依托PLM平台的设计工艺协同

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依托PLM平台的设计工艺协同

一、PLM提出的背景

       产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management, PLM)是近年来跨国公司

应用十分普遍的一种研发管理工具和管理理念,是一整套的业务解决方案,把人、

过程和信息有效地集成在一起,作用于整个企业,包括产品从概念设计到报废的全

生命周期,支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。近年

来,PLM作为产品开发管理领域的最新发展成果,帮助了一大批大型制造企业深化

了其信息化应用,提升了企业市场竞争力。郑飞公司在实施PLM之前,已经拥有

PDM, ERP, CAPP, MES等信息平台,但受制于业务发展阶段和软件功能的限制,

各系统仅负责各自的范围,形成一个个信息孤岛,系统之间不能进行自动关联和数

据传递,无法融合为一个贯穿产品全生命周期的研发生产信息共享平台。尤其是随

着郑飞业务的飞速发展,该矛盾日益突显,单纯靠组织保障、人工沟通,已无法有

效实现设计工艺的并行设计与协同工作。这在很大程度上降低了设计和工艺人员的

工作效率,制约了总线型柔性生产线的高效运转,成为企业快速发展的障碍。在产

品设计过程中,经常因为一些“冲突”导致产品研制周期的延误。例如,设计员与设

计员之间由于借用件的使用导致的“冲突”,设计员与工艺员之间由于产品版本错误

导致的“冲突”,设计员与客户之间由于电话口头更改产品需求导致的“冲突”,等

等。其中,最为严重的是“回流”问题引起的“冲突”。自2008年,郑飞公司的总线

型柔性生产线建成以来,生产线上的在产品基本能顺利完成加工装配,然而有些产

品的个别零件总是在装配时出现装配配合不佳的问题,导致不得不返回生产线重新

加工,这就是所谓的“回流”现象。以产品上装的操作门为例,在过去由于机床的加

工精度不高,郑飞公司的工艺员在设计操作门和开操作口时,为了保证零件能装配

上,总是留有较大的加工余量。零件传送到了装配部门,装配工人需要根据操作门

和操作口的实际加工情况进行挫修,这就增加了装配工人的劳动强度。如果安装不

上,还得返回制造部门进行补加工,机加工人还得重新装夹零件、对刀操作,也增

加了他们的工作量。这样的加工流程必然导致零件在总线型柔性生产线上的“回

流”。这样使得流水线不能畅通无阻地顺利流动,“回流”的出现严重影响了总线型

柔性生产线的工作效率,延长了产品的加工周期,增加了产品的制造成本,成为制

约BPS进一步推广的瓶颈。因此,郑飞公司迫切需要找到解决“回流”的办法。

       为了提高企业设计协同能力,应对不断增强的行业竞争压力,实现郑飞公司的

跨越式发展,贾安年充分意识到要必须结合新的管理理念,借助近年来郑飞公司信

息化建设的成果积淀以及目前PLM技术的最新发展成就,全面建设属于郑飞公司的

PLM系统,通过与企业现有的设计开发工具、应用管理平台(ERP等)的无缝集成,

进一步提高研发、生产、管理等全方位工作效率,减少人为错误的发生,加强产

品数据管理,提升产品质量和服务水平,确保全面完成科研生产任务。

二、PLM的建设和推广

       2009年元月,郑飞公司组建了研发平台建设机构,成立了领导小组、业务小组和

实施小组。领导小组负责项目的审查和监督,以及相关资源的配置;业务小组又分为设

计、管理、工艺、试验、信息化五个专业小组,负责项目的需求分析、整体规划及详

细设计;实施小组负责资金的预算和项目的实施。2009年2月,通过竞标,郑飞公司选

择了PTC公司的PLM系统,自此,PLM系统的建设正式启动。项目的建设采用从线到

面的策略,选取一个典型产品研制流程作为实施的起点,逐步推广到所有的产品。经

过项目组和PTC公司4个月的努力,2009年6月PLM系统建设完成。考虑到年轻人既

了解所在单位的业务流程,又具备一定的计算机应用能力,而且具有较强的新事物接

受能力,项目组从企业各个单位挑选了一两名工作一年的大学生,由他们负责PLM的

试应用。经过两个月的努力完成了对PLM系统的试应用。

       2009年10月,郑飞公司开始对PLM系统的全面推广。尽管PLM可以优化  业务流

程,同时节省成本以及时间,但是,在推广过程中PLM项目组还是遇到,了许多阻

力。新软件应用实施成功,需要最终的用户支持,而改变观念是关键。在PLM推广

的过程中,很多员工抱有抵制情绪。“我们的系统能用,为什么要改变它?”,“我们

不习惯新系统的操作方式,工作起来效率一点都不高!”,“新系统运行不稳定,还是

原来的系统好。”公司领导常说:“所有的改变最难的是人  的思想观念。”PLM的推

广遇到阻力完全在他的意料之中。贾安年召开了干部大  会,在大会上他向中层领导

描绘了PLM系统的商业愿景,并将PLM系统在企业  的各个层面带来的效益进行沟通

和展示,使企业的中层管理者和操作人员都对  PLM有了清晰的理解并达成了共识。

       同时,项目组还制定了相应的制度来保证PLM系统的推广。PLM的应用实施与各

个单位和员工的业绩考核挂钩。公司制定了4个月的推广期,在PLM的  推广期,允许

