■ 山推工程機械股份有限公司 (山東濟寧 272073) 陸長學 張賽賽 宮 濤
產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息包括產(chǎn)品設計信息、產(chǎn)品工藝信息及產(chǎn)品制造信息等。工藝數(shù)據(jù)信息作為制造企業(yè)中產(chǎn)品設計與制造的橋梁,起著連接作用,是產(chǎn)品生命周期管理中重要的組成部分。目前,我公司工藝數(shù)據(jù)的管理依然采用工藝卡片的管理方式,工藝的簽審和變更采用手工方式進行,工藝的管理沒有實現(xiàn)信息化,導致工藝信息在傳遞中出現(xiàn)信息“壁壘”,工藝信息的傳遞效率低,傳遞準確性差。
PLM(Product Lifecycle Management,即產(chǎn)品生命周期管理)的核心是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有序、設計過程的優(yōu)化和資源的共享。為了保證工藝信息傳遞的高效性、準確性,我公司利用現(xiàn)有PLM系統(tǒng)的同一數(shù)據(jù)模型,針對工藝信息特點對該系統(tǒng)進行了二次開發(fā),可實現(xiàn)工藝的獨立創(chuàng)建、修改,并通過工藝的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理,實現(xiàn)產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)向工藝數(shù)據(jù)的傳遞,然后將模塊化的工藝數(shù)據(jù)傳遞至制造部門,指導產(chǎn)品的制造生產(chǎn),實現(xiàn)設計、工藝和制造三大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián),保證了制造與技術(shù)部門之間工藝數(shù)據(jù)傳遞的高效性、一致性和有效性,最終達到設計與工藝協(xié)同、工藝與制造協(xié)同的目的。
工藝對現(xiàn)場生產(chǎn)有重要的指導意義,但目前工藝的編制主要依托于CAPP系統(tǒng),而產(chǎn)品存放于PLM系統(tǒng),這就造成了工藝信息與產(chǎn)品信息存在于不同的管理系統(tǒng),信息不統(tǒng)一。因此,現(xiàn)行的工藝管理面臨的主要問題表現(xiàn)為:
1)CAPP系統(tǒng)運用處于工藝卡片階段,只作為一種工藝編制的輔助手段,未與PLM系統(tǒng)連接,導致設計信息無法向工藝信息傳遞,造成了工藝信息“孤島”。
2)C A P P系統(tǒng)內(nèi)工藝編制需要工藝人員上傳E B O M(Engineering BOM),在EBOM結(jié)構(gòu)下設計工藝路線和工藝卡片,隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)的不斷完善,CAPP內(nèi)數(shù)據(jù)需要根據(jù)產(chǎn)品的變更及時更新,但由于人為因素的影響,數(shù)據(jù)的變更無法保持一致,最終影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3)工藝的管理依舊停留在人工管理階段,紙質(zhì)單據(jù)入庫存檔,通過手工的方式變更工藝信息,變更容易出現(xiàn)漏改、錯改和工作量大的問題,并且無法掌握流程進度。此外,由于變更記錄不完備,問題的可追溯性差,數(shù)據(jù)的可靠性、一致性得不到保證。
4)工藝設計完成后以紙質(zhì)方式下發(fā),制造部門根據(jù)現(xiàn)有的工藝組織生產(chǎn),工藝“孤島”現(xiàn)象容易導致工藝設計部門與制造部門工藝不一致,造成工件制造問題。
為了解決工藝信息“孤島”問題,我公司在PLM系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)了結(jié)構(gòu)化工藝設計模塊,利用PLM系統(tǒng)強大的管理流程實現(xiàn)工藝管理的信息化。
在PLM系統(tǒng)中,工藝數(shù)據(jù)管理圍繞PBOM(Process BOM)進行,PBOM是工藝設計和工藝更改的管理核心,工藝路線、工藝資源(設備、量具、夾具和輔料等)等工藝數(shù)據(jù)信息皆以PBOM為平臺搭建,形成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的主干。下面以機加工藝為例說明結(jié)構(gòu)化工藝的結(jié)構(gòu)及使用。
在P L M系統(tǒng)內(nèi),機加工藝的設計操作主要包括機加工藝模型的創(chuàng)建和機加工藝結(jié)構(gòu)的搭建。機加工藝模型的創(chuàng)建包括PBOM的轉(zhuǎn)化和工藝計劃的創(chuàng)建,PBOM繼承于MBOM(Manufacturing BOM),工藝計劃依附于PBOM。工藝計劃的編號由PBOM編號加“GY/”組成,如P B O M編號為16 Y-30-12000,則工藝計劃編號為GY/16Y-30-12000。
機加工藝結(jié)構(gòu)的搭建包括工序和工步的搭建、工藝內(nèi)容的錄入、工藝資源的分配及工藝附圖創(chuàng)建等。由于不同工藝種類的工藝屬性不同,例如機加工藝需要填寫切削速度、進給量、切削深度等屬性,而焊接工藝需要填寫電壓、電流等屬性,為了方便工藝內(nèi)容的錄入,根據(jù)不同工藝屬性設置了標準工藝模板(見圖1)。標準工藝模板確定后,根據(jù)工序安排及各工序內(nèi)容,將標準工序和標準工步復制到工藝計劃界面,相同工序、工步可重復復制,工序和工步編號采用0010、0020、0030的形式,以便于自動生成工藝結(jié)構(gòu)后工序和工步的插入。
