制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)

徐偉良 肖冰

文章詳細介紹了在制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中用于保障唯一數(shù)據(jù)源模型的三維標準化設(shè)計環(huán)境與模板構(gòu)建方法。包括標準化環(huán)境與模板需要包含的內(nèi)容，每一項環(huán)境和模板內(nèi)容定制的方法，都采用實例進行了說明。對于正在規(guī)劃企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)信息化人員、標準化工程師、設(shè)計工程師都具有非常高的參考價值。

一、前言

現(xiàn)在越來越多的企業(yè)意識到標準化的價值，尤其是研發(fā)設(shè)計的標準化，將會對研發(fā)延伸的產(chǎn)業(yè)鏈：生產(chǎn)-采購庫管-售后，都會有直接投資回報率的影響。標準化設(shè)計環(huán)境是建立研發(fā)設(shè)計標準化體系中重要的一環(huán)。如果沒有建立標準化設(shè)計環(huán)境，一旦項目發(fā)生變更會帶來不小的麻煩，甚至對后期的PDM/CAPP/ERP數(shù)據(jù)管理帶來不小的挑戰(zhàn)。那么如何搭建標準化設(shè)計環(huán)境凸顯得尤為重要。SOLIDWORKS設(shè)計環(huán)境模板，是一套幫助企業(yè)提升設(shè)計數(shù)據(jù)標準化程度的集成工具。幫助企業(yè)提升設(shè)計數(shù)據(jù)的規(guī)范性，便于數(shù)據(jù)重用、查詢和存儲，它是建立三維設(shè)計平臺完成協(xié)同設(shè)計的基本要素，是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的重要保障，是建立數(shù)字化企業(yè)平臺的堅實基礎(chǔ)。

二、三維標準化設(shè)計環(huán)境與模板包含內(nèi)容

◎零件、裝配體、工程圖模板

◎圖紙圖框標題欄

◎PDM集成屬性卡模板

◎BOM清單模板

◎修訂表模板

◎切割清單模板

◎型材焊接數(shù)據(jù)庫

◎材質(zhì)數(shù)據(jù)庫

◎企業(yè)設(shè)計庫（企業(yè)庫結(jié)構(gòu)）

◎GB標注樣式（國標標注樣式）

◎集成安裝方式，成套統(tǒng)一分發(fā)

三、三維標準化設(shè)計環(huán)境與模板各項功能實現(xiàn)說明

1 零件、裝配體、工程圖模板

在設(shè)計環(huán)境中，分別對三維設(shè)計模型設(shè)計過程中零件、裝配體、工程圖定義不同的設(shè)計環(huán)境，具體內(nèi)容包含顯示樣式、繪圖標準、設(shè)計單位制、尺寸標準樣式、繪圖線型、屬性等的際準定義。工程師在統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境進行，避免由于單位制不統(tǒng)一、顯示樣式不同導(dǎo)致的信息溝通錯誤和設(shè)計效率降低。

◎零件與裝配體：模板單位制，工程圖出詳圖樣式。包括線型、字高、標注格式等。

◎工程圖：圖紙幅面信息。SOLIDWORKS工程圖中一個文件可以包含多頁圖紙，對多頁圖紙的每頁圖紙內(nèi)容可以在模板里限定。文件類型舉例如圖1所示。

2.圖紙圖框標題欄

在以二維CAD軟件作為設(shè)計工具的時代，企業(yè)均以產(chǎn)出的二維工程圖作為設(shè)計數(shù)據(jù)標準化的主要對象。在定義三維設(shè)計環(huán)境圖紙圖框標題欄時，可依據(jù)現(xiàn)有的符合企業(yè)標準的二維工程圖定義圖紙圖框標題欄，需要注意的是：三維圖框標題欄中大部分設(shè)計屬性會從零件，裝配體中完成映射。避免零件裝配體中定義的屬性不能自動在工程圖標題欄中完成屬性映射的情況，否則會導(dǎo)致設(shè)計效率降低，甚至出錯。

文件類型如圖2所示。

3 PDM集成屬性卡模板

企業(yè)想要做好三維設(shè)計，除了標準化的設(shè)計過程與產(chǎn)出外，在設(shè)計過程中的圖文檔管理也是非常重要的環(huán)節(jié)。例如工作流程管理、版本管理、權(quán)限管理等。而要實現(xiàn)有序的管理，在設(shè)計過程中搜集用于管理的屬性非常關(guān)鍵。屬性卡為設(shè)計環(huán)境自動集成方式，隨零件、裝配體的設(shè)計環(huán)境被自動調(diào)用。具體字段可以如產(chǎn)品編碼、材質(zhì)、重量、所屬項目名稱、所屬項目編碼等。

◎焊件屬性：用于管理焊接件的相應(yīng)屬性，可以包括編碼、型材類別、物料號等信息。

◎零件屬性：用于管理零件的各屬性，可以包括PartNumber，Material Number，Buy Code等信息。

◎裝配體屬性：用于管理裝配體的各屬性，可以包括Product Number，Material Number，Buy Code等信息。

文件類型如圖3所示。

屬性卡片顯示內(nèi)容如圖4所示。

4.BOM清單模板

“得BOM者，得天下?！盉OM是制造企業(yè)的核心文件，各個不同的部門和系統(tǒng)都要用BOM，從BOM中獲取特定的數(shù)據(jù)。設(shè)計部門是BOM的設(shè)計者，也是BOM的使用者，需要從BOM中獲取所有零部件信息以及相互間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。根據(jù)企業(yè)清單模板樣式的要求，組織清單所需的屬性調(diào)用方式（例如具體調(diào)用默認屬性還是自定義屬性）和屬性組織結(jié)構(gòu)，完成BOM清單模板的定制。

