信息化 频道

陈斌:中国制造业的数字化工艺制造

  各位专家,大家下午好。今天这个会很热闹,大家知道世界上什么最宝贵吗?什么东西最贵?时间最贵。我认为时间最贵。各位专家花很多时间离开自己家,跑到这儿交流学习,为什么?为了企业有一个很好的发展。今天我们论坛核心是产品创新,对企业来说,在目前这个竞争环境之下,为什么要做创新?我想就是为了在跟市场行业中我们和同行竞争的时候,我们抢占时间,我们更快把我们产品推向市场。如果说对于按照定单生产的模式按照客户要求交付产品的话,我们是要尽量地缩短我们交互周期,就是尽快准时交付客户需要的产品,也是在抢时间。所以我觉得时间最宝贵,时间最贵。

     今天是工艺数字化专题,我想和大家交流的内容主要是三个方面:

     一是我们中国制造业的数字化工艺制造的需求是什么?

     在需求确定的情况之下,我们企业到底需要用什么的CAPP系统?

     第二,刚才有人谈CAPP在模糊,我现在回答我们企业需要CAPP,

     第三,我会讲这个系统的实践,我们企业运用的经验,在这里有二个案例给大家分享。

     第一,我们知道在全球经济一体化以后,尤其在这种信息技术发展、技术扩散技术加快的情况下,中国企业面临的环境,实际是一个世界化竞争环境,在这种环境下,我们企业面临的问题都是共性的。比如在经济需求旺盛的时候,我们企业不断地靠增加我们固定资产投资,靠增加生产线扩大人员方式进行生产能力扩张,最后导致结果是:繁荣时期我们企业过渡扩张,背上沉重包袱,一旦需求降,我们没有那么大的定单,企业业绩就下来了。像手机、家电行业,我们企业生产能力已经远远超过了国内需求。这种情况之下,只能是扩展国际市场。在生产能力普遍过剩,很多企业又纷纷在进入这个行业的时候,这个过渡市场竞争导致企业产品价格不断下降。迫使你要不断降低自己的生产成本。

     第二我们客户的消费需求,慢慢从功能上的要求转向感性的消费需求,就是个性化需求。要求产品功能越来越复杂,加上现在信息技术和原来产品结合,使高科技产品已经变成一种很复杂的系统。

     第三在竞争的环境下,客户个性化需求不断增长的情况下,要求产品开发周期越来越短,流程要缩短优化,这是企业面临的共性问题。

     在这种问题之下,我们从原先传统企业要变成一种数字化企业,我们如何缩短产品周期?如何更快要交付产品?这种数字化的工艺和对我们企业是很关键的环节。

     数字化工艺和生产如何保证我们企业的整个生产能力的提高?竞争能力提高?我们先看看我们企业在整个产品生命周期里面是如何做的。在这生命周期里面,现在已经有生命周期管理方案支撑企业数字化,我们客户交流的时候,我们企业利用一些手段,定义客户需求。通过这种客户需求转化成为我们设计的输入,我们进行三维数字样机设计,还有做工艺的路线方案,交付和维护是整个产品生命周期。今天我们谈在这个生命周期里面,很重要环节是工艺。如果没有这个环节,我们整个产品周期不完整,企业需要达到的目标、缩短交货期、缩短研发周期都是不能实现的。所以我们需要有一个数字上的工艺制造方案保证我们企业产品生命周期完整实施。

     我的PPT的图更详细地描述了工艺和产品设计、制造之间的关系。在产品设计阶段,大家知道利用CAD和CAE技术更重要的是关注产品创新。在制造阶段我们利用一些MES、MPM系统更重要的是保证我们企业如何制造,装备过程中如何配资源,配人力。还有到最后交互,产品维护,这都属于后期的阶段。中间如何实现这两个环节的连通?就是中间桥梁是什么?就是工艺。这里面的工艺我想讲的工艺不是我们原先定义的纯粹工艺,就是如何安排计划,配什么资源?要整个牵动企业其他部门来围绕这个产品实现它的创新过程?我们看到在这个工艺过程里面,包括了工艺的方案,工艺的路线编制,工艺规程编制,工装设计,材料定 额的绘制,工时汇总,产品加工生产之后测试检验。如何实现这两个环节沟通?我们认为通过一个一体化的,对企业而言是整体的产品生命周期这个业务平台。

