基于CAXA PLM的數(shù)字化工廠平臺的構(gòu)建及應(yīng)用

曹良志

【摘要】本文闡述了數(shù)字化工廠硬件的組織架構(gòu)和PLM系統(tǒng)軟件的組成。在對新產(chǎn)品研發(fā)試制的過程中，對各軟、硬件在設(shè)計、工藝、制造等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的用途進行了闡述。分析 CAXA PLM軟件系統(tǒng)在數(shù)字化工廠平臺的構(gòu)建和應(yīng)用，這一系統(tǒng)能夠有效地提高生產(chǎn)效率，促進產(chǎn)品信息集成并達成協(xié)同。對數(shù)字化工廠平臺的構(gòu)建提供了先進的軟件支持，很好地促進了數(shù)字化平臺的構(gòu)建和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】CAXA PLM；數(shù)字化工廠平臺；構(gòu)建；應(yīng)用

Abstract： This paper describes the chemical composition of digital hardware organization and PLM system software.In the process of new product development in the trial， for each hardware and software design， engineering， production and other production processes in use are described.Analysis CAXA PLM software systems and applications in building digital factory platform， this system can effectively increase productivity， promote integration and achieve synergistic product information. Digital Factory to build the platform provides advanced software support， good build and promote the application of digital platforms.

Keywords： CAXA PLM； Digital Factory platform； build； Applications

“十二五”綱領(lǐng)中提出了“要在工業(yè)企業(yè)升級換代過程中構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系并提高自主創(chuàng)新能力，從而逐步提高產(chǎn)業(yè)鏈在全球化生產(chǎn)鏈中的優(yōu)勢”。這就需要我們將工業(yè)與信息化相結(jié)合并使二者相互融合構(gòu)成新型工業(yè)化道路。數(shù)字化工廠平臺中CAXAPLM的應(yīng)用就是新型工業(yè)化道路探索中的一次嘗試。

一、數(shù)字化工廠概述

數(shù)字化工廠是指在計算機的虛擬環(huán)境中，以PLM（產(chǎn)品生命周期）管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，仿真、評估并優(yōu)化整個生產(chǎn)過程。通過采用計算機技術(shù)進行復(fù)制對制造、分配及物流等相關(guān)環(huán)節(jié)進行模擬和評估，從而在最大程度提高產(chǎn)品設(shè)計的真實性，同時結(jié)合評估結(jié)果及時對設(shè)計方案進行調(diào)整和優(yōu)化。文本主要以平臺上軟、硬件的構(gòu)建以及平臺上新產(chǎn)品試制的運作情況為例，闡述分析了數(shù)字化工廠的構(gòu)建及應(yīng)用。

二、文本主要研究方向

本次研究課題主要以利歐集團規(guī)劃的無紙化支持系統(tǒng)為研究對象。分析CAXAPLM的數(shù)字化工廠平臺的構(gòu)建及應(yīng)用。其主要通過網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)利歐集團無紙化生產(chǎn)，提高企業(yè)的工作效率、保證數(shù)據(jù)一致性、降低打印成本。通過無紙化辦公保證圖文檔設(shè)計變更狀態(tài)的一致性和準確性，實現(xiàn)流程電子簽名，保證圖文檔的安全管理。生產(chǎn)的無紙化主要包括審核過程無紙化、下發(fā)過程無紙化，對外傳遞無紙化。首先解決審核過程無紙化和業(yè)務(wù)部門的下發(fā)無紙化，其次解決生車間的現(xiàn)場無紙化，然后實現(xiàn)對外傳遞無紙化，最終達到完全無紙化生產(chǎn)的目的。

三、PLM系統(tǒng)在無紙化中的應(yīng)用

1.PLM中的數(shù)據(jù)技術(shù)狀態(tài)管理。每個產(chǎn)品要求有設(shè)計、發(fā)布、歸檔等多個狀態(tài)，對車間中的終端節(jié)點，只能訪問處于發(fā)布狀態(tài)的圖紙和工藝，不能訪問正處于設(shè)計狀態(tài)的數(shù)據(jù)。另外，產(chǎn)品BOM信息也存在對應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)，只有發(fā)布的BOM才能打印輸出給生產(chǎn)相關(guān)部門，從而保證圖文檔數(shù)據(jù)的準確性。CAXAPLM中提供數(shù)據(jù)狀態(tài)的控制，可以滿足此數(shù)據(jù)準確性的要求。

2.PLM系統(tǒng)的電子審簽流程的推行。企業(yè)運行中，電子文檔的有效性需要經(jīng)過標準的流程審批，然后通過電子化的簽審工具，在圖紙和工藝文件上進行電子簽名，才使電子文檔具有對應(yīng)法律意義上的權(quán)威性。CAXAPLM系統(tǒng)提供工作流和電子簽名工具，可以對二維圖紙和工藝文件以及其它文件進行簽審。

