面向軌道交通裝備企業的標準零部件系統研究

劉 昱 陸 斌

(中車工業研究院有限公司 北京 100070)

0 引言

中國中車集團是全球規模領先、品種齊全、技術一流的軌道交通裝備供應商，下屬有300多家企業，其中絕大部分是制造類型的企業。對于這樣的大型裝備制造集團企業，標準零部件體系建設尤為重要，具體表現在以下3個方面：(1)有利于幫助集團企業增強各分(子)公司之間標準零部件共享，減少重復梳理建庫維護工作；(2)便于使用先進技術大規模生產標準零部件，從而合理使用原材料、節約能源、降低成本、提高質量和可靠性、提高勞動生產率；(3)促進集團對標準零部件的集中采購，降低采購成本，改善售后維護。

鑒于企業對標準化零部件系統的迫切需求以及當前信息技術應用的普及， 部分企業基于各自使用的設計工具軟件(如CAD、 CATIA、 Proe、 UG等)建立了自己的標準件庫。此外， 也有部分文獻報告了其他標準件庫的構建方式及使用情況： 如文獻[1]在OA辦公系統的基礎上， 通過對物料的整合與產品標準文件的建立完善， 設計了物料標準管理信息化平臺的系統架構， 實現了物料標準化信息管理； 文獻[2]對航空發動機標準件進行需求分析， 提出了標準件庫系統的構建方案； 文獻[3]研究了航空發動機協同研制平臺的標準件模型庫， 節省了重復建模時間； 文獻[4]針對現有標準件庫構建方法存在的檢索效率低下等問題， 開發了面向快速響應設計的工裝標準件庫。

鑒于此，本文在調研中車企業標準件庫現狀以及建設需求的基礎上，研究并提出了建立統一的標準零部件協同管理方式的系統方案，以提高集團企業標準零部件的共享能力和使用效率。

1 系統的需求分析

目前大部分建設有通用件庫、標準件庫的集團企業各子公司建設水平參差不齊，管理方式也不盡相同。標準零部件的混亂管理方式導致大多子公司的標準零部件的屬性不一致；新增零部件無嚴格審核流程、物料增長速度過快；缺乏優選、限選、下架等推薦指導機制；不能根據庫存信息指導工程師從庫存和采購的角度消化零部件。因此，集團公司有必要對各個子公司的標準零部件進行統一的建設、管理和指導。

中車企業對其標準零部件系統具有以下需求：

(1)共性物料各子公司統一共享使用、子公司特有物料獨自管理與使用。針對共性物料，建設統一的、專業的標準零部件系統，相同物料統一模型，避免重復建設，各子公司統一共享使用；同時為了兼顧子公司的個性需求，子公司特有物料或共性物料中的特有屬性由子公司獨自管理和使用，保證集團公司共性與子公司個性數據的維護與管理。

(2)具備標準零部件和通用件的優選機制。通過與子公司PDM、ERP等企業信息化系統進行集成，便于子公司產品數據的管理。從而根據零部件的庫存情況及經濟性，給予工程師相關物料的優選、限選、下架等推薦指導。

(3)與其他系統及工具集成。一方面能夠與集團主數據管理系統進行數據對接，與新增物料申請流程集成，保證物料種類及物料屬性的一致性；另一方面，兼容不同三維CAD軟件，滿足不同子公司不同的三維CAD可使用同一標準件庫同一模型的要求，以便于在使用三維CAD軟件設計時可以直接調用模型并獲取屬性值。

2 系統架構

2.1 標準零部件系統的研究內容

(1)建立標準件模型。由三維設計軟件進行產品建模，從三維模型自動生成二維工程圖，自動生成設計BOM，PDM 對產品三維模型、二維圖紙和設計BOM進行有效的管理。企業需要統計標準件使用的頻次，根據使用頻次進行標準件的優先級定位，最終確定符合企業產品的標準件庫。

