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东风模具产品数据管理系统的应用与开发

摘要:东风模具以Teamcenter Engineering为基础建立了模具产品数据管理系统。该系统的实施对模具产品数据进行了有效的管理,实现了设计BOM直接传递给工艺BOM,工艺BOM通过接口传递到采购环节,产生采购订单,提升了模具CAD/CAM/CAPP/ERP的集成度。通过二次开发,提升了模具设计效率,并使设计人员在设计阶段通过系统定制开发的功能进行成本统计和评估,从设计阶段开始实施主动的模具降成本,取得了显著效果。

1.前言

东风汽车模具冲压技术有限公司主营冲压模具、检具、汽车零部件,是国内最大的模具冲压一体化企业。近年来公司业务发展很快,产品数据信息量越来越大,在产品数据管理过程中遇到了很多问题。首先,产品数据存放通过在服务器上建立文件夹的方式进行管理,一般由设计管理员和项目管理员进行维护和管理,工作量大,而且容易出错。其次,产品数据越来越庞大,靠人工记录去查找需要信息越来越困难,费时费力。第三,设计版本更改频繁,多次版本更改容易造成版本混乱,各部门版本更改容易造成不一致。

此外,产品数据安全和共享也是企业必须要解决的问题。目前,产品数据没有统一的数据库管理,权限设置过于单一,技术部门人员可以随意访问和下载,易受到非法的调用、复制、修改和泄密。设计、工艺、编程信息大部分以电子文件形式存放在计算机网络上,信息分散,无法在一个项目管理中找到相应的各环节的数据信息,信息仍靠文字通知传递,交流,不能真正实现数据共享。

缺乏BOM的自动提取功能,人工提取容易造成信息不准确,不能保证产品整个生命周期BOM的统一准确。产品更改靠项目负责人以文字通知到生产的各个环节,变更频繁时,难免会发生各种各样的人为差错。人为带来的差错比较突出,不能保证产品数据的一致性。目前技术部门的项目的任务分配、项目进度跟踪与分析是由管理员来掌握的,工作量大,缺乏有效的控制手段来跟踪和控制项目的进度。

对产品数据进行有效的管理,实现数据共享,解决数据管理中的版本和权限管理问题,实现BOM信息的自动提取,是东风模具导入PDM的迫切愿望。

2.东风模具PDM项目需求

2.1产品数据管理

建立以产品结构为中心并与之关联的数据组织模式,建立统一产品数据源,保持产品数据一致性,建立安全的数据访问机制,提高工程更改的可追溯性。

2.2流程管理

建立电子化的审批流程/发放。

2.3产品数据的知识重用

通过PDM模具设计和数据管理,积累设计经验,帮助年轻设计人员成长,形成企业核心技术。

2.4二次开发

通过二次开发,建立模具标准件库,实用的设计工具,提高设计效率和减少错误,实现成本统计。

2.5接口

实现模具设计BOM直接传递给工艺BOM,工艺BOM传递到生产准备采购环节,产生采购订单。从设计到生产准备环节统一数据源,保证产品数据的唯一。

2.6项目管理

建立项目团队,进行项目的任务分解,可以建立流程的模版,建立项目分解及分配项目的各个任务流程,对项目进行监控、控制,执行项目流程,并分析项目的执行情况。

3.项目功能

东风模具产品数据管理系统目前包括4个子系统,分别为产品数据管理系统(PDM)、工艺管理系统(WIT-CAPP)、编码管理系统(WIT-CODER)、项目管理系统(WIT-PROJECT)。今后,东风模具PLM将逐步导入供应商管理(SCM),制造执行系统(MES)等子系统,最终形成覆盖模具开发全过程的数字化管理体系。

3.1产品数据管理系统PDM

对模具设计数据进行管理,实现图纸和文档的管理、查询;实现产品结构管理,各种明细表的快速生成,电子化工作流程,建立一个产品协同开发的环境。目前主要应用于模具设计。

3.2工艺管理系统WIT-CAPP

基于PDM数据,实现产品工艺设计全过程的管理,把产品信息和设计、生产过程有机地集成起来,为企业生产提供快速、准确的工艺数据。目前主要用于制造工艺。

3.3编码管理系统WIT-CODER

为企业提供一个方便、独立的编码管理工具。用户可以制定统一的编码规则供所有的软件系统使用。主要用于制造工艺,物资采购和管理,财务等部门。

3.4 项目管理系统WIT-PROJECT

在项目管理平台上,能快速对项目进行分解,并分配资源、指定时间进度,对项目进行监督、控制。主要用于模具设计的项目管理。

4.东风模具产品数据管理系统的应用实施

4.1建立项目管理团队

东风模具与山大华天软件合作共同组建了项目团队,对项目的组织机构和人员的职责进行了明确的划分。为保证项目的实施,建立了周例会制度,对项目实施节点进行考核与测评。对项目实施人员分阶段进行培训。

