設(shè)計工藝一體化平臺在軍工電機制造業(yè)的應(yīng)用

朱寶湘 謝建章

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.028

摘? 要：對軍工電機制造業(yè)進行調(diào)查之后，發(fā)現(xiàn)其存在研發(fā)管理流程較混亂，信息傳遞時效性較差，設(shè)計工藝手段效率較低下等問題，因此提出了基于產(chǎn)品全生命周期管理的設(shè)計工藝一體化平臺。結(jié)合軍工電機制造企業(yè)自身業(yè)務(wù)和管理模式，制定出規(guī)范化、標準化的工作流程，設(shè)計出圖文檔、知識庫、工藝過程等管理模塊，實現(xiàn)研發(fā)數(shù)據(jù)實時共享和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全傳遞，整體縮短產(chǎn)品研制周期，從而提升該類型企業(yè)的核心競爭力。

關(guān)鍵詞：電機制造業(yè);項目管理;設(shè)計工藝一體化;工作流程

中圖分類號：TP391? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）09-0107-05

Application of Design Process Integration Platform in?Military Motor Manufacturing Industry

ZHU Baoxiang，XIE Jianzhang

（Hunan Xiangdian Power Co.，Ltd.，Xiangtan? 411101，China）

Abstract：After investigating of the military motor manufacturing industry，it is found there are some problems in it，such as chaotic R & D management process，poor timeliness of information transmission and low efficiency of design process means. Therefore，an design process integration platform based on product full life cycle management is proposed. Combined with the business and management mode of military motor manufacturing enterprises，formulate standardized and standardized workflow，design management modules such as drawing documents，knowledge base and technical process，realize real-time sharing of R & D data and safe transmission of business data，and shorten the product development cycle as a whole，so as to improve the core competitiveness of this type of enterprise.

Keywords：motor manufacturing industry;project management;design process integration;workflow

0? 引? 言

面對高質(zhì)量保成功、高效率謀發(fā)展，高效率推動制造強國、質(zhì)量強國建設(shè)的新要求，面對任務(wù)突增、研制與批產(chǎn)疊加，如何實現(xiàn)研制和批產(chǎn)過程的快速性，質(zhì)量管理的有效性，成為軍工制造業(yè)迫切需要解決的問題。

人與人面對面交流的信息傳遞方式，圖、卡以及技術(shù)文件通過紙質(zhì)版本送至各個部門、生產(chǎn)車間，版本混亂，保密性和時效性差，這種傳統(tǒng)的管理與研發(fā)手段已無法滿足多品種、小批量、邊設(shè)計、邊生產(chǎn)、邊試驗的短周期軍工制造業(yè)發(fā)展模式。PLM^[1，2]（產(chǎn)品全生命周期）正是在這種背景下被提出的，PLM系統(tǒng)主要面向制造業(yè)，以產(chǎn)品為管理核心，以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的三要素。一方面，PLM集成了CAD、CAM、SolidEdge等專業(yè)軟件，打通了各工具軟件之間的數(shù)據(jù)流，使企業(yè)設(shè)計制造實現(xiàn)一體化;另一方面，PLM實現(xiàn)企業(yè)信息的全面共享和無縫傳遞，使設(shè)計數(shù)據(jù)得到繼承和重用，提高了設(shè)計人的工作效率，縮短產(chǎn)品研制周期。

1? 研究現(xiàn)狀

通過對不同軍工制造業(yè)的研發(fā)手段和管理模式進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前普遍存在以下幾個問題：

（1）過程管理混亂。設(shè)計雖然實現(xiàn)了工具電子化，但任務(wù)下達、審批等數(shù)據(jù)的傳遞仍然是以紙質(zhì)為主要載體，技術(shù)員除了設(shè)計外，對階段性技術(shù)文檔的編制并不熟悉，編制出的文檔混亂，無關(guān)聯(lián)性，無法追溯，經(jīng)常出現(xiàn)被動工作的局面。