(2)特征屬性的提取。不同的標準件具有不同的屬性信息，例如編號、名稱、物料類型等。通過三維設計軟件對標準件建模后，需要將其特征屬性填寫到設計軟件的文件屬性中。對于公共物料，提取其共有屬性到集團級管理平臺供各子公司共享使用。而對于子公司特有的私有物料或者對公共物料所需的特有屬性，則單獨由子公司管理維護。

(3)標準件的審核流程。新增標準件需經過嚴格的審核流程，方可進入標準件庫。新增標準件由工程師提出申請，設計部門內部審核，再遞交標準化部門審核。審核通過后，由工程師制作三維模型，填寫完整屬性信息，交給標準件庫管理人員審核與校核，最后由標準件庫管理人員將標準件數據進行入庫操作。

2.2 標準零部件系統的架構

該系統由集團公司一級平臺和子公司二級平臺組成。一級平臺一方面與集團主數據管理系統集成，以集團主數據管理系統數據為基準，保持物料種類及物料屬性與集團主數據管理系統的一致性；另一方面向子公司二級平臺進行標準件庫的推送與同步。二級平臺可在集團主數據管理系統物料屬性基礎上增加子公司個性屬性及個性物料，同時具備與ERP/PDM系統集成的能力，通過集成保證各系統之間物料主屬性的一致性；并且允許設計師等使用者直接從二級平臺標準件庫調取和使用經過標準化部門認證的、BOM信息完整準確并具有優選機制的標準零部件。一級平臺由集團公司負責管理與維護，二級平臺的管理與維護則由子公司負責。

2.3 系統中標準件物料信息的同步機制

(1)標準件庫物料種類的構成與同步

標準件庫物料種類的構成與同步如圖1所示。標準件庫的物料包括公共物料和私有物料兩種區域。公共物料是各子公司共享使用的數據，如標準緊固件、鐵標件、各種標準的標準件、廠商件等；私有物料是各子公司專屬區域，自制件、企標件等專屬通用件，在集團協同研發平臺中發布任務的企業，可以將私有物料庫同步到一級平臺，供設計人員設計時調用。集團協同研發平臺標準件庫的物料數據僅同步開放不涉及技術安全的物料屬性信息。各子公司同步的是公共物料和各子公司各自的私有物料，子公司之間不可獲取私有物料。

圖1 標準件庫物料種類的構成與同步

(2)標準件庫物料屬性的構成與同步

在物料屬性的構成方面，二級平臺可在一級平臺的屬性列基礎上增加個性屬性列：集團公司僅包含集團主數據管理系統的全部物料屬性，而子公司在包含集團主數據管理系統的全部物料屬性的基礎上還包括子公司私有個性屬性列；在物料屬性的同步方面，公共屬性同步而私有屬性不同步。

(3)數據的同步方式

同步的數據包括物料種類數據和物料屬性數據，同步的方式包括自動同步與手動同步。其中自動同步是指每天定時同步到子公司服務器，僅同步更新數據；手動同步是指子公司通過手動同步獲取全部或部分更新數據。

3 應用驗證

在上述系統構建思路和架構的基礎上，針對中車企業標準零部件共享和管理的需求，基于中車云創協同研發平臺提出并構建了集團企業標準零部件驗證系統。實現面向軌道交通裝備行業，包含36個類別、1 858個標準、74 410個規格超過48萬個零件資源的有效管理。該系統導航界面如圖2所示，左側為標準件庫的導航欄，在左側導航欄選中零件種類后，右側加載該種類不同標準的零件清單。圖3是某一標準件的詳細界面，包括產品圖、技術參數與下載記錄等。

圖2 系統導航界面

圖3 標準件詳細信息

該系統在各子公司建有標準零部件庫的基礎上，構建集團公司的標準零部件庫及管理平臺，用于針對各子公司產品設計研發流程和業務特性進行統一規劃、抽取各子公司共性制定統一標準，并在集團層面統一規劃下，各子公司共同參與研發和實施，有效解決了集團企業下各子公司自建標準件庫通用性小、BOM及物料屬性不統一、新增零部件審核流程不嚴謹、缺乏優選機制等問題，有效提升了各子公司間標準件和通用件數據的共享能力和使用效率。