PDM客车并行设计系统解决方案

摘要:分析了传统的客车产品开发过程中存在的问题,指出基于PDM(产品数据管理)框架的产品并行设计是客车行业重要选择。在论述了客车产品并行设计的内涵和PDM的功能的基础上,提出

摘要:分析了传统的客车产品开发过程中存在的问题,指出基于PDM(产品数据管理)框架的产品并行设计是客车行业重要选择。在论述了客车产品并行设计的内涵和PDM的功能的基础上,提出了基于PDM的适合于客车行业的并行设计体系结构,并对其中的关键技术进行了探讨。
 
前言
    随着CAD/CAM/CAE/CAPP等计算机辅助技术在客车制造业中的广泛应用,企业的产品设计周期大大缩短的同时,产品设计质量大为提高,为客车制造业带来了显著的经济效益。但是,由于客车产品本身属于大型复杂产品,零部件数量繁多,产品设计部门分工较细,经常是各个设计小组之间不能及时勾通,导致设计效率降低,产品开发周期长,延缓了产品的上市时间,直接削弱了企业的市场竞争能力。如何使技术管理手段和水平跟上技术的进步,是制约客车制造业发展的关键所在。长期以来,客车产品开发一直沿用传统的串行设计方法港口先进行产品设计。
 
    工艺设计,而后生产部门进行样品试制,检测部门进行检测,产品结果不满意时再反复修改设计和工艺,再加工、测试,直到满意为止。之后小批量生产,最后定型。这种方法由于在产品设计中各个部门总是相对独立地进行,特别是在设计中很少考虑到工艺的要求、制造部门的加工生产能力、以及检测部门的要求等,因此常常造成设计、修改大循环,严重影响产品的上市时间、质量和成本。

    面对激烈的市场竞争,客车制造业必须根据客车产品的设计特点,以并行设计为中心,在概念设计阶段就综合考虑设计对下游活动的影响,如可制造性、可生产性、可使用性等,面向产品的生命周期来整体考虑产品的设计、制造。这样可以减少设计的反复修改过程,缩短产品开发时间,加速产品上市时间,提高企业效益。

1客车并行设计的内涵
    并行设计的概念是依据美国1988年防御分析研究所在其“R-338研究报告”中提出的,其定义如下:并行工程是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有要素,包括质量、成本、进度和用户要求。

    并行工程的核心内容包括四个方面:第一是产品开发过程重组,把传统的串行开发过程转变成集成的、并行的产品开发过程;第=是产品开发队伍重构,即将传统的部门制和专业组变成以产品为中心的多功能集成产品开发团队;第三是数字化产品定义和CAX工具的应用;第四是协同工作环境,用于支持集成产品开发团队协同工作的网络与多媒体通信环境。PDM集成框架是实现上述四个方面集成的重要支撑环境,是支持并行工程快速实施的重要保证。
 
    并行工程在技术上的要求:
    第一、利用计算机 辅助工具。最典型的有:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助工艺过程规划(CAPP)计算机辅助制造(CAM)、加工仿真过程(MPS)、面向装配的设计(DFA)、面向制造的设计(DFM)等。可以由一个时间方案预测、推测产品的制造及使用过程,发现所隐藏大问题,实现设计与制造的一次成功。

    第二、建立和使用产品数据库。数据库可以将任务、活动、工具和人员集成在一起,加快整个设计和制造过程的速度,并得到更高的产品可靠性。产品数据管理可以有效管理产品开发过程中的各种数据,已成为并行工程产品开发的集成框架,它可以有效地、有规则地存取、集成、管理和控制产品数据和数据的流程。

    第三、建立支持团队工作的网络系统。设计人员可以在线地、实时地交换产品数据,勾通信息,发现并调解冲突。

    并行工程是一种思想方法,应用到客车产品设计过程就称为客车的并行设计,客车并行设计是并行工程在客车产品设计中的体现。其中心思想是在客车产品开发的概念设计阶段就综合考虑设计对产品生命周期各个活动的影响,建立起集成化、智能化的并行设计环境,利用相应的设计支持工具,实现产品设计和下游活动的协调。目前支持并行工程的较为适用的集成框架产品为PDM系统。