4.2东风模具PDM系统的导入

建立基于Teamcenter Engineering数据管理系统平台,实现文档管理、版本管理、产品结构与配置管理、工作流管理、项目管理、分类与查询管理。通过创建的各种产品信息库,实现资源共享、知识挖掘与创新管理;通过各集成接口的开发,实现与CAx系统的集成,支持并行小组的协同工作。

4.2.1人员组织管理

PDM系统中,通过人员组织管理来实现对产品数据操作权限的设置与规定,保证企业对产品数据管理的安全性和保密性的要求。

东风模具定制了PDM系统的组织、角色、用户,确定了各自的规则,并用批量导入的方式输入到PDM中。



姓名
用户
角色1
角色2
角色3
角色4
角色5

ADM
管理组
胡海
huh0262
设计开发
模具设计
模具校对
- -
ADM
管理组
唐薇
ttw1890
标准件开发
模具设计
模具校对
检具设计
检具校对

CAD-1
设计一组
陈海
chh1036
模具设计
模具校对
      
CAD-2
设计二组
黄安康
hak2022
模具设计
模具校对
      
DL
技术准备组
陈中春
czc1980
模具设计
模具校对
DL设计
DL校对
-
PRJ
项目组
胡文治
hwz1701
模具设计
模具校对
DL设计
DL校对
-

根据岗位,定制了不同用户的权限规则。

适用对象(组/角色)



变更
升级
降级
拷贝

Owning User(拥有者)




- - -
设计管理员

- - √
- - -
部长

- - √
- - -
Owning Group(所在组)—项目组成员

- - - - - -
World(所有人)—所有PDM 的用户

×
×
×
×
×
×


4.2.2图文档管理

图文档管理是以产品为中心,把产品(包括零部件)对象映射为系统中的管理对象,每个对象中都存放了产品整个生命周期中的所有相关数据,如设计模型、技术明细、任务书、说明书、版本信息等等。管理对象可以有多种类型(如零件、装配件、标准件等)。产品对象上层以文件夹形式来组织。文件夹可以分不同的层次,用户可以按照自己的方式来组织(如按照项目、产品类型等来划分文件夹)。提供完善的版本管理、数据保护、属性管理、数据分享存取管理、数据查询功能。

4.2.3产品结构与配置管理

结合东风模具的需求,对PDM要管理的产品开发数据,部件,标准件等管理对象进行分类,确定东风模具PDM管理的数据类型有11大类,如下表:

序号
类型
备注

1
制件数据
原始的客户数据

2
DL数据
冲压工艺DL数据

3
DL工序数据
用来设计模具的DL工序造型

4
检具数据
用来设计检具的数据

5
检测数据
用来检测零件的数据

6
模具
按照DL工序造型数据设计的模具3D

7
模具DWG图纸
模具的总装配图纸和详图

8
检具
按照检具数据设计的检具3D和图纸

9
模检具部件
模具总装配及其下的子装配

10
模检具非标件
模具和检具里的非标零件

11
标准件
数据库中创建好的可供设计直接应用的零件


4.2.4流程管理

流程管理的重点,第一是及时,资料与决定必须立即传送给相关的人,以免失去时效性;第二是完整,亦即将所有工作必需的相关资料,传给所有必要的人;第三是记录,流程之中所有发生的原因、动作、变化、结果及相关操作者,必须有完全的记录,以便在流程中及将来均可追踪考查;第四是监控,流程目前的状态、进度,管理者必须能够完全的掌控,且在必要的时候作适当的管理动作,如加速、暂停、中断等。

4.3东风模具PDM系统的定制与二次开发

4.3.1属性模板

基于UG和TEAMCENTER两种软件可互相读取参数的特点,在UG和TEAMCENTER开发了属性工具(模具属性,标准件属性,非标件属性,零件面属性),实现了模具装配,零件,标准件的属性在UG和TEAMCENTER中的双向传递,提供了BOM信息保存和传递的载体。

4.3.2属性编辑和读取工具的开发

属性参数创建和双向传递

可以在UG和TEAMCENTER中创建属性,实现属性参数(件号,材料,热处理)的双向传递。

快速编辑属性

在UG和TEAMCENTER中,将属性工具与值列表(LOV)结合,将大量模具工程术语保存在属性工具中,设计直接选择;采用属性继承的方法,可以实现同类零件属性快速编辑,无须手工输入,减少错误,提高工作效率。

