在當(dāng)今“速度經(jīng)濟(jì)”時(shí)代,迫切要求制造業(yè)實(shí)現(xiàn)研制手段、生產(chǎn)過(guò)程和管理方法的信息化,具備快速響應(yīng)、柔性生產(chǎn)、精確制造、產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保障和網(wǎng)絡(luò)化管理等多方面能力,建立基于數(shù)字化技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)及產(chǎn)品快速響應(yīng)研制體系已迫在眉睫。2008年,常熟紡織機(jī)械廠有限公司中標(biāo)承擔(dān)了江蘇省科技廳“面向紡織行業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)字化集成技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目的建設(shè),重點(diǎn)解決制約企業(yè)信息化發(fā)展的瓶頸問(wèn)題——制造過(guò)程的信息化,目前數(shù)字化制造體系已初見(jiàn)成效。
1 企業(yè)對(duì)數(shù)字化制造的管理需求
現(xiàn)代制造業(yè)除面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、節(jié)奏變化快、多品種小批量、多樣化個(gè)性化、定制生產(chǎn)成為主流等問(wèn)題挑戰(zhàn)外,因技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)企業(yè)很多管理難題:①文檔管理落后;②數(shù)據(jù)共享程度低,圖檔檢索、統(tǒng)計(jì)困難,無(wú)法進(jìn)行有效的版本控制;③信息傳遞速度慢;④協(xié)同工作環(huán)境差;⑤數(shù)據(jù)安全沒(méi)保障;⑥圖檔更改困難,容易造成版本不一致等歷史遺留問(wèn)題;⑦配置管理多且難;⑧傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì),不符合現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)計(jì)需要;⑨快速交貨和成本的壓力;⑩制造資源種類多不易找,對(duì)制造設(shè)備要求高,隨著加工技術(shù)要求提高,企業(yè)主關(guān)鍵零件加工都采用數(shù)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)加工制造等。另外,企業(yè)中使用系統(tǒng)存在信息孤島現(xiàn)象,ERP系統(tǒng)建設(shè)遭遇了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確采集的瓶頸,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理越來(lái)越困難。建立一套完善的數(shù)字化制造體系是解決以上所有問(wèn)題的唯一出路。
2 數(shù)字化制造技術(shù)可以解決的問(wèn)題
數(shù)字化制造技術(shù)主要:強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)制造過(guò)程;強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)制造知識(shí)的處理與應(yīng)用;強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的全生命周期;強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)制造;強(qiáng)調(diào)基于網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)制造服務(wù);強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的數(shù)字化等。
數(shù)字化制造可以解決的問(wèn)題如下:①圖文檔分散放置,產(chǎn)品數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)有效的共享;解決方法:圖文檔集中管理,保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效的共享。②設(shè)計(jì)人員各自為政,開(kāi)發(fā)效率較低;解決方法:提供統(tǒng)一的工作流引擎推動(dòng)流程,全面優(yōu)化流程控制。③圖文檔使用和變更管理缺乏統(tǒng)一的流程和過(guò)程控制;解決方法:通過(guò)工作流管理和版本控制實(shí)現(xiàn)相關(guān)圖文檔使用和變更的過(guò)程管控,減少誤差。④圖檔在個(gè)人手中,容易泄密,圖檔安全無(wú)法有效保障;解決方法:圖檔經(jīng)過(guò)壓縮加密集中存放并且提供多級(jí)多維的安全機(jī)制以保證圖檔安全。⑤產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本高;解建立可視化車間調(diào)度控制系統(tǒng)決方法:產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置、工程項(xiàng)目管理、工作流管理;⑥工藝文件制作工作量大,不能實(shí)現(xiàn)與作業(yè)的快速銜接;解決方法:集成的工藝過(guò)程規(guī)劃管理,設(shè)備和工模具管理。⑦加工任務(wù)量多且品種數(shù)多,車間調(diào)度管理復(fù)雜;解決方法:PDM、CAD、ERP等集成一體,提高車間制造效率和速度。⑧生產(chǎn)能力難以評(píng)估,作業(yè)執(zhí)行及質(zhì)量控制精細(xì)化不夠;解決方法:自動(dòng)能力負(fù)荷平衡,車間作業(yè)計(jì)劃及作業(yè)執(zhí)行反饋可視化管理等等。
