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隨著設計與制造數字化進程的發(fā)展，產品數字化的要求越來越高。在產品設計和制造過程中，數字化設計技術得到了廣泛推廣和應用，很多企業(yè)引進CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)一起構建數字化管理平臺，對整個產品進行數字化管理。在產品設計過程中，工藝協(xié)同的重要性也越來越凸顯，因為在同一平臺下共享數據資源，使得產品設計數據和工藝數據的交互變得越來越緊密，產品設計與工藝設計相互依賴，互為反饋，工藝設計應支持產品設計，實現產品設計確定的產品功能，同時也反饋產品設計的不足；反過來，產品設計也應考慮生產工藝的實現能力，確保產品能以適當的成本、交期和質量生產出來也大大縮短了產品的研發(fā)周期，提高了產品的加工質量。 在整個產品設計研發(fā)過程中，并行設計要比串行設計縮短研發(fā)周期T1，協(xié)同設計要比并行設計縮短研發(fā)周期T2，協(xié)同設計的效率最高。在協(xié)同設計過程中，整個產品設計和工藝設計是在同一個環(huán)境下進行的，通過數字化平臺共同進行產品的設計研發(fā)。協(xié)同設計能讓工藝設計更早地參與進產品的設計過程中，在進行產品概念設計時，就能通過數字化平臺讓工藝設計人員參與進來，了解設計師的設計理念，從而讓工藝設計人員參與整個產品的設計過程，這樣能及時發(fā)現設計缺陷，進行工藝性研究，提出好的建議，提高設計方案的可行性和可靠性，最終提高產品的研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期。 設計子域成熟度級別要求 設計子域成熟度包括產品設計與工藝設計，其中產品設計成熟度評估的核心內容在于產品設計方式、設計知識應用、仿真技術應用、協(xié)同/集成/模式創(chuàng)新；工藝設計成熟度評估的核心內容在于工藝設計方式、工藝數據管理/知識應用、仿真技術應用、協(xié)同/設計集成/模式創(chuàng)新。 產品設計從一級規(guī)劃到五級引領的關鍵特征如下： 工藝設計從一級規(guī)劃到五級引領的關鍵特征如下： 各等級的能力要求具體如下： 能力域 產品設計 工藝設計 一級 a）應基于計算機輔助開展二維產品設計； b）應根據用戶需求，按照設計經驗進行產品設方案的策劃； c）應制定產品設計過程相關規(guī)范，并有效執(zhí)行。 a）應基于產品設計數據開展工藝設計和優(yōu)化； b）應制定工藝設計過程相關規(guī)范，并有效執(zhí)行； c）應建立工藝文檔或數據的管理機制，能夠對工藝信息進行記錄、查閱和執(zhí)行。 二級 a）應基于計算機輔助開展三維產品設計； b）應通過產品數據管理系統(tǒng)實現產品設計數據或文檔的結構化管理及數據共享，實現產品設計的流程、結構的統(tǒng)一管理，以及版本管理、權限控制、電子審批等； c）應實現產品不同專業(yè)或者組件之間的并行設計。 a）應基于計算機輔助開展工藝設計和優(yōu)化； b) 應基于典型產品或特征建立工藝模板，實現關鍵工藝設計信息的重用； c）應實現工藝不同專業(yè)之間的并行設計。 三級 a）應建立典型產品組件的標準庫及典型產品設計知識庫，在產品設計時進行匹配和引用； b）三維模型應集成產品設計信息（尺寸、公差、工程說明、材料需求等），確保產品研發(fā)過程中數據源的唯一性； c）應基于三維模型實現對外觀、結構、性能等關鍵要素的設計仿真及迭代優(yōu)化； d）應通過工藝設計的介入與聯(lián)動，實現產品設計與工藝設計間的信息交互、并行協(xié)同。 a）應通過工藝設計管理系統(tǒng)，實現工藝設計文檔或數據的結構化管理、數據共享、版本管理、權限控制和電子審批； b）應建立典型制造工藝流程、參數、資源等關鍵要素的知識庫，并能以結構化的形式展現、查詢與更新； c）應基于數字化模型實現制造工藝關鍵環(huán)節(jié)的仿真分析及迭代優(yōu)化； d）應通過產品設計的介入與聯(lián)動，實現工藝設計與產品設計之間的信息交互、并行協(xié)同。 四級 a）應基于產品組件的標準庫、產品設計知識庫的集成和應用，實現產品參數化、模塊化設計； b）應將產品的設計信息、生產信息、檢驗信息、運維信息等集成于產品的數字化模型中，實現基于模型的產品數據歸檔和管理； c）應構建完整的產品設計仿真分析平臺，并對產品外觀、結構、性能、工藝等進行仿真分析與迭代優(yōu)化； d）應通過產品設計、生產、物流、銷售或服務等系統(tǒng)的高度集成，實現產品全生命周期跨業(yè)務之間的協(xié)同。 a）應實現基于模型的三維工藝設計和優(yōu)化，并將完整的工藝信息（工裝、工具、設備等）集成于三維工藝模型中； b）應基于工藝知識庫的集成應用，實現工藝流程、工序內容、工藝資源等知識的實時調用，為工藝規(guī)劃與設計提供決策支持； c）應實現基于三維模型的制造工藝 全要素的仿真分析及迭代優(yōu)化； d）應基于工藝設計、生產、檢驗等系統(tǒng)的高度集成，通過工藝信息下發(fā)、執(zhí)行、反饋、監(jiān)控的閉環(huán)管控，實現工藝設計與制造協(xié)同。 