属性参数向BOM传递

设计编辑形成的属性参数可自动传递到设计BOM。

工程语言双语化

工程语言不仅包含中文,还考虑了英文,对于开发国外项目的模具设计是非常便利的。属性标单都设计好中英文一一对应的模具专业语言词典,方便设计输入,提高了工作效率。

属性参数共享

通过TEAMCENTER里的PSE发布功能,属性参数可发布到CAPP,这些参数可供CAPP工艺员直接使用,免除重复输入。

搜索查询条件

按照属性表字段,为11大类数据定制搜索查询条件,方便按照属性字段进行自定义的查询,提高数据的可重复利用性。

4.3.3批量导入

东风模具PDM在组织角色、标准件实体和属性、项目卷组任务、项目管理模板的创建等方面都采用了二次开发的批量导入工具,可实现快速编辑和导入,提高了相关人员在PDM中的工作效率和准确性。

4.3.4工作流程的定制

东风模具在PDM中定制了DL设计、模具设计、检具设计、更改的工作流程。二期开发的项目管理模块,可实现与PDM工作流程节点关联,实现产品设计的日程动态管理。

4.3.5 BOM及其输出规则

东风模具在PDM中定制了多种客户化的设计BOM,提高PDM模具设计的适应性。产品设计输入的属性可直接发布到设计BOM中,无须任何手工修改。

基于模具设计规范和采购的需要,在BOM输出程序中定制了许多强制检查规则,可确保BOM不缺失参数,同时验证标准件规格参数的正确性,检查装配设计的规范性,检查标准件和非标件遗漏和件号重复。由程序来完成这些工作,设计的可靠性大大提高。在设计有200多个零件的侧围模具时,运用PDM进行模具设计,程序自动输出BOM大约需要1分钟,并且可保证标准件规格无错误,遗漏,重复等老问题。自2007年10月PDM模具设计应用以来,产品开发部门没有发生标准件规格错漏事件。输出检查规则控制的优越性已经充分体现出来。

4.3.6实物成本控制

为了实现在设计阶段的实物成本控制,东风模具在PDM中设计了成本BOM,可自动统计模具尺寸、重量、实体系数、实物成本等信息,为管理层实现目标成本控制提供量化的数据。

4.3.7模具标准件库和模具材料库

东风模具标准件库是东风PDM实施环境的重要基础。目前,东风模具已经建立11大类型标准件库,建库规格数达两万以上。东风模具还创建了100余种国内外模具检具材料库。

4.3.8设计管理数据库的开发

东风模具PDM管理的数据将以300G,500套模具检具数量逐年递增。如何从这些海量的产品设计数据中提取有用的信息,是PDM产品数据管理的难点。

为此,东风模具开发了设计管理数据库,将模具设计的多项历史数据积累汇总形成数据库,可实现取消纸质管理台帐,积累工时、产值、成本等方面的数据,提供查询统计汇总报表,帮助东风模具提高设计管理的质量和效率,实现持续的知识管理和重用。

4.3.9接口开发

经过二次开发,实现了CAPP与PDM的集成,充分利用PDM产品设计产生的BOM,提高数据统一性和准确性。完成CAPP可与SAP B1的数据访问和传递。

4.3.10工艺模板的定制

方便灵活的编制工艺卡片,避免工艺工作的重复劳动。实现典型工艺的积累,为新工艺设计提供指南;继承并改进系统所需的工时定额、材料定额的汇总计算;提供方便的查询机制和用户提示功能,使用户更方便接收和查询工艺任务,提高工艺效率。

4.4 WIT-PROJECT设计项目管理的开发

为对产品设计过程进行监控,东风模具导入了WIT-PROJECT项目管理平台。产品设计是在UG软件中进行的,产品数据则是在PDM里进行管理。为此,东风模具希望项目管理软件能与PDM集成,能快速对项目进行分解,并分配资源、指定时间进度,对项目进行监督、控制。方便建立项目团队,快速进行项目任务的分解,图示化的方式显示项目的时间进度,能够进行项目的监督和控制。

5.东风模具产品数据管理系统应用效果

5.1开发形成了一批核心技术

实施PDM项目,实质上是将产品开发的业务流程进行了一次优化和提升。它带来的不仅是数据管理技术提升,同时也促进我们设计技术的创新。通过实施PDM项目和UGNX4的升级,华天和东风模具进行了新的技术开发,形成了不少核心模具设计技术。

