工藝設(shè)計與管理的數(shù)字化是制造企業(yè)“甩圖紙”的核心內(nèi)容之一。隨著制造業(yè)企業(yè)越來越多地采用三維CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，基于三維產(chǎn)品模型工藝規(guī)劃已經(jīng)成為企業(yè)的迫切需求�；谌S產(chǎn)品模型的工藝應(yīng)用對提升企業(yè)工藝、制造質(zhì)量，提高企業(yè)產(chǎn)品的工藝創(chuàng)新能力、縮短產(chǎn)品研制周期，以及提高市場應(yīng)變能力具有重要意義。
哈飛公司工藝設(shè)計應(yīng)用背景及新需求
2004年，哈飛公司開始應(yīng)用二維CAPP進(jìn)行工藝設(shè)計，并在傳統(tǒng)的以二維圖紙的型號工藝設(shè)計中發(fā)揮了重要作用。在二維工藝設(shè)計中，工藝設(shè)計的表達(dá)通過大量文字描述和一些靜態(tài)視圖來完成，這種表達(dá)方式對于以二維圖紙作為制造依據(jù)的型號來說，仍然是比較方便快捷的工藝設(shè)計方式，并能清晰表達(dá)出工藝設(shè)計意圖。
近幾年，由于在大飛機(jī)等新型號的研制中，設(shè)計環(huán)節(jié)全面采用了MBD技術(shù)，即通過三維模型表達(dá)設(shè)計意圖，在三維模型上標(biāo)注尺寸、定義公差、注釋加工信息等，取消傳統(tǒng)的二維圖樣。二維CAPP已無法適應(yīng)這些型號研制需求，二維CAPP面對MBD技術(shù)暴露出來的主要不足是無法利用已有的三維產(chǎn)品模型的成果和三維產(chǎn)品模型表達(dá)能力強(qiáng)、形象直觀的優(yōu)勢，尤其是對裝配工藝規(guī)劃，由于裝配工藝自身特點，通過語言和靜態(tài)圖形描述很難完成準(zhǔn)確的裝配工藝規(guī)劃的表達(dá)，而裝配工藝又恰恰是產(chǎn)品形成的最后工藝環(huán)節(jié)，其工藝作用和指導(dǎo)意義不言而喻�；谏鲜鲈�，新型號基于三維產(chǎn)品模型的工藝規(guī)劃與設(shè)計已成為制約企業(yè)整體工藝質(zhì)量和效率的瓶頸，需求非常緊迫。
2010年，哈飛應(yīng)某廠所聯(lián)合研制的新型號應(yīng)用需求，實施了基于Windchill開發(fā)的企業(yè)級PDM系統(tǒng)，滿足了某型號相關(guān)各業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)協(xié)同管理、制造構(gòu)型管理(PBOM/MBOM管理)、工裝數(shù)據(jù)管理、集中數(shù)據(jù)管理（工程數(shù)據(jù)集/制造數(shù)據(jù)集/檢驗數(shù)據(jù)集/內(nèi)部文件等）、系統(tǒng)集成（二維CAPP集成/MES集成/MPM集成）等方面的實際需要。為了應(yīng)對MBD技術(shù)對工藝設(shè)計與管理帶來的挑戰(zhàn)，迫切需要建立基于MBD環(huán)境的三維工藝系統(tǒng)，以確保在工藝設(shè)計與管理等環(huán)節(jié)有效利用MBD模型，實現(xiàn)三維可視化環(huán)境下的工藝設(shè)計與管理。經(jīng)過多方論證，哈飛于2012年底決定引入PTC的三維工藝設(shè)計組件windchill MPMlink，并基于現(xiàn)有的windchill系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展，開發(fā)三維工藝設(shè)計與管理系統(tǒng)，以滿足飛機(jī)設(shè)計工藝一體化管理的需要。
三維工藝設(shè)計核心需求包括：
(1)基于現(xiàn)有的企業(yè)級PDM系統(tǒng)的單一數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)基于MBD的三維工藝規(guī)劃、三維工藝詳細(xì)設(shè)計、三維工藝指令創(chuàng)建，將三維MBD技術(shù)通過一體化管理平臺在全企業(yè)范圍內(nèi)貫徹；
(2)實現(xiàn)三維工藝設(shè)計的結(jié)構(gòu)化管理，并對工藝資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)三維設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝設(shè)計結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、工藝仿真數(shù)據(jù)、工藝資源的一體化管理；
(3)擴(kuò)充原有的PBOM和MBOM管理功能，實現(xiàn)三維PBOM/MBOM管理；
(4)實現(xiàn)設(shè)計制造更改的一體化，支持全局更改過程控制，確保設(shè)計更改能夠在制造端得到及時貫徹。
