基于PDM的工艺管理方法 - 文章

基于PDM的工艺管理方法

作者：中国航天科工集团三十五研究所牟联常

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一、引言

工艺是连接设计与制造的桥梁，工艺管理是对工艺相关信息的组织和处理过程的管理，是制造过程中最活跃的因素，工艺管理的水平决定了产品的成本和质量。

制造业正进行并行化、电子化的过程，产品信息的管理越来越趋向于复杂。为适应这种纷繁复杂的产品设计、生产过程，各种辅助系统不断出现，为实现产品的快速上市和高质量提高强大的平台支持。PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统就是其中一种用来管理产品各种信息的数字化系统，实现对产品开发、生产过程的统一管理。

本文对在PDM系统支撑下的工艺管理方法进行研究，结合型号工作中与工艺工作相关的问题，探索一种新的工艺工作程序，以实现产品的低成本、高质量，提高工艺管理水平。

二、工艺管理内涵

工艺管理在国家标准《机械制造工艺基本术语》中被定义为“ 科学地计划、组织和控制各项工艺工作的全过程”。可见，工艺管理具有广泛、丰富的内容，贯穿于整个工艺工程之中。

2.1 工艺管理的内容

工艺管理对工艺工作中的各种信息和过程的进行管理，主要包括:1)管理体系;2)工艺文件; 3)工艺纪律;4)现场工艺管理;5)员工素质及积极性;6)工艺技术;7)售后工艺服务；8)工艺师队伍等方面。其中，对工艺纪律、现场工艺管理、员工素质及积极性、工艺师队伍的管理主要依靠先进的管理方法、发挥人的主观能动性来实现，属于工艺管理工作“软”的方面；而对管理体系、工艺文件、工艺技术、售后工艺服务的管理是对一定客观实体的保存与控制，属于工艺管理工作“硬”的方面。工艺工程的实现是以工艺文件的流转来完成的，因此对工艺文件的管理是工艺管理中最主要的方面。

管理体系以体系文件为基础，从工艺工作的各方面规范工作的方法、流程和结果，优秀的管理体系必然具有完备、便于操作的体系文件。大量的国家标准、部门标准、行业标准是体系文件的重要组成部分，同时，还包括根据厂、所不同的环境和条件不断积累和总结而形成的具有良好适应性的规范性文件。

此处的工艺文件属于广义的范畴，主要包括工艺总方案、物料清单、工艺规程、技术通知单、工艺文件更改单等各种工艺规程类和技术文档类文件。工艺文件应具有完整性、正确性和统一性，然而由于生产过程的复杂性、不同部门的不协调性和传统管理方法的局限性，达到这样的目标通常是困难的。工艺文件残缺、版本混乱、工艺现场与工艺文件的不统一经常是困扰生产企业的问题。

工艺技术是指工艺工作中具有一定技术含量，对工艺过程具有一定促进作用的工艺方法，在生产过程中主要体现为：工艺攻关，工艺优化，新技术、新材料、新方法的采用等。工艺技术需要以客观实体的形式保存下来，一方面真正改进工艺过程，另一方面进行知识的传承。因此，对工艺技术的管理是通过对技术报告、优化的工艺文件等载体的管理来实现的。

市场机制的成熟和完善要求对产品的全生命周期进行管理，售后工艺服务越来越成为衡量产品质量的重要方面。售后工艺服务具有时间紧、情况突然、原因不明等特点，需要结合产品特性和工艺方法完成，售后工艺服务的管理是工艺管理的重要内容。

2.2 工艺管理的层次

工艺管理的内容繁多，按产品的实现过程可以将它们分为工艺规划信息、零件工艺信息、工艺过程信息和附加信息四个层次，分别从总体规划、具体实现、过程控制和附属部分等方面描述工艺管理的内容，如图1所示。

图 1 工艺管理的层次

工艺规划信息指导企业规划产品的总体工艺方案，主要包括工艺BOM、零部件分工路线、工装设备清单和人工材料消耗汇总等；零件工艺信息描述零件加工或装配方法与过程，它关注如何合理利用企业已有资源来实现符合设计要求的零件；工艺过程信息指与工艺规划信息及零件工艺信息处理过程相关的信息，用于描述工艺规划信息和零件工艺信息的处理流程、状态变迁及版本升级等内容。

三、PDM的应用

为了解决大量的工程图纸、技术文档以及CAD文件的计算机管理问题，PDM技术于20世纪80年代初期出现。PDM以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）的技术。PDM提供一个工作平台来实现产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。PDM以产品数据为核心，实现静态的产品数据和动态的工作流程的管理。

