產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(Product Data Management,PDM)是一種管理產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品研發(fā)過程的工具,在貫徹設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、管理研發(fā)知識庫和規(guī)范研發(fā)過程等方面具有不可或缺的地位。
長沙汽電汽車零部件有限公司前身是我國第一家汽車電機電器專業(yè)制造廠——始建于1957年的長沙汽車電器廠,是我國該行業(yè)唯一的中央直屬企業(yè)。公司主要研發(fā)與生產(chǎn)起動機、發(fā)電機、點火線圈、分電器、微電機和電子調(diào)節(jié)器等總成及零件,具有先進(jìn)的汽車電器研發(fā)和制造水平。近年,在深化產(chǎn)品系列化、模塊化設(shè)計及提升產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)能力的背景下,公司產(chǎn)品研發(fā)過程中面臨到一些挑戰(zhàn)。
(1)產(chǎn)品圖文檔統(tǒng)一管理司題:產(chǎn)品變型設(shè)計多,技術(shù)資料存儲量大,產(chǎn)品資料齊套性難以控制,設(shè)計開發(fā)重用率不高,研發(fā)周期較長。
(2)產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)問題:產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化難以落實,缺乏系列化設(shè)計庫(如3D標(biāo)準(zhǔn)件庫、通用件庫等),無法控制零部件種類與數(shù)量的增長。
(3)規(guī)范化的研發(fā)流程難以貫徹:規(guī)范化的研發(fā)流程在實際工作過程中難以監(jiān)控。
(4)更改的同步性問題:設(shè)計、工藝、質(zhì)檢、采購和車間等部門之間的工程圖更改難以時實更新,版本不一致帶來了返工、延遲等問題。
(5)企業(yè)知識庫的保存及延續(xù)性問題:如何保存資質(zhì)工程師的設(shè)計經(jīng)驗持續(xù)性及確保產(chǎn)品研發(fā)項目的延續(xù)性司題。
基于此,企業(yè)結(jié)合自身產(chǎn)品研發(fā)的要求,以SolidWorks EntERPrise PDM(下簡稱SolidWorks PDM)為研發(fā)管理平臺,著手落實研發(fā)管理過程中的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)知識庫構(gòu)建、APQP過程控制和研發(fā)變更流程管理等,全面提升研發(fā)管理水平。
一、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)計規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化是企業(yè)研發(fā)管理的最基礎(chǔ)性工作,包括設(shè)計環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化、文件命名規(guī)范、零部件分類及編碼規(guī)范、技術(shù)模板統(tǒng)一和零件3D建模規(guī)范等內(nèi)容。
1.設(shè)計環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)計環(huán)境是指企業(yè)在設(shè)計過程中所用的模板、使用習(xí)慣和設(shè)計庫等,也就是完成設(shè)計所需要的工具和環(huán)境,不僅包括設(shè)計軟件工具,裝配體、零件及工程圖模板和報表模板,也包括顏色、精度、單位和標(biāo)注等。通過PDM模板管理功能將設(shè)計模板進(jìn)行統(tǒng)一配置、應(yīng)用,如圖1、圖2所示。設(shè)計環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化能夠最大限度地保證產(chǎn)品外觀設(shè)計上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,提高設(shè)計效率,設(shè)計要素可復(fù)用,保證各版本的設(shè)計統(tǒng)一,便于他人銜接和后續(xù)的設(shè)計工作,這對于以三維CAD作為研發(fā)工具的企業(yè)尤其重要。
圖1 PDM設(shè)計模板管理庫
圖2 PDM設(shè)計模板庫應(yīng)用
2.企業(yè)信息編碼系統(tǒng)構(gòu)建
信息編碼是信息標(biāo)準(zhǔn)中最基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn),是企業(yè)實現(xiàn)信息共享和資源重用的基礎(chǔ)。從企業(yè)的信息流與物質(zhì)流角度出發(fā),企業(yè)主要的信息編碼可以分為以下6類:圖樣代號和文檔代號和物料代碼、制造裝備代碼、辦公設(shè)備代碼、生產(chǎn)指令代號和產(chǎn)品序列號。利用SolidWorks PDM的插件二次開發(fā)建立企業(yè)統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)(圖3),實現(xiàn)編碼的申請、分配和維護(hù)等統(tǒng)一管理,確保企業(yè)信息編碼的唯一性與規(guī)范性。
