產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(Product Data Management，PDM)是一種管理產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的工具，在貫徹設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、管理研發(fā)知識(shí)庫(kù)和規(guī)范研發(fā)過(guò)程等方面具有不可或缺的地位。
長(zhǎng)沙汽電汽車(chē)零部件有限公司前身是我國(guó)第一家汽車(chē)電機(jī)電器專業(yè)制造廠——始建于1957年的長(zhǎng)沙汽車(chē)電器廠，是我國(guó)該行業(yè)唯一的中央直屬企業(yè)。公司主要研發(fā)與生產(chǎn)起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火線圈、分電器、微電機(jī)和電子調(diào)節(jié)器等總成及零件，具有先進(jìn)的汽車(chē)電器研發(fā)和制造水平。近年，在深化產(chǎn)品系列化、模塊化設(shè)計(jì)及提升產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)能力的背景下，公司產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中面臨到一些挑戰(zhàn)。
(1)產(chǎn)品圖文檔統(tǒng)一管理司題：產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)多，技術(shù)資料存儲(chǔ)量大，產(chǎn)品資料齊套性難以控制，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)重用率不高，研發(fā)周期較長(zhǎng)。
(2)產(chǎn)品協(xié)同開(kāi)發(fā)問(wèn)題：產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化難以落實(shí)，缺乏系列化設(shè)計(jì)庫(kù)（如3D標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、通用件庫(kù)等），無(wú)法控制零部件種類(lèi)與數(shù)量的增長(zhǎng)。
(3)規(guī)范化的研發(fā)流程難以貫徹：規(guī)范化的研發(fā)流程在實(shí)際工作過(guò)程中難以監(jiān)控。
(4)更改的同步性問(wèn)題：設(shè)計(jì)、工藝、質(zhì)檢、采購(gòu)和車(chē)間等部門(mén)之間的工程圖更改難以時(shí)實(shí)更新，版本不一致帶來(lái)了返工、延遲等問(wèn)題。
(5)企業(yè)知識(shí)庫(kù)的保存及延續(xù)性問(wèn)題：如何保存資質(zhì)工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)持續(xù)性及確保產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目的延續(xù)性司題。
基于此，企業(yè)結(jié)合自身產(chǎn)品研發(fā)的要求，以SolidWorks EntERPrise PDM（下簡(jiǎn)稱SolidWorks PDM）為研發(fā)管理平臺(tái)，著手落實(shí)研發(fā)管理過(guò)程中的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、企業(yè)知識(shí)庫(kù)構(gòu)建、APQP過(guò)程控制和研發(fā)變更流程管理等，全面提升研發(fā)管理水平。
一、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)計(jì)規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化是企業(yè)研發(fā)管理的最基礎(chǔ)性工作，包括設(shè)計(jì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化、文件命名規(guī)范、零部件分類(lèi)及編碼規(guī)范、技術(shù)模板統(tǒng)一和零件3D建模規(guī)范等內(nèi)容。
1.設(shè)計(jì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化
設(shè)計(jì)環(huán)境是指企業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中所用的模板、使用習(xí)慣和設(shè)計(jì)庫(kù)等，也就是完成設(shè)計(jì)所需要的工具和環(huán)境，不僅包括設(shè)計(jì)軟件工具，裝配體、零件及工程圖模板和報(bào)表模板，也包括顏色、精度、單位和標(biāo)注等。通過(guò)PDM模板管理功能將設(shè)計(jì)模板進(jìn)行統(tǒng)一配置、應(yīng)用，如圖1、圖2所示。設(shè)計(jì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化能夠最大限度地保證產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)要素可復(fù)用，保證各版本的設(shè)計(jì)統(tǒng)一，便于他人銜接和后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，這對(duì)于以三維CAD作為研發(fā)工具的企業(yè)尤其重要。
圖1 PDM設(shè)計(jì)模板管理庫(kù)
圖2 PDM設(shè)計(jì)模板庫(kù)應(yīng)用
2.企業(yè)信息編碼系統(tǒng)構(gòu)建
信息編碼是信息標(biāo)準(zhǔn)中最基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息共享和資源重用的基礎(chǔ)。從企業(yè)的信息流與物質(zhì)流角度出發(fā)，企業(yè)主要的信息編碼可以分為以下6類(lèi)：圖樣代號(hào)和文檔代號(hào)和物料代碼、制造裝備代碼、辦公設(shè)備代碼、生產(chǎn)指令代號(hào)和產(chǎn)品序列號(hào)。利用SolidWorks PDM的插件二次開(kāi)發(fā)建立企業(yè)統(tǒng)一的信息編碼系統(tǒng)（圖3），實(shí)現(xiàn)編碼的申請(qǐng)、分配和維護(hù)等統(tǒng)一管理，確保企業(yè)信息編碼的唯一性與規(guī)范性。
