企業基于EPDM平臺的標準化設計

趙敬 黃建瑞 趙焱

摘要： 制造企業標準化設計是企業發展重要環節，通過標準化設計建設，可以提高企業產品的質量及、效率及成本控制。同時，通過構建高效產品數據管理系統，可以實現產品數據的信息整合，實現協同設計、智能設計與創新的基礎。

Abstract： Standardized design of manufacturing enterprises is an important part of enterprise development. Through the construction of standardized design， the quality， efficiency and cost control of enterprise products can be improved. At the same time， by building an efficient product data management system， we can realize the information integration of product data and realize the basis of collaborative design， intelligent design and innovation.

關鍵詞： 標準化;數據管理;智能設計

Key words： standardization;data management;intelligent design

中圖分類號：F407.67? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0185-03

1? 背景

借助計算機應用技術的快速發展支持，現代制造業的產品研發設計已經逐漸轉變為以三維設計為核心的時代，三維設計已經廣泛、深入地應用于在機械行業中。三維設計突破二維平面局限，將產品設計提升至立體空間內，使得設計目標更加形象，更加直觀，提升設計效率的同時，降低設計交互難度。同時，在產品設計過程中，與產品相關的設計屬性、數據信息、工藝要求便添加到三維模型中，直接應用于設計、工藝及制造過程中，實現產品全生命周期的管理。

但企業往往沒有有效的數據管理系統，缺少有效的管理平臺去實現數據的統一管理，導致企業數據庫越來越“臃腫”，安全風險越來越大。再者，由于產品的定制化需求越來越大，設計人員無法得到有效的標準要求約束，對標準數據的調用率越來越低，差異化數據越來越多，設計效率降低，設計周期變長，設計質量也越來越不穩定。

因此，如何有效利用數據管理平臺與標準化設計來提高設計效率是目前業界亟待解決的技術問題。

2? 標準化設計趨勢

產品的標準化設計是對產品的共性結構制定統一的設計標準，并實現通用性應用。適用于技術上成熟，同系列產品的應用。

采用標準設計的優點是：

①提高設計質量，同類產品質量穩定;②減少重復性工作，加快產品設計速度;③有利于產品迭代研發;④便于實行構配件生產工廠化、裝配化和施工機械化，提高勞動生產率，加快建設進度;⑤有利于產品設計成本控制，提高經濟效益。

3? 協同研發平臺建設（EPDM）

EPDM取代原始“數據庫”為標準化設計提供了一個更全面的建設平臺。EPDM系統構建高效產品數據管理系統，整合所有的設計信息（需求信息、原理信息、計算信息、模擬信息、實驗信息、模型信息、參數信息、工藝信息等等）實現所有設計信息的統計、匯總、計算與分析、智選、推薦，奠定智能設計與創新的基礎。并依托數據交互窗口，以三維數據、三維工藝為載體，貫穿整個產品開發制造流程。

EPDM實現對產品有關的所有信息的管理，包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結構、權限信息等;同時通過該系統的實施實現所有與產品相關過程（包括過程定義和管理）的管理，如產品的前期方案、評審、報價、模擬、審批、標準化等。通過系統實施提高生產效率，將產品設計數據全部三維模型化與參數化，利于對產品的全生命周期進行管理，加強對于文檔，圖紙，數據的高效利用，使工作流程規范化。EPDM能夠有效組織企業生產工藝過程卡片、零件藍圖、三維數模、刀具清單、質量文件和數控程序等生產作業文檔，實現車間無紙化生產。實現產品的技術、工藝、BOM、組織結構、產品標準、品種分類等信息的無縫共享和自動流轉。縮短從設計到生產制造的周期，提高生產效率，降低產品成本，改善產品質量，加速新產品的創新，加強研發優勢、生產制造優勢、經營管理優勢。最終可在企業范圍內為產品設計和制造建立一個并行化的協作環境，在邏輯上將各個CAX信息化孤島集成起來，利用計算機系統控制整個產品的開發設計過程，通過逐步建立虛擬的產品模型，最終形成完整的產品描述、生產過程描述以及生產過程控制數據。技術信息系統和管理信息系統的有機集成，構成了支持整個產品形成過程的信息系統，同時也建立了CIMS的技術基礎。通過建立虛擬的產品模型，PDM系統可以有效、實時、完整的控制從產品規劃到產品報廢處理的整個產品生命周期中的各種復雜的數字化信息。