五級 a）應基于參數化、模塊化設計，建立產品個性化定制平臺，具備個性化定制的接口與能力； b）應基于統(tǒng)一的三維模型，實現產品全生命周期動態(tài)管理，滿足設計、生產、物流、銷售、服務等應用需求； c）應基于產品標準庫和設計知識庫的集成和應用，實現產品智能設計； d）應建立產品設計云平臺，實現用戶、供應商等多方信息交互、協(xié)同設計和產品持續(xù)創(chuàng)新。 a）應基于工藝知識庫的集成應用，輔助工藝創(chuàng)新推理，實現工藝智能設計； b）應基于設計、工藝、生產、檢驗、運維等數據分析，構建實時優(yōu)化模型，實現工藝設計動態(tài)優(yōu)化； c）應建立工藝設計云平臺，實現產業(yè)鏈跨領域、跨區(qū)域、跨平臺的協(xié)同工藝設計。 背景 陜西黃河集團有限公司是“一五”期間國家156項重點工程之一。 目前的黃河廠擁有職工4000余人，其中各類工程技術人員600多人。主要加工設備和檢測儀器儀表4800余臺，擁有大型高、精、尖電子技術武器裝備及民用電子產品的開發(fā)、研制和生產能力，具有鑄造、精密機械加工、工模具設計制造、熱處理、表面處理、電子裝配、調試、CAD/CAM等多種工藝加工手段。 在過程產品研發(fā)過程中，一個產品在設計階段，往往需要使用不同的設計軟件，如用AutoCAD繪制二維模型，用UG建立三維模型，因此，就產生了不同系統(tǒng)之間的信息交互問題。此外，在工藝設計中，也存在從設計內容中獲取信息時，由于設計軟件的不同造成數據丟失和數據導入出錯等問題。 在產品協(xié)同設計過程中開展的設計活動、工藝活動、實驗活動及其他和設計相關的活動，都是圍繞設計圖紙在同一個平臺空間下展開的。這樣設計師和工藝師可以同時看到設計圖紙，工藝師就能更早地參與產品設計，對設計圖紙進行工藝性審查并提出改進意見，或者進行工藝性試驗，為最終設計圖紙的定型提出技術支持，從而提高產品設計的效率和成功率。 數字化管理平臺集成 基于協(xié)同原理的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的集成，以 Web的項目管理與工作流程管理系統(tǒng)、協(xié)同工具集為基礎，實現分布式系統(tǒng)的過程集成、信息集成和知識集成。協(xié)同工作模式下，協(xié)同平臺的建立是實現分布式系統(tǒng)間知識集成的基礎。協(xié)同設計是指區(qū)域分散的設計群體，借助計算機及其網絡技術，共同協(xié)調與協(xié)作來完成一項產品設計任務。在協(xié)同設計過程中，協(xié)作群體利用協(xié)同平臺的工作流管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、應用工具集（CAD/CAPP/ PDM等）和協(xié)同工具集（電子郵件等）等，通過知識共享、文件傳遞等方式，對群體聯(lián)盟內的共享顯性知識進行借鑒、引用和采納，實現知識的融合和內化，并且通過必要的溝通與交流，完成產品的協(xié)同設計。 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)集成能較好地處理設計系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)之間的數據交互問題，將產品設計和工藝設計有機協(xié)同起來。一個產品在設計階段，往往需要使用不同的設計軟件，如用UG建立三維模型，因此，就產生了不同系統(tǒng)之間的信息交互問題。此外，在工藝設計中，也存在從設計內容中獲取信息時，由于設計軟件的不同造成數據丟失和數據導入出錯等問題。通過 PDM和CAPP系統(tǒng)可以解決上述問題。由于PDM統(tǒng)一管 理與產品相關的全部信息，不同設計軟件的信息傳遞通過PDM系統(tǒng)進行，CAD、CAPP通過PDM提取需要的信息，并將結果反饋給PDM系統(tǒng)，最終實現產品設計和工藝設計在數據上的交流和共享。 所屬級別說明 陜西黃河集團有限公司的數字化管理平臺助力產品設計利用PDM統(tǒng)一管理與產品相關的全部信息，不同設計軟件CAD、CAPP的信息傳遞通過 PDM 系統(tǒng)進行，然后通過 PDM 提取需要的信息，并將結果反饋給 PDM 系統(tǒng)，最終實現產品設計和工藝設計在數據上的交流和共享。 在信息化，在產品設計和工藝設計上都運用了三維軟件CAD、CAPP等，進行包含產品、工藝參數數據的設計工作。 在集成方面上，通過過程集成、信息集成和知識集成，形成了知識庫，共享顯性知識進行借鑒、引用和采納，實現知識的融合和內化。 在協(xié)同方面，做到產品設計與工藝設計的互相介入與聯(lián)動，實現了產品設計與工藝設計間的信息交互、并行協(xié)同。 綜上，對比設計能力子域各等級要求，黃河集團的基于協(xié)同原理的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的集成，在產品設計子域及工藝設計子域可達到集成（三級）要求。 |
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