0 前言
數(shù)字化、信息化是智能制造的基礎(chǔ)，CAD的普及推動(dòng)了PDM系統(tǒng)應(yīng)用的普及。近年來(lái)企業(yè)在逐步構(gòu)建以TeamCenter系統(tǒng)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、工藝一體化的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)平臺(tái)，把更多的與產(chǎn)品研發(fā)有關(guān)的數(shù)據(jù)集中到PLM平臺(tái)統(tǒng)一管理。作為制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的重要組成部分，過(guò)程開(kāi)發(fā)（有些企業(yè)習(xí)慣叫工藝設(shè)計(jì)）如何與產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同，如何應(yīng)用數(shù)字化信息系統(tǒng)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，如何實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，如何對(duì)工藝設(shè)計(jì)要素結(jié)構(gòu)化......也是很多企業(yè)正在考慮和尋找的答案。
筆者所在的企業(yè)，很多年前就選擇了NX（當(dāng)時(shí)叫UG）和PDM軟件產(chǎn)品，由于在企業(yè)組織架構(gòu)上，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師和工藝設(shè)計(jì)工藝師都隸屬于技術(shù)中心，所以，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)也是利用PDM平臺(tái)進(jìn)行，用NX畫(huà)工序圖，用OFFICE軟件完成其它工藝文件的輸出。從形式上看，早已實(shí)現(xiàn)了工藝數(shù)字化。但從內(nèi)容上看，工藝知識(shí)的積累，工藝數(shù)據(jù)的重用，工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)協(xié)同仍然存在較多問(wèn)題。
在上述背景下，2014年，企業(yè)開(kāi)始了基于TCM模塊的工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理實(shí)施項(xiàng)目。
1 工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)的選擇
曾經(jīng)，企業(yè)工藝部門(mén)也嘗試?yán)脟?guó)產(chǎn)某CAPP系統(tǒng)，進(jìn)行定制化工藝設(shè)計(jì)，雖然最初使用時(shí)也體現(xiàn)出用戶界面友好，工藝文件輸出效率高的優(yōu)勢(shì)，但由于CAPP系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)相互獨(dú)立，CAPP系統(tǒng)無(wú)法與企業(yè)的CAD軟件UG集成，工藝數(shù)據(jù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)沒(méi)有關(guān)聯(lián)等原因，短期試用后最終還是放棄了。
企業(yè)從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃著想，最終選擇了基于現(xiàn)有的TeamCenter系統(tǒng)的TCM工藝制造模塊。主要考慮的因素有：企業(yè)原先的工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)已經(jīng)在TC系統(tǒng)中完成（文件夾組織管理），工藝設(shè)計(jì)師熟悉TC的使用；工藝數(shù)據(jù)需要結(jié)構(gòu)化管理，需要與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)；企業(yè)今后將考慮PLM與ERP、MES系統(tǒng)的集成；BOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳遞的需要；TCM已經(jīng)是較為成熟的制造數(shù)據(jù)管理平臺(tái)等。
圖1.數(shù)字化制造管理平臺(tái)
2 TCM的主要應(yīng)用功能
TCM的實(shí)施也是按照長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，分期實(shí)施的策略推進(jìn)。初期的主要目標(biāo)是搭建工作框架平臺(tái)和工藝要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，同時(shí)積累數(shù)據(jù)，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，為后續(xù)的深化應(yīng)用打基礎(chǔ)。過(guò)去幾年我們企業(yè)主要做了以下的一些探索。
圖2.3P1R示意圖
2.1 3P1R的工藝設(shè)計(jì)要素結(jié)構(gòu)化
工藝設(shè)計(jì)（Process）考慮的主要因素包括加工的產(chǎn)品對(duì)象（Product）、加工的場(chǎng)所工廠或車(chē)間（Plant）、加工過(guò)程中用到的制造資源（Resource），包括各類(lèi)工裝、設(shè)備、材料等，將3P1R的工藝要素結(jié)構(gòu)化管理，如圖2。
2.2 工藝標(biāo)準(zhǔn)化工作
工藝統(tǒng)一設(shè)計(jì)平臺(tái)后，對(duì)各類(lèi)工藝文檔模板的數(shù)量、樣式、版本都做了定義明確，加強(qiáng)了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理。對(duì)于企業(yè)的工藝類(lèi)型也進(jìn)行了梳理，明確將工藝分分為裝配、機(jī)加、鍛造、熱處理四大工藝類(lèi)型。