在企業內部固化及內部簡化簡化同類產品規格數——通過平臺固化設計流程及操作規范，實施大量的產品簡化、類別整合化，最終產品標準化，在標準產品原形上實施參數化和模塊化驅動，建立常規產品的快速研發中心。

協同研發平臺建設（EPDM）主要包括以下兩個階段內容：

階段一：

①優化設計工藝流程，保證設計工藝的關聯性和一致性;②優化企業標準化規范化模板及各類設計庫，保證數據重用;③實現圖紙及文檔的集中管理和關聯存儲，保證協同設計的需要;④實現圖紙及文檔的版本管理，電子審批等流程管理;⑤實現異地協同設計，保證各個工廠數據的統一;⑥利用二次開發實現在線編碼，BOM表，生產明細;⑦建立企業協同研發平臺，提升效率，減少重復勞動和溝通成本。

階段二：

①在標準化、系列化、模塊化基礎上，采用參數化設計手段;②實現EPDM表單的結構化開發，將離散數據結構化管理;③實現EPDM到ERP的接口開發，系統之間無縫集成;④實現EPDM到MES的接口開發，實現設計生產一體化;⑤采用MBD三維標及條碼技術實現車間無紙化。

4? 平臺建設與標準化結合過程優化

企業結合EPDM實現相關流程、規范的統一及標準，以便于在平臺協同時遵循同一規則，避免新的“個性化”數據出現;

①優化設計流程：需要從改進現有設計方法入手，采用更合適的建模方式，模塊化思維，最大程度的使用設計庫中的零部件等各方面工作的優化，從而從整體上提升設計的效率。②標準化規范化：統一規范企業數據源（屬性），各種設計庫，設計模板，文檔模板，項目模板，表單樣式，報表格式等等。③圖文檔：將各人電腦上分散的數據統一集中管理，利用EPDM的圖文檔管理功能，將所有的電子檔數據集中儲存到企業服務器上，同時將日常工作中的文檔與圖紙按規定的結構統一存放，實現企業內部數據的實時共享。④工作流：將與研發、圖紙審批、文檔審批相關的流程統一放在PDM中進行管理，統一管理圖紙文檔的版本和流程狀態，電子化審批可以提升工作效率，保證數據的唯一性。結合流程狀態中的權限，可以有效控制圖紙的設計、審核、發布、歸檔的狀態，保證數據在安全可控的狀態下最大程度的實現共享。⑤屬性：統一管理設計、工藝、電氣的模型屬性，統一設計環境和模板，并且最大程度的減少數據的重復性工作，盡量保證數據錄入一次，處處使用。可以根據統一后的屬性進行快速檢索，提高工作效率。

⑥設計庫：統一規范和整理企業在設計過程中使用的標準件庫、外購件庫、通用件庫和電氣元件庫，保證庫編碼的唯一和數據的準確，并且統一管理這些庫的臺賬。⑦編碼：統一采用在線申請編碼的方式，以保證設計階段的一物一碼和設計重用性，減少使用郵件申請編碼的繁瑣，以及手工編碼的錯誤風險。⑧BOM：統一各類BOM結構及報表樣式，如設計BOM，工藝BOM，制造BOM，采購BOM，匯總BOM，報價BOM，小圖明細等，統一報表樣式，導出EXCEL，為二期ERP集成做好數據準備工作。⑨結構化表單：將企業應用的多種表單進行結構化整理，統一模板和填寫的屬性及名稱，部分表單可以實現數據的結構化導入導出，方便企業進行數據分析和再利用。⑩車間圖紙：測試三維尺寸標MBD的應用，使用EPDM的View客戶端口下發圖紙到車間電腦，初步實現車間電子化圖紙下發。{11}異地協同：異地公司服務器部署，實現同步數據同步。{12}實現企業虛擬制造的目標。

企業所使用的三維設計軟件應盡量做到統一，如此以來產生的模型屬相，數據格式相對統一，管理相對規范，具體內容有：

①建立標準的設計環境，包括顏色、精度、單位、標注用注釋類型等等;②建立標準的企業工程詳圖模板，一般根據企業標準制定，明細表、標題欄等等;③建立標準的企業三維原件庫，將這類件使用系列零件設計的方式并儲存在網絡資源中，使用設計庫調用;④建立標準的企業常用特征庫，方法與上條相同，例如將常用的溝槽孔等等建立標準并儲存到設計庫中并共享，將會極大的提高效率并保證設計的準確;⑤建立標準的企業設計流程，這其實是一個范例性質的流程，每個企業都不同，大體是從接到設計任務書開始到完成設計的過程，就是從要求到布局到分部設計再到出詳圖;⑥建立標準的企業常用件的設計方法，將企業中最典型的零件的設計方法總結出來形成一個標準的畫法從而節省時間。

