用信息技术提升工厂工艺水平

作者：三江航天集团万山特种车辆制造厂

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 据初步统计，实施工艺信息化后，工艺编制效率提高30％～40％，采用数控加工的底盘零部件由原来的40%增加到97%，而实现数控加工后的生产效率较传统加工方式普遍提高 了3～5倍，特别是采用数控等离子切割，加工效率提高了10多倍，使材料利用率由50％提高到80%；一次交检合格率提高了1.73％，达到99.93％...... 中国三江航天集团万山特种车辆制造厂(简称万山厂)是一家重型特种越野车零部件加工、总装厂，中国500家最大机械工业企业之一。工厂拥有各类加工设备1400余台套，具有较强的机械加工、焊接、铸造、锻造、齿轮加工、模具等大型机械产品制造和质量保证能力。尤其是2000年以来投资近1.4亿的技术改造项目，新增了各类高、精、尖的数控设备、加工中心、检测设备和仪器300余台(套)，是我国目前最为先进的计算机数控机械加工中心之一。 随着计算机应用的不断普及推广, 为适应激烈的市场竞争，工厂不断引入先进的管理思想和和管理方式，构建了内部局域网，并与集团广域网连接，购买并全面推广应用开目CAPP/BOM/EDM、Pro/E等软件，提高工艺准备和NC编程手段，又结合需要配置了开目PDM系统，解决了工艺管理问题。工艺信息化的全面实施，大大提升工厂的工艺技术和工艺管理水平，缩短了产品开发、研制、生产周期，提高了加工制造水平和产品质量。并以此为突破点，带动了工厂整体信息化建设，最终于2003年成为中国企业信息化500强企业之一，也是唯一一家非集团化的国营工厂。 一、实施工艺信息化的背景 （一）工厂发展需要工艺信息化 工厂为产品主导型企业，长期以来产品规模一直维持在一个相对平稳的水平上，自2000年以来，生产任务成倍增长，为实现速度、质量、成本与效益目标，工厂开始了大规模的技术改造，改造后的生产能力提高了4倍多，使得与原生产能力相匹配的工艺及管理均大大滞后。工厂认真分析了现代化设备与诸多落后手段的矛盾，在坚持“总体规划、分步实施、重点突破、效益驱动”的原则基础上，提出了以工艺信息化建设为突破口，进行CAPP、CAM、PDM等系统的建设，在工厂全面实施工艺信息化。 （二）存在的问题 工厂开始实施信息化之前，经过对工厂的工艺准备和工艺管理进行分析，我们认为以下问题需要解决： 1.工艺编制的效率低 工厂的工艺技术文件基本上是借助Excel和Word编辑完成，效率低下，工艺师的大部分工作是在进行重复性劳动，工艺师没有足够精力致力于工艺改进和新工艺研究。 2.工艺资源利用率不高 工厂在发展过程中，逐步积累了各种工艺资源，例如各种工艺装备、典型加工工艺；在编制工艺时，工艺资源不透明，没共享，查找十分困难，从而导致工艺资源利用率不高。 3.工艺信息汇总手段落后，效率低、容易出错 工艺设计的一项重要工作，是提交各种汇总清单，如配套件明细表、标准件明细表、工艺路线明细表、材料消耗定额、工艺装备汇总等，目前工厂主要采用手工完成各种汇总清单等。手工汇总效率低下、容易出错，工作烦琐，特别是对于变型多的产品，报表的统计更是如此。 4.技术部门间还存在着“信息孤岛”。 产品设计和工艺设计之间的信息没有集成，在进行工艺设计时不能有效的利用产品设计部门的设计CAD图纸信息。 5.工艺文件管理混乱。 企业在产品生产准备过程中积累的大量工艺文件，以前采用的仅仅是操作系统提供的文件管理功能，所有文件存放在各自使用的计算机或文件服务器中，分别由不同人来维护，往往造成同一设计文件有多处备份，对零部件的版本控制、借用管理和更改管理都非常不利。 6.工艺准备计划难以掌握。 