基于PLM的制造業結構化工藝解決方案

【摘? 要】本文主要闡述了在制造型企業中應用PLM系統，如何進行機加工工藝管理和組裝裝配工藝管理。并通過應用實例說明數據模型和基本業務流程，在推動數字化工藝管理系統在整機廠的廣泛應用，縮短產品開發周期，完成數字化轉型方面具有重要意義。

【關鍵詞】產品生命周期管理;產品數據管理;結構化工藝

引言

結構化工藝是工藝管理的一個解決方案，能夠清晰的描述制造的過程。這樣處理有利于將工藝分解。

往后看結構化工藝真正的目的是為了服務于后端的ERP計劃，只有結構化了才可以真正做到與ERP系統的信息流集成，否則仍然需要傳統的手工編制導入等繁雜工作。

往前看只有工藝結構化了才可以與設計結構進行信息集成，這樣無疑將結構設計人員的工藝素養逐步提高，因為工藝人員需要他們在提交編制工藝的時候能夠提供一定的工藝指導信息，而不是都由工藝人員后面補上，比如以下下料尺寸、材質信息。

往中間看，一個結構化的工藝是生動形象的，比起CAPP的枯燥表格來說要容易理解的多，而且結構化的好處是數據無限的擴展，只要找到合適的關系都可以無限擴展開枝散葉。這樣就形成了一個工藝系統而不是一個工藝文件。

1.定義

1.1結構化工藝

將工藝操作規程中的工序結構化，即工序成為一個對象，工序對象之間組成BOP（Bill of Process）類似于BOM。其核心對象是產品Product，工藝Process，工廠Plant，資源Resource。

1.2 3PR數據模型

產品：需要進行制造的零件和裝配。

工藝：制造零件和裝配的步驟。

工廠：支持制造工藝所用到的工廠結構，物理工廠的結構，包含了產線、工位以及工位上的資源等信息。

資源：零件和裝配工藝所必須的物理設備。

2.數據結構

以氣缸蓋的加工工藝為例，當BOP關聯關系搭建好之后，就可以生成生產工藝的甘特圖，類似標準作業組合票。標準作業組合票即人與機器的作業組合，重點明確各工序的手作業時間及步行時間、機器的加工時間，用于考察一個TT節拍內一個作業者能夠承擔的工序的范圍是多大。多應用在一人多機作業。

（1）工廠工藝。以汽缸蓋為例，機加工工藝屬于工廠工藝，它關聯了工廠和產品。工藝和工廠的雙生關系。指的是相應的工藝活動，就一定對應著相應的物理區域。例如一個工位上的工藝活動，一定對應于某一個物理工位，一條產線上的工藝活動，一定對應某一個物理生產線。我們可以想象一下，左邊的是A-1這條線上的工藝活動，例如由一系列的工序組成;而右邊則是物理工廠結構下，某一個實際的生產線，是由許多實際的工位組成。如果左邊的這些工藝活動是在右邊的實際生產線上實施的，因此我們需要將它們關聯起來。下面的工位工藝和物理工位同樣也是對應的關系。

（2）工位工藝。以汽缸蓋的粗銑底面和定位銷孔加工為例，它關聯了工位。工位工藝，在這里表示我們的工序op10。其實際含義是指一個工位所進行的工藝活動的集合，是某一道序。一道序下面有兩部分，一部分是人工操作，一部分是設備操作。

（3）人工工序。以汽缸蓋的粗銑底面時清理機床夾具為例，它關聯了工具和輔料。

（4）設備工藝。以汽缸蓋的粗銑底面時使用的粗銑刀盤，精銑刀盤，硬質合金階梯鉆頭，切削液為例，它關聯了輔料、刀具和輔具。在工藝這棵樹上深入的看下去。以粗銑底面這個OP為例（工序），其中包含了附件信息。同時，再往下一層，應該包含更為具體的操作信息，例如設備的走刀、翻轉、自動換刀等等。同時，我們可以根據這些信息計算設備的CT時間，以及生產能力等等。

（5）工人資源。以汽缸蓋的粗銑底面時操作的工人為例，它是資源。

（6）設備資源。以汽缸蓋的粗銑底面時使用的粗銑機床為例，它是資源。

（7）產線工位。以汽缸蓋的粗銑底面時使用的工位為例，它關聯了工裝和設備。

3.業務流程

以氣缸蓋的加工工藝為例，當我們接受到設計發布的數據時，我們進行工藝規劃，定出工藝的策略、大體的流程順序等，以及可能存在的失效模式，PFMEA。在工藝規劃的基礎上，我們再來進行工藝的詳細設計。針對FMEA進行編制控制計劃啊，詳細的定出操作步驟的方法，關聯詳細的資源等等，并最終輸出工藝文件。后面就是提交評審和發布。在移交量產前，所有的更改由制造工程部進行，一旦移交量產，升版由工廠完成。

工藝規劃：拿到設計數據，規劃工藝順序，選擇工藝策略，識別工藝流程中存在的潛在風險，關注可制造性與合理性。

工藝設計：根據工藝規劃成果，開展詳細的工藝設計，定義每個操作步驟的方法、資源，關注對現場操作過程的指導。

系統角度：在系統中，也基本按照工藝規劃、工藝詳細設計，兩段式的思路來進行機加工藝的結構化編制。

（1）定義工藝流程。在典型工藝模板庫中選擇合適的典型工藝，基于典型工藝快速生成新工藝結構。在典型工藝的基礎上，可以刪除、增加工序，也可以進行調整工序順序。

（2）關聯零件和工廠。關聯零件為制造目標。關聯產線為制造區域。

（3）定義PFMEA設備工藝。對過程失效模式及影響進行數據分析。

（4）定義控制計劃。輸出機加工控制計劃文檔。

（5）定義工序操作及工時。對每個詳細步驟分配刀具，如粗銑刀盤、精銑刀盤、硬質合金階梯鉆頭、硬質合金鉸刀、切削液等;針對粗銑底面定義詳細操作步驟，如上下料及定位加工、換刀、粗銑氣缸蓋底面、工作臺正轉90度、換刀、精銑氣缸蓋側面、換刀、鉆孔、換刀、鉸孔、換刀、銑工藝槽;填寫相應切削參數和輔助時間，以便于自動計算節拍和生產能力;自動計算設備節拍時間（CT時間），以及分析哪部分時間是增值時間，哪些為非增值時間。

（6）分配工藝資源。從資源庫中選取相應的工具、刀具、量具、輔具以及輔料等資源。如果所添資源為輔料，則必須定義輔料用量。

（7）精益分析。通過山積圖分析，平衡產線節拍，提升效率;通過分析增值/非增值時間，來不斷優化操作，提升效率;基于MTM方法，根據實際業務需求，不斷深入細化、標準化以及逐步優化操作步驟。

（8）定輸出工藝文件。關于工藝文件的輸出，這里主要是輸出PFMEA＼控制計劃以及機加作業指導書。

（9）提交審核。提交審核流程，相關查核表隨著流程流轉各個崗位，審核通過后發布凍結。

（10）工藝變更。建立相應靈活的應對變更的流程。

4.結論

本文給出了結構化機加工藝，定義典型機加工藝模板實現工藝重用，關聯產品、工廠、資源等結構化信息;PFMEA和控制計劃管理，基于操作步驟管理PFMEA和控制計劃，基于唯一數據源，輸出標準文件;電子流與版本管理，固化審簽流程，管理版本歷史;精益分析，基于操作步驟標準化，開展精益分析，利用山積表、甘特圖、時間分析等工具優化操作步驟。

參考文獻

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作者簡介：湯曉俊，浙江杭州，310018。