（2）信息孤島。設(shè)計過程中產(chǎn)生的經(jīng)驗證的方案、成果難以共享，寶貴的數(shù)據(jù)基本上處于封閉狀態(tài)，不能形成一個知識庫，多頭數(shù)據(jù)源，對工作的結(jié)果和項目進度影響很大。

（3）設(shè)計和工藝數(shù)據(jù)壁壘。設(shè)計員完成CAD二維圖紙或SolidEdge三維圖紙設(shè)計，更改了紙質(zhì)版本圖紙，未同步更新電子版圖紙，工藝設(shè)計未能協(xié)同開展。

2? 設(shè)計工藝一體化平臺應(yīng)用

以本企業(yè)為例，在產(chǎn)品研發(fā)過程中，運用Teamcenter 11.2軟件搭建以PLM（本文特指Teamcenter系統(tǒng)）為基礎(chǔ)的設(shè)計工藝一體化平臺，實現(xiàn)面向三維模型的業(yè)務(wù)過程管理和數(shù)據(jù)管理，固化產(chǎn)品研制過程中的業(yè)務(wù)流程，統(tǒng)一標準件、通用件、工裝編碼規(guī)則，建立共享資源庫，將SolidEdge三維設(shè)計軟件和平臺集成，運用設(shè)計工藝一體化平臺，打通設(shè)計工藝之間壁壘，實現(xiàn)三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)的傳遞的一致性和結(jié)工藝結(jié)構(gòu)化管理。

2.1? 定制科研產(chǎn)品開發(fā)流程

首先，對目前已有產(chǎn)品研制管理流程進行梳理，按階段、步驟、任務(wù)進行結(jié)構(gòu)化劃分，并參照自身的工作要求和模式，定義各階段任務(wù)的具體職責(zé)，建立的標準的科研開發(fā)項目流程，如圖1所示，在技術(shù)員創(chuàng)建項目、計劃、任務(wù)后，直接調(diào)用設(shè)計工藝一體化平臺中已有的規(guī)范模板編制相應(yīng)的技術(shù)文件，并根據(jù)所屬階段進行分類歸檔，方便技術(shù)員的使用和查閱。

在軍工電機制造業(yè)中，產(chǎn)品有嚴格的交付節(jié)點，為保證生產(chǎn)進度，就要求科研項目負責(zé)人在項目開始時就要做好策劃工作，識別風(fēng)險。在設(shè)計工藝一體化平臺上，項目負責(zé)人在項目初期快速搭建項目，再以項目計劃為核心，組織完成項目執(zhí)行過程的所有信息，以任務(wù)驅(qū)動管理，并對項目的過程狀態(tài)監(jiān)控和任務(wù)的動態(tài)追蹤，如圖2、圖3所示。

最后，對所有項目的相同階段采取統(tǒng)一評審，以任務(wù)驅(qū)動評審點，按項目流程活動定義文件交付物，對文件交付物進行齊套性檢查，如圖4所示。對項目中的問題和風(fēng)險進行閉環(huán)管理，并將問題和風(fēng)險分類使之形成企業(yè)的知識積累和沉淀，實現(xiàn)企業(yè)對項目的全過程管控。

2.2? 建立企業(yè)共享數(shù)據(jù)庫

在設(shè)計工藝一體化平臺上，根據(jù)本企業(yè)工作模式，建立屬于本企業(yè)獨有的共享數(shù)據(jù)庫，如圖5所示，并對產(chǎn)品研制過程中的圖文檔進行結(jié)構(gòu)化管理。以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹為核心，每個樹節(jié)點下關(guān)聯(lián)相關(guān)的技術(shù)文檔，通過定制查詢功能，可按工號、文件名稱、項目、發(fā)布人等需求，實現(xiàn)技術(shù)文檔的快速查詢，提高設(shè)計員的工作效率。

