設計工藝一體化平臺在軍工電機制造業的應用

朱寶湘 謝建章

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.028

摘? 要：對軍工電機制造業進行調查之后，發現其存在研發管理流程較混亂，信息傳遞時效性較差，設計工藝手段效率較低下等問題，因此提出了基于產品全生命周期管理的設計工藝一體化平臺。結合軍工電機制造企業自身業務和管理模式，制定出規范化、標準化的工作流程，設計出圖文檔、知識庫、工藝過程等管理模塊，實現研發數據實時共享和業務數據的安全傳遞，整體縮短產品研制周期，從而提升該類型企業的核心競爭力。

關鍵詞：電機制造業;項目管理;設計工藝一體化;工作流程

中圖分類號：TP391? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）09-0107-05

Application of Design Process Integration Platform in?Military Motor Manufacturing Industry

ZHU Baoxiang，XIE Jianzhang

（Hunan Xiangdian Power Co.，Ltd.，Xiangtan? 411101，China）

Abstract：After investigating of the military motor manufacturing industry，it is found there are some problems in it，such as chaotic R & D management process，poor timeliness of information transmission and low efficiency of design process means. Therefore，an design process integration platform based on product full life cycle management is proposed. Combined with the business and management mode of military motor manufacturing enterprises，formulate standardized and standardized workflow，design management modules such as drawing documents，knowledge base and technical process，realize real-time sharing of R & D data and safe transmission of business data，and shorten the product development cycle as a whole，so as to improve the core competitiveness of this type of enterprise.

Keywords：motor manufacturing industry;project management;design process integration;workflow

0? 引? 言

面對高質量保成功、高效率謀發展，高效率推動制造強國、質量強國建設的新要求，面對任務突增、研制與批產疊加，如何實現研制和批產過程的快速性，質量管理的有效性，成為軍工制造業迫切需要解決的問題。

人與人面對面交流的信息傳遞方式，圖、卡以及技術文件通過紙質版本送至各個部門、生產車間，版本混亂，保密性和時效性差，這種傳統的管理與研發手段已無法滿足多品種、小批量、邊設計、邊生產、邊試驗的短周期軍工制造業發展模式。PLM^[1，2]（產品全生命周期）正是在這種背景下被提出的，PLM系統主要面向制造業，以產品為管理核心，以數據、過程和資源為管理信息的三要素。一方面，PLM集成了CAD、CAM、SolidEdge等專業軟件，打通了各工具軟件之間的數據流，使企業設計制造實現一體化;另一方面，PLM實現企業信息的全面共享和無縫傳遞，使設計數據得到繼承和重用，提高了設計人的工作效率，縮短產品研制周期。

1? 研究現狀

通過對不同軍工制造業的研發手段和管理模式進行調查發現，目前普遍存在以下幾個問題：

（1）過程管理混亂。設計雖然實現了工具電子化，但任務下達、審批等數據的傳遞仍然是以紙質為主要載體，技術員除了設計外，對階段性技術文檔的編制并不熟悉，編制出的文檔混亂，無關聯性，無法追溯，經常出現被動工作的局面。

（2）信息孤島。設計過程中產生的經驗證的方案、成果難以共享，寶貴的數據基本上處于封閉狀態，不能形成一個知識庫，多頭數據源，對工作的結果和項目進度影響很大。

（3）設計和工藝數據壁壘。設計員完成CAD二維圖紙或SolidEdge三維圖紙設計，更改了紙質版本圖紙，未同步更新電子版圖紙，工藝設計未能協同開展。

2? 設計工藝一體化平臺應用

以本企業為例，在產品研發過程中，運用Teamcenter 11.2軟件搭建以PLM（本文特指Teamcenter系統）為基礎的設計工藝一體化平臺，實現面向三維模型的業務過程管理和數據管理，固化產品研制過程中的業務流程，統一標準件、通用件、工裝編碼規則，建立共享資源庫，將SolidEdge三維設計軟件和平臺集成，運用設計工藝一體化平臺，打通設計工藝之間壁壘，實現三維產品數據的傳遞的一致性和結工藝結構化管理。

