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一、引言

隨著企業(yè)信息化的持續(xù)發(fā)展，越來(lái)越多的離散制造型企業(yè)從二維設(shè)計(jì)模式過(guò)渡到全三維設(shè)計(jì)模式。三維設(shè)計(jì)的參數(shù)化、可視化和分析驗(yàn)證等功能大幅提高了企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、研發(fā)及創(chuàng)新能力。但是，由于原有的工藝管理應(yīng)用工具是基于二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法享受到三維設(shè)計(jì)帶來(lái)的便利性，數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)性。大多數(shù)企業(yè)的工藝解決方案是工藝人員以設(shè)計(jì)人員輸出的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，生成所需要的工藝步驟及路線(xiàn)。由此造成設(shè)計(jì)與工藝脫節(jié)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不符合工藝要求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)根據(jù)工藝要求更改的時(shí)間滯后；三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)聯(lián)動(dòng)和同步更新等問(wèn)題。本文以某專(zhuān)用車(chē)公司為例，介紹如何通過(guò)SolidWorksEPDM系統(tǒng)及工藝模塊的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝流程控制，工藝路線(xiàn)卡片編制，真正實(shí)現(xiàn)三維環(huán)境下的設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)關(guān)聯(lián)及動(dòng)態(tài)變化更新。

二、設(shè)計(jì)與工藝關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)原理

基于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程，一般的審核流程會(huì)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、校對(duì)、工藝、審核及批準(zhǔn)等步驟，最終完成后產(chǎn)品用于生產(chǎn)。因此，基于設(shè)計(jì)、工藝一體化的過(guò)程，可以考慮在工藝審核過(guò)程中完成工藝編制及工藝審批，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與工藝關(guān)聯(lián)的目標(biāo)。具體的實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示，通過(guò)SolidWorksEnterprisePDM系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的電子審批流管理，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)-校對(duì)-審核-批準(zhǔn)的審批流程基礎(chǔ)上，增加工藝會(huì)審過(guò)程，實(shí)現(xiàn)工藝信息的編制及審批。不同企業(yè)的工藝編制方法有所不同，在圖1所示的流程中，產(chǎn)品工藝的編制分為兩部分，首先由綜合工藝員編制產(chǎn)品的工藝路線(xiàn)，然后由工藝員編制各工藝路線(xiàn)的工序方法。具體如下。當(dāng)數(shù)據(jù)處于“綜合工藝會(huì)簽中（試制）”的狀態(tài)時(shí)，由綜合工藝員確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否符合工藝要求，不符合則退回設(shè)計(jì)人員重新修改，符合則制訂產(chǎn)品的工藝路線(xiàn)（如下料、機(jī)加、焊接和裝配等），然后流轉(zhuǎn)到下一流程狀態(tài)“工藝會(huì)簽中（試制）”，由各個(gè)工藝員對(duì)其中的工藝路線(xiàn)，包括產(chǎn)品展開(kāi)尺寸、所用原材料規(guī)格、加工方法、所用設(shè)備和耗費(fèi)工時(shí)等進(jìn)行編輯。編制完成確認(rèn)無(wú)誤后，流轉(zhuǎn)到下一個(gè)流程狀態(tài)“綜合工藝最終會(huì)簽（試制）”，由綜合工藝員檢查工藝編制的完整性，做最終的審核判斷。以上過(guò)程所涉及的工藝路線(xiàn)，我們可以定義好對(duì)應(yīng)的代碼，如表所示，在工藝編制過(guò)程中直接使用。為體現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，在工藝模塊中滿(mǎn)足以下要求。（1）集成在SolidWorks的CAD工作界面上，可以隨意查看三維數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行工藝編制，對(duì)于三維數(shù)據(jù)沒(méi)有權(quán)限做修改。（2）通過(guò)PDM的用戶(hù)組權(quán)限，確定是否具有修改編輯權(quán)限。當(dāng)數(shù)據(jù)處于“綜合工藝會(huì)簽中（試制）”狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)處在綜合工藝員組，滿(mǎn)足這兩個(gè)權(quán)限，才可以編輯生成對(duì)應(yīng)的工藝路線(xiàn)；當(dāng)數(shù)據(jù)處于“工藝會(huì)簽中（試制）”狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)處在工藝員組，滿(mǎn)足這兩個(gè)權(quán)限，才可以編輯生成對(duì)應(yīng)的工序加工方法。（3）后臺(tái)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)，支持調(diào)用材料庫(kù)、設(shè)計(jì)庫(kù)等信息數(shù)據(jù)。（4）根據(jù)需求可以導(dǎo)出各類(lèi)工藝數(shù)據(jù)信息。