2.2.1? 密級管理

梳理出圖文檔等級，并依據(jù)企業(yè)的權(quán)限要求對數(shù)據(jù)（圖紙、項目文檔、工藝數(shù)據(jù)等）和用戶密級進行匹配設(shè)計，不同等級文檔定義對應(yīng)不同工作審批流程，對文檔的創(chuàng)建、審批、發(fā)布進行規(guī)范管理。

2.2.2? 版本管理

在設(shè)計工藝一體化平臺上，對零部件變更管理采取大、小版本兩級版本管理機制，在工藝存棧之前使用小版本（A01，A02，…）進行升版，在工藝存棧之后使用大版本（A，B，…）進行升版，歷史版本系統(tǒng)自動保存。當一個對象簽出修改時，對象在系統(tǒng)內(nèi)部被鎖住，其他用戶僅能對其進行拷貝等非修改性操作，實現(xiàn)電子庫數(shù)據(jù)的可控。

2.3? 建立設(shè)計工藝資源庫

前期，產(chǎn)品開發(fā)過程中沒有電子元器件、標準件、通用件等多個資源庫，未能對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計形成有力支撐，尤其是標準件、外購件、材料沒有統(tǒng)一的物料編碼管理，設(shè)計以及采購、生產(chǎn)依據(jù)材料名稱和材料規(guī)格信息區(qū)分不能保證其唯一性。在工藝設(shè)計過程中工裝庫、設(shè)備庫，標準工藝模板、工序、工藝術(shù)語等工藝設(shè)計資源離散管理，未形成企業(yè)統(tǒng)一資源庫，也難于有效支撐高效的工藝設(shè)計。

后續(xù)，在保證編碼唯一性原則的前提下，采用原有的編碼體系，按照本企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品特點，對標準件、外購件、材料進行分類管理，如圖6所示，定義各類數(shù)據(jù)對象的編碼規(guī)則，定義固定碼段、分類碼段等，按照編碼規(guī)則，創(chuàng)建各類對象時，在設(shè)計工藝一體化平臺上自動生成準確、唯一的物料編碼，保證數(shù)據(jù)源頭的唯一性。同時，定義物料申請入庫流程，經(jīng)標準管理員，物料管理員層層把關(guān)，確保入庫的物料規(guī)范有效。

通過建立如圖7所示的工裝庫，統(tǒng)一管理各類工裝，實現(xiàn)工裝資源信息重用、共用。通過建立工藝模板庫、工序庫、工藝術(shù)語庫、典型工藝模板庫，實現(xiàn)典型工藝的重用和借用。最終實現(xiàn)企業(yè)資源庫管理的標準化和規(guī)范化，為研發(fā)設(shè)計和工藝設(shè)計提供支撐，提高研發(fā)設(shè)計和工藝設(shè)計效率。

2.4? 建立三維模型數(shù)據(jù)庫

項目負責(zé)人通過總裝結(jié)構(gòu)分解給項目團隊中各專業(yè)工程師，通過自頂向下的設(shè)計模式組織產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計工程師通過Solid Edge軟件的集成，在Teamcenter^[3，4]中快速建立三維產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)系統(tǒng)可視化預(yù)覽，如圖8所示。以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為主，技術(shù)快速統(tǒng)計，通過文件目錄、圖樣目錄、交付清單、主要與特殊材料表、產(chǎn)品質(zhì)量特性重要分級表、工件明細表、外購件表、標準件明細表統(tǒng)計，快速完成產(chǎn)品資料交付。

以產(chǎn)品為核心組織和管理數(shù)據(jù)，利用圖形化的方式對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行瀏覽和編輯，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行編輯、比較、查詢、版本管理、多視圖管理等，提高設(shè)計效率，降低錯誤率。

