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數字化工藝設計與管理

一、背景

隨著新一代信息通信技術的快速發展及與先進制造技術不斷深度融合,全球興起了以智能制造為代表的新一輪產業變革,數字化、網絡化、智能化日益成為未來制造業發展的主要趨勢。工藝作為生產制造過程的重要環節,在促進傳統制造業智能轉型過程中發揮著重要的作用。相對工業發達國家,我國大部分行業的工藝管理水平還非常薄弱,主要體現在以下方面:

1)    設計與工藝協同

目前企業設計、工藝部門采取串行的工作模式,工藝人員無法提早發現設計中存在的生產制造工藝問題,大大增加了設計變更的周期和變更成本。

2)    工藝規劃現狀與問題

在工藝規劃過程中,無法充分利用設計端的BOM及模型來提高工藝規劃的效率,同時對于工藝任務的執行情況也無法有效掌握,導致工藝規劃與管理工作難以有效開展。

3)    工藝詳細設計現狀與問題

工藝師使用傳統二維CAPP工具與Office軟件進行工藝設計,無法直接利用設計端產生的EBOM、圖紙等設計數據,在工藝設計過程中存在大量重復性工作,工作效率低且很難保證數據的一致性和正確性。

4)    工藝管理現狀與問題

目前工藝數據分散在工藝設計師個人電腦中,并沒有形成統一、集中的管理模式,工藝數據的版本、權限、有效性、變更過程都沒有得到管控。工藝數據與產品數據沒有進行關聯,當發生變更時,往往無法進行變更的全面影響分析,導致投產時數據不一致現象時有發生。

5)    工藝發布現狀與問題

工藝部門在工藝設計過程中采用所見即所得方式完成工藝卡片的設計與打印發放,難以充分利用3D數據的表現力和豐富語義信息。傳統工藝卡片式的工藝數據管理方式導致工藝數據結構化程度不足,無法及時、準確的傳遞到后端的制造執行系統。


二、解決方案框架

Glaway MPM是南京國睿信維軟件有限公司開發的,具有自主知識產權的數字化工藝設計與管理系統。Glaway MPM針對國內數字化工藝設計及管理特點、挑戰及需求量身定做,提供數字化一體環境下的工藝規劃、設計、管理及發布的完整能力,通過打通設計工藝數據流確保設計工藝業務流程的順暢銜接,實現設計工藝緊密并行協作和一體化管理,并滿足工藝信息結構化管理需要。Glaway MPM總體功能框架如下:


 系統總體功能框架

1Glaway MPM架構在世界領先的PLM平臺之上,在產品設計過程中構建設計工藝協同環境,并通過不同成熟度的定義,實現工藝部門與技術部門在統一環境下對設計數據進行預審/會簽,確保在設計階段滿足可制造型。

2)工藝設計過程中可以直接調用PLM系統中產品設計數據,在三維可視化環境下開展工藝規劃與PBOM設計,相關工藝師通過設置PBOM屬性和添加工藝組合件等操作,最終形成制造角度的PBOM;

3)提供一體化的工藝結構化設計環境,可以支持裝配、機加、焊接、質檢、電裝等不同類型的工藝設計。工藝信息的管控粒度從整本工藝規程下沉到工序對象,并建立工序、參裝件、工藝資源、工序模型、設計模型等之間的關聯管理。

4)充分利用二維圖紙及三維模型的展現力,構建產品工藝規劃、工藝設計、發布及更改的統一可視化環境,促進該環境下的設計、工藝、工裝等協同工作;

5)工藝規程可以發布成多種格式,包括交互式頁面以及傳統的工藝卡片形式,同時可以將結構化的工藝數據傳遞給ERP、MES等生產制造管理系統,滿足下游生產制造管理要求。

6)實現設計工藝一體化變更,確保設計更改信息能夠及時、準確傳播至工藝制造環節,提示其進行相應更改,并在系統中記錄整個更改的處理過程,便于以后的追溯;

構建統一的工藝制造知識庫,包括工裝、設備、刀具、夾具、典型工序/工步、工藝常用語等工藝資源,在工藝設計過程中支持快速選用。


三、主要能力

 (1) 設計工藝協同

通過數字化工藝設計與管理系統與PLM的無縫集成,工藝部門相關人員參與PLM系統中不同成熟度等級的圖紙和相關技術文件的工藝審查和會簽。

 (2) EBOM→PBOM重構編輯器

Glaway MPM提供方便的EBOMPBOM重構編輯器,可以直接調用和查看PLM系統中產品零部件對應的EBOM、二維圖紙或三維模型可視化模型,且在同一界面進行展現,大大提高PBOM編輯效率。

 (3) 工藝任務分配

Glaway MPM系統可以基于PBOM進行工藝任務派工,可以根據業務需要直接分派到具體工藝師或者分派到工藝組長,由組長二次分派。

(4) 一體化的結構化工藝編輯器

Glaway MPM工藝編輯器充分利用結構化工藝編輯與工藝管理能力,可以支持不同類型的工藝設計:裝配、機加、電裝、焊接、質檢等,不僅支持三維工藝設計,也可以支持傳統二維工藝規程設計,從而形成一體式的結構化工藝編輯器,即在一化式的頁面完成所有的工藝規程編輯操作。

 (5) 消耗式參裝工具

Glaway MPM提供可視化的三維消耗式參裝工具,可通過PBOM和三維空間查詢,快速定位工藝所需零件,并將其分配到對應的工序工步中,已分配的零件用灰色標識且不允許再次分配,有效避免重裝和漏裝的情況??賞ü巫骯ぞ囈⒍雜Φ墓ば蜃⑹?,說明裝配意圖。