三、工藝編制

綜合工藝員在SolidWorks中打開(kāi)需要審核的三維數(shù)據(jù)，然后調(diào)用加載到界面上的工藝路線(xiàn)模塊，如圖2所示。此時(shí)，綜合工藝員可以調(diào)用SolidWorks命令，隨意旋轉(zhuǎn)或放大縮小產(chǎn)品模型，了解詳細(xì)的產(chǎn)品特性，進(jìn)行工藝路線(xiàn)的編輯生成，如圖3所示。工藝路線(xiàn)編輯完成后，產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)流程審批，轉(zhuǎn)換到“工藝會(huì)簽中（試制）”狀態(tài)下，并同時(shí)通過(guò)PDM系統(tǒng)發(fā)出通知，要求工藝員進(jìn)行工序方法的編制。此時(shí)，綜合工藝員或其他用戶(hù)查看工藝路線(xiàn)時(shí)，處理灰色不可編輯狀態(tài)，如圖4所示。下料工藝員登陸系統(tǒng)，接到通知，要求進(jìn)行新產(chǎn)品工序方法的編制，此時(shí)，下料工藝員打開(kāi)產(chǎn)品，進(jìn)行工序編制，輸入該工序所需工時(shí)，選擇需要的加工設(shè)備，同時(shí)雙擊打開(kāi)模夾具編輯按鈕，在彈出的模夾具清單中選擇對(duì)應(yīng)的工裝夾具及輔助設(shè)備。接著，下料工藝員確定加工工位，計(jì)算并輸入下料尺寸，調(diào)用原材料庫(kù)導(dǎo)入原材料規(guī)格并輸入工序要求，完成工序方法的編制過(guò)程，如圖5所示。工藝員根據(jù)產(chǎn)品的需要，利用配置功能，同時(shí)建立基于三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的工藝卡，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)管理，如圖6所示。其他機(jī)加工工藝員、裝配工藝員等可同時(shí)調(diào)用工藝路線(xiàn)模塊進(jìn)行編制，相互之間獨(dú)立操作，不受影響。最終完成工序方法的編制，提交流程審批進(jìn)入“綜合工藝員最終會(huì)簽（試制）”環(huán)節(jié)，最后，經(jīng)綜合工藝員重新檢查校對(duì)后，完成所有工藝路線(xiàn)的編制。制造加工部門(mén)人員通過(guò)PDM系統(tǒng)，在產(chǎn)品的數(shù)據(jù)卡信息中，可以很直觀(guān)方便地了解到產(chǎn)品的最終工藝信息，如圖7所示。

四、工藝資源管理

工藝資源管理實(shí)現(xiàn)的很重要一點(diǎn)是在后臺(tái)建立基準(zhǔn)庫(kù)，包括工藝路線(xiàn)庫(kù)、材料庫(kù)、工藝庫(kù)、原材料庫(kù)、設(shè)備庫(kù)和模夾具庫(kù)。無(wú)論是設(shè)計(jì)人員還是工藝人員，都有了統(tǒng)一的基準(zhǔn)庫(kù)。基準(zhǔn)庫(kù)實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制，管理員可增加或刪除庫(kù)信息，其他人員僅有調(diào)用使用的權(quán)限。利用基準(zhǔn)庫(kù)之間的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)工序、設(shè)備和模夾具之間的對(duì)應(yīng)，選擇不同的工序時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)選出與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備和模夾具，以減少使用人員操作的復(fù)雜性。工藝路線(xiàn)的后臺(tái)管理系統(tǒng)如圖8所示。

