基于Windchill_Creo的集成系統在印刷機械制造中的應用

高璇

摘 要：針對當前國內外市場對大型印刷機械裝備的高質量、高可靠性、定制化以及供貨周期短的需求，通過實施PLM項目，搭建Windchill系統和Creo Parametric無縫集成的協同設計制造平臺，從協同設計環境搭建、標準件及通用件庫的構建、研發流程定制開發、自頂向下設計及大型裝配體設計、報表定制開發5個方面實現協同設計制造平臺的功能及作用。實踐表明，協同設計制造平臺的應用保證了設計數據的安全及可靠性，提高了產品設計能力，縮短了產品的研發周期。

關鍵詞：印刷機械 PLM 協同設計 Windchill Creo

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（b）-0001-03

隨著全球經濟復蘇，新一輪科技革命蓄勢待發，國內也步入了經濟發展新常態，傳統印刷業賴以生存和發展的經濟基礎和客觀環境發生了深刻變化。《印刷業“十三五”時期發展規劃》指出“要以新一代信息技術為核心，加快傳統印刷數字化改造，推廣MIS（管理信息系統）、ERP（企業資源規劃）等信息化管理手段，提升企業精細管理水平。”

在當前背景下，某離散型印刷機械企業開始實施 PLM（Product Lifecycle Management，產品全生命周期管理）項目，利用PTC（Parametric Technology Corporation）公司的Windchill系統平臺，集成與產品全生命周期相關的信息、流程和系統，實現集創建、管理、分發和應用于一體的整體解決方案。本文以PLM項目為背景，探索基于Windchill系統與Creo Parametric三維建模軟件集成環境下，實現大型印刷機械協同設計制造的數據管理方法，主要圍繞協同設計環境搭建、標準件及通用件庫的構建、研發流程定制開發、自頂向下設計及大型裝配體設計、報表定制開發等五方面進行研究。

1 Windchill系統及Creo Parametric簡介

1.1 Windchill系統

Windchill系統是美國PTC公司推出的一套集成應用軟件，用于管理產品和流程的整個生命周期，主要包括Windchill PDMLink、Windchill MPMLink、Windchill ProjectLink、Windchill PartsLink等模塊。

1.2 Creo Parametric

Creo是美國PTC公司于2010年10月推出的CAD設計軟件包，整合了PTC公司的參數化技術、直接建模技術和三維可視化技術。其主要應用程序包括Creo Parametric（參數化建模模塊）、Creo View（可視化查看器）、Creo Direct（直接建模模塊）。Creo Parametric是Creo軟件的基礎模塊，具有強大的三維參數化建模功能。

Creo Parametric三維建模軟件與Windchill系統具有良好的兼容性，通過集成操作可以實現產品的協同設計制造。

2 協同設計環境搭建

2.1 基本環境配置

為保障印刷機械設計標準一致，基于國家標準及企業標準，對模型的外觀顏色、材料庫、精度、圖紙的字體形式等進行配置。

2.2 系統集成界面

設計人員打開Creo Parametric客戶端，連接PLM服務，完成Creo Parametric與Windchill系統集成連接。在此集成環境下，設計人員可以像瀏覽網頁一樣，檢索、查看數據庫里的需求數據，并直接在Creo Parametric三維設計軟件界面中打開所需數據，減少了繁瑣的添加、下載、檢出等操作步驟。如圖1所示為Creo Parametric集成環境下的操作界面，通過檢入檢出數據，快速完成設計工作。

3 標準件及通用件庫構建

標準件及通用件庫的構建過程相似，均包括模型建立、模型參數設置、參數屬性設置和分類屬性設置4個方面。

3.1 模型建立及參數設置

基于協同設計環境，建立標準件及通用件模型，按照規范對模型的文件名稱、公共名稱等命名。為了便于提高標準件及通用件的檢索性能及后期的報表統計，需對建立的模型添加相關參數。由于前期已經建立了統一的建模環境，參數設定已經標準化。因此，建立標準件模型時，只需填寫標準件名稱（CNAME）、標準件規格（GBSIZE）、國標號（CINDEX）、類型（PARTTYPE）等相關參數值即可。

3.2 參數屬性設置

模型在檢入系統前，要為各項參數設置類型屬性，建立對應的映射關系。首先使用站點管理員身份進入系統，點擊類型屬性管理，編輯CAD文檔及部件的屬性，按照模型參數名稱新建相應屬性。

3.3 分類屬性設置

為提高標準件及通用件的重用度，還需對其增加分類屬性。通過使用站點管理員身份進入系統的分類管理界面，新建“插入節點”，進行分類屬性結構編制。建立了型材的分類屬性后，需要對模型進行屬性映射。首先檢入標準件及通用件的模型，編輯部件，添加其分類屬性值，按照之前設置的標準件節點，添加長度等分類屬性值，這時設置的模型參數及分類屬性就會映射到系統部件中。