大家边学习边应用,操作还不熟练的员工可以继续使用原来的系统 工作。对于能提前

应用新系统的员工,公司授予“星级员工”称号,并给予物  质上的奖励。这样业务

部门的领导和员工也就有了实施PLM项目的压力和动力。

       除此之外,为了加快PLM的推广,项目组定期组织大家进行PLM系统应用培训。

为了增强企业内部用户对软件的适应程度,PLM项目组为软件使用部门制定了日常反

馈单,每周都有。此外,他们还在企业内部网上设立了BBS论坛,在这里,大家可以

针对应用软件提出不同问题,项目组的负责人再对这些问题及时回复。这样提高了项

目组的工作效率,一个人提出的问题,可能是许多人都遇到的,在论坛上可以一次性

地为大家做出解答。通过PLM应用技术的培训和推广,2011年2月PLM平台在郑飞得

到了全面的应用。

       郑飞公司的PLM建成后基本上达到了如下目标:

       一是构建了一个面向型号全生命周期管理业务需要的单一数据源,集中存储、管

理、组织和控制在型号设计、工艺、工装、制造、试验、客户服务等业务过程中产生

的各种产品相关数据和知识,并对这些数据进行严格控制.,确保数据的一致性、有效

性、完整性、安全性和可追溯性。特别是产品信息包含了编码,通过搭积木式的设计

方式,大大提高了产品的标准化程度。

       二是建立跨越型号整个供应链的协同工作平台,构建一个基于Web的企业内部和

企业间的公共协同环境,,将型号研制过程中涉及到的设计、制造、试验、客户等角

色人员紧密连接在一起,为这些角色提供一个统一安全的数据共享、交换和协作的区

间,消除跨企业、跨地域造成的隔阂,使处于异地、异构环境下的参与型号研制人员

能够共享各自需要的产品信息,支持整个产品生命周期中协同设计、生产、产品支援

和管理。

       三是建立企业级的业务流程管理框架,通过电子工作流程驱动产品研制业务流程

的规范自动执行,实现设计、工艺、工装、制造等业务环节中工作流程的有效衔接和

信息的顺畅流转,有序地协调整个产品生命周期过程中的各项业务活动。

       四是通过引人先进的工程更改管理和技术状态管理理念,实现工程变更的闭环控

制。实现型号设计构型、制造构型及客户服务构型的一体化管理,确保设计更改结果

和生效架次等信息能够自动传播至工艺制造和客户服务等环节,提示其进行相应更

改,并在系统中记录整个更改的处理过程,便于以后的追溯。

       五是建立型号研制过程中的统一产品信息中枢和集成框架,有效地整合并利用各

部门与合作伙伴的各种知识和信息资源,集成产品研制过程中使用到的数字化设计、

制造、产品支援和服务等应用工具和信息系统,作为数据的源头向下游的ERP,MES,

MRO等信息系统发布现行有效的工程数据。

三、设计与工艺协同

       PLM系统的建成,提高了企业知识的积淀和重用度,实现了业务流程的数字化、

自动化,同时,加强了郑飞公司设计、工艺、制造等部门之间的协作与沟通,真正在

机制上、方式上实现了产品研发的并行设计、协同设计,不仅提高了研发效率,也解

决了总线型柔性生产线中的“回流”问题。2008年8月,郑飞公司决定成立精益生产

项目组,专门对“回流”做设计工艺优化。精益生产项目组由设计部门牵头,设计部

门和工艺部门合作完成技术研究,项目组成员均是来自各自专业的精兵强将,设计

员和工艺员协同工作共同解决BPS的“回流”问题。项目组长由设计部门的某工程师

担任,副组长由工艺部门的两位工程师担任。项目组对郑飞公司三套典型产品进行

“回流”专题研究,并按照产品分成了三个分组。分组长由该产品的主管设计员担

任,副组长由该产品的主管工艺员担任。

       项目组从设计图样和工艺规程着手,研究造成“回流”的原因。研究发现,造

成“回流”的原因主要是在产品设计时,设计员和工艺员没有充分考虑产品结构的工

艺性,数字化制造带来的加工能力的提升没有反映到设计中,设计和工艺没有“与

厂俱进”,没有按照企业目前的加工制造水平来优化设计流程和工艺流程。在过去,

郑飞公司的制造部门的设备大部分是普通机床,由于设备能力的制约和几十年延续

下来的生产习惯,在产品制造过程中,对于由多个零件、多个尺寸要素构成的最终

尺寸要素.,在制造过程中郑飞公司采用协调加工和装配后加工保证最终尺寸的工艺

方法。也就是说由于设备精度的不足,产品有些配合的加工在制作部门无法一步到

位,而是把很大一部分机械加工工作留给了装配部门完成,或者产品装配后返回制

造部门再进行机械加工。但是,随着企业的发展,郑飞公司制造部门的设备已大部

分是数控机床。近些年来伴随着设备加工能力的提高、设计工艺部门的人才建设和

CAD, CAE, CAM, CAPP等数字化工具的使用,过去的设计、加工方法已不能适应目

前的生产条件。以产品上装的操作门为例,精益生产项目组通过研究发现,通过重新

设计尺寸基准,现在的加工设备可以一次性保证操作门和操作口的加工精度和配合精

度要求,工艺员不需要给零件留加工余量。这样零件传到装配部门后,不用挫修,也

不用重新返回制造部门,装配工人就可以轻松地将操作门安装在操作口上,使得产品

不仅易于装配而且还增加了它的美观。
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