Teamcenter^[5]實現(xiàn)三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的集成和傳遞，工藝部門可以直接繼承設(shè)計三維數(shù)據(jù)成果，產(chǎn)品工藝負責(zé)人以產(chǎn)品總裝為主進行工藝任務(wù)編制和工藝任務(wù)分工，工藝工程師接收工藝任務(wù)并根據(jù)任務(wù)分工，創(chuàng)建工藝規(guī)程，如圖9所示。工藝工程師可對零組件進行結(jié)構(gòu)化的工藝設(shè)計，為工藝規(guī)程添加工序、工步、工藝資源，材料定額人員按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對材料定額統(tǒng)計并輸出統(tǒng)計材料定額明細表、材料定額匯總表。工藝信息編輯完成后，可依據(jù)工藝文件模板輸出工藝卡片、合成整本工藝資料。以工藝數(shù)據(jù)為中心關(guān)聯(lián)物料的工藝卡片、工藝文件、工藝路線、工序、工藝參數(shù)、工藝驗證等，這些信息同樣保存在設(shè)計工藝一體化平臺上，系統(tǒng)的管理、應(yīng)用和追溯。

2.5? 實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性

通過與統(tǒng)一認證系統(tǒng)、編碼系統(tǒng)、質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺、ERP系統(tǒng)集成構(gòu)建本企業(yè)獨有的信息化環(huán)境，統(tǒng)一零部件分類、物料分類、技術(shù)文檔分類和編碼管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)從設(shè)計自動流轉(zhuǎn)工藝，再自動傳遞到生產(chǎn)系統(tǒng)，從源頭保證了數(shù)據(jù)一致性，同時解決數(shù)據(jù)斷層問題，降低信息在各個部門傳遞的出錯率，為后續(xù)企業(yè)車間智能制造系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)精益生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

3? 應(yīng)用效果分析

通過設(shè)計工藝一體化平臺的實際應(yīng)用，消除企業(yè)信息孤島，使得企業(yè)業(yè)務(wù)過程再造，從本質(zhì)上提升企業(yè)反應(yīng)速度：

（1）集成現(xiàn)有各種分散的信息，實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的共享和可追溯，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準確性和一致性得到保證，解決了數(shù)據(jù)私有化問題，同時，為后續(xù)員工培養(yǎng)提供了數(shù)據(jù)支持。

（2）項目計劃管理流程固化，實現(xiàn)多級項目計劃編制，項目計劃下發(fā)，項目計劃跟蹤，項目計劃完成情況報表，以交付物驅(qū)動的項目計劃自動更新，解決了傳統(tǒng)紙質(zhì)文件通知、定期匯報的低效問題。

（3）突破原有查找資料需翻閱大量紙質(zhì)文件的困難，實現(xiàn)技術(shù)資料的細粒度管理，所有文件均能關(guān)聯(lián)到上傳人、項目、所屬階段等多維度屬性，方便后期檢索查找。

（4）優(yōu)化和固化關(guān)鍵的協(xié)同業(yè)務(wù)流程，支持和管理關(guān)鍵圖紙以及BOM的校審流程，管理產(chǎn)品變更流程，解決原有權(quán)責(zé)不清晰的漏洞。

（5）零部件標準化和通用化，減少企業(yè)物料種類，降低庫存，數(shù)據(jù)的共享和重用可有效提高設(shè)計效率，改進設(shè)計質(zhì)量。

4? 結(jié)? 論

本文結(jié)合企業(yè)PLM系統(tǒng)實施項目，建立了適用于軍工電機制造業(yè)的設(shè)計工藝一體化平臺，通過項目管理、產(chǎn)品BOM管理、文檔管理等功能，實現(xiàn)基于協(xié)同平臺的設(shè)計、工藝以及制造一體化的協(xié)同高效運行模式和管控流程。設(shè)計工藝一體化平臺的應(yīng)用，有效提高了軍工電機制造的產(chǎn)品設(shè)計知識的共享和復(fù)用率，進而提升設(shè)計人員設(shè)計能力、設(shè)計效率，為軍工電機制造業(yè)未來的研發(fā)能力、協(xié)同效率和快速反應(yīng)能力的進一步提升創(chuàng)造了有利條件。

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作者簡介：朱寶湘（1984-），女，漢族，河南南陽人，工程師，碩士研究生，研究方向：企業(yè)信息化技術(shù)。

收稿日期：2021-04-14