圖3 長沙汽電企業(yè)信息編碼系統(tǒng)
3.零部件分類與名稱規(guī)范
分類管理就是將文檔按照相似性(如結(jié)構(gòu)形狀相似等)原則劃分成不同的類,分別加以管理。如通過零部件分類,形成企業(yè)可復(fù)用的設(shè)計單元庫,方便設(shè)計人員檢索,使產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到有效的重用。零部件名稱規(guī)范是實現(xiàn)設(shè)計復(fù)用、減少零部件種類的關(guān)鍵因素,建立統(tǒng)一的零部件名稱庫,是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的一項重要內(nèi)容,如圖4所示。
圖4 企業(yè)零部件名稱庫
4.零件3D建模規(guī)范
建立標(biāo)準(zhǔn)的零件3D建模方法,將企業(yè)中最典型的零件的設(shè)計方法總結(jié)出來形成一個標(biāo)準(zhǔn)的畫法從而節(jié)省設(shè)計時間。零件3D建模規(guī)范的建立可使缺乏經(jīng)驗的工程師能夠迅速投入設(shè)計,并且容易修改企業(yè)儲存的設(shè)計資料,為引用與借用以及系列化工作打下基礎(chǔ)。
二、企業(yè)設(shè)計庫管理
企業(yè)設(shè)計庫是指可以重用的設(shè)計信息的集合,強調(diào)的是工程數(shù)據(jù)的可重用性、數(shù)據(jù)的組織以及管理。設(shè)計庫的重點是通過標(biāo)準(zhǔn)化、系列化建立可復(fù)用單元,并通過PDM對零部件進(jìn)行管理,建立零部件的檢索機制,如圖5所示。設(shè)計庫是常用注釋、特征、零件及部件等設(shè)計信息的集合,具體包括常用注釋庫、特征庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫、基礎(chǔ)件庫及通用件庫等。
圖5 基于PDM的企業(yè)設(shè)計庫管理
1.注釋庫
在創(chuàng)建工程圖時,有部分注釋經(jīng)常被使用,比如表面粗糙度、焊接符號、形位公差及技術(shù)要求等,可以將這類經(jīng)常用到的符號存放到PDM注釋庫里,需要時直接從庫里拖放到工程圖指定的位置,以此來提高出圖的速度。
2.特征庫
SolidWorks零件實體建模中,特征是組成零件實體模型的基本元素,它體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能要素和工程含義,是描述產(chǎn)品信息的集合。特征是參數(shù)化的幾何實體,通過改變特征尺寸參數(shù),可以用有限的特征構(gòu)造無限的零部件實體模型,同時利用參數(shù)化功能實現(xiàn)零部件的系列化。特征是特征設(shè)計和特征識別的關(guān)聯(lián),不僅體現(xiàn)產(chǎn)品的功能和工程含義,而且是CAD/CAM集成化發(fā)展的方向。
3.標(biāo)準(zhǔn)件庫
SolidWorks提供了企業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)件模型,只需將需要的模型下載,保存到PDM庫中即可建立符合企業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)件庫,設(shè)計時可直接調(diào)用這些可復(fù)用元素,從而極大地提高了設(shè)計效率。
4.基礎(chǔ)件庫
企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時,往往在原來的產(chǎn)品上加以改進(jìn),其結(jié)構(gòu)變化并不大,而且產(chǎn)品中相似的零件非常多,如起動機的軸、圓筒等零件,不同系列之、司的零件非常相似,可以從一個基礎(chǔ)模型上修改得到,這樣就可以避免重復(fù)全新設(shè)計。
5.通用件庫
將一些可以重復(fù)使用的零件或部件建立成企業(yè)通用件庫,是節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)周期的最重要的方法,如常用的軸套、鎖圈、刷架底板和開口圈等。
三、APQP過程管理
APQP(Advanced Product Ouality Planning,產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計劃)是汽車行業(yè)TS16949標(biāo)準(zhǔn)中用于控制產(chǎn)品質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)工具,它是一種為滿足產(chǎn)品項目規(guī)定,在新產(chǎn)品投入以前,用來確定和制定確保生產(chǎn)某具體產(chǎn)品或系列產(chǎn)品使客戶滿意所采取的一種結(jié)構(gòu)化過程的方法,包括從產(chǎn)品的概念設(shè)計、設(shè)計開發(fā)、過程開發(fā)、試生產(chǎn)到生產(chǎn),以及全過程中的信息反饋、糾正措施和持續(xù)改進(jìn)活動。APQP過程管理對于提高產(chǎn)品質(zhì)量的具有重要的意義。