3 數(shù)字化制造系統(tǒng)的建設(shè)
從紡機(jī)行業(yè)總體現(xiàn)狀出發(fā),在現(xiàn)有的CAD、ERP的應(yīng)用基礎(chǔ)之上,引進(jìn)先進(jìn)的管理思想和設(shè)計(jì)制造方法,系統(tǒng)完整地規(guī)劃紡機(jī)行業(yè)的信息化應(yīng)用解決方案,建立基于產(chǎn)品全生命周期管理的協(xié)同設(shè)計(jì)和制造軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化制造管理技術(shù)的應(yīng)用。
3.1 數(shù)字化制造系統(tǒng)總體目標(biāo)
建立企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模型;建立企業(yè)高效、合理設(shè)計(jì)過(guò)程;建立企業(yè)并行工作環(huán)境;建立集成工藝過(guò)程規(guī)劃管理;建立可視化車間調(diào)度控制系統(tǒng)。
3.2 數(shù)字化制造系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容
①建立企業(yè)完整產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模型:首先完成所有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)管理,建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)化管理模式,由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)組織起所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)文檔的管理,支持產(chǎn)品明細(xì)數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)到工藝、生產(chǎn)管理、制造等部門的轉(zhuǎn)換和傳遞。②建立企業(yè)并行工作環(huán)境:推廣實(shí)施PDM系統(tǒng),完成系統(tǒng)的環(huán)境設(shè)置工作,按照企業(yè)流程在各部門建立起支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享和并行協(xié)同工作的環(huán)境,完成企業(yè)級(jí)的電子化審批、更改控制、版本管理等。③建立企業(yè)高效合理設(shè)計(jì)過(guò)程:基礎(chǔ)是管理企業(yè)靜態(tài)產(chǎn)品數(shù)據(jù),更深層是管理動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)程,提高設(shè)計(jì)研發(fā)效率,同時(shí)引入項(xiàng)目管理思想,盡可能壓縮設(shè)計(jì)研發(fā)周期。④建立集成工藝過(guò)程規(guī)劃管理:集成的工藝資源管理,包括設(shè)備及工模具管理,方便的工藝文件制作和維護(hù)管理,材料和工時(shí)定額管理,目標(biāo)成本管理,工藝報(bào)表自動(dòng)生成及制造BOM管理。⑤建立可視化車間調(diào)度控制系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度管理軟件MES與ERP軟件、設(shè)計(jì)軟件CAD以及數(shù)控系統(tǒng)之間的良好集成,自動(dòng)化的車間作業(yè)計(jì)劃管理,可視化的車間調(diào)度管理,動(dòng)態(tài)的車間執(zhí)行信息反饋及過(guò)程控制,車間質(zhì)量信息采集及控制等。⑥實(shí)現(xiàn)與數(shù)控加工設(shè)備的連接,探索建立無(wú)紙化生產(chǎn)的途徑。
3.3 數(shù)字化制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
數(shù)字化制造業(yè)務(wù)框架圖如圖1所示。
圖1 數(shù)字化制造業(yè)務(wù)框架圖
3.3.1 數(shù)字化制造系統(tǒng)主要模塊
包括PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理;CAPP工藝過(guò)程規(guī)劃管理;設(shè)備、工模具管理;MES車間調(diào)度執(zhí)行管理;數(shù)據(jù)接口與集成管理。
3.3.2 數(shù)字化制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
1)PDM主要業(yè)務(wù)模塊有:零部件管理;產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理;圖檔資料管理;工作流程管理;項(xiàng)目管理;安全管理等。如零部件管理:首先PDM提供了一個(gè)編碼工具,通過(guò)混合編碼幫助企業(yè)進(jìn)行復(fù)雜的編碼工作,從而達(dá)到企業(yè)基本信息的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。然后,對(duì)于零部件進(jìn)行分類管理,通過(guò)分類管理使得零部件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化,此外為后面產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)提供檢索。最后通過(guò)屬性管理,建立零件的特性表,便于進(jìn)行產(chǎn)品的快速配置。增強(qiáng)的圖文檔瀏覽器,采用主副文檔存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(主文檔為CAD設(shè)計(jì)文件,副文檔供瀏覽),徹底解決了大多數(shù)PDM軟件不能瀏覽各種非常規(guī)CAD文件的問(wèn)題。
