長(zhǎng)沙汽電汽車零部件有限公司系一家汽車電機(jī)電器研發(fā)與制造企業(yè)。公司有機(jī)械加工、沖壓、鑄造、熱處理等生產(chǎn)線，擁有各種生產(chǎn)設(shè)備和測(cè)試儀器600多臺(tái)（套），具有一支高素質(zhì)的研發(fā)、管理和生產(chǎn)人員隊(duì)伍。
隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以信息化技術(shù)為標(biāo)志的現(xiàn)代化管理手段紛至沓來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工藝(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)、企業(yè)資源計(jì)劃管理(ERP)等技術(shù)，使得產(chǎn)品從構(gòu)思到批量生產(chǎn)的周期縮短。面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，公司意識(shí)到“創(chuàng)新是公司發(fā)展的靈魂，而CAD/CAE/CAM/PDM等技術(shù)的應(yīng)用是創(chuàng)新的切入點(diǎn)”。為此，利用公司進(jìn)行技改的良機(jī)，實(shí)施了“長(zhǎng)沙汽電汽車零部件有限公司CAD/CAE/CAM/PDM/ERP系統(tǒng)集成”項(xiàng)目，從根本上提高公司設(shè)計(jì)手段和管理水平，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期，把公司建設(shè)成為用先進(jìn)信息化技術(shù)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、圖紙管理和各種數(shù)據(jù)管理完整集成的現(xiàn)代化企業(yè)，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。
1 信息化單元應(yīng)用技術(shù)
1.1 三維CAD系統(tǒng)
公司早在20世紀(jì)90年代采用二維CAD系統(tǒng)完成了甩圖板工程，但二維CAD設(shè)計(jì)難以完成設(shè)計(jì)干涉檢查，裝配圖與零件圖修改不能進(jìn)行關(guān)聯(lián)更新，二維圖紙也不能直接用于各種應(yīng)力校核、運(yùn)動(dòng)分析和數(shù)控加工。
如今，三維技術(shù)已成為企業(yè)產(chǎn)品信息系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，如采用SolidWorks實(shí)體建模，除能夠進(jìn)行“無(wú)差錯(cuò)、高效率”設(shè)計(jì)外，建立的模型可以直接用于仿真分析和工藝分析。同時(shí)，三維模型可以傳遞到制造部門(mén)，為加工中心所利用。并且，三維建模技術(shù)與文檔動(dòng)畫(huà)插件結(jié)合制作產(chǎn)品演示和產(chǎn)品文檔，在項(xiàng)目申報(bào)中節(jié)約70%以上的申報(bào)資料準(zhǔn)備時(shí)間，通過(guò)模擬裝配進(jìn)行員工培訓(xùn)和工藝卡制作，也相比傳統(tǒng)的二維圖紙方式效果更好。三維CAD系統(tǒng)的應(yīng)用免去了多部門(mén)的圖紙轉(zhuǎn)化與重建的過(guò)程，縮短了生產(chǎn)周期。
1.2 CAM系統(tǒng)
公司擁有多臺(tái)數(shù)控加工中心及其配套設(shè)備，組建了一個(gè)數(shù)控加工車間。CAM（計(jì)算機(jī)輔助加工）系統(tǒng)是充分發(fā)揮數(shù)控加工中心效率的工具，如CAMWorks、Powermill、Cimatron系統(tǒng)等都是常用的CAM軟件，可以和SolidWorks等設(shè)計(jì)軟件無(wú)縫集成。設(shè)計(jì)部門(mén)設(shè)計(jì)的3D零件模型通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到數(shù)控車間，由數(shù)控車間的技術(shù)人員用CAM系統(tǒng)生成數(shù)控代碼傳給機(jī)床，并對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性進(jìn)行審核，加快了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的制造過(guò)程。
1.3 三維工藝卡系統(tǒng)
傳統(tǒng)的工藝卡只適合于某一版本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，不能自動(dòng)跟蹤產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改或設(shè)計(jì)版本的變化，需要工藝人員隨時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)更改通知單進(jìn)行工藝卡的更新。通過(guò)在SolidWorks建立各類基于3D的工藝模板卡，結(jié)合PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理功能，實(shí)現(xiàn)了基于三維的工藝卡管理系統(tǒng)。基于三維的工藝卡，既面向三維CAD，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型進(jìn)行三維參數(shù)化的工藝模型定義，將產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)化為三維數(shù)字制造階段，充分體現(xiàn)三維設(shè)計(jì)給企業(yè)帶來(lái)的品質(zhì)和效率，又發(fā)揮其擴(kuò)展性，與PDM、ERP等系統(tǒng)緊密集成。三維工藝卡在PDM系統(tǒng)中的流程，通過(guò)可視化的工作流圖形象地描述了產(chǎn)品的加工過(guò)程，流程節(jié)點(diǎn)表示加工工序，工藝人員可方便地交互定義零件的工藝流程。