企業通過實施EPDM系統，搭建統一穩健的信息化平臺，提升企業整體信息化水平，建立統一、集成、共享的企業管理信息平臺，支撐財務集中管控，支撐集中采購、銷售的管理，實現內部交易的集成化處理。主要體現在以下幾個方面：①實現訂單、物料、設備、作業班組的后臺管理;

②實現到產品、機床、作業班組的智能、精準排產;③實現加工程序及圖文檔的在線管理，與設備間的程序交互;

④實現設備實時狀態在線監控;⑤打通產供銷上下游業務連接，實現財務業務一體化;⑥建立符合SOA架構的數據服務總線，用于實現各獨立企業信息系統之間的信息傳遞，有良好的開放性，通過建立統一、標準的接口服務，形成一套獨立的數據接口平臺。

全面應用EPDM系統，結合標準化管理，建立可視化、透明化、規范化的生產過程，改善和優化相關業務的產品信息管理等多個核心業務流程，制定嚴格的生產過程管理規范，建立高標準的生產管理系統，構建與生產過程密切結合的信息管理體系。通過生產BI，對生產過程數據進行實時統計分析，使得生產過程更加合理、高效。通過計劃管理，嚴格控制訂單信息、BOM數據、智能排產、計劃下達、生產執行、工序匯報、檢驗入庫等各個生產環節，并實時采集數據，及時對數據進行統計分析，加強生產管理決策支持，提升運營效率，降低生產成本，提高市場競爭力，構建快速、高效、精細化的生產管控體系。

5? 行業案例

5.1 EPDM平臺對內燃機的管理

在互聯網+大趨勢下，產品數據信息可以有效的實現EPDM平臺化管理，并以此應對當前產品短周期、高質量的發展要求，這就要求企業能有效利用EPDM平臺進行標準化模塊設計管理，對市場需求做出快速響應，實現快速設計。

內燃機作為汽車管件部件，其特點是熱效率高，體積小，質量輕，便于移動、啟動性能好等。按照不同的分類方法可以把內燃機分成不同的類型，比如按照燃料分為汽油機、柴油機、氣體燃料發動機;按照行程可分為四行程和二行程;按冷卻方式不同，可分為水冷發動機和風冷發動機;按照汽缸數目可分為單缸發動機和多缸發動機;按照汽缸排列方式可分為單列式和雙列式;按照進氣方式分類不同，可分為自然吸氣（非增壓）式發動機和強制進氣（增壓式）式發動機。我們可以根據不同分類去進行化類別模塊設計，這是一個很清晰的方向，依據不同形式的內燃機結構及特性，制作標準機型或者標準模塊，并由EPDM進行統一管理，方便產品分類設計及標準參考。

同時，對于內燃機的結構，我們也可以進行細節設計劃分，比如對內燃機的曲柄連桿機構、曲軸系統、連桿組、活塞組等部件優先進行模塊設計，完成模塊參數的定義、模擬與驗證，并形成最終的、正確的標準化模塊數據。并將此類數據利用EPDM系統進行有效管理，設計終端通過平臺進行調用及協同設計，可以達到體質增效的最終目的。

同樣的形式應用到內燃機附件產品管理中，也是非常有效的。通過不斷細化模塊、標準定義模塊，形成模塊數據庫，并依據客戶需求實現快速配置，完成產品最終設計。

5.2 EPDM平臺協同標準化設計管理助力企業研發生產管理

目前，我國部分企業的發展總體呈現為：產品技術研發手段相對滯后，生產組織模式、生產智能化程度及加工工藝與國際一線品牌企業差距較大，精益管理和現代服務的水平急需提高。生產工藝活動大部分還依靠人工、單機加工，生產效率和產品質量一致性較低;設計方面主要采用CAD軟件的應用，無設計系統管控。絕大部分企業還停留在勞動密集型的模式上，所以基本停留在以生產為主的人員、材料管理，實施ERP系統，基本上處于半透明的管理模式。在整體數據集成方面，尤其是與關鍵工序關鍵設備集成方面進展不足;單項應用未有效形成綜合應用，數據模型建設不完善;數據未有效驅動業務，數據分析場景未有效與業務場景進行結合，工作模式未進行徹底轉換;相同產品各個企業的產品及過控參數未形成一套標準，導致整體建設發展較慢。