2)CAPP工藝過(guò)程規(guī)劃管理:提供工藝過(guò)程卡片管理、工藝工序卡片管理、工藝資源管理、工藝工時(shí)定額計(jì)算匯總、NC程序管理等功能。通過(guò)對(duì)零部件加工工藝及相關(guān)數(shù)據(jù)的管理,為企業(yè)實(shí)現(xiàn)零部件工藝標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理。
3)MES車間調(diào)度執(zhí)行管理:首先,將ERP的生產(chǎn)計(jì)劃單導(dǎo)入到MES系統(tǒng),然后通過(guò)MES系統(tǒng)的根據(jù)生產(chǎn)能力進(jìn)行車間作業(yè)排產(chǎn);其次,車間調(diào)度員根據(jù)作業(yè)排產(chǎn)結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況進(jìn)行可視化作業(yè)調(diào)度,對(duì)零件加工進(jìn)行作業(yè)安排和下達(dá),然后根據(jù)下達(dá)作業(yè)計(jì)劃,自動(dòng)將相關(guān)CAPP中的NC程序輸出到NC控制臺(tái)便于調(diào)度設(shè)備指揮生產(chǎn);最后,根據(jù)生產(chǎn)加工結(jié)果在MES上點(diǎn)擊完成狀態(tài),系統(tǒng)自動(dòng)生成工票反饋結(jié)果,如果設(shè)備之間交接要登記工序轉(zhuǎn)移單,這樣可方便管理車間動(dòng)態(tài)在制品和作業(yè)動(dòng)態(tài)加工狀態(tài)?蓪(shí)現(xiàn)的管理改進(jìn):加強(qiáng)對(duì)車間內(nèi)部在制品的管理,避免流失和浪費(fèi)的發(fā)生;減少了車間統(tǒng)計(jì)和上報(bào)各種報(bào)表的工作量;物料消耗、能耗、工時(shí)、產(chǎn)出等各項(xiàng)信息準(zhǔn)確、及時(shí),方便了預(yù)算控制和成本核算;可以及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握生產(chǎn)狀況,從而使生產(chǎn)調(diào)度可以有的放矢,及時(shí)性提高;MES系統(tǒng)為車間提供了計(jì)劃和日常調(diào)度有力工具?梢栽诰幹乒ば蜻M(jìn)度計(jì)劃和下達(dá)任務(wù)時(shí),對(duì)物料進(jìn)行檢查;可以為即將開(kāi)工的車間任務(wù)預(yù)先分配庫(kù)存;可以對(duì)已下達(dá)和加工中的任務(wù)進(jìn)行修改;可以查詢生產(chǎn)任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài);可以管理車間在制品。
圖2 MES車間調(diào)度執(zhí)行管理
4)數(shù)據(jù)接口與集成管理:常熟紡機(jī)已經(jīng)在使用ERP2.0,其他PDM、MES需要與ERP2.0進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,主要接口內(nèi)容為:物料信息接口、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息接口、工藝信息計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃信息接口。在PDM中提供與ERP2.0的雙向數(shù)據(jù)接口,用于集成物料信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息。
圖3 數(shù)字化制造數(shù)據(jù)接口管理
4 結(jié)束語(yǔ)
常熟紡機(jī)目前數(shù)字化制造體系已初見(jiàn)成效,建立了支持?jǐn)?shù)字化制造系統(tǒng)集成運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境;建立了基于產(chǎn)品全生命周期管理的協(xié)同設(shè)計(jì)和制造軟件平臺(tái);通過(guò)自定義可靈活配置的輔助編碼工具,建立了科學(xué)靈活的產(chǎn)品統(tǒng)一編碼體系,提高系統(tǒng)實(shí)用性;通過(guò)規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范圖檔管理流程,建立了合理的電子化圖檔管理機(jī)制,提高設(shè)計(jì)研發(fā)效率;建立了可視化MES車間調(diào)度執(zhí)行管理系統(tǒng);提供了數(shù)字化制造系統(tǒng)的相關(guān)接口管理,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與ERP系統(tǒng)集成,探索建立無(wú)紙化生產(chǎn)的途徑,這些給企業(yè)在管理上帶來(lái)了全面提升。
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本文標(biāo)題:紡機(jī)企業(yè)數(shù)字化制造平臺(tái)建構(gòu)淺探
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