四、數(shù)字化工廠應(yīng)用情況分析

1.數(shù)字化設(shè)計的各環(huán)節(jié)概述。（1）在企業(yè)確定于數(shù)字化工程確認合作意向，并向數(shù)字化發(fā)送合作訂單后，首先需要由總工程師結(jié)合研發(fā)項目的相關(guān)要求進行立項工作，依照設(shè)計方案中的內(nèi)容對具體的工作進行安排和布局。（2）總工程師繼續(xù)確定項目經(jīng)理的人選，接著由項目經(jīng)理對各項目車間的負責(zé)人進行分配。并依據(jù)角色的不同分配不同的工作權(quán)限。劃分好各自的職責(zé)范圍，便于管理和具體操作。（3）設(shè)計人員需要進入云存儲中心，并在云存儲中心中查詢是否存在電子倉庫已經(jīng)存在了較為相似的產(chǎn)品信息，如果發(fā)現(xiàn)存在相信的產(chǎn)品信息時，設(shè)計人員則可以對產(chǎn)品信息進行重復(fù)的利用，從而有效縮短了設(shè)計人員的工作時間，提供了設(shè)計人員的工作實效性。（4）設(shè)計員將二維工程圖作為基礎(chǔ)，使用CAXA實體設(shè)計軟件生成三維模型并對產(chǎn)品進行模擬裝配，以便于能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的不足和漏洞，并予以完善和調(diào)整，從而降低樣機試制過程中發(fā)生意外的可能。三維圖也分析了關(guān)鍵零部件的有效運行并提供了三維數(shù)據(jù)模型，直觀地為產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計提供了依據(jù)。（5）項目經(jīng)理和總工程師審核批準之后，統(tǒng)一采用PDM系統(tǒng)對設(shè)計圖紙資料進行收錄，將其收集在統(tǒng)一的資料庫當(dāng)中。

2.數(shù)字化的工藝環(huán)節(jié)。（1）工藝員根據(jù)審核后的工程圖紙，使用CAXA工藝圖表軟件來完成如下工作：工藝過程卡以及工序卡的制作，材料定額、工時定額等。最后匯總出生產(chǎn)所需的各種BOM信息。（2）當(dāng)總工程師的立項得到批準后，采用PDM系統(tǒng)對設(shè)計方案中所涉及到的相關(guān)工藝信息進行統(tǒng)一的整理和保存。

3.數(shù)字化的制造環(huán)節(jié)。（1）依據(jù)工藝路線的要求，工藝員使用數(shù)控車、制造工程師、線切割等軟件來完成數(shù)控編程并輸出G代碼。再把生成的代碼進行校驗及加工仿真，有效地避免加工過程中出現(xiàn)的浪費現(xiàn)象。（2）根據(jù)加工的仿真信息，操作人員需要將在工藝中發(fā)現(xiàn)缺陷和漏洞的圖紙及時反饋給設(shè)計人員，讓其針對現(xiàn)有不足對圖紙進行完善和優(yōu)化。而PDM系統(tǒng)則會自動對此操作環(huán)節(jié)中的文檔信息的變化進行標識和登記。（3）通過DNC網(wǎng)絡(luò)車間管理人員可以對數(shù)控車間內(nèi)的設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)通訊并加以管理。從而提高數(shù)字化工廠的生產(chǎn)自動化水平和關(guān)鍵設(shè)備的綜合利用率。（4）PDM系統(tǒng)自動記錄所有加工數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)進度等制造信息。（5）零部件都加工完畢并檢驗合格后，PDM系統(tǒng)會根據(jù)修改情況對版本進行記錄和保存。（7）PDM系統(tǒng)可以將產(chǎn)品進行分類，從而建立通用零部件庫。依據(jù)合理的結(jié)構(gòu)規(guī)范來進行管理，以實現(xiàn)在設(shè)計過程中的快速借用。

五、軟件在數(shù)字化工廠中的具體應(yīng)用

1）電子圖版和實際設(shè)計相結(jié)合，能夠在極大程度上增加設(shè)計的立體型和直觀性，從而在另一方面提高了圖紙驗證的科學(xué)性和可行性。2）CAPP工藝管理系統(tǒng)的實施及運用，在工藝文檔的標準化奠定了基礎(chǔ)，提高了工藝編制的實效性，提高了信息統(tǒng)計的真實性和有效性。3）數(shù)據(jù)管理和流程監(jiān)控作為PDM系統(tǒng)的核心，將整個產(chǎn)品生命周期中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行集中有效地管理，以實現(xiàn)產(chǎn)品各類信息的統(tǒng)一管理。規(guī)范了相應(yīng)的設(shè)計過程和設(shè)計標準，使數(shù)據(jù)安全得到保障。

六、CAXAPLM的數(shù)字化工廠平臺的構(gòu)建及應(yīng)用的具體意見

根據(jù)目前利歐集團信息系統(tǒng)規(guī)劃，結(jié)合PLM、ERP的實施應(yīng)用，建議近階段采用PLM支持下的無紙化方案，并在ERP實施生產(chǎn)計劃后，考慮PLM+ERP下的無紙化方案。PLM+ERP支持下的無紙化方案需要做的工作包括開發(fā)一個信息門戶，實現(xiàn)對PLM、ERP系統(tǒng)的獲取和展現(xiàn)。在PLM+ERP支持下的無紙化推進一段時間后，結(jié)合產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量管理、售后服務(wù)管理，推進MES系統(tǒng)建設(shè)，并在車間信息門戶中整合MES應(yīng)用，將達到高度自動化的數(shù)字化工廠這一目標。

結(jié)束語

CAXAPLM在數(shù)字化工廠的構(gòu)建和應(yīng)用方面發(fā)揮了巨大的作用，通過軟件系統(tǒng)的技術(shù)支持完成了技術(shù)數(shù)據(jù)的集中管理，實現(xiàn)了技術(shù)數(shù)據(jù)的無紙化交流。從而提升了設(shè)計水平、工藝水平和制造水平。從中，我們不難看出培養(yǎng)責(zé)任意識在建設(shè)數(shù)字化工廠中的重要性，數(shù)字化管理在產(chǎn)品生命周期的實施和運用，能夠有效提高數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的真實性和可靠性，從而建立具有企業(yè)自身特色的數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)的數(shù)字化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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