絕大多數企業的數據管理出現分散無序的狀態，企業內部呈現各自為政管理各部門的數據或信息，導致企業整體數據信息分散、應用效率偏低、信息統計數據不準確。然而隨著企業發展壯大，業務板塊擴增，對企業產品質量、生產效率、研發效率等要求不斷提高，隨之而來的業務數據量指數級別大幅度增長，企業發展過程中的信息化建設、數據管理平臺搭建、信息數據管理標準化程度的不足之處逐步顯現出來：

企業生產過程中參與研發的人員部分存在所在的部門不同，所在的領域不同，研發過程中導致信息存儲在不同的部門、不同的領域，形成異構數據，造成信息分散管理，不能統一存儲、統一分類、統一查詢使用。日積月累，企業內部就會產生大量的異構數據，如果采用人工管理和維護這些數據就會占用大量個人力資源和空間資源，這極大限度影響了信息數據的管理效率和使用效率。

企業產品結構有難易之分，在產品設計、生產過程中，涉及生產計劃安排、原材料采購、現場裝配配餐、物流轉運發貨等環節，將產生大量的統計數據，企業沒有好的產品數據管理平臺，沒能形成完善的數據管理標準。就會有各種核算報表，需要大量的人力才能完成這些報表，這樣既沒有實效性，又不能保證數據的準確性，還有可能造成返工和浪費。如果缺少信息溝通渠道，經常會發生設計重復、工藝編制重復、生產重復的問題，最終影響了企業的生產節拍，增加了生產成本，降低了生產效率。

EPDM平臺的建立協同標準化設計管理可以綜合解決上述企業在信息數據管理方面的薄弱環節，節約人力成本、縮短信息數據統計時間，保證了企業研發生產過程中使用信息數據的及時性、準確性。方便企業大量的信息數據統一管理，可追溯，避免了異構數據給企業發展帶來的困擾。依托EPDM的搭建，可以形象地描述產品全部數據的相互關系，系統內部各部件之間的約束關系一目了然，使得數據分析場景與業務場景進行結合，轉換了工作模式，改善了設計數據模型庫的建設，優化了生產工藝，提高了生產效率。同時相同產品各個企業的產品及過控參數形成一套標準，企業通過標準化設計管理，在提高產品設計質量的基礎上縮短了企業產品的研發周期，提高了經濟效益作用和勞動生產效率。企業借助EPDM平臺，打通信息溝通渠道，可以助力企業創新轉型，更好的發展。

6? 總結

標準化設計是為了提高產品設計的規范性，保證產品的穩定性，結合EPDM數據管理平臺可以實現有效的數據及數據流管理，無論是從數據版本有效管理還是從建立標準庫來說，都可以有效的固化規范，讓標準化有標準平臺管理，讓流程徹底固化實施。各個企業的實際情況不同，但基本出發點一直，用有效的管理平臺去管理標準化成果，方可以有效開展執行下去。

對于EPDM標準模塊化平臺建設，每個企業的需求或現狀都不一樣，還要涉及客戶定制化的內容更是如此，明白了這個道理，我們一定要分清楚主次，把重要的先做好，再去關注細節，隨著應用的深入和大家對系統的理解，我們有更多機會、有富余的時間精力去關注更為細節的問題。否則，本末倒置，一無所是。把事情做成遠比把事情做完美要有意義的多，同樣保證項目成功運行遠比打磨項目細節要重要的多。

總之，平臺建設實施需要企業各方積極參與進來，多動手多實踐，多想辦法解決重要問題。各方如果能夠相互理解，相互配合，懂得解決問題，更懂得適當的妥協，建立在這樣的基礎之上，成功便是水到渠成的事情。

參考文獻：

[1]李偉生，曾盛綽，翟紅云.柔性工作流在PDM中的應用研究[J].現代制造工程，2005（12）.

[2]張英梁，郝懷明，趙玉萍.標準化在科研開發中的作用[J].石油工業技術監督，2006（12）.

[3]宋國建.企業標準化[M].中國標準出版社，2018.