     在设计的时候使用二维设计系统,利用这个产品数据、图纸,我们在工艺环节,我们可以进行我们工艺设计。从前期产品设计工艺结构性审查开始到做工艺规程,做工时定额,材料定额等这些工作,这些都是在CAPP系统完成的。后期,我们工艺规程编制之后,有关的这是工序到车间里面我们要删除一些工序指令,加工制造的代码, NC来完成的工有关生产过程的进度的监控,包括从定单管理管理,客户管理是MPM制造过程实现的。

     对企业而言,大量定单堆积的情况下,资源有限,如何按照生产计划?如何合理利用使用计划?如何告诉客户交付期?最后和客户供应商之间进行协同交流使用CRM系统, CAPP是生命周期平台之上的一个非常重要的枢纽、信息桥梁。

     我们从企业实际供应部门有关业务来看,首先从设计部门,我把有关产品图纸的信息、产品结构信息,导入进来,我进行工艺的路线设计,进行工艺规程的编制,包括过程卡,加工的工序卡等等。这些输出可能提供生产车间部门使用;在生产过程中,所需要配套的工装卡具、刀具这些资源需要提供给有关的物资库或者是工装库,这些清单汇总由工艺部门通过CAPP系统完成。

     还有,我们企业一个产品设计之后,需要进行外购件,这种清单以及标准件等,这些明细部件也是通过工艺部门给材料部门。

     而工时汇总、消耗资源通过工艺部门完成。

     其他报表需要提供给领导决策使用,从这张图来看,看到企业整个产品创新中,工艺在里面起到很多作用,他把数据提供给不同部门使用。按定单的方式生产,和客户交流的时候,很多情况不知道,要依赖这个系统。

     我们从企业整个工艺业务来看,前期按照定单和客户交流的时候,要确定这个产品的工艺有关的工艺实现方案,才能确定产品实现方案,有关基础性的规划研究工作到后面的产品设计之后,进行生产、技术准备,以及生产过程中需要用到的加工指导工艺工程和整个产品更改过程的管理,到如果指导我们企业有关产品不是一次性使用,有一个回收使用的信息。这属于工艺部门的功能。这个图把整个企业工艺业务表达出来了。每块作用不说了。

     作为工艺系统也就是说数字化工艺制造系统要满足整个企业业务需要。从我们企业现状来看,整个企业工艺数字化这个现状不太理想。刚才有一个人讲到50%企业没有实现CAPP系统,这个数据并不很准确,有可能是一个比较保守的估计。有可能比这个数据更大。我们看现在工艺设计方式,很多企业主要是利用手工方式加上一些工具化的软件,比如是:WORD进行编制。它的管理方式也仅仅是基于文件管理,把工艺文件当做所需要的管理对象,通过这种档案式方式管理,这是目前制造企业大多数现状。

  

  关联的工艺文件很多是雷同的,包括规范、格式。所以我们在编制这些工艺文件过程中,应该有很多事情是可以简化,很多知识可以重用,因为采用这种手工加上工具和软件方式,很多可以简化的劳动必须重复,增加企业工作量。这种情况之下,造成我们企业的问题:工艺的工作强度、劳动量最大,经常加班加点,有时候一个产品设计之后,马上投产,有关工艺的信息以及有关文件没有准备好。

     第二,企业工艺人员在做大量重复劳动,做信息查询、工艺图的编制等工作,

     第三,企业在这个过程中,有些本身因为信息化不彻底,带来了一些质量的问题,标准化比较差,规范性比较差。

     第四,企业工艺文件的管理、工艺数据处理没有一个很好信息系统支持,造成版本混乱,企业其他刚才讲了像生产车间需要的信息,ERP需要的信息必须靠人工提取。

     另外一种情况:我们企业工艺信息传递情况:

     我们看到在产品设计部门,我们利用CAD可能生成一些CAD图纸文档,工艺部门刚才说利用手工加上辅助工具也形成工艺文档,对车间部门可能把有关的工艺文件和图纸利用之后,进行生产计划的编制,其他部门也是一样的道理。大家形成的文档都是通过一个中间部门,就是档案室进行沟通。这种问题带来的是:我们企业整个数据传递过程是一种单向的,串性过程,在很多本来可以提前的、协同的工作没法开展。这样导致我们企业产品周期的延长。这个问题通过CAPP这个工具软件可能保证了我们这个工艺文件的质量提高,但是有关工艺信息提取问题仍然存在。通过个人卡片工具我们可以把有关设计过程,效率提高,劳动强度降低了,但是数据管理、重复使用这些问题仍然存在。这样我们到底需要什么样的CAPP系统?