1.4 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)
企業(yè)以SolidWorks PDM作為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及信息系統(tǒng)集成平臺(tái)，解決企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和信息系統(tǒng)集成問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、管理的全面信息化構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)直到生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)通道。
PDM的電子倉(cāng)庫(kù)提供多種安全模式，有效地保證了企業(yè)技術(shù)資料的安全性。PDM的電子倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)通常可分為按文檔類型和按產(chǎn)品種類等分類方式來(lái)構(gòu)建。根據(jù)對(duì)企業(yè)文檔類型的分析，可分為：設(shè)計(jì)模型、分析數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、數(shù)控加工圖形、數(shù)控加工程序、生產(chǎn)文件等。PDM的應(yīng)用將原先單一的信息化應(yīng)用單元有效地整合為一個(gè)系統(tǒng)。工藝從PDM系統(tǒng)中讀取3D設(shè)計(jì)模型信息，組織工藝和建立工藝模型，并把工藝信息傳回PDM系統(tǒng)進(jìn)行管理。加工車間通過(guò)PDM系統(tǒng)瀏覽自制件，生成加工代碼，讀取裝配BOM，進(jìn)行裝配。
1.5 ERP系統(tǒng)
通過(guò)ERP系統(tǒng)將訂單轉(zhuǎn)化為企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)需求和采購(gòu)需求，制定生產(chǎn)計(jì)劃和采購(gòu)計(jì)劃，提高計(jì)劃準(zhǔn)確性、及時(shí)性。ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源主要從PDM系統(tǒng)中導(dǎo)入。
2 產(chǎn)品信息系統(tǒng)集成框架
長(zhǎng)沙汽電汽車零部件有限公司是以研發(fā)與生產(chǎn)為主體的企業(yè)，服務(wù)產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)產(chǎn)品信息化系統(tǒng)集成的主導(dǎo)方向。因此，公司采用了以PDM作為企業(yè)產(chǎn)品信息化系統(tǒng)集成的樞紐，將CAD/CAM/CAPP/ERP緊密聯(lián)系成一個(gè)整體過(guò)程的主要集成模式，如圖1所示。
圖1 基于PDM的企業(yè)產(chǎn)品信息系統(tǒng)集成框架
在集成框架下，產(chǎn)品信息化建設(shè)的首要任務(wù)是PDM與CAD的集成，CAD生成3D模型，成為最原始的數(shù)據(jù)源，是企業(yè)產(chǎn)品信息集成的基礎(chǔ)對(duì)象。PDM為設(shè)計(jì)提供知識(shí)庫(kù)，讀取3D模型內(nèi)在裝配關(guān)系，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(EBOM)。三維工藝卡系統(tǒng)從PDM中調(diào)用發(fā)布的3D模型，提取零部件模型和零部件屬性，完成三維工藝卡編輯，再把工藝過(guò)程卡和工藝路線(PBOM)上傳至PDM系統(tǒng)，PDM系統(tǒng)匯總材料定額、工時(shí)定額。CAM系統(tǒng)主要獲取3D零部件模型及其加工工藝文件，通過(guò)CAM系統(tǒng)建立加工毛坯模型，確定加工參數(shù)、刀具選擇、走刀路線等程序項(xiàng)目，與編譯后的數(shù)控加工NC代碼回傳至PDM，以便數(shù)控機(jī)床共享調(diào)用。然后，PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成，從PDM系統(tǒng)將主物料、EBOM/PBOM傳輸至ERP系統(tǒng)，同時(shí)，ERP系統(tǒng)的庫(kù)存信息、成本信息及工藝資源庫(kù)傳入到PDM中為設(shè)計(jì)提供參考，打通設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的通道。
該產(chǎn)品信息系統(tǒng)集成模式特點(diǎn)是充分發(fā)揮基于三維的設(shè)計(jì)模式，貫穿三維在設(shè)計(jì)、工藝、制造中的應(yīng)用，同時(shí)，使PDM能夠?qū)?zhǔn)確的數(shù)據(jù)源傳遞到下游。
3 基于SolidWorks PDM的信息系統(tǒng)集成應(yīng)用
3.1 SolidWorks PDM與CAD集成