2.1? 定制科研產品開發流程

首先，對目前已有產品研制管理流程進行梳理，按階段、步驟、任務進行結構化劃分，并參照自身的工作要求和模式，定義各階段任務的具體職責，建立的標準的科研開發項目流程，如圖1所示，在技術員創建項目、計劃、任務后，直接調用設計工藝一體化平臺中已有的規范模板編制相應的技術文件，并根據所屬階段進行分類歸檔，方便技術員的使用和查閱。

在軍工電機制造業中，產品有嚴格的交付節點，為保證生產進度，就要求科研項目負責人在項目開始時就要做好策劃工作，識別風險。在設計工藝一體化平臺上，項目負責人在項目初期快速搭建項目，再以項目計劃為核心，組織完成項目執行過程的所有信息，以任務驅動管理，并對項目的過程狀態監控和任務的動態追蹤，如圖2、圖3所示。

最后，對所有項目的相同階段采取統一評審，以任務驅動評審點，按項目流程活動定義文件交付物，對文件交付物進行齊套性檢查，如圖4所示。對項目中的問題和風險進行閉環管理，并將問題和風險分類使之形成企業的知識積累和沉淀，實現企業對項目的全過程管控。

2.2? 建立企業共享數據庫

在設計工藝一體化平臺上，根據本企業工作模式，建立屬于本企業獨有的共享數據庫，如圖5所示，并對產品研制過程中的圖文檔進行結構化管理。以產品結構樹為核心，每個樹節點下關聯相關的技術文檔，通過定制查詢功能，可按工號、文件名稱、項目、發布人等需求，實現技術文檔的快速查詢，提高設計員的工作效率。

2.2.1? 密級管理

梳理出圖文檔等級，并依據企業的權限要求對數據（圖紙、項目文檔、工藝數據等）和用戶密級進行匹配設計，不同等級文檔定義對應不同工作審批流程，對文檔的創建、審批、發布進行規范管理。

2.2.2? 版本管理

在設計工藝一體化平臺上，對零部件變更管理采取大、小版本兩級版本管理機制，在工藝存棧之前使用小版本（A01，A02，…）進行升版，在工藝存棧之后使用大版本（A，B，…）進行升版，歷史版本系統自動保存。當一個對象簽出修改時，對象在系統內部被鎖住，其他用戶僅能對其進行拷貝等非修改性操作，實現電子庫數據的可控。

2.3? 建立設計工藝資源庫

前期，產品開發過程中沒有電子元器件、標準件、通用件等多個資源庫，未能對產品研發設計形成有力支撐，尤其是標準件、外購件、材料沒有統一的物料編碼管理，設計以及采購、生產依據材料名稱和材料規格信息區分不能保證其唯一性。在工藝設計過程中工裝庫、設備庫，標準工藝模板、工序、工藝術語等工藝設計資源離散管理，未形成企業統一資源庫，也難于有效支撐高效的工藝設計。

后續，在保證編碼唯一性原則的前提下，采用原有的編碼體系，按照本企業研發產品特點，對標準件、外購件、材料進行分類管理，如圖6所示，定義各類數據對象的編碼規則，定義固定碼段、分類碼段等，按照編碼規則，創建各類對象時，在設計工藝一體化平臺上自動生成準確、唯一的物料編碼，保證數據源頭的唯一性。同時，定義物料申請入庫流程，經標準管理員，物料管理員層層把關，確保入庫的物料規范有效。

通過建立如圖7所示的工裝庫，統一管理各類工裝，實現工裝資源信息重用、共用。通過建立工藝模板庫、工序庫、工藝術語庫、典型工藝模板庫，實現典型工藝的重用和借用。最終實現企業資源庫管理的標準化和規范化，為研發設計和工藝設計提供支撐，提高研發設計和工藝設計效率。

