PDM的设计质量控制过程

内容提要:本章以过程为核心,构建产品设计过程模型的视图描述;分析了质量规划、质量监控和质量改进三大质量活动,采用工作流定义语言WPDL对质量活动单元进行描述;提出了基于

内容提要:本章以过程为核心,构建产品设计过程模型的视图描述;分析了质量规划、质量监控和质量改进三大质量活动,采用工作流定义语言WPDL对质量活动单元进行描述;提出了基于PDM的设计质量控制过程模型,分析了过程各阶段的映射。




4.1 引言
    设计质量控制是一个系统工程,涉及企业的管理、人员、技术和法规等许多方面,同时也渗透到产品生命周期的整个过程中。PDM允许用户在集成的环境中获取、集成、管理和应用产品设计过程中产生的数据和相关法规知识,产品设计人员可以利用它同步其产品设计过程。以PDM系统为平台,通过集成产品设计质量控制工具,能够有效实施设计质量控制,预防问题的发生。

    在设计质量控制方面,相关的研究大都侧重于PDM与设计质量控制系统的数据集成,而基于PDM的设计质量控制研究不多。设计质量控制过程模型是设计质量控制系统实现的基础,PDM的引入为设计质量控制过程模型的建立提供了创新的思路和理论方法,本章以“过程”为出发点,探讨PDM与设计质量控制的结合,建立基于PDM的设计质量控制过程模型。





4.2 PDM环境下的产品设计过程模型
4.2.1 产品设计过程模型的概念

    产品设计过程模型以过程对象为核心,关联与过程有关的组织对象、资源对象、产品对象等。过程对象描述围绕产品设计的业务过程,组织对象描述产品设计的组织结构,资源对象描述产品设计所必须的物质因素,产品对象描述产品树的结构信息。

    基于PDM的设计质量控制过程模型是以过程为核心的质量控制思路,突显了采用过程方法进行质量控制。产品设计过程模型也是以过程对象为核心,围绕产品设计过程的活动描述。产品设计和质量控制是一个并行交叉的过程,因此引入产品设计过程模型,达到基于PDM的设计过程质量控制的目的。


4.2.2 产品设计过程模型及对象视图
    产品设计过程模型使用过程将设计过程活动串起来,在这种模型中,基于过程的控制流、信息流、物料流可以实现有效集成,如图4.1所示: 
 
图4.l 产品设计过程模型 
 
    (1)过程对象由活动单元和逻辑节点构成,过程可以进一步分解为子过程,子过程可以继续分解,直到分解为一个个的活动单元,活动是过程模型的基本组成元素,逻辑节点用来表示活动之间的逻辑关系。活动在进行的过程中通过关联产品、组织和资源对象,从而可以调用相关对象的数据,如图4.2所示。

    日历关联过程与活动的时间进度,以便了解过程和活动的进度情况,并减少由于不同任务而形成的时间上的冲突。过程用户组是为完成过程任务而组成的临时组织,可以根据实际需要设置多个过程用户组,一个过程用户组可以承担多个过程或活动任务。

    (2)产品对象描述产品及其零部件的结构信息,以及相关的文档、图纸等信息。包括零件的几何拓扑信息、工艺加工信息和材料信息等;部件的装配精度信息,以及从设计BOM、制造BOM、装配BOM等阶段的变化历程,如图4.3所示。 
 
图4.2过程对象视图      图4.3产品对象视图 
 
    (3)组织对象是以一定的规范、有共同的目标而形成的一个团体。分为:基本组织结构、过程组织结构,基本组织结构由部门、人员这样的结构形成,而过程组织结构是以项目为基础形成的、临时性的产品开发团队,它一般是跨部门形成的组织结构。组织单元是组织的基本构成单元,其又由成员构成,成员包括角色和功能两个属性,如图4-4所示。

    (4)资源对象是为实现设计目标所必须的物质因素。产品设计目标的实现必须得到资源的支持。资源对象包括:资源类型、资源位置、资源实体。资源类型包括企业的CAD/CAM/CAE/CAQ等软件资源,试验设备、计算机设备等硬件资源;资源位置是企业现有资源所处资源树中的位置;资源实体是资源的最基本单位,包括资源名称和资源属性,如图4.5所示。
 
图4.4 组织对象视图       图4.5 资源对象视图 




4.3 质量活动内容及描述
    活动是产品设计过程模型的基本组成元素,设计质量活动是产品设计过程模 型的基本内容之一,也是基于PDM的产品设计质量控制过程模型的基本单元,其主要围绕质量规划、质量监控、质量改进三大质量活动展开。


4.3.1 质量活动内容
    质量规划主要致力于建立质量目标,规定实现质量目标所需要的操作过程,通过促进与所涉及的每个人的联系,确保产品使顾客满意。如图4.6所示为质量规划框架模型,该模型从质量规划步骤,以及过程操作相关资源描述了质量规划的内容,其步骤如下:

    (1)识别用户需求,建立质量目标;

    (2)过程识别,明确各过程实际操作步骤;

    (3)通过过程分析,明确产品开发不同阶段的职责、权限和资源的分配;

    (4)明确过程质量特性要求,建立试验、检验、审核大纲;

    (5)构建完善的质量计划改进程序;

    (6)所有的操作过程最后都以程序文件和指导书的形式固定下来。 
 
图4.6 质量规划框架模型 
 
    质量监控主要是为满足质量要求而进行的质量控制过程。对于关系到产品质量特性指标和过程质量要求的节点,通过分析选定过程控制点,并提取关键控制点,从而进行过程质量监控,其质量监控模型如图4.7所示。其质量监控过程主要体现在两个方面:

    (1)质量监控计划。根据过程质量要求,优选质量控制点;

    (2)过程质量监控与分析。借助质量知识库,进行质量监控与诊断,并发现问题,提出改进措施。 
 
图4.7 质量监控框架模型 
 
    质量改进是以提高过程和组织的有效性和效率为目的,对产品设计各阶段的过程进行优化,质量改进可分为组织改进、过程改进、过程重组。 




 
4.4 基于PDM的设计质量控制过程模型
4.4.1 PDM与设计质量控制的结合
    PDM在开放式产品数据管理的基础架构之上,为数字化设计质量控制提供了一整套完善的解决方案。PDM的过程管理和数据管理全面支持产品整个设计过程,保证产品的设计质量,如图4.8所示,主要体现在以下几个方面: 
 
图4.8 PDM与设计质量控制之间的关系

    (1)在产品开发的调研立项阶段,综合各种历史数据,提出合理化建议;

    (2)在质量策划阶段,将用户需求转化成产品和过程的各项特性指标,使其在产品生命周期过程中得以传递和映射;

    (3)在产品设计过程中引入法规等要求,确定设计上的约束条件;

    (4)运用PDM系统的项目管理功能,实现设计任务的分配和设计过程监控;

    (5)质量信息系统与PDM系统结合,实现了企业信息的集成与共享,从而可以快速部署解决方案,全程跟踪设计过程,有效降低了产品维护阶段由于不合规范带来的潜在成本;

    (6)广义的质量控制还包括成本控制和时间控制,依据成本控制模型,可以有效的控制产品设计成本。

    通过上面的介绍可知,PDM与设计质量控制在功能上有重合的地方,PDM系 统的项目管理、流程管理、图文档管理等内容是设计质量控制系统的基本模块,通过基于PDM的设计质量控制可以减少重复工作。运用PDM系统的图文档管理既可以实现设计过程中的设计数据管理,又可以实现设计质量信息的管理;运用PDM系统的流程管理,可以实现设计质量控制系统对流程的需求,根据需求定义过程质量控制流程;运用PDM系统的项目管理功能对整个产品设计质量进行控制,并使该过程在任何时候都可追溯。

    设计质量控制系统包括设计质量规划与分析工具、质量合成与优化工具、可靠性工具、设计质量评估等工具。这些质量工具输出信息是产品设计各阶段质量信息的载体。借助PDM系统集成平台,通过与CAD/CAE/CAPP等系统的集成,实现质量控制工具与PDM系统的信息集成,实现质量控制信息的在线浏览、圈阅和共享流动。


4.4.2 基于PDM的设计质量控制过程模型
    过程思想已经成为设计质量控制的基本思路,本节以PDM的过程管理思想为基础,进行设计质量控制过程模型的研究。典型机械产品的设计流程包括产品论证、方案设计、总体设计、详细设计等过程,而以工作流驱动的设计质量控制过程与设计过程并行同步进行。为了有效控制设计质量,通过上述对设计过程模型的分析,建立了基于工作流驱动的产品设计质量控制过程模型,如图4.9所示。

    基于工作流驱动的产品设计质量控制过程模型以项目流程为主线,以过程节点为控制对象。图4—9a为设计流驱动的设计质量控制内容模型,图4.9c为PDM项目管理的产品设计流程,两者都以工作流来驱动,从而实现产品设计与质量控制的同步。模型的纵向是产品的开发工作流,在每个纵向的节点处引出在这一节点生成的文档和信患,如图4.9b所示,这些信息会流转到设计质量控制模块,经过分析处理,反馈到各个节点再进行下一步的操作。PDM数据库和DQC知识库是设计质量控制模块的数据库支持,两者协同作用,为设计质量分析控制作出合理的决策。
 
图4.9 产品设计质量控制过程模型 

    产品设计质量控制过程模型是由资源信息、关系信息和文档信息构成的完整的信息架构,在此基础上的质量控制过程模型描述了伴随设计过程开展的一系列质量信息获取,分析,反馈过程。