(5)建立工藝設(shè)計知識庫，對標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程和量具、夾具等工藝資源集中管理，并能夠與設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝設(shè)計結(jié)果等進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)計、工藝、工藝資源管理的一體化；
(6)實現(xiàn)三維工藝信息及設(shè)計數(shù)據(jù)向生產(chǎn)車間的打包發(fā)布，包括三維可視化工藝指令創(chuàng)建、制造數(shù)據(jù)打包處理等，使車間人員方便、快捷地獲取和瀏覽所需的制造數(shù)據(jù)。
基于PDM的一體化三維工藝設(shè)計系統(tǒng)的總體方案
由于哈飛公司企業(yè)級PDM系統(tǒng)以PTC公司的Windchill PDMLink模塊作為基礎(chǔ)平臺，而三維CAPP系統(tǒng)以PTC公司的Windchill MPMLink模塊作為基礎(chǔ)平臺，因此工藝設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)更好地實現(xiàn)一體化銜接。三維CAPP系統(tǒng)僅作為三維AO/FO的編制工具，通過它編制的AO/ FO文件既包含以文字形式表達(dá)的結(jié)構(gòu)化工藝基本信息，同時又包含三維裝配動畫、三維工序中間模型、CAD簡圖、圖片等實體文件，這些結(jié)構(gòu)信息和實體文件都是在PDM系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。同時三維工藝數(shù)據(jù)通過與數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成接口，可以發(fā)布到數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，車間生產(chǎn)現(xiàn)場的工人可以通過數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的三維可視化瀏覽功能，瀏覽三維工藝指令，指導(dǎo)操作。
三維工藝設(shè)計與企業(yè)PDM系統(tǒng)的一體化整合過程包括：
(1)當(dāng)設(shè)計更改/PBOM等發(fā)生更改時，PDM系統(tǒng)能夠白動提示相應(yīng)工藝文件編制人員，由編制人員決定是否對工藝文件進(jìn)行更改。
(2)編制人員可從PDM系統(tǒng)直接啟動工藝編輯環(huán)境，進(jìn)行工藝設(shè)計和編輯工作。
(3)工藝編輯環(huán)境利用PDM系統(tǒng)的用戶身份信息，直接利用PDM系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置信息進(jìn)行安全控制。
(4)工藝編輯環(huán)境直接利用PDM系統(tǒng)管理的PBOM/MBOM相關(guān)信息及三維設(shè)計模型/工藝模型等產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計工作。
(5)在工藝編輯環(huán)境中可直接打開PDM系統(tǒng)中的PBOM/MBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，基于PBOM/MBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)節(jié)點啟動相應(yīng)的工藝設(shè)計工作，建立的工藝文件自動與PBOM/MBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相應(yīng)節(jié)點建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。
(6)工藝編輯環(huán)境直接利用PDM系統(tǒng)中的工序、工藝資源等業(yè)務(wù)對象模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織和存儲。
(7)基于工藝編輯環(huán)境產(chǎn)生的工藝設(shè)計結(jié)果直接保存至PDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，需要編輯和修改時直接從PDM系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)在工藝編輯器中打開。
Windchill系統(tǒng)能對設(shè)計信息和工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲和管理，當(dāng)設(shè)計數(shù)據(jù)發(fā)生更改時，能自動傳播至工藝環(huán)節(jié)，提醒進(jìn)行相關(guān)工藝數(shù)據(jù)更改，或與設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，實現(xiàn)設(shè)計制造數(shù)據(jù)的一體化管理。設(shè)計制造數(shù)據(jù)一體化管理過程見圖1。