2.4? 建立三維模型數據庫

項目負責人通過總裝結構分解給項目團隊中各專業工程師，通過自頂向下的設計模式組織產品設計，設計工程師通過Solid Edge軟件的集成，在Teamcenter^[3，4]中快速建立三維產品模型數據，并實現系統可視化預覽，如圖8所示。以產品結構為主，技術快速統計，通過文件目錄、圖樣目錄、交付清單、主要與特殊材料表、產品質量特性重要分級表、工件明細表、外購件表、標準件明細表統計，快速完成產品資料交付。

以產品為核心組織和管理數據，利用圖形化的方式對產品結構進行瀏覽和編輯，通過產品結構樹，對產品結構進行編輯、比較、查詢、版本管理、多視圖管理等，提高設計效率，降低錯誤率。

Teamcenter^[5]實現三維產品數據信息的集成和傳遞，工藝部門可以直接繼承設計三維數據成果，產品工藝負責人以產品總裝為主進行工藝任務編制和工藝任務分工，工藝工程師接收工藝任務并根據任務分工，創建工藝規程，如圖9所示。工藝工程師可對零組件進行結構化的工藝設計，為工藝規程添加工序、工步、工藝資源，材料定額人員按產品結構對材料定額統計并輸出統計材料定額明細表、材料定額匯總表。工藝信息編輯完成后，可依據工藝文件模板輸出工藝卡片、合成整本工藝資料。以工藝數據為中心關聯物料的工藝卡片、工藝文件、工藝路線、工序、工藝參數、工藝驗證等，這些信息同樣保存在設計工藝一體化平臺上，系統的管理、應用和追溯。

2.5? 實現產品數據的一致性

通過與統一認證系統、編碼系統、質量大數據平臺、ERP系統集成構建本企業獨有的信息化環境，統一零部件分類、物料分類、技術文檔分類和編碼管理，產品數據從設計自動流轉工藝，再自動傳遞到生產系統，從源頭保證了數據一致性，同時解決數據斷層問題，降低信息在各個部門傳遞的出錯率，為后續企業車間智能制造系統的實施，實現精益生產奠定了良好的基礎。

3? 應用效果分析

通過設計工藝一體化平臺的實際應用，消除企業信息孤島，使得企業業務過程再造，從本質上提升企業反應速度：

（1）集成現有各種分散的信息，實現三維數據的共享和可追溯，產品數據的準確性和一致性得到保證，解決了數據私有化問題，同時，為后續員工培養提供了數據支持。

（2）項目計劃管理流程固化，實現多級項目計劃編制，項目計劃下發，項目計劃跟蹤，項目計劃完成情況報表，以交付物驅動的項目計劃自動更新，解決了傳統紙質文件通知、定期匯報的低效問題。

（3）突破原有查找資料需翻閱大量紙質文件的困難，實現技術資料的細粒度管理，所有文件均能關聯到上傳人、項目、所屬階段等多維度屬性，方便后期檢索查找。

（4）優化和固化關鍵的協同業務流程，支持和管理關鍵圖紙以及BOM的校審流程，管理產品變更流程，解決原有權責不清晰的漏洞。

（5）零部件標準化和通用化，減少企業物料種類，降低庫存，數據的共享和重用可有效提高設計效率，改進設計質量。

4? 結? 論

本文結合企業PLM系統實施項目，建立了適用于軍工電機制造業的設計工藝一體化平臺，通過項目管理、產品BOM管理、文檔管理等功能，實現基于協同平臺的設計、工藝以及制造一體化的協同高效運行模式和管控流程。設計工藝一體化平臺的應用，有效提高了軍工電機制造的產品設計知識的共享和復用率，進而提升設計人員設計能力、設計效率，為軍工電機制造業未來的研發能力、協同效率和快速反應能力的進一步提升創造了有利條件。

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作者簡介：朱寶湘（1984-），女，漢族，河南南陽人，工程師，碩士研究生，研究方向：企業信息化技術。

收稿日期：2021-04-14