PLM關鍵技術及其在精密機械加工行業的應用研究

蘇建民

（寧夏共享精密加工有限公司，銀川 750021）

1 中國制造業現狀

中國制造業已由“中國制造”階段進入“中國創造”階段，新時代全球市場發生巨大轉變，要求傳統企業制造模式進行突破性變化，具體來說機械制造企業面臨如下幾點挑戰：

（1）研發周期縮短，產品研發過程必須實現全生命、精益化管理；

（2）產品數據管理呈現多維化局面，數據更迭速度加快；

（3）需要進一步加強產品成本控制能力；

（4）必須實現產品從設計到制造的有效流轉。

2 產品全生命周期管理技術

PLM（Product Lifecycle Management，產品生命周期管理）是一種戰略管理思想，它從產品策劃、概念設計、詳細設計、生產制造、產品銷售和售后服務整個生命周期出現，實現產品信息系統化管理和使用。產品策劃階段與市場需求對接、設計和制造階段實現產品功能設計、銷售和服務階段實現產品使用價值體現，總之PLM技術下的產品能夠為用戶提供更加滿意的消費體驗，同時也為企業轉型升級提供可行性方案，具體來說，PLM技術可以實現以下幾種功能：

第一，產品各類個層次數據管理實現規范化、系統化管理；第二，新產品開發業務流程可控、規范，優化過程質量、縮短開發周期；第三，實現基于數據挖掘的知識管理，加速知識迭代；第四，實現跨企業協作開發和管理，降低開發成本，有限避免開發風險；第五，基于顧客需求，優化驅動生產模式、研發流程。

總之，PLM技術覆蓋了產品的整個周期，并提供全過程、開放的、互相適應的應用方案。從系統技術角度來看，PLM涵蓋了CAD、CAE、PDM、MPM、BOM、CRM以及CAM等多樣內容，形成了PLM核心解決方案集。

3 PLC關鍵技術內容

3.1 跨域三維造型技術融合

以特征造型技術與直覺造型（Direct Modeling）技術逐漸融合為代表，多種跨域的三維設計技術相互交叉和耦合，使設計人員在設計與編輯中，更加快捷。

3.2 基于云計算和新一代互聯網的社區協同

互聯網時代，溝通效率越來越重要，PLC技術應用到設計研發和分析過程中，能夠實現線上線下協同創新和開發。主流PLM廠商，都已在PDM產品中提供基于互聯網的社區協同工具。

3.3 可視化知識協同

在產品設計過程中，需要多個功能系統配合，并對產品數據進行交互分析和挖掘，從而進行更加有效的設計策劃。因此，在產品模型中出除了幾何模型之外，還需要增加其他模型，物理、材料、電磁等，以便讓不同部門的工作人員能夠形成合力，為PLM技術發展做出貢獻。

3.4 基于高仿真度的三維產品交互式文檔發布

產品高仿真模型不僅可以支持產品制造，也可以產品安裝以及維修服務過程中，發揮重要作用。因此，基于互聯網輕量化三維模型交互式文檔發布技術，成為PLM技術擴展應用的重要方向。

4 數字化機械加工車間的系統

以機械加工業務為例，虛擬制造技術業務流程如圖1所示。

4.1 DNC系統建設

為改善數控機床生產狀況、提高生產效率，對兩個數控加工車間共計34臺機床進行聯網，形成一套完整的控制系統，該系統包括機床聯網通信、程序數據庫管理、程序編輯仿真和機床數據采集監控四個部分。

4.2 MES系統建設

本設計MES系統需實現基礎數據記錄、高級排產、協同制造平臺、MDC采集狀態細化和系統集成等功能。

MES系統實施實現功能目標主要有三點：第一，保證加工廠所有設備、工序能夠進行自動排產；第二，系統可擴展，能夠隨時增加設備，在總站點數范圍內能夠實現設備、工序自由擴展；第三，實現分段排產，能夠自由將工序分段，并進行生產計劃排產。

MES系統和ERP系統集成實現的功能目標主要有五點：第一，MES系統實時調用ERP系統基礎數據（物料、設備、班組、人員），確保MES系統和ERP系統基礎數據一致；第二，MES系統定期通過人工操作直接從工廠ERP系統讀取生產計劃數據，在MES系統中評估排產后寫入加工工廠ERP系統；第三，MES系統定期通過人工操作直接從鑄造工廠ERP系統讀取生產計劃數據；第四，在MES系統排產后，通過人工操作將分析結果寫入鑄造工廠ERP系統，生成計劃審核清單，審核通過后，修改ERP系統的計劃時間；第五，鑄造工廠ERP系統接收MES排產信息后進行審核，將審核不通過計劃反饋到MES系統。

圖1 基于虛擬制造的機加工業務流程

4.3 PLM系統數字化制造平臺建設

該子項目具體建設內容有產品設計軟件集成、產品數據管理、零件工藝規劃、裝配工藝規劃、制造資源庫管理、NX CAM集成、編碼管理、ERP集成、MES集成、DNC集成和TDM集成。

PLM平臺系統實施內容如下：設計數據審批、設計數據變更、工藝數據審簽、工藝數據變更、非產品類文件及說明書審簽和打印歸檔。

關鍵職能零部件實施方案包含三項內容：第一，DNC系統采用北京蘭光創新科技有限公司的CIMCO DNC機床聯網系統V5.0；第二，MES系統采用北京蘭光創新科技有限公司的蘭光MES制造執行系統V5.0；第三，PLM系統采用北京通力凱頓公司的Teamcenter V8.3系統。

寧夏共享精密加工有限公司非常重視數字化集成企業建設工作，借助數字化、信息化和智能化工具提升了企業產品研發質量以及工藝策劃與制造服務管理水平。此外，寧夏共享精密加工有限公司還建成了數字化企業產品數據協作平臺，使設計研發、工藝管理、物資準備、車間計劃和質量管理等各個系統進行良好的溝通，提高數據集成共享和使用水平。