圖1 設(shè)計制造數(shù)據(jù)的一體化管理過程圖
基于PDM平臺的一體化工藝設(shè)計環(huán)境的優(yōu)點包括：
(1)單一的編制入口，所有工藝編制人員通過統(tǒng)一的入口登錄系統(tǒng)進(jìn)行工藝文件的編制和修改，并且三維工藝系統(tǒng)集成于PDM中，實現(xiàn)與PDM無縫對接。
(2)工藝文件采用標(biāo)準(zhǔn)化和對象化管理方式，工藝文件的管理顆粒度可以達(dá)到工序級。
(3)工藝資源對象化管理，通過統(tǒng)一資源庫的建立和對接，使工藝編制在用到工藝資源時，只需要調(diào)用統(tǒng)一的工藝資源庫中的工藝資源，使得工藝文件更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
(4)工藝規(guī)程中加入三維數(shù)模和動畫，工藝展現(xiàn)更加直觀，有助于幫助下游的生產(chǎn)和制造等部門更好的理解零組件的裝配和制造過程。
三維工藝設(shè)計系統(tǒng)核心功能
1.三維工藝文件編制和輸出
(1)通過“內(nèi)容”與“展現(xiàn)”分離的工藝文件編輯環(huán)境，實現(xiàn)三維AO、FO方便、快捷地設(shè)計、預(yù)覽與輸出。
(2)工藝文件編制過程中，其工序?qū)ο罂申P(guān)聯(lián)技術(shù)文件、數(shù)控程序、生產(chǎn)說明書、典型工藝規(guī)程、電子展開、供應(yīng)狀態(tài)、工裝數(shù)模等數(shù)據(jù)。
(3)內(nèi)嵌工藝知識庫，包括“工程圖符”與“常用術(shù)語”。支持尺寸公差、形位公差等工藝特殊符號的編輯、輸入與輸出。
(4)提供工藝文件的輸出與預(yù)覽功能，在預(yù)覽時可動態(tài)獲取輕量化三維模型、裝配動面生成可交互的工藝文件。
(5)系統(tǒng)支持從PDM系統(tǒng)中獲取已經(jīng)存在的EBOM/PBOM/MBOM/TBOM中的三維設(shè)計模型/工藝模型/工裝模型輕量化模型和本地上傳輕量化模型兩種方式進(jìn)行中間模型設(shè)計和批注，裝配動畫制作等工藝設(shè)計工作。
(6)在上傳工藝簡圖時支持各種格式的圖片以粘帖的方式從本地插入三維工藝文件中。
(7)在工藝編輯和展示環(huán)境中，實現(xiàn)工序與工序簡圖、工序動畫的自動關(guān)聯(lián)。
(8)在PDM平臺中，利用PDM平臺的既有工作流，對工藝規(guī)程進(jìn)行校對、審核、批準(zhǔn)等簽署工作。
(9)支持對工藝規(guī)程的新建、檢出、檢入、修訂、刪除等操作，并可進(jìn)行工藝規(guī)程對象的更改管理、版本控制和屬性擴(kuò)展定制，支持對工藝文件設(shè)計結(jié)果的有效性進(jìn)行控制。
2.與應(yīng)用工具的集成
(1)通過與三維裝配動畫設(shè)計工具(3DVia Composer)、工藝簡圖設(shè)計工具(AutoCAD、CATIA)、三維可視化工具的封裝集成，在工藝編輯環(huán)境可直接瀏覽三維裝配動畫文件、工藝簡圖及三維可視化文件，建立工序?qū)ο笈c對應(yīng)動畫場景的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并能根據(jù)各工序裝配的零組件自動設(shè)置AO中的參裝零組件列表。
(2)利用三維輕量化工具標(biāo)準(zhǔn)功能實現(xiàn)三維模型中設(shè)計、工藝、檢驗信息的抓取（如結(jié)構(gòu)樹、MBD模型、三維標(biāo)注等），并可直接基于輕量化模型進(jìn)行測量和標(biāo)注。
(3)工序設(shè)計過程中，可以清楚了解每個工序下參裝零、部件的裝配情況，并可以利用可視化工具提供功能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、剖切、添加尺寸標(biāo)注、制作裝配動畫。
3.工藝資源管理
工藝資源按照使用地方不同，分為公共工藝資源庫和個人資源庫。公共資源庫分為工藝資源庫和工藝知識庫。工藝資源庫管理資源包括車間、工序名稱、工裝、刀具、工具、量具、設(shè)備、材料、工藝常用語。工藝知識庫包括典型工藝、工藝模板、工序模板、工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。個人資源庫包括工藝模板、工序模板、個人常用語。
工藝資源間的約束關(guān)系包括：(1)車間包含不同設(shè)備，設(shè)備對應(yīng)多種刀量具及工裝；(2)設(shè)備也隱形決定了可加工材料（規(guī)格、材質(zhì)）；(3)材料對應(yīng)特定的典型工藝（熱表處理）；(4)工序名稱與車間和設(shè)備有相應(yīng)的約束關(guān)系。
工藝資源的管理和應(yīng)用要求：