此外，工藝過(guò)程件編碼、工裝編號(hào)也同步作了規(guī)范。
圖3.制造過(guò)程件編碼示例
2.3 工藝開(kāi)發(fā)流程固化
企業(yè)的工藝開(kāi)發(fā)流程大致包括三部分，前期的工藝策劃相關(guān)工作，隨后的產(chǎn)品零件工藝設(shè)計(jì)相關(guān)工作，以及最終具體的工藝文檔形成和輸出。
2.3.1 工藝策劃
這部分具體包括工藝立項(xiàng)、方案評(píng)審、PBOM構(gòu)建、制造策略定義、PBOM審批、工藝任務(wù)指派等系列流程。在TCM系統(tǒng)中主要體現(xiàn)為PBOM的構(gòu)建與審批、自制或采購(gòu)的制造策略、自制件的工藝任務(wù)指派，通過(guò)TCM系統(tǒng)還可以將工作的先后順序固化。
圖4.PBOM構(gòu)建示意圖
圖5.工藝任務(wù)指派示例
2.3.2 工藝開(kāi)發(fā)
工藝制造工程師（ME）接收任務(wù)后，根據(jù)各自的工藝模塊進(jìn)行專(zhuān)業(yè)工藝過(guò)程開(kāi)發(fā)工作。
圖6.TCM機(jī)加工藝BOP設(shè)計(jì)示例
2.3.3 工藝輸出
最終的工藝文檔輸出，通過(guò)定制功能菜單或二次開(kāi)發(fā)功能菜單，自動(dòng)完成部分工藝文檔的輸出。 對(duì)于機(jī)加工藝，系統(tǒng)讀取工藝下級(jí)工序，按順序輸出工藝過(guò)程。
2.4 BOM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳遞
在我們企業(yè)，技術(shù)中心作為ERP系統(tǒng)物料主數(shù)據(jù)的源頭，需要負(fù)責(zé)ERP系統(tǒng)物料主數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、EBOM結(jié)構(gòu)的維護(hù)、工藝路線的維護(hù)、工程更改引發(fā)的物料數(shù)據(jù)更新等工作。TCM應(yīng)用之前，主要靠人工維護(hù)完成EBOM到MBOM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。借助于TCM模塊和二次開(kāi)發(fā)，初步實(shí)現(xiàn)EBOM——PBOM——MBOM清單的轉(zhuǎn)換和輸出工作，在TCM導(dǎo)出的MBOM基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單校核工作，即可直接導(dǎo)入ERP系統(tǒng)，完成工程部門(mén)的MBOM數(shù)據(jù)維護(hù)工作。在ERP系統(tǒng)中，再經(jīng)過(guò)其它職能部門(mén)的相關(guān)數(shù)據(jù)維護(hù)，從而形成企業(yè)完整的MBOM。TCM的應(yīng)用為今后PLM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成打下基礎(chǔ)。
圖7制造資源庫(kù)樣例
2.5 完善了制造資源分類(lèi)管理
通過(guò)TCM實(shí)施，進(jìn)一步完善了企業(yè)制造資源分類(lèi)管理(如圖7)，對(duì)企業(yè)所有的工裝，統(tǒng)一納入制造資源分類(lèi)庫(kù)，并給予物料編號(hào)后維護(hù)進(jìn)入ERP系統(tǒng)。
2.6 初步建立了工藝資源庫(kù)（知識(shí)庫(kù)）
通過(guò)建立典型工藝、工序庫(kù)，提供工藝借用和重用，提高工藝設(shè)計(jì)效率。
3 TCM實(shí)施效果與問(wèn)題總結(jié)
經(jīng)過(guò)兩年多的項(xiàng)目建設(shè)，TCM項(xiàng)目終于上線應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理，工藝數(shù)據(jù)管理更加清晰。從工藝制造工程師的反饋來(lái)看，雖然有點(diǎn)繁瑣，但經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和詳細(xì)的用戶手冊(cè)指導(dǎo)，加上實(shí)施方技術(shù)支持的及時(shí)跟進(jìn)，上線后在操作上倒是沒(méi)有太多的抱怨。系統(tǒng)上線應(yīng)用后的進(jìn)展，與預(yù)期有差距，這個(gè)差距不是項(xiàng)目功能目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，主要痛點(diǎn)還是在應(yīng)用上，影響TCM應(yīng)用的因素有：
3.1 新老工藝數(shù)據(jù)問(wèn)題
按最初的設(shè)想，新老劃斷，老的工藝設(shè)計(jì)模式停用，老數(shù)據(jù)僅供查閱調(diào)用。但實(shí)際上全新數(shù)據(jù)量有限，多數(shù)工藝還是在原有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的修訂工作。因?yàn)楣に嚹０�、工藝模式變化較大，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的工作量很大，在工作進(jìn)度不能因項(xiàng)目受到影響的前提下，最終妥協(xié)成新老工藝模式并存的局面。
3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)短板制約問(wèn)題
3.2.1 EBOM的結(jié)構(gòu)化問(wèn)題