以前工厂技术部门一直靠传统的纸质计划管理方式管理，计划下达后，不能时刻掌握项目的进展情况，不能实现产品开发或项目进度和工作状态的可视化动态控制。 7.工艺文件审签效率低。 工艺审签需要经过设计、校对、审核、会签、标检和发放等过程，这些工作还停留在人为传送、管理的基础上，缺乏有效的计算机辅助管理能力，影响了小组成员相互协同工作的效率。 8.工艺文件的版本、更改、打印难以控制。 计算机图档更改无痕，电子信息不能做到版本控制、版本储存。更改单查询、统计困难。图纸修改后版本只能靠人工管理，重复出现同样的差错。经过多次修改，出现多个版本，版本管理混乱；多个版本文档给日后产品数据维护带来极大不便；电子图纸随便打印，和纸质图纸不能保持一致。 9.手工编制数控加工程序效率低，风险大。 手工编程处理大量繁杂数据计算时容易出错，有的甚至无法手工编程；手工编程无法进行模拟加工过程，加大了试切风险，增加了制造成本。 二、总体规划与实施方法 （一）工艺信息化总体规划 我们将以上问题分为两类，一类为急需解决的问题（除问题6、7、8），另一类为非急需解决问题（问题6、7、8及信息化过程中出现的新需求），条件具备后实施可能效果更好。按照信息化实施的基本原则，我们提出分两步实施CAPP、CAM、PDM系统，分别解决以上两类问题。 第一步，实施CAPP、CAM系统和PDM系统的一部分，解决急需解决的问题，达到以下目标： 1. 提高工艺编制效率，减少重复工作。 2. 实现工艺资源的共享。 3. 实现工艺信息的自动汇总。 4. 工艺编制过程中自动提取利用设计信息（图形和属性）。 5. 实现工艺文件的统一管理、产品结构树管理。 6. 实现数控加工程序的软件编程。 第二步，全面实施PDM系统，建立部门级的并行工作环境，到达以下目标： 1. 实现工艺准备的项目（任务）管理。 2. 实现工艺文件的审签流程管理。 3. 实现工艺文件的更改、版本、打印的权限管理。 4. 实现工艺数据与管理、生产数据的交换、共享。 5. 随着信息化推进出现的新需求。 （二）工艺信息化实施方法 1.成立工艺信息化领导小组和项目实施组 工艺信息化建设是第一把手的工程，没有第一把手的全力支持并亲自参预是不可能取得很大进展的。工厂组建了以厂长为组长的工艺信息化领导小组，组建了以总工为组长的项目实施团队，并对团队中每一个项目参与人员的职责，进行了合理的分工，确保了实施该项目有充足的人力资源保证。 2.培养自己的信息化建设队伍 工厂采取请进来、走出去的培养方式，立足于培养提高本企业的管理和技术力量，培养一支自己的专业队伍，让计算机专业人员懂一些管理知识，管理人员懂一些计算机知识。 3.坚持按信息化实施基本原则组织实施 通过对国内外各家CAPP、CAM、PDM软件商进行综合考察，主要对各家公司的实力、软件开发能力、软件功能、产品线及技术支持与服务等进行了认真、细致的比较，结合工厂分两步实施的所要达到的目标，最终选定了武汉开目公司的KMCAPP和KMPDM系统及PTC公司的Pro/E软件。 第一步，实施开目公司的KMCAPP、BOM、EDM系统和PTC公司的Pro/E软件(KMBOM/EDM为PDM系统的一部分功能分离出单独使用，实施PDM后此功能将合并到PDM系统中)。 1.KMCAPP软件 工艺人员启动KMCAPP软件即可开始工艺文件的编制。KMCAPP软件可以读取CAD文档的图形和属性信息用于工艺编制，KMCAPP软件附带一个企业资源管理器，可以建立各种共享的工艺资源库供工艺人员利用。编制完成的工艺文件检入EDM系统进行管理。 2.KMBOM软件 KMBOM软件可以从CAD文档中读取产品结构信息，形成产品结构树，并存入EDM数据库中。KMBOM软件可以按产品结构汇总存在EDM系统中的工艺文件的工艺信息。 