、具有计算机图形交互功能的、三维的且能够使人产生幻觉的人造现实场景，即虚拟环境。通过飞行模式，在三维厂房模型中，能够简单而方便地进行全局浏览，无需对三维坐标及矢量进行任何操作，其整体效果犹如在真实世界中一样自然直观。静态仿真技术所带来的逼真效果，使得制造业正在不断地从大规模生产模式转向以快速反应和灵活多变为基础的生产模式。同时，在快速多变的市场需求下，迅速配置制造资源，合理规划生产线布局，已经成为企业生产的必然发展趋势。
本文将借助CATIA 软件，研究静态仿真在装配车间工艺布局规划中的作用。
1、CATIA 软件介绍
CATIA 是法国达索公司旗下的集CAD/CAE /CAM 为一体的产品开发旗舰解决方案软件。它可以帮助制造厂商设计未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。
CATIA 具有先进的混合建模技术，可以满足不同客户在不同需求层面的开发活动。在CATIA 的设计环境中，无论是实体还是曲面，在互操作的同时，还提供了变量驱动及后参数化能力，用户可以方便快捷地对产品进行重复修改。
目前，CATIA 的竞争对手包括UG NX、Pro /E。与其竞争对手相比，CATIA 的优势在于具有赏心悦目的界面，易用而强大的功能。CATIA 系列产品已经在汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造七大领域里，成为首要的3D 设计和模拟解决方案。
2、仿真方案的确定
对于本文所研究的计算机仿真模型而言，其总体框架如图1 所示。
图1 中虚线线框内为计算机仿真模型包含的主要内容，即根据实际调研数据，在具有精确的几何约束和位置约束的三维可视化虚拟环境中，通过对已有数据进行理论计算及比较分析，不断进行优化仿真，达到合理进行资源配置、方便进行物流调度和有效提高加工效率的目的。通过计算机仿真模型输出的生产纲领、模型数据、工艺数据和制造资源系统布局来指导真实工厂进行生产制造。左侧点划线线框内为静态仿真主要研究的数据及模型，即静态仿真内容; 右侧点划线线框内为物流仿真主要研究的数据及模型，即物流仿真内容; 两者将共同构成生产模型计算机仿真系统。
图1 计算机仿真模型总体框架
静态仿真是通过对现有基础设施、制造资源、生产工艺流程和资源配置等信息的调研及实测，为装配车间三维可视化模型的搭建提供事实依据。在充分考虑数字化工厂系统后续集成问题的情况下，本文拟订的装配车间静态仿真分析方案主要包括系统内容调研、模型分类准备、厂房模型搭建、方案规划分析及改善布局规划五大部分，其流程图如图2 所示。
图2 装配车间静态仿真分析方案流程图
5、结语
本文研究表明，静态仿真对于工业生产的效益提高有着极其重要的作用。一方面，通过静态仿真分析数字化厂房三维模型，可以及时发现工艺规划方案中不合理部分及三维可视化状态下的干涉等问题; 另一方面，静态仿真能够为生产决策提供数据支持，为实时观测车间作业情况提供可视化模型，为车间工艺布局提出可行性解决方案与实施建议，为厂房工艺布局规划提供建设性建议。