五、報(bào)表輸出

以后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，所有的工藝信息都做為屬性信息記錄在產(chǎn)品數(shù)據(jù)中。因此，結(jié)合PDM的功能，可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)報(bào)表信息的匯集輸出，如圖9所示。工藝模塊可實(shí)現(xiàn)以下功能。（1）支持在PDM系統(tǒng)內(nèi)點(diǎn)擊零部件，調(diào)出輸出界面，做特定需求輸出。（2）支持在PDM系統(tǒng)內(nèi)點(diǎn)擊零部件，直接輸出工藝清單。（3）支持通過(guò)工藝審批流程自動(dòng)輸出工藝清單到PDM系統(tǒng)固定文件夾內(nèi)。

六、應(yīng)用行業(yè)及優(yōu)勢(shì)

該工藝方案適用于設(shè)計(jì)工藝一體化的產(chǎn)品，也就是設(shè)計(jì)BOM的產(chǎn)品樹(shù)結(jié)構(gòu)層次符合生產(chǎn)工藝的BOM加工制造的要求。因此，設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就需要考慮產(chǎn)品裝配組合的層級(jí)關(guān)系，從設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)EBOM和MBOM的一致性。該工藝方案體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下。（1）工藝數(shù)據(jù)管理：建立關(guān)聯(lián)到SolidWorks模型的零部件工藝數(shù)據(jù)的管理界面。該工藝數(shù)據(jù)和SolidWorks文件關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)（包含工時(shí)、材料定額、工藝路線(xiàn)、工序工位數(shù)據(jù)、加工設(shè)備及工裝夾器具）導(dǎo)入、創(chuàng)建、修改和導(dǎo)出等管理功能。（2）工藝數(shù)據(jù)庫(kù)管理：建立企業(yè)級(jí)MSSQL形式的工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括：工藝路線(xiàn)庫(kù)、設(shè)備庫(kù)和材料庫(kù)等。提供模型的工藝屬性輸入界面，工藝屬性創(chuàng)建后可進(jìn)行導(dǎo)出、修改以及進(jìn)行自動(dòng)輸出工藝清單，工藝屬性的管理需要設(shè)置權(quán)限，增刪改只有對(duì)應(yīng)的負(fù)責(zé)人才可以操作，工藝數(shù)據(jù)可以匯總成報(bào)表進(jìn)行輸出。（3）工藝清單自動(dòng)輸出：工藝數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)，當(dāng)裝配體及其子件更改時(shí)可自動(dòng)輸出更新后的工藝清單，輸出的格式為Excel,輸出后可以進(jìn)行版本和權(quán)限管理。（4）建立數(shù)據(jù)向下游系統(tǒng)傳輸：建立基于MSSQL的中間庫(kù)，實(shí)現(xiàn)EPDM系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)向中間庫(kù)的傳輸。通過(guò)中間庫(kù)實(shí)現(xiàn)與將來(lái)部署的ERP系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)BOM數(shù)據(jù)的傳輸，以及PDM系統(tǒng)內(nèi)對(duì)ERP數(shù)據(jù)的物料信息的查詢(xún)。通過(guò)在SolidWorksEPDM基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)定制工藝模塊，構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品工藝編制及管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)以信息化手段，規(guī)范工藝信息的創(chuàng)建、和更改流程，最終形成工藝數(shù)據(jù)輸出，管理、共享和協(xié)同的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。

作者：王學(xué)典 岑青山 單位：廣州宇喜資訊科技有限公司