文件類型如圖5所示。

其中“*.sldtbt”為總表模板，“*.sldbomtbt”為BOM表模板。

5.修訂表模板

使用三維設(shè)計后，產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式和文件類型都發(fā)生了較大的變化，PDM在進行二維設(shè)計圖樣管理時，只負責文件的名稱及屬性，不涉及文件的內(nèi)容，而三維設(shè)計則不同，零件、裝配體、工程圖之間能實現(xiàn)自動的關(guān)聯(lián)與更新，文件版本的改動會造成整個產(chǎn)品的改動。因此在三維設(shè)計環(huán)境中需要進行設(shè)計流程跟蹤的屬性管理。

例如工程圖中攜帶的修訂表，會記錄圖紙版本修改的相關(guān)信息，或者圖框標題欄中版本。

文件類型如圖6所示。

6 切割清單模板

焊接件與普通結(jié)構(gòu)件不同，普通結(jié)構(gòu)件我們可以通過BOM統(tǒng)計物料信息。如果焊接件也通過BOM統(tǒng)計，默認只是一條物料信息。為了正確表達焊接件的物料信息，我們會通過切割清單進行統(tǒng)計。隨焊件三維模型自動調(diào)用，統(tǒng)計焊件的切割清單，并可用于焊件工程圖中被調(diào)用生成焊件BOM。

文件類型如圖7所示。

7 型材焊接數(shù)據(jù)庫

為了進行統(tǒng)一的焊接材質(zhì)管理與維護，整個企業(yè)采用統(tǒng)一的設(shè)計基準進行焊接件設(shè)計，便于型材成本統(tǒng)計，同時提升工程師進行焊接件設(shè)計的效率。型材焊接數(shù)據(jù)庫定義焊件建模時將要調(diào)用的焊件截面、材質(zhì)庫。例如不同規(guī)格的圓鋼、角鋼、工字鋼等。

文件類型如圖8所示。

8.材質(zhì)數(shù)據(jù)庫

材質(zhì)數(shù)據(jù)庫為企業(yè)所需各種材質(zhì)的數(shù)據(jù)說明，按照企業(yè)提供的所需各種材質(zhì)的數(shù)據(jù)說明進行定制。所需材質(zhì)屬性可以包括：彈性模量、泊松比、抗剪模量、質(zhì)量密度、張力強度、屈服強度、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、比熱等。通過材質(zhì)數(shù)據(jù)庫減少工程師自行查找材質(zhì)屬性的工作量，材質(zhì)信息可直接用于統(tǒng)計質(zhì)量、仿真分析等。材質(zhì)外觀可用于渲染模型外觀，用于銷售、售后等企業(yè)營銷展示。

文件類型如圖9所示。

SOLIDWORKS中調(diào)用如圖10所示。

9.企業(yè)設(shè)計庫（企業(yè)庫結(jié)構(gòu)）

企業(yè)設(shè)計庫的結(jié)構(gòu)搭建，可以實現(xiàn)資源共享，簡化設(shè)計?？s短產(chǎn)品設(shè)計周期，標準化工作是一項持之以恒的工作，為了后期企業(yè)設(shè)計庫的完善，將協(xié)助編寫企業(yè)設(shè)計庫的管理辦法（例如企標件入庫標準，庫維護標準），為客戶完整企業(yè)設(shè)計庫的建立打好基礎(chǔ)。

文件組織類型如圖11所示。

按照企業(yè)提供技術(shù)要求樣式信息，可以定義標注樣式模板文件。文件類型如圖12所示。

10. GB標注樣式（國標標注樣式）

GB標準樣式根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品進行標注，往往類似的產(chǎn)品標注樣式和技術(shù)要求都是相似的，按照企業(yè)提供的GB標注樣式需求，定制成可直接調(diào)用的文件，用來承載標注樣式模板信息。放置于設(shè)計庫中。通過梳理標注樣式，可提高標注、注釋效率，加快工程圖產(chǎn)出周期。

文件類型如圖13所示。

11.集成安裝方式，無需用戶定義

設(shè)計環(huán)境與模板的發(fā)放與管理方式應(yīng)該滿足便于下發(fā)、統(tǒng)一更新與維護的基本原則。所有設(shè)計環(huán)境與模板定制成“.exe”文件格式，工程師在使用時只需點擊安裝。方便企業(yè)每次設(shè)計環(huán)境模板升版下發(fā)。

標準體系的建立是一個漸近的、不斷完善的過程，它需要企業(yè)針對自己的實際情況，在不同時期、不同階段做出不同的改進和修改，以服務(wù)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動，推動企業(yè)的發(fā)展。標準化的設(shè)計和產(chǎn)出只是發(fā)揮三維設(shè)計優(yōu)勢的初步工作。

標準化使產(chǎn)品設(shè)計要素單純化。包括各模板標準化，各設(shè)計庫標準化。

標準化使技術(shù)儲備加大重用性。產(chǎn)品設(shè)計是活用和繼承以往的技術(shù)儲備，通過選擇，交換，組合，創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。若沒有標準化，重復(fù)研究會浪費人力物力。

標準化使思考方式定型化和規(guī)律化。通過把技術(shù)工作程序化、模式化，可以把個人自由思考的設(shè)計方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧w思考的設(shè)計方式，最終達到設(shè)計工作的高效率。

越早的建立標準化設(shè)計環(huán)境，將會減少歷史數(shù)據(jù)的處理周期。只有建立標準化設(shè)計環(huán)境，才能保證研發(fā)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，為PDM，ERP數(shù)據(jù)管理奠定堅實的基礎(chǔ)。