(1)利用Windchill MPMLink標(biāo)準(zhǔn)功能建立統(tǒng)一的工藝知識和資源數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)以結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)管理方式將工藝設(shè)計過程中使用到的工藝標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)備、工裝、材料等信息有序的關(guān)聯(lián)管理起來，實現(xiàn)基于編碼對工藝資源進(jìn)行唯一標(biāo)識，并能在工藝資源庫中詳細(xì)描述它們之間的依存和約束關(guān)系；(2)在工藝資源庫中對工藝模板進(jìn)行管理，通過在工藝模板中預(yù)先定義工序、工藝資源等信息，確保后續(xù)工藝規(guī)程設(shè)計中能夠直接重用模板中信息；(3)實現(xiàn)工藝編輯環(huán)境與工藝資源庫的一體化整合，使得工藝工程師在工藝設(shè)計過程中，可以直接調(diào)用工藝資源對象進(jìn)行引用；(4)支持兩種形式的工藝資源引用：整本工藝規(guī)程的引用和工序級別的引用，在引用工藝資源過程中能夠建立工藝資源與工藝規(guī)程對象或工序?qū)ο笾g的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
4.工藝數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化
Windchill系統(tǒng)的三維工藝管理功能不僅支持AO/FO的結(jié)構(gòu)化管理，還支持工藝文件編制過程中所用到的工藝資源的結(jié)構(gòu)化管理（圖2）。
圖2 工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理
通過三維工藝管理功能，AO、FO中包括的工序/工步、工藝資源等信息作為單獨對象在三維工藝管理中進(jìn)行有效組織，并建立了關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終形成錯綜復(fù)雜的工藝信息網(wǎng)絡(luò)樹。型號生產(chǎn)現(xiàn)場需要用到的AO/FO等工藝文件將通過三維工藝管理提供的工藝匯總能力，獲取系統(tǒng)中存儲的相應(yīng)工藝信息，生成滿足特定業(yè)務(wù)需要的工藝文件格式，工藝文件格式可由用戶自由定義，從而可有效保證三維工藝管理中存儲的工藝信息和生產(chǎn)現(xiàn)場采用的工藝文件間的一致性。
5.三維工藝數(shù)據(jù)向生產(chǎn)現(xiàn)場的發(fā)布
在PDM系統(tǒng)與數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)之間，AO/FO的結(jié)構(gòu)化信息是以XML格式進(jìn)行交換，三維CAPP編制完成后，便會在PDM系統(tǒng)中創(chuàng)建工藝規(guī)程文件和接口所需的XML文件，PDM中工藝規(guī)程新增或更改發(fā)布后，PDM通過Webservices將結(jié)構(gòu)化工藝信息、工藝發(fā)布結(jié)果及相關(guān)文件（包括三維動畫、可視化工藝模型、二維工藝簡圖等）URL的鏈接信息傳遞至數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)。在生產(chǎn)現(xiàn)場制造過程中，操作者能夠方便快捷的查看工藝發(fā)布結(jié)果、3D工藝標(biāo)注信息和拆裝模擬動畫，在直觀的數(shù)據(jù)環(huán)境下進(jìn)行零件制造和裝配工作。
結(jié)束語
目前，哈飛公司基于PDM的一體化三維工藝設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)在新型號上線應(yīng)用，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)二維工藝設(shè)計與工藝數(shù)據(jù)管理的理念，實現(xiàn)了新型號設(shè)計制造更改過程的一體化、三維工藝數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、工序和資源的標(biāo)準(zhǔn)化管理。同時，通過PDM系統(tǒng)與數(shù)字化生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成應(yīng)用，使三維工藝數(shù)據(jù)能夠及時、快速、有效地發(fā)布到生產(chǎn)現(xiàn)場，指導(dǎo)車間工人順暢完成裝配制造工作。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/
本文標(biāo)題：基于PDM的一體化三維工藝設(shè)計
本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/14019313413.html
相關(guān)文章