2 PDM的概念与功能分析
    产品数据管理(PDM)是一门以软件为基础,管理所有与产品相关的信息(电子文档、数字化文件、数据记录等)和所有相关的过程(包括工作流程和更改流程)的技术。它提供产品全生命周期的信息管理,并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。

    PDM主要有以下功能:数据仓库及文档管理(Dam vault and document management);工作流和流程管理(Workflow and process management):产品结构管理(Product structure management);零件库管理(Parts management);项目管理(Program management)等。

    PDM是一个使能器,它用在客车企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行协作环境。PDM由基于工程数据库上的一组界面、一组实用程序和一个集成工具箱组成。它支持建立、存储、检索和管理在客车产品设计过程中使用的各种数据版本;它对于产品设计数据、产品工程数据、产品工程开发数据以及相关的组织信息提供集成的、可控制的、安全的多种访问途径。

    由以上可知,利用PDM技术可以实现广义产品数据的分布式管理,为用户的查询与共享提供了极大的方便;其次,可以在计算机环境中组织集成产品开发团队,规定其任务和权限;再次,能够方便的实现对应用工具的封装;最后可以提供过程的管理与监控,为并行工程中的协同工作与过程集成提供必要的支持。因而基于PDM技术的并行工程,可以满足客车企业并行设计的需求,提升客车企业的技术管理水平。

3基于PDM框架的客车产品并行设计
3.1体系结构
    基于PDM的客车产品并行设计的中心思想就是在产品开发的概念设计阶段就综合考虑设计对产品整个生命周期内各个活动的影响,建立集成化、智能化的并行设计环境,利用相应的设计支持工具,实现客车产品设计与后续活动的协调。PDM作为支持并行设计的框架,它与客车产品并行设计的体系结构如图1所示:
 
图1客车并行设计的体系结构

3.2关键技术
    要实现客车产品的并行设计,必须处理好以下几项关键技术:组成并行作业的多学科小组、BOM表的动态维护和一致性、产品开发过程重构、并行设计支撑技术。

    (1)多学科协同工作小组法
    客车并行设计要打破人员的隶属关系,以产品为核心把不同专业的人组成多学科工作小组,利用网络技术把他们紧紧联系在一起,在异构环境下建立起协同工作环境,提供设计人员在同一时间段对设计的评价和修改。这样可以发挥团队和多学科的优势,减少反馈,缩短产品开发周期,保证设计一次成功。

    (2)BOM表的动态维护和一致性
    BOM表是客车产品的技术文件,是客车产品制造的核心数据,它的正确性、完整性对客车产品制造的各种活动产生很大的影响。企业的不同部门从不同侧面对BOM表进行使用和管理,形成了BOM表的不同视图。对于不同产品的BOM表要保证不同部门使用的BOM表的一致性和完整性。

    (3)产品开发过程重构
    产品并行设计的开发过程是跨学科群组在异 构环境下,通过规划合理的信息流协调组织、资源和逻辑制约关系,实现动态可变的开发流程。实现客车产品的并行设计;要求对原有的系统进行重组。在重组过程中对系统的信息流程和数据进行简化和优化,从而提高系统的效率。

    (4)并行设计环境和支撑技术
    客车并行设计提供的仅仅是一种方法,这些方法只有与设计技术结合在一起,应用于工程实践,才能发挥作用。客车进行并行设计所需的设计技术范围很广,包括CAX技术、DFX技术、PDM技术、虚拟产品技术、数据库技术、网络技术、通讯技术等等。

4结束语
    客车并行设计以为缩短产品上市时间(T),提高产品质量(Q),降低产品成本(C),提供更好的服务(S)为目标,而并行设计的支撑框架PDM平台为其提供了强有力的数据集成、管理的手段和方法。PDM是企业并行设计的前提和保证,基于PDM的并行设计是企业争创一流的技术关键。它的成功实施将为企业带来客观的经济效益,是客车企业能保持旺盛生命力的技术保障。



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