5.2共享数据,提高工作效率

在PDM中,数据被分为制件数据、DL图、DL工序数据、模具部件、非标件、标准件、检测数据、检具数据等8大类型,各自有不同的属性参数,按照这些属性参数可以方便的建立搜索条件,可非常方便地查找参考资料,实现共享。

传统的数据只能搜索文件名称,要知道详细信息必须打开该文件。在PDM里,我们为每个数据附有较详细的检索信息,搜索其中之一,可进一步搜索到其它的详细信息。

PDM与CAPP留有数据交换接口。设计管理员可以发布模具信息到CAPP系统中。工艺人员可以方便地查阅定制的设计信息,模具装配结构。

5.3实现知识管理和重用

以前类似模具3D装配,可以通过工具批量移植到一个新的模具设计中。设计通过修改原来的零部件实现快速设计(复制模具结构,标准件,件号,属性等),减少重复劳动和错误,提高工作效率。如日产项目,机罩,轮罩,地板,经常反复设计,结构类似,批量复制上下底板等结构,可以节约时间。

东风模具开发了设计管理数据库,将模具设计的多项历史数据积累汇总形成数据库,可实现取消纸质管理台帐,积累工时、产值、成本等方面的数据,提供查询统计汇总报表,帮助东风模具提高设计管理的质量和效率,实现持续的知识管理和重用。

5.4减少设计错误,提高工作效率

传统的设计,设计模具BOM的时间要占整个模具设计周期的10-20%,手工整理BOM文件很费时。图纸完成后,设计还要编件号,统计材料信息,手工输入到明细表中。经常出现材料尺寸错误,漏编零件,错提标准件规格,数量统计错误,需要花大量的时间统计螺钉柱销数量规格。东风模具应用PDM设计模具和输出BOM,成功解决了这些问题:

5.4.1标准件参数输出不会错

设计调用了什么标准件,程序输出的BOM就会准确记录规格数量标准等信息,不会漏标准件。

5.4.2自动统计螺钉柱销规格数量

由于螺钉柱销作为属性已经写入到属性模板中,让PDM自动统计螺钉柱销规格数量,并编件号,无须设计手工统计螺钉的规格和数量。

5.4.3 BOM防错防漏规则让设计放心工作,专注于结构设计,编件号不再难

标准件编件号容易重复和遗漏。我们从PDM里找到解决办法,设计可先随意编标准件的件号,我们用BOM输出程序来检查,并同时提示件号出错信息,设计看到出错信息再追查并修改直到完全正确。程序检查一遍BOM结构只需要大约30秒-1分钟,工作效率和正确性都大大提高。

5.4.4定制开发客户BOM,无须手工填写设计BOM

按照东风或客户指定的格式开发不同的BOM,减少了设计重复劳动和出错机会,节约设计周期1-2天。采用XLS格式输出BOM,有利于工艺和采购部门阅读共享,节约工作周期1-2天,而且不会发生重复输入带来的错误。

5.4.5模具术语双语化和LOV输入

系统工具开发时,工程语言不仅包含中文,还考虑了英文,法文,对于开发国外项目是非常便利的。工程语言收集了大量模具中英法文术语,设计在编辑零件名称时,直接从LOV中选择,不需要手工输入。双语化为东风模具走向国际市场打下了基础。

5.4.5在设计阶段实现实物成本统计和控制

传统的成本控制,必须等到财务报表出来后才可以得到比较准确的数据,实际上是事后控制。

东风模具在PDM项目一开始就策划如何在设计阶段控制模具实物成本。基于模具设计BOM,我们设计了实物成本BOM和成本计算模型。通过定制开发的软件,我们可以方便的统计单套模具实物成本,项目总实物成本。

5.4.6设计规则实现程序控制

设计规范和PDM规范如何强制实施?东风模具希望在二次开发中利用软件的控制措施,实施强制性规则检查,期望大大提高设计提交的数据规范性。

东风模具通过将模具编码规则,件号规则,装配规则,属性规则等写入到程序中,让程序自动检查设计数据的规范性。对设计而言,东风模具PDM系统既有一定的灵活性,又有一定的强制性,可以让设计严格按照规则设计,方便数据结构的审阅,输出,查询,同时帮助检查发现可能的错误,可减少对人的工作责任感的依赖性。

6.结论

作为数据管理平台,PDM软件能够满足管理者的一些基本需求。如果要赋予它更多的管理和技术需求,则必须进行二次开发。东风模具通过二次开发,解决了一般性产品数据管理需求,更把大量资金投入到二次开发中,解决了基于PDM和UG双平台中的模具设计的难点,弥补了PDM的不足,延伸了PDM的功能,并逐步实现产品开发全过程的信息化。
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这个主要只来流程管理的吧?

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