 (6) 裝配動畫

系統提供裝配動畫能力,可針對裝配進行動畫制作,輸出交互式的裝配動畫。裝配動畫工具支持裝配動畫制作過程中的三維模型視角調整、三維模型中的顯示、隱藏、平移、旋轉、剖視、爆炸圖等基本功能。

(7) 工序合編

Glaway MPM支持多角色并行編輯同一工藝的不同工序,工藝員在編輯工藝時,若需要其他工藝員合作編輯,可以發起工藝合編,將需要合編的工序分派給別人。

(8) 材料定額

Glaway MPM支持材料定額計算公式庫管理,并實現根據填寫的下料尺寸自動進行材料定額計算。對于缺少計算規則的,由支持定額員手工錄入。

(9) 工時定額

Glaway MPM提供工時定額管理能力,支持按照不同工藝類型分配不同工時定額員管理;系統可以根據管理需要對于關鍵工藝等工時進行匯總。

(10) 工裝設計管理

Glaway MPM將支持工裝設計的管理,包括工裝的取號,工裝的申請,工裝的設計,工裝工藝任務,工裝設計更改等。

(11) 工藝發布

Glaway MPM基于定制專門的制造工藝發布引擎,支持多種格式的發布結果(可交互式的HTML,PDF等格式)。

 (12) 工藝資源管理

Glaway MPM提供的工藝資源管理器可以幫助創建企業級的標準工藝知識和資源數據庫,該功能將以結構化的數據方式將企業龐雜的各種工藝標準、規范、設備、工裝乃至供應商信息有序的關聯管理起來,并詳細的描述它們之間的依存和約束關系,使工藝員在平日的工藝設計過程中能夠??榛牡饔貿商椎墓ひ罩逗妥試?,加快工藝設計速度,提高工藝設計的標準化水平和正確性。

(13) 工藝數據管理

Glaway MPM提供統一的數據管理能力,工藝規程中包括的工序/工步、工藝資源等信息都作為單獨對象在系統中進行了有效組織,并建立了相互之間的關聯關系,最終形成錯綜復雜的工藝信息網絡樹,下圖是工藝信息結構化管理的示意:

 (14) 工藝設計全過程任務管理

Glaway MPM提供一體化的工藝任務管理功能,包括工藝任務的創建、派工、執行、過程中的監控、預警等功能有效管理工藝部門相關任務。

 (15) 工藝報表

Glaway MPM基于結構化的工藝數據,提供豐富的可定制的報表???,可以根據企業需要進行制造單位、零部件或產品生產批次等所需的各種工藝信息的匯總、統計和報表等。

(16) 設計工藝一體化變更

在基于PLM系統同一平臺的更改流程管理下,可以實現從設計更改到工藝更改的全流程數據傳遞與管理。

(17) 系統集成

Glaway MPM具備標準數據接口與強大的擴展能力,將分別與企業PLM系統、ERP、MES、門戶和無紙化系統等信息化系統集成,滿足打通設計制造數據鏈的能力要求。


四、收益及價值

1、構建以任務為驅動的工藝設計模式,基于PBOM實現工藝任務的自動創建、分配,工藝設計完成后的任務自動完工,工藝任務監控與預警,實現工藝任務全生命周期管理,并貫穿工藝設計全過程。

2、建立支持多工藝專業的可視化、一體化的工藝設計平臺,實現裝配、機加、電裝、焊接、質檢等專業在統一平臺中完成結構化工藝設計,并在可視化環境下充分提高數據的繼承性與可讀性,提高工藝設計過程中的準確度與數據重用度,利用結構化工藝信息的打通設計、工藝、制造的數據鏈,未來滿足下游數字化生產制造管控需要。

3、構建以PBOM為核心的工藝數據管理體系,通過以PBOM為核心的數據對象關聯管理,將工藝相關數據通過PBOM有機的關聯起來,改變原有離散化的管理模式,通過統一的平臺進行管理。

4、實現工藝信息結構化管理,細化工藝信息的管控粒度,管控粒度從整本工藝規程下沉到工序、工步對象。建立工序、工步、參裝件、工藝資源等之間的關聯管理;加強工藝資源信息分類,實現在工藝設計過程中對資源的快速重用,提升工藝設計效率。

5、實現單一數據源管理,實現設計數據自動傳遞到數字化工藝設計與管理系統中,實現基于設計數據的工藝設計,并通過與制造端ERP、MES系統集成,準確快速將工藝信息傳入制造端,打通設計、工藝、制造的數據鏈路,確保單一數據源。

6、構建企業級工藝資源和知識庫,規范化管理現有的工藝資源庫、知識庫,形成企業級工藝基礎數據庫,實現工藝基礎數據的標準化共享。

7、實現設計工藝一體化變更,基于設計、工藝一體化協同環境,實現完整的變更業務閉環管理,縮短變更周期,降低變更影響分析的錯誤率。


五、典型客戶

中國電子科技集團有限公司第十四研究所

中國電子科技集團有限公司第十研究所

成都飛機工業(集團)有限責任公司

中航工業哈爾濱飛機工業集團有限責任公司

上海航天技術研究院812

上海航天技術研究院800

上海航天技術研究院149

中國航天三江集團紅陽機電有限公司

中國航天三江集團萬山特種車輛有限公司

中國航天三江集團紅峰控制有限公司

渤海造船廠集團有限公司

中國中車株洲電力機車研究所有限公司

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