圖3 長(zhǎng)沙汽電企業(yè)信息編碼系統(tǒng)
3.零部件分類(lèi)與名稱規(guī)范
分類(lèi)管理就是將文檔按照相似性（如結(jié)構(gòu)形狀相似等）原則劃分成不同的類(lèi)，分別加以管理。如通過(guò)零部件分類(lèi)，形成企業(yè)可復(fù)用的設(shè)計(jì)單元庫(kù)，方便設(shè)計(jì)人員檢索，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到有效的重用。零部件名稱規(guī)范是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)復(fù)用、減少零部件種類(lèi)的關(guān)鍵因素，建立統(tǒng)一的零部件名稱庫(kù)，是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要內(nèi)容，如圖4所示。
圖4 企業(yè)零部件名稱庫(kù)
4.零件3D建模規(guī)范
建立標(biāo)準(zhǔn)的零件3D建模方法，將企業(yè)中最典型的零件的設(shè)計(jì)方法總結(jié)出來(lái)形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的畫(huà)法從而節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。零件3D建模規(guī)范的建立可使缺乏經(jīng)驗(yàn)的工程師能夠迅速投入設(shè)計(jì)，并且容易修改企業(yè)儲(chǔ)存的設(shè)計(jì)資料，為引用與借用以及系列化工作打下基礎(chǔ)。
二、企業(yè)設(shè)計(jì)庫(kù)管理
企業(yè)設(shè)計(jì)庫(kù)是指可以重用的設(shè)計(jì)信息的集合，強(qiáng)調(diào)的是工程數(shù)據(jù)的可重用性、數(shù)據(jù)的組織以及管理。設(shè)計(jì)庫(kù)的重點(diǎn)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化建立可復(fù)用單元，并通過(guò)PDM對(duì)零部件進(jìn)行管理，建立零部件的檢索機(jī)制，如圖5所示。設(shè)計(jì)庫(kù)是常用注釋、特征、零件及部件等設(shè)計(jì)信息的集合，具體包括常用注釋庫(kù)、特征庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、基礎(chǔ)件庫(kù)及通用件庫(kù)等。
圖5 基于PDM的企業(yè)設(shè)計(jì)庫(kù)管理
1.注釋庫(kù)
在創(chuàng)建工程圖時(shí)，有部分注釋經(jīng)常被使用，比如表面粗糙度、焊接符號(hào)、形位公差及技術(shù)要求等，可以將這類(lèi)經(jīng)常用到的符號(hào)存放到PDM注釋庫(kù)里，需要時(shí)直接從庫(kù)里拖放到工程圖指定的位置，以此來(lái)提高出圖的速度。
2.特征庫(kù)
SolidWorks零件實(shí)體建模中，特征是組成零件實(shí)體模型的基本元素，它體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能要素和工程含義，是描述產(chǎn)品信息的集合。特征是參數(shù)化的幾何實(shí)體，通過(guò)改變特征尺寸參數(shù)，可以用有限的特征構(gòu)造無(wú)限的零部件實(shí)體模型，同時(shí)利用參數(shù)化功能實(shí)現(xiàn)零部件的系列化。特征是特征設(shè)計(jì)和特征識(shí)別的關(guān)聯(lián)，不僅體現(xiàn)產(chǎn)品的功能和工程含義，而且是CAD/CAM集成化發(fā)展的方向。
3.標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)
SolidWorks提供了企業(yè)常用的標(biāo)準(zhǔn)件模型，只需將需要的模型下載，保存到PDM庫(kù)中即可建立符合企業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，設(shè)計(jì)時(shí)可直接調(diào)用這些可復(fù)用元素，從而極大地提高了設(shè)計(jì)效率。
4.基礎(chǔ)件庫(kù)
企業(yè)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，往往在原來(lái)的產(chǎn)品上加以改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)變化并不大，而且產(chǎn)品中相似的零件非常多，如起動(dòng)機(jī)的軸、圓筒等零件，不同系列之、司的零件非常相似，可以從一個(gè)基礎(chǔ)模型上修改得到，這樣就可以避免重復(fù)全新設(shè)計(jì)。
5.通用件庫(kù)
將一些可以重復(fù)使用的零件或部件建立成企業(yè)通用件庫(kù)，是節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)周期的最重要的方法，如常用的軸套、鎖圈、刷架底板和開(kāi)口圈等。
三、APQP過(guò)程管理
APQP（Advanced Product Ouality Planning，產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃和控制計(jì)劃）是汽車(chē)行業(yè)TS16949標(biāo)準(zhǔn)中用于控制產(chǎn)品質(zhì)量的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工具，它是一種為滿足產(chǎn)品項(xiàng)目規(guī)定，在新產(chǎn)品投入以前，用來(lái)確定和制定確保生產(chǎn)某具體產(chǎn)品或系列產(chǎn)品使客戶滿意所采取的一種結(jié)構(gòu)化過(guò)程的方法，包括從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、過(guò)程開(kāi)發(fā)、試生產(chǎn)到生產(chǎn)，以及全過(guò)程中的信息反饋、糾正措施和持續(xù)改進(jìn)活動(dòng)。APQP過(guò)程管理對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量的具有重要的意義。
1.基于APQP過(guò)程管理的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)