三維CAD的特點(diǎn)是其文檔間的關(guān)聯(lián)性、傳遞性、參考性，這是與以往的二維設(shè)計(jì)的重要區(qū)別，PDM與三維CAD軟件的集成不再是鏈接文檔本身、提取文檔屬性變量，更重要的是管理裝配體與零件、零件與零件、零件與特征、零部件與工程圖等之間關(guān)聯(lián)性，提取文檔內(nèi)在的結(jié)構(gòu)關(guān)系。SolidWorks PDM可以自動(dòng)提取SolidWorks模型中的內(nèi)部信息，自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并維護(hù)裝配體、零件及其工程圖之間的相互關(guān)系，如圖2所示。基于SolidWorksPDM的設(shè)計(jì)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)庫(kù)的多用戶訪問(wèn)、權(quán)限控制，及其各功能單元的版本管理、狀態(tài)管理等。也實(shí)現(xiàn)了直接將PDM中設(shè)計(jì)庫(kù)配置到SolidWorks軟件環(huán)境下，通過(guò)以拖放的方式直接引用企業(yè)設(shè)計(jì)庫(kù)元素的操作。
圖2 SolidWorks PDM與CAD集成界面
3.2 SolidWorks PDM與3D工藝卡集成
3D工藝卡集成于SolidWorks CAD中，是延伸三維設(shè)計(jì)，充分利用三維設(shè)計(jì)的模型和信息，直接面向三維模型，以工藝模型及數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。在工藝設(shè)計(jì)中每道工序的加工尺寸及公差，全部在產(chǎn)品模型中拾取，工序之間是通過(guò)“加工余量”進(jìn)行關(guān)聯(lián)的，如圖3所示。SolidWorks PDM管理每一模型與其對(duì)應(yīng)多道3D工藝卡之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，形成關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖4所示，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)生修改，工藝模型文件也可以自動(dòng)進(jìn)行修改。
圖3 三維工藝卡
圖4 SolidWorks PDM管理3D模型關(guān)聯(lián)的全過(guò)程工藝卡
3.3 SolidWorks PDM與CAM集成
SolidWorks PDM提供了開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)操作方式，在不離開(kāi)CAM軟件界面的情況下，能直接下載調(diào)用PDM電子倉(cāng)庫(kù)中的3D模型，進(jìn)行基于三維的加工，如圖5、圖6、圖7所示。CAM軟件形成的加工項(xiàng)目及NC代碼也可直接上傳保存到PDM電子倉(cāng)庫(kù)中，并且，PDM為NC代碼指派對(duì)應(yīng)的屬性卡片，說(shuō)明代碼適用的零件、版本、數(shù)控機(jī)床型號(hào)等，為以后的調(diào)用提供了方便。
圖5 基于三維的電刷端蓋型腔分模
圖6 SolidWorks PDM與CAM集成
圖7 SolidWorks PDM與CAM集成應(yīng)用
3.4 SolidWorks PDM與ERP集成
PDM與ERP系統(tǒng)集成最主要是主物料和物料清單(BOM)，ERP直接通過(guò)PDM的BOM模塊獲取審核發(fā)布后的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及零部件裝配數(shù)量，如圖8所示，能夠快速完成生產(chǎn)計(jì)劃和采購(gòu)計(jì)劃等。
圖8 SolidWorks PDM與ERP BOM集成模塊
4 結(jié)論
目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)汽車電器生產(chǎn)企業(yè)早已完成了基于三維的CAD，也有部分企業(yè)已經(jīng)建立了規(guī)范的ERP系統(tǒng)，但是，在眾多的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)信息如何有效地管理，仍然處于比較原始的階段。長(zhǎng)沙汽電汽車零部件有限公司在國(guó)內(nèi)的汽車電器生產(chǎn)企業(yè)中，率先建立起了基于三維的CAD/CAM/PDM/ERP系統(tǒng)的集成系統(tǒng)，從根源上解決了企業(yè)產(chǎn)品信息流的集成問(wèn)題，貫徹了三維數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)、工藝與制造全過(guò)程應(yīng)用模式，激活了ERP的潛力，打通了企業(yè)從開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)通道。
我公司的PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的集成應(yīng)用，經(jīng)過(guò)半年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐，規(guī)范了企業(yè)數(shù)據(jù)流管理，文檔重用得到了明顯的提高，企業(yè)從設(shè)計(jì)到開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)流程更加流暢。
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本文標(biāo)題：汽車電器企業(yè)產(chǎn)品信息系統(tǒng)的應(yīng)用
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