4 研發流程定制開發

一個完整的業務流程需要先后經過業務流程規劃、類型及屬性定義、工作流定義、生命周期定義以及流程的對象初始化規則定義等步驟。

4.1 業務流程規劃

梳理本企業目前施行的業務流程，去除不合理或不規范的步驟，確定最終的業務流程方案，如圖2所示為圖紙簽審業務流程圖。

設計人員完成設計后，首先可以通過郵件形式通知審閱人員進行圖紙的預先審閱工作。完成預先審閱后，正式啟動電子簽審流程。任務活動到達校核人員，校核者接收任務，按照任務提示審閱圖紙及模型數據的可視化文件，并進行電子化注釋說明，若校核不通過，則任務駁回至設計者。若校核通過，判斷是否需要工藝人員繼續審閱，如需要任務流轉至工藝審查節點，如不需要流轉至標準化節點。標準化人員接收任務后，按照提示完成圖紙標準化審核，進行必要的電子化批注，任務不通過可以駁回至設計或校核節點，若任務通過，標準化人員判斷是否需要審定，如需要繼續走審定或批準節點，不需要的話則結束本次圖紙簽審流程活動。

4.2 類型及屬性定義

固化了企業簽審流程后，下一步就是流程中的相關類型及屬性定義。使用站點管理員身份登錄系統，進入類型和屬性管理界面，在文檔及部件類型下添加校核、標準化、審定等活動屬性，并要求名稱、內部名稱與Creo參數設定值保持一致性。

4.3 工作流定義

流程中的類型屬性定義后，需要按照業務流程圖要求進行其工作流模板的建立。Windchill系統提供了完整的圖形化模板定義工具，按照流程圖要求，通過或連接器、條件路由器、執行表達式、方法自動機等方式連接每個校核、標準化等已分配活動節點。完成對這些連接器、已分配活動的屬性配置，指定活動角色、控制權限等任務操作。

4.4 生命周期定義

工作流模板建立后，需要建立其生命周期模板，設置文檔每個狀態的屬性。首先新建階段，然后為每個階段設置轉變條件、參與角色以及角色人員的訪問控制權限，同時還要關聯之前建立的圖紙簽審流程模板。

4.5 工作流進程管理

通過工作流進程管理可以追蹤每個流程的進展狀況，點開流程，實現查看該流程的角色人員、路由/處理歷史記錄、處理狀況等信息。

5 自頂向下設計及大型裝配體設計

本企業設計制造的印刷機械屬于大型印刷裝備，設計數據繁多，整機三維數據量達到10G以上，本地客戶端無法打開總裝模型，只能分單元打開部裝模型進行檢查和設計。Windchill系統上線后，利用Creo軟件的自頂向下設計方法以及整機輕量化解決方案，可以輕松解決上述問題。具體實現過程如下。

先由產品經理建立整機的骨架模型，然后把包含位置、大小等信息的子骨架發布到相關三級組件中，檢入產品相應文件夾后，在Windchill系統中人工搭建產品結構，最后分配給團隊成員進行詳細部件的設計開發。分部件詳細設計完成后再檢入系統中，由系統自動生成其部件可視化模型。在客戶端利用Creo View查看總裝部件時，系統可根據骨架中統一采用的坐標系位置自動完成分部件的可視化模型組裝。

采用Creo軟件的自頂向下設計方法，有效避免了產品結構的重復編輯，完成了設計信息的快速傳遞，實現了產品的協同設計。同時，總裝數據轉換成輕量化數據后，數據量銳減，從而大大降低了電腦的硬件配置，節約了企業生產成本。

6 報表定制開發

在大型印刷機械行業中，報表清單是產品設計制造過程中的重要數據，在零件加工、標準件采購、裝配生產調試以及后期的維護保養過程中扮演著重要角色。在Windchill系統與Creo集成平臺上線前，報表都是采用人工統計方式，不僅效率低下而且容易出錯，給企業造成了許多不必要的損失。在集成平臺上線后，基于平臺設計開發的產品均具有產品結構樹關聯關系（EBOM），通過定制開發按照企業的報表邏輯規則要求，以關聯部件中的參數值為標識，實現一鍵自動輸出企業所需的零件目錄、標準件目錄等報表，極大地提高了報表統計的效率及準確性。

7 結語

通過在大型印刷機械制造行業中實施基于Windchill系統和Creo Parametric集成的產品全生命周期管理，一方面有效優化了現有的業務流程，加快了產品數據的快速流通，提升了企業的協同管理水平；另一方面大大推進了Windchill系統與ERP、MES等企業信息化平臺的集成，真正實現了產品數據和信息的共享。

“十三五”時期是我國全面建成小康社會的決勝階段，也是我國印刷業由規模速度型轉向質量效益型的關鍵時期，持續深入推動印刷業提質增效、轉型升級，印刷機械企業要主動+互聯網，著力開發云平臺、智能化工廠等產品，以使印刷業能夠實現規模定制、柔性生產加工、網絡化營銷，以模式創新促進傳統產業煥發生機。今后，企業也將繼續不遺余力的探索適合大型印刷機械領域的信息化生產管理方式，以進一步提升協同設計能力和技術創新水平，帶動企業實現精細化、高端化、高質量發展。

參考文獻

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