3.KMEDM软件 KMEDM软件可以管理产品结构信息及所有工艺技术文件。利用开目PDM系统提供的图档管理，有效的管理了零部件设计信息和工艺规程信息。对零部件和工艺规程进行了分类管理。具有对象检索功能，可通过描述对象所属的类别以及属性值或取值范围，搜索符合条件的对象。具有对象关联功能，可以建立零部件和工艺规程之间的动态条件关联和静态的指定关联。还可以进行对象版本管理，对已发布对象修订时将产生新的版本，系统可按对象版本号规则或人工指定产生版本号，系统能自动检查以保证代号相同的对象版本号不会重复。 4.Pro/E软件 Pro/E软件可以在Pro/E三维图形基础上进行NC编程，从而将大量繁杂数据计算交由计算机处理，减轻了编程人员劳动强度，对于复杂零件优势更为明显；在计算机上模拟加工过程，使编程工作更为贴近实际，编程人员优化程序更为方便；通过自动检测模拟最终加工结果，减小首件试切风险，有效降低制造成本。 这样我们成功的达到了第一步的所有目标。在第一步成功实施的经验和积累的数据基础上，我们开始实施第二步。 第二步，实施开目公司的KMPDM系统，构建工艺信息管理平台，全面集成CAD/CAPP/CAM软件。第二步的目标主要是侧重于管理与集成功能的实现，在详细调研了工厂的实际管理方式和工作流程后，开目公司实施人员和工厂实施人员联合制定了一套符合工厂需要的实施方案。 1.项目管理 利用开目PDM系统建立项目管理机制，实现工厂技术部门的项目定义、项目分解、项目数据录入、项目统计、项目跟踪、数据查询等功能，时时跟踪掌握项目的进展情况，加强了工厂技术部门的项目（任务）管理力度。 2.流程管理 采用开目PDM提供的工作流程管理功能，将企业实际的业务过程规范转化为计算机化的工作流模型，以实现过程的自动化和规范化。系统能判断过程的分支条件、触发条件等，自动发送消息推动过程的执行，自动进行操作权限的动态授权和回收。还可以进行工作流运行状态监控，发现并处理工作流运行过程中出现的意外情况。系统保存工作流的执行历史和有关信息，用于过程审计和追溯。 3.打印管理、更改管理 利用开目PDM系统提供的打印申请和更改申请功能，当用户进行打印操作时须进行打印申请的审批流程，来审批该打印操作是否合法，更改申请与其类似，对已发布的图档，如果需要更改，更改者提出更改申请，经过更改申请的审批流程，经审批后生成更改单，同时通知申请者更改图档，更改后的图纸以新版本入库，从而保证产品数据的完整性、一致性、可追溯性。 4.与其他系统的数据共享 PDM系统管理的有物料信息、产品结构信息、加工工艺信息等需要与ERP系统或MRPⅡ系统共享。我们采用中间式接口方式中，PDM系统将ERP系统所需的信息生成中间文件或中间数据表，ERP系统直接读取中间文件或中间表中的信息写入数据库中。 三、实施效果 通过两期的实施，我厂基本上完成了工艺信息化建设，实现了CAD/CAPP/CAM/PDM全面应用与集成，实现了工艺方案编制、产品结构建立、工艺计划下达、工艺规程编制、数控加工编程、虚拟加工、工艺文件管理、工艺信息汇总等工艺准备过程的全面信息化，提高了工艺准备效率，缩短了工艺准备时间，降低了生产成本，提高了产品质量，提升了工厂工艺技术水平和工艺管理水平。 据初步统计，实施工艺信息化后，工艺编制效率提高30％～40％，采用数控加工的底盘零部件由原来的40%增加到97%，而实现数控加工后的生产效率较传统加工方式普遍提高了3～5倍，特别是采用数控等离子切割，加工效率提高了10多倍，使材料利用率由50％提高到80%；一次交检合格率提高了1.73％，达到99.93％。(end)

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