     一是需要把所有部门打通,从设计到制造。

     第二,工艺必须承上启下到各部门使用。

     综合来看,我们认为CAPP发展过程在中国来看,经历了这么四个阶段:刚才开目公司讲CAPP发展经过了三个阶段,我觉得大同小异,基本上:

     第一阶段是面向工艺设计的过程自动化;包括专家系统等等工艺软件。在这个阶段工艺软件基本面向企业定制很难商品化。

     第二主要是交互式CAPP系统,解决工艺规程、工艺文字编写的难题。这个阶段实现工艺快速设计。

     第三,随着这种业务需求发展对工艺信息提取和信息管理,出来第三代CAPP系统,工艺信息管理系统,在这个阶段我们会看到企业很多问题,不是说提出CAPP希望和ERP集成,和PDM集成,或者和什么系统集成问题。这种集成只是一个软件系统集成,并不能解决企业真正工艺业务和其他业务一体化。所以需第四代现代CAPP系统,就是面向产品生命周期工艺设计系统,这个阶段工艺管理内涵已经扩展,已经不仅仅是工艺部门的事情,可能会把我们生产车间、以及我们其他物资采购部门,包括财务部门所需要的需求都纳入到这个系统里面。后期它和MPM结合很重要。

     综合来看,这几个阶段体现了我们企业对CAPP需求是有一个递进的发展过程。在第一阶段我们可能关注更多的是规范化、标准化。所以CAPP系统出来了工具系统软件。

     第二阶段我们关注工艺信息化管理,需要信息集中管理,到后面第三阶段,第四阶段发展反应了一个企业业务协同需要,这个需要对有关产品、工艺方面知识进行重组,整个来看CAPP发展是经历了这么一个过程。

     以企业多讲了一点,看看我们中国制造业数字化工艺制造是一个什么样的需求?这样我们企业采购工艺数字化系统不是盲目的,而是根据企业发展阶段,目前状况可能是是根据目前阶段需要选用一些工具化软件,如果已经和其他部门需要更多协同,把工艺信息需要重用的话就需要其他解决方案。

   CAXA MPM是我们根据中国市场需求提出基于CAPP解决方案,他可以承接CAXA V5数据和运用成果,这个图反映了企业最后整个信息化结果都统一到两个方向:

     一是PLM,一是ERP。从工艺结构来看,是PLM一个子集。CAXA为什么能够支持企业整个生命周期管理需要?首先基于统一平台,提供很多工具,包括产品数据模型定义,工程需要卡片,统计汇总定义,等等这些功用工具。在统一数据模型之上,根据企业业务部门、不同需要可能对产品设计部门进行产品设计,可以把有关的需要的设计软件集成进来,对工艺部门我需要用工艺的路线编制,工艺BOM创建,材料定额,工艺设计等等,面向工艺部门也是按照这种产品结构的管理、产品BOM方式把这种信息关联到产品结构上。对制造部门,我可以要制定生产计划,以及要把这个生产计划分解到每个车间加工指令,加工过程监控,质量的检查等等。这也是基于统一数据模型,从这个图来看,企业整个PLM的需求反应到一个系统里面,应该是统一而不是割裂的。对工艺部门,CAXAV5如何帮助它实现数字化?我们拿这个图来说,比如从工艺编制开始,我们首先利用产品设计部门一些数据,创建一个工艺BOM,可以利用产品原先的产品BOM系统,也可以自己创建,根据这个BOM信息创建之后,根据不同零件编制规程、工艺设计,这些信息可以提供给生产车间部门,根据这个制定作业计划,生产车间部门每天的工作、作业计划要滚动,这种滚动的过程需要进行动态的跟踪,也就是我们作业调度在整个过程中要监控。我们工艺设计的一些信息,比如我需要的材料定额,工时定额,等等这些信息提供给财务部门,或者车间进行管理、调度,利用这些信息可以对这些产品整个作业成本进行核算。如果一个产品的相关配套工装卡具设计,需要运用一些资源和图纸系统,这个系统里面同样的一个部门,工艺部门或者工装设计部门,在这个系统里面可以完成工装设计管理过程,包括流程升级、任务的监控。

     还有我们物料采购部门,就是物资部门,根据工艺设计需要的信息,这个工艺数据形成我们采购计划,就是说在这个系统里面,我们根据企业不同运用的需求,利用其中的不同模块,实现你的业务要求,这样形成了一个一体化的就是一个完整的数字化工艺制造解决方案。

     时间关系我简单介绍了互相之间关系,具体每个模块之间如何实现?不展开了。

     我们看一下在这个系统支持之下我们企业从原来没有数字化工艺的现状,如何变成一个支持工艺生命周期的数字化过程?