APQP包含五個(gè)基本過(guò)程：計(jì)劃和定義、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、過(guò)程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品和過(guò)程的確認(rèn)及反饋、評(píng)定和糾正措施�；贏PQP過(guò)程，PDM按產(chǎn)品系列和品種大類(lèi)建立產(chǎn)品項(xiàng)目管理目錄，貫穿了產(chǎn)品整個(gè)全生命周期數(shù)據(jù)管理，如圖6所示。
圖6 基于PDM的APQP全過(guò)程管理
2.協(xié)同設(shè)計(jì)審核流程
SolidWorks PDM系統(tǒng)提供了各部門(mén)并行工程的工作流程，零件的CAD主模型使得在SolidWorks PDM環(huán)境下不同設(shè)計(jì)領(lǐng)域的人員能夠?qū)崟r(shí)共享產(chǎn)品信息，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)檢測(cè)試和生產(chǎn)制造等人員能夠提前共享設(shè)計(jì)成果，共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，在線瀏覽產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖，實(shí)現(xiàn)并行集成的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。
而且，基于PDM圖形化的流程管理（圖7），APQP中的各個(gè)過(guò)程不再是一個(gè)孤立的單元，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程分析、工藝設(shè)計(jì)和質(zhì)量檢驗(yàn)等各個(gè)階段之間形成有效的審核反饋機(jī)制，從而在設(shè)計(jì)前期，團(tuán)隊(duì)能夠從各個(gè)不同專業(yè)進(jìn)行有效溝通，減少錯(cuò)誤，提高效率。
3.研發(fā)變更管理
變更管理是企業(yè)研發(fā)管理的重要一環(huán)，而在變更申請(qǐng)、變更發(fā)布和變更執(zhí)行過(guò)程管理中，關(guān)鍵問(wèn)題是各部門(mén)數(shù)據(jù)的更新不同步，各部門(mén)應(yīng)用的版本經(jīng)常不一致，沒(méi)有同時(shí)獲得最新版本的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
應(yīng)用SolidWorks PDM的3D關(guān)聯(lián)管理，在零件建模、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)和質(zhì)檢計(jì)劃中充分應(yīng)用SolidWorks 3D設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)SolidWorks PDM條目管理使得各種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在電子倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行有效同步更新。PDM管理的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)為指針參考引用，如圖8所示，即當(dāng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)源頭發(fā)生更改后，相關(guān)的零部件、工藝卡、模具設(shè)計(jì)和質(zhì)檢文件等引用文件將會(huì)顯示設(shè)計(jì)圖最新版本的提示，通過(guò)PDM“最新版本更新”方式及時(shí)將所有關(guān)聯(lián)技術(shù)文件更新至最新版本的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從而確保在更改發(fā)生時(shí)多部門(mén)文檔的同步性，避免更新不到位或應(yīng)用舊圖現(xiàn)象。
圖7 PDM圖形化的流程管理
圖8 基于SolidWorks PDM條目管理的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)同步更新
四、應(yīng)用效果
應(yīng)用SolidWorks PDM平臺(tái)，長(zhǎng)沙汽電汽車(chē)零部件有限公司的研發(fā)管理水平有了一個(gè)新的發(fā)展。主要表現(xiàn)在三方面：①提高了研發(fā)效率，PDM實(shí)施貫徹了設(shè)計(jì)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化工作，配合特征庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和通用件庫(kù)等企業(yè)知識(shí)庫(kù)的管理與使用，提高了設(shè)計(jì)的復(fù)用性，通過(guò)PDM共享數(shù)據(jù)庫(kù)與協(xié)同研發(fā)流程構(gòu)建起產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了小組協(xié)同設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)合作更緊密；②提高了產(chǎn)品質(zhì)量，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，多學(xué)科專業(yè)人員通過(guò)PDM事先參與產(chǎn)品多方案的評(píng)審，及時(shí)反饋信息，擺脫了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)及多學(xué)科的協(xié)同評(píng)審；③提高企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)思維，也有效保護(hù)了企業(yè)的知識(shí)資產(chǎn)。
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本文標(biāo)題：PDM系統(tǒng)在汽車(chē)零配件研發(fā)管理中的應(yīng)用
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