    (1)资源信息是指企业经营所必须的物质及非物质因素,包括原材料、设备、组织结构、技术储备等,产品设计目标以及设计质量控制目标的实现,都需要资源信息的支持。 
 
    (2)关系信息包括设计质量控制各阶段的信息映射关系,质量信息的审核流程信息,产品层次结构信息等,这些关系信息通过把资源信息和文档信息串联起来,形成完整的质量控制过程网络。

    (3)文档信息指设计质量相关的各种文档文件,包括风险评估,认证审核,测试报告、工艺规程、安全评估等信息,是设计质量控制的基础,这些文档信息在其 生命周期内,通过状态的变迁和内容的改变,构成了质量控制的整个过程。
 

    质量控制点是为了对设计过程中的关键位置实施控制而设置的一种管理控制模式,产品设计过程以工作流驱动,通过在设计的关键环节设置质量控制点,对设计进行策划,控制设计的输入和输出,开展设计评审、设计验证等工作,对设计更改加以控制。质量控制的实施一方面与设计过程同步进行,另一方面,通过在质量策划阶段设置的质量控制点,在设计过程进行到质量控制点位置,触发质量控制活动操作,活动的反馈结果决定了是进入下一阶段,还是返回修改。

    不同设计阶段的质量信息以质量包来表示。质量包是对产品某一设计阶段的所有设计质量信息的归类整理,形成关于这一阶段产品设计质量信息的所有内容,各质量包之间的映射过程表现为各阶段产品设计质量信息的变化和传递。在产品设计过程的阶段结束都设置一个门,如图4-9中的G1、G2、G3、G4、G5,其作用是对质量包进行评审,只有评审通过的质量包才能使设计进入下一个阶段。


4.4.3 设计过程各阶段的映射
    质量控制点的确定是设计质量控制过程模型的关键,分析设计过程各阶段的质量映射关系,从而为质量控制点的确定提供参考。以顾客满意度为归宿,通过过程的执行形成最终产品,产品满足用户要求的程度反映了产品质量,从而形成需求质量到产品质量的映射。通过产品到零件的分解,形成产品质量到零部件质量的映射,进一步实现零件质量到过程质量的映射,从而确定质量审核点及过程参数的控制方法,如图4.10所示: 
 
图4.10 设计过程各阶段的映射关系
 
    顾客需求是指顾客对产品的要求和期望。它是以自然语言表达的、零碎的、模棱两可的信息,为了保证设计质量,在设计阶段运用的顾客需求信息应定义准确,并尽可能减少模棱两可。




 
4.5 本章小结
    本章通过分析产品设计过程,研究了PDM环境下的产品设计过程模型,并分析了模型中各个对象的结构,以及对象之间的关系;围绕质量规划、质量监控、 质量改进三大质量活动,详细分析了质量规划和质量监控的框架模型,采用工作流定义语言WPDL对质量活动单元进行了描述;根据PDM与设计质量控制之间的功能交叉关系,提出了基于PDM的设计质量控制过程模型,分析了过程各阶段的映射关系。 
 
 

他们选择了我们
    1. 中车PLM:实现企业一体化设计、一体化采购主数据平台

    2. 金龙PLM案例:全车系产品配制管理,快速生成产品BOM与成本。

    3. 三一PLM案例:实现企业技术保累,协助企业研发过程。

    4. 一拖PLM:从源头达成零件管理

    5. 中石化PLM :全项目控制管理查看更多

    1. 正泰PLM:电器、结构、电子多专业协作平台

    2. 上柴动力PLM:产品模块化设计应用。

    3. 朝阳轮胎PLM:流程制造业PLM方案,配方与工艺管理。

    4. 皇明PLM:设计工艺制造一体化方案。

    5. 喜临门PLM:集团化应用,参数化产品BOM运算应用。

了解更多
    1. 中兴汽车PLM :整车行业配制化产品管理方案。

    2. 铁科院PLM:企业研发业务,数据一元化管理

    3. 伊利PLM应用:食品行业配方与工艺管理PLM应用

    4. 中国航天二院:以PLM为中心的多系统集成应用。

    5. 徐工集团:复杂BOM的产品简化产品管理

    1. 创新精神2_2:创新是我们发展的源泉

    2. 创新精神:创新是我们发展的源泉

    3. 创新精神:创新是我们发展的源泉

    4. 创新精神:创新是我们发展的源泉

    5. 创新精神:创新是我们发展的源泉

了解更多
    1. 京城重工PLM:设计工工艺制造一体化方案

    2. 中集华骏PLM:从客户需求参数化直接转化成产品BOM管理

    3. 聚光科技PLM:电子行业IPD管理模式PLM应用

    4. 舟山电力局PLM:大数据汇总管理,数据的快速转化与查询

    5. 东方电气PLM:汽轮机行业,一体化管理。

    1. 创新精神3_2:创新是我们发展的源泉

    2. 创新精神4:创新是我们发展的源泉

    3. 创新精神5:创新是我们发展的源泉

    4. 创新精神6:创新是我们发展的源泉

    5. 创新精神7:创新是我们发展的源泉

了解更多
联系我们