     首先,这是一个我们企业目前大多数没有CAPP的结果,所有部门是孤岛。如果我们用计算机的话仅仅是信息共享。

     如果把原来档案部门,对纸质文件进行管理变成电子化的仓库,把所有信息用这个电子仓库管理,所有部门进行沟通和交流的时可以基于同样的数据保证这个数据完整性和唯一性。如果把原来传递过来,一个统一产品管理平台实现,那么基于这个产品平台我们可以实现企业业务过程统一,包括产品版本数据管理和发放过程等等。这样实现了企业真正基于PLM这个工艺数字化的方案。

     最后结果是,我们看到这个系统之下设计设计部门可以把设计模型提交产品数据库里面。工艺部门从这个数据库里面把需要产品BOM信息、有关文件信息进行审查,从前期工艺审查开始到做工艺的编制,可以重用这些信息。完成这个工作以后,这个信息由统一电子仓库管理。这些信息其他财务部门、物资部门可以重用。

     对于归纳一下:基于PLM工艺数字化解决方案有几个特点:

     一是统一的产品数据模型。

     第二,统一产品数据库。

     第三,统一的用户管理

     第四,面向产品的设计。

     而且所有的这些数据可以是分布式的,对你的运用可以不关心后台到底是如何实现的。

     以上是我们对整个制造业这种数据化工艺制造需求分析的结果,可以需要利用一个基于PLM数字化工艺制造解决方案应对。下面有两个例子:

     一是重庆北方奔驰有限公司。这个企业做中重型卡车变速器,他特点是:这种产品批量不大,但是品种非常多,基本上按照定单生产的。所以他的规格导致它的产品数据非常巨大,

     另外客户数量很多。但是类型比较杂。在这个情况之下,交货周期、客户的新的个性化需求越来越多,在这种要求之下,他要求企业统一的数字化设计和生产制造平台。他的需求是什么?因为他已经运用了一些CAD系统,所以他需要一个集成。第二他要体现原先传统工艺,通过这个过程规范化。第三这个企业产品设计过程以及工艺过程需要对整个过程进行监控,包括文件信息版本管理,更改管理。

     另外把企业需要把工艺数据沉淀下来,通过这个系统对企业过程质量进行监控,CAXAV5解决方案是把企业原先CAD系统、PDM系统,在新的集成需求之下,要统一到CAXAV5统一的数字化解决方案上。剩下的工作就是和ERP系统对接,把需要的一些信息提交给CAPP。进行产品成本核算或者需要的汇总统计数据的汇总。这个过程中,形成了成果,简单用图片说明一下:

     一是对企业工艺文件,所有标准体系,工艺文件按照TS1694方式进行

     第二对ERP供应流转信息。包括配套信息;

     第三有关它统计汇总方面我们做了定制。

     我们会看到:在这个系统里面,在工艺部门使用的系统里面,可以通过统计汇总这个功能把所有有关的信息自动地进行统计汇总,而且这个文件是符合企业规范避免了人工查阅。包括材料统计汇总,这在计算机上敲一个键可以出来。材料定额对企业来说采购部门和成本核算部门很重要。

     二是兵器工业东方集团。军工单位一些数据不好讲,只是讲需求,也是普通性。一是文件管理和信息管理要集成。二是业务部门需要产品设计。三是制造部门制造BOM进行实现。第四对整个产品设计更改过程进行控制。最后也是通过把它的CAD设计部门和CAPP利用的计算机工具化软件升级以后,形成整个PLM系统,通过CAXAV5为企业管理一体化提供基础,实现数据共享。CAXAV5这个数字化解决方案不是一天冒出来的,大家知道CAXA原先在CAXA领域有很强市场,,市场份额很大,他采用的技术是基于国内外很先进的厂商,上午讲的和达索合作,把它的技术沉淀在CAXA里面,V5一些工具软件已经在很多行业大量使用,包括航天航空、兵器行业使用,它的经验得到一些结果,反映到CAXAV5上,基于PLM解决方案是满足我国制造业的发展需求,我今天就这几个问题和大家进行了一个交流。谢谢大家!(E-works)

0
相关文章