1.基于APQP過程管理的項目結(jié)構(gòu)
APQP包含五個基本過程:計劃和定義、產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)、過程設(shè)計和開發(fā)、產(chǎn)品和過程的確認(rèn)及反饋、評定和糾正措施;贏PQP過程,PDM按產(chǎn)品系列和品種大類建立產(chǎn)品項目管理目錄,貫穿了產(chǎn)品整個全生命周期數(shù)據(jù)管理,如圖6所示。
圖6 基于PDM的APQP全過程管理
2.協(xié)同設(shè)計審核流程
SolidWorks PDM系統(tǒng)提供了各部門并行工程的工作流程,零件的CAD主模型使得在SolidWorks PDM環(huán)境下不同設(shè)計領(lǐng)域的人員能夠?qū)崟r共享產(chǎn)品信息,使得產(chǎn)品設(shè)計、工程分析、工藝設(shè)計、質(zhì)檢測試和生產(chǎn)制造等人員能夠提前共享設(shè)計成果,共同參與產(chǎn)品設(shè)計開發(fā),在線瀏覽產(chǎn)品設(shè)計圖,實現(xiàn)并行集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。
而且,基于PDM圖形化的流程管理(圖7),APQP中的各個過程不再是一個孤立的單元,產(chǎn)品概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程分析、工藝設(shè)計和質(zhì)量檢驗等各個階段之間形成有效的審核反饋機制,從而在設(shè)計前期,團(tuán)隊能夠從各個不同專業(yè)進(jìn)行有效溝通,減少錯誤,提高效率。
3.研發(fā)變更管理
變更管理是企業(yè)研發(fā)管理的重要一環(huán),而在變更申請、變更發(fā)布和變更執(zhí)行過程管理中,關(guān)鍵問題是各部門數(shù)據(jù)的更新不同步,各部門應(yīng)用的版本經(jīng)常不一致,沒有同時獲得最新版本的設(shè)計數(shù)據(jù)。
應(yīng)用SolidWorks PDM的3D關(guān)聯(lián)管理,在零件建模、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計和質(zhì)檢計劃中充分應(yīng)用SolidWorks 3D設(shè)計的關(guān)聯(lián)性,通過SolidWorks PDM條目管理使得各種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在電子倉庫進(jìn)行有效同步更新。PDM管理的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)為指針參考引用,如圖8所示,即當(dāng)設(shè)計數(shù)據(jù)源頭發(fā)生更改后,相關(guān)的零部件、工藝卡、模具設(shè)計和質(zhì)檢文件等引用文件將會顯示設(shè)計圖最新版本的提示,通過PDM“最新版本更新”方式及時將所有關(guān)聯(lián)技術(shù)文件更新至最新版本的設(shè)計數(shù)據(jù),從而確保在更改發(fā)生時多部門文檔的同步性,避免更新不到位或應(yīng)用舊圖現(xiàn)象。
圖7 PDM圖形化的流程管理
圖8 基于SolidWorks PDM條目管理的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)同步更新
四、應(yīng)用效果
應(yīng)用SolidWorks PDM平臺,長沙汽電汽車零部件有限公司的研發(fā)管理水平有了一個新的發(fā)展。主要表現(xiàn)在三方面:①提高了研發(fā)效率,PDM實施貫徹了設(shè)計的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化工作,配合特征庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫和通用件庫等企業(yè)知識庫的管理與使用,提高了設(shè)計的復(fù)用性,通過PDM共享數(shù)據(jù)庫與協(xié)同研發(fā)流程構(gòu)建起產(chǎn)品并行設(shè)計平臺,實現(xiàn)了小組協(xié)同設(shè)計,團(tuán)隊合作更緊密;②提高了產(chǎn)品質(zhì)量,在設(shè)計過程中,多學(xué)科專業(yè)人員通過PDM事先參與產(chǎn)品多方案的評審,及時反饋信息,擺脫了傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計,實現(xiàn)了基于分析的優(yōu)化設(shè)計及多學(xué)科的協(xié)同評審;③提高企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)思維,也有效保護(hù)了企業(yè)的知識資產(chǎn)。
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本文標(biāo)題:PDM系統(tǒng)在汽車零配件研發(fā)管理中的應(yīng)用
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