对于制造企业而言，产品设计、原材料采购、零部件生产加工、装配、产品销售以及售后服务等各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但基本上自成体系，彼此之间缺少有效的信息共享和利用，所谓的“信息孤岛”随处可见。所以，实现产品数据信息的有序、正确、安全地管理将成为企业在激烈的市场竞争中保持不败的关键因素。PDM是实现这种管理的一种有效辅助技术。

四、PDM系统中工艺管理的实现

4.1 工艺规划的管理

工艺规划包括基于产品的装配工艺规划和基于零件的机加工艺规划，从总体上制定产品实现的工艺方案。在PDM系统中按型号建立完整的产品结构树，以一个个“空盒”的组成产品结构。型号工艺师（即工艺规划人员）以此产品结构树为基础，制定各个“空盒”的工艺总方案、工艺路线、物料清单等，并与产品结构树的特点节点形成对应关系，从工艺规划的层次向“空盒”增加信息。

工艺规划数据保存于PDM数据库中，依靠局域网或Inter网实现一定范围的集成。各种信息的传递都以可见、可查的形式进行，不仅提高了工作效率，同时也具有良好的安全性。

4.2 零件工艺设计的管理

为了避免工艺相对于车间的滞后性，一种流行的办法是实行工艺的二级管理，即在车间组建专业工艺组，与车间保持密切联系，另外在车间之上组建工艺技术处，从事工艺规划、协调等方面的工作。

在这样一种体系中，依靠PDM可以很好地实现工艺规划与零件工艺设计之间的信息传递和管理。工艺人员以附加了工艺规划的信息的产品结构树为基础，按照拟定的工艺方案、路线在单机的状态下依靠CAPP软件完成工艺的详细设计，并将此工艺文件上挂到产品结构树中的对应节点，从零件工艺详细设计的层次向“空盒”增加信息。相关人员可以基于产品结构树进行工艺文件的审阅和签署，完成后即形成产品工艺的相对固定版本，产品结构树逐渐从“空盒”状态转变为包含完整工艺信息的产品信息模型。

4.3 工艺过程的管理

在产品的工艺过程中，存在大量的反复、变更、修改、替换等中间过程，对这些过程控制的有效程度是反映工艺管理水平的重要指标。典型的工艺过程包括因设计更改、工艺更改、工艺优化和改进等引起的工艺更改，因返修产生的临时工艺，因产品转阶段引起的工艺版本升级，因设备维护或维修带来的工艺临时变更，新材料、新设备、新方法的采用引起的工艺改善，以往产品的重新投产带来的对旧工艺的整理和改进等等。

PDM系统下各种工艺文件都进行集中管理，保证了其完整性、正确性和唯一性，能很好地控制不同阶段和版本。所有变更的进行都做到有章可依、有据可查，能够有效的控制复杂的工艺过程能，对工艺管理水平的提高具有很大的帮助。

4.4 附加信息的管理

诸如工艺攻关、工艺优化等技术报告也与产品结构树相关联，作为产品的附加信息在PDM数据库中保存。更多的附加信息可以不断地增加到产品结构树当中，形成丰富、完整的产品数字化模型。

PDM系统中的工艺管理以产品结构树展开，产品结构树上信息不断充实的过程就是产品的工艺过程，如图2所示。

五、基于PDM的工艺管理的优势和发展趋势

PDM系统对产品数据进行统一管理，保证了工艺信息的完整和唯一。整个工艺过程以PDM中的产品结构树为中心展开，具有良好的协调性和统一性，使得工艺管理工作在一种有序、可控的状态下进行。由于人的精力有限以及纸质文件的不易保存，往往造成不同阶段、不同版本之间的混乱，并由此产生整理、清查的重复性劳动，而PDM系统能够很好的解决这些问题。总之，基于PDM的工艺管理解决了传统管理方法中不确定、不可控因素对工艺过程的影响，具有高效、高质的优点。

工艺过程只是产品生命周期的一部分，产品概念设计、详细设计都是其重要组成部分。基于PDM系统甚至可以实现设计、制造的全面集成，从根本上改变传统产品开发过程。借助成熟的CAD/CAM工具软件（如UG、Pro/Engineer等），产品的设计信息完全依托PDM系统向制造过程传递，实现无图纸的产品设计与制造。依靠完善的网络技术，可以在全球范围内实现并行的产品开发，进行全新的制造业变革。

参考文献
1 刘清华,万立,熊体凡.基于PDM的工艺管理研究.中国机械工程,15(1):34～38
2 魏双情.以型号为中心强化工艺管理.航天工艺,2001(1):6～7
3 吕玲,马自勤,王秀伦.制造业工艺管理水平的多极模糊评价.现代制造工程,2004(2): 31～33(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/12/2006)


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