圖1 標準工序模板
工藝結(jié)構(gòu)搭建完成后即可進行工藝內(nèi)容和工藝資源的添加。工藝內(nèi)容的添加是在各工序、工步的主屬性表中進行,主屬性表可進行工步內(nèi)容編制、參數(shù)填寫以及刀具、設備等工藝資源分配。刀具、設備等工藝資源以資源庫的形式集成于結(jié)構(gòu)化工藝系統(tǒng)中,并且可以對每種資源的屬性進行定義,例如機床設備可定義設備規(guī)格、設備型號和設備生產(chǎn)廠家等屬性,刀具可定義直徑、長度等規(guī)格屬性,工裝夾具可定義適用范圍、適用零部件等屬性。資源庫內(nèi)的設備、工裝等資源根據(jù)不同工廠屬性單獨存放,鉆頭、絲錐等通用資源存放在通用資源庫存,避免重復資源占用空間(見圖2)。
圖2 工藝資源庫
工藝人員通過屬性表中資源選擇模塊進行資源的調(diào)用,在工序的主屬性表中分配設備、工裝等工藝資源,在工步的主屬性表中分配刀具資源。在工步的主屬性表下可進行工步內(nèi)容的編制,屬性表集成了編輯器功能,可滿足特殊符號、粗糙度符號、幾何公差和尺寸公差等特殊標注要求,如圖3所示。
圖3 工藝資源分配及工步屬性編輯
在PLM系統(tǒng)中,工藝附圖以附件的形式單獨放置于工序?qū)傩韵?。工藝附圖的創(chuàng)建通過工序文檔屬性下的“創(chuàng)建和關(guān)聯(lián)說明方文檔”功能實現(xiàn),附圖包括PDF和CAD兩種格式,CAD圖樣作為備份,為后續(xù)的信息變更提供便利。設計部門修改圖樣或附圖存在錯誤信息需要修改時,需將系統(tǒng)內(nèi)CAD格式附圖下載至主機進行修改,修改后轉(zhuǎn)化為PDF格式重新上傳至系統(tǒng)即可。工藝附圖的創(chuàng)建如圖4所示。
機加工藝結(jié)構(gòu)的搭建完成后,將工步、工序依次檢入系統(tǒng),檢入后各工序內(nèi)容在系統(tǒng)內(nèi)以PDF格式存在并與工序相關(guān)聯(lián)。如圖5所示為結(jié)構(gòu)化工藝格式,以PDF格式展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化工藝內(nèi)容樣式與傳統(tǒng)工藝卡片類似,但結(jié)構(gòu)化工藝繼承了產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息,并充分利用了系統(tǒng)內(nèi)標準化的工藝資源,例如表頭中圖號、名稱、重量、材質(zhì)和重要度等級等屬性繼承于設計數(shù)據(jù)信息,表格中的工序號、工序名稱、設備、工廠和刀具等對象來源于系統(tǒng)內(nèi)工藝資源,都有自己的獨立屬性,因此結(jié)構(gòu)化工藝與傳統(tǒng)工藝有著本質(zhì)不同。
圖4 工藝附圖的創(chuàng)建
圖5 結(jié)構(gòu)化工藝格式
在P LM系統(tǒng)中,工藝簽審采用編制、審核、標準化、會簽和批準五步簽審流程,工藝數(shù)據(jù)編制完成后,在PLM系統(tǒng)內(nèi)以編制狀態(tài)存在,工藝工程師對工藝數(shù)據(jù)發(fā)起簽審流程,此時工藝數(shù)據(jù)處于預發(fā)布狀態(tài),簽審流程完成后工藝數(shù)據(jù)處于發(fā)布狀態(tài),發(fā)布狀態(tài)的工藝數(shù)據(jù)帶有版本號(A1、A2……B1、B2……C1、C2……),不能隨意更改,受系統(tǒng)權(quán)限控制。工藝簽審流程如圖6所示。結(jié)構(gòu)化工藝在編制完成后以PDF格式存在,方便流程審核者快速瀏覽工藝文件,流程中的每一個審核者都可以通過或者駁回流程。如果流程被駁回,工藝工程師根據(jù)提示對工藝進行修改,修改后再次開啟簽審流程,直至流程通過所有審核者簽審達到生效狀態(tài),即工藝數(shù)據(jù)處于發(fā)布狀態(tài)。簽審后的工藝文件為PDF格式,文檔右上角簽有設計、審核、會簽和批準等人員的電子簽名。
處于發(fā)布狀態(tài)的工藝數(shù)據(jù),由于各種原因,例如產(chǎn)品設計錯誤、產(chǎn)品在使用中出現(xiàn)問題、工藝編制錯誤或工藝升級等,需要對其進行更改,此時必須通過工藝變更流程,使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個生命周期內(nèi)保持一致性和可靠性,如圖7所示。工藝變更由工藝主管發(fā)起,發(fā)布變更通告,并將變更任務分配至工藝工程師。工藝工程師接到變更任務后修訂大版本(如由An升級至B1,n為1,2,3,4……“A、B”指大版本號,“1、2、3、4......”指小版本號),之后開始修改工藝數(shù)據(jù),完成修改后提交簽審。
圖6 工藝簽審流程
圖7 工藝變更流程
本文分析了傳統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)管理存在的缺陷,通過結(jié)構(gòu)化工藝在PLM系統(tǒng)內(nèi)的應用,實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)向工藝數(shù)據(jù)的傳輸,方便了工藝數(shù)據(jù)在各部門之間的傳遞,提升了資源利用率,減少了工藝人員的重復性勞動。同時,系統(tǒng)內(nèi)簽審、變更流程的實施,可記錄流程所涉及的所有對象的變化,隨時監(jiān)控流程所處狀態(tài),提高了工藝數(shù)據(jù)管理的規(guī)范化和通用化,保證了工藝數(shù)據(jù)的高效性、一致性、準確性及可追溯性。