原本以為，企業(yè)應(yīng)用PDM多年，又是西門(mén)子產(chǎn)品TC+NX的無(wú)縫集成組合，CAD-BOM與TC-BOM集成聯(lián)動(dòng)，EBOM應(yīng)用能夠支持TCM的后續(xù)工作。實(shí)際上，TCM上線后遇到的第一個(gè)難題就是EBOM結(jié)構(gòu)化問(wèn)題。根據(jù)TCM應(yīng)用框架，TCM與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的銜接是從EBOM到PBOM的轉(zhuǎn)換開(kāi)始。非結(jié)構(gòu)化的EXCEL文件形式的EBOM無(wú)法轉(zhuǎn)換，需要TC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)管理器構(gòu)建的EBOM。因?yàn)槠髽I(yè)還沒(méi)有嚴(yán)格采用自頂而下的設(shè)計(jì)方式，部分產(chǎn)品總成沒(méi)有搭建結(jié)構(gòu)化的EBOM。為此，TCM上線后，又花了幾個(gè)月的時(shí)間，專(zhuān)門(mén)盯著產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師對(duì)EBOM進(jìn)行結(jié)構(gòu)化補(bǔ)缺工作。
3.2.2 數(shù)模缺失或不規(guī)范問(wèn)題
按照項(xiàng)目啟動(dòng)前設(shè)想，零件工序數(shù)模通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)模WAVE過(guò)來(lái)，裝配數(shù)模直接借用總成數(shù)模，但實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，在TC系統(tǒng)中，那些外來(lái)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品幾乎都只有二維圖紙沒(méi)有數(shù)模，但對(duì)工藝來(lái)說(shuō)，所有的自制件都要工藝設(shè)計(jì)。
3.2.3 工藝編碼問(wèn)題
企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和制造策略的調(diào)整，也給工藝設(shè)計(jì)帶來(lái)編碼和管理問(wèn)題。TCM上線后，遇到了一些新的實(shí)際需求，如：某一零件有多個(gè)加工工藝方案，產(chǎn)生了工藝多方案編號(hào)與管理問(wèn)題；同一工藝中的工序多方案并存時(shí)的編碼與管理問(wèn)題等。
3.3 跨部門(mén)數(shù)據(jù)維護(hù)問(wèn)題
在我們企業(yè)，工藝設(shè)計(jì)主體在技術(shù)中心，但工作區(qū)域、制造設(shè)備的數(shù)據(jù)維護(hù)涉及制造工廠和規(guī)劃部門(mén)，相關(guān)數(shù)據(jù)的維護(hù)出現(xiàn)了滯后現(xiàn)象。
4 未來(lái)展望
盡管上線后遇到了一些意料之外的問(wèn)題，但作為未來(lái)數(shù)字化工廠和工業(yè)4.0的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，企業(yè)不僅要繼續(xù)優(yōu)化和深化現(xiàn)有工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化工作，構(gòu)建全息數(shù)字化工藝，今后還將進(jìn)一步深化工藝制造數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用：
4.1 推進(jìn)工藝數(shù)據(jù)可視化
TC系統(tǒng)的可視化功能十分強(qiáng)大，特別是象我們這樣的企業(yè)，NX是所有工程技術(shù)人員的基本CAD工具，工藝的工序圖模板和工具也是用NX軟件。
4.2 逐步應(yīng)用工藝仿真功能
仿真技術(shù)早已不局限于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝仿真也是今后考慮的重點(diǎn)方向。結(jié)合可視化數(shù)據(jù)推廣，電子工藝指導(dǎo)書(shū)也將隨著企業(yè)信息化工作的深入而納入選項(xiàng)。
4.3 工藝內(nèi)容結(jié)構(gòu)化是發(fā)展趨勢(shì)
從工藝設(shè)計(jì)要素結(jié)構(gòu)化，到工藝內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化管理是一個(gè)從粗到細(xì)的精細(xì)化管理的過(guò)程。從當(dāng)前TC系統(tǒng)功能來(lái)看，工藝設(shè)計(jì)的重要文檔PFMEA、控制計(jì)劃、檢驗(yàn)計(jì)劃已經(jīng)有比較成熟的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理方案，這個(gè)方案的應(yīng)用正在論證中。
4.4 與MES的集成
這個(gè)可能還比較遙遠(yuǎn)，但工藝與現(xiàn)場(chǎng)制造密切相關(guān)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)應(yīng)該是支持未來(lái)數(shù)字化工廠建設(shè)的基礎(chǔ)。
結(jié)論
利用TeamCenter的TCM模塊，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，可以打通上下游數(shù)據(jù)，為今后的工藝仿真和數(shù)字化工廠打下基礎(chǔ)。但TCM的實(shí)施本身，也需要做好相關(guān)的基礎(chǔ)工作，否則徒有其表，只能中看不中用，反而會(huì)引起工藝制造工程師的反感，不利于推動(dòng)工藝設(shè)計(jì)的數(shù)字化和結(jié)構(gòu)化工作。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/
本文標(biāo)題：工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理的實(shí)踐與思考
本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/support/11121821448.html
相關(guān)文章
