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制造企业信息标准化建设在三维建模中的应用

2016/12/12    来源:互联网    作者:李雯      
关键字:企业信息化  标准化  三维数字建模  
标准化在机械制造企业的信息化建设中发挥着基础性作用。本文概述了制造企业信息标准化的特点,分圻了标准化建设的必要性,井结合三维数字建模的发展现状和存在的问题,从基础技术标准的建立、规范化产品设计和产品快速设计等方面具体展开论述。该方法为制造企业信息化建设提供了一个新的视角和思路。

    技术和产品创新是机械制造企业生存的灵魂。在产品的自主研发过程中,信息化发挥着重要作用,可以更有效地整合企业资源,提升工作效率和质量,提高市场竞争力。标准化建设作为企业信息化进程的基础性系统工程,决定着信息系统的开发和应用效果,是企业信息化规划、建设、实施及运行的关键。

1 制造企业信息标准化概述

    普遍性:小到零件的设计,大到整车的制造都贯彻着种种标准,在研发分工全球化的背景下更是如此。

    开放性:标准在总结、提炼和升华实践经验的过程中不断更新。

    动态性:传统的标准化以丰富的工程实践背景和先前多个型号的成功研制经验为基础,基于多年的技术和设备条件制定,是对过去研制经验的总结,而信息标准化通常采用边制定、边应用、边完善、边提升的适当超前工作模式。尤其在推广一种新的信息技术时,更是要求标准先行,对信息技术的推广应用确定导向,在技术上和管理上保证企业信息化建设的顺利进行。

2 制造企业信息标准化建设管理

    制造企业信息化建设是一项集网络、服务器、数据库搭建和工程应用于一体的系统工程,涉及企业发展规划、管理模式、技术专长等多个领域。由于专业范围广,实施周期长,单靠某个部门根本无法完成。需要在统一的规划和标准的指导下,企业各部门协同工作,逐步达到信息化建设的预期目标。制造企业信息化建设遵循这样一个公式:成功的信息化建设=合适的软件+有效的实施+持续的管理改进。由此可见,制造企业信息化项目成功的关键在于管理,不在于技术。标准化的建设体现了企业的管理水平,有助于制造企业信息化的成功建设,因此,建立相应的组织归口制造企业信息标准化管理尤为重要。

3 必要性分析

    3.1 现状与问题

    由于缺少在长期生产过程中总结的管理制度和技术标准,我国的信息加工和软件开发不能形成产业,重复开发普遍存在,造成了资源的极大浪费。目前,中国的制造企业在信息化应用推广上存在着以下问题:重技术、轻管理;重硬件、轻软件;缺乏统一的数据信息交换标准,重复购买;信息系统的集成化程度低,信息资源共享能力差。

    主要原因是制造企业对最重要的资源之一——信息资源缺乏规范化、标准化管理。信息资源的开发是企业信息化的出发点,加工利用是企业信息化的目标。信息资源的有效开发需要建立信息资源管理的基本标准,规范信息处理流程:即建立统一技术标准、数据来源、编码和数据交换格式,为集成系统软件的可移植性、可互操作性、可伸缩性提供通用环境。

    3.2 必要性

    在制造企业信息化的实施进程中,信息标准化是一项非常重要的基础工作。从各类软件实施应用的开始到最终数据的统一管理,该项工作贯穿始终。标准化的输出直接决定了信息化的实施效果。标准的变动也有可能影响数据的有效性。实践证明,结合企业的实际,逐步建立信息资源管理的基础标准,对企业信息化的发展至关重要,是企业信息化建设成功的前提和基本保证。只有在统一的规划和信息技术标准的指导下,才能真正推进企业信息化的发展。

4 制造企业信息标准化在产品三维数字化建模中的应用

    4.1 工程研发工具的发展及三维数字化设计的优势

    随着计算机技术的进步,出现了计算机辅助设计(CAD)技术,并从最初的二维绘图发展为三维实体造型、曲面设计、模拟装配。CAD系统的功能不再局限于传统的“甩图板”,不断扩展深化,从本质上减轻了设计人员大量简单繁琐的工作量,使他们能集中精力于那些富有创造性的高层次思维,最终实现了从三维模型设计数据直接传输到加工成品设备。

    三维数字化设计相对于传统的二维绘图,有以下的优势。

    (1)产品的三维模型是三维CAD系统的核心,它完整准确地表达了产品及其所有零部组件的几何体信息。该模型中包含了更多的实际结构特征,具有与实际产品一致的物理属性,能模拟实际产品的材质、装配关系、运动关系等,是制造信息化的数据基础。

    (2)三维CAD系统采用三维特征和参数化功能,具有更高级的造型工具,能够构造各种复杂的产品形状,可实现“自顶向下”和“自底向上”的设计方法。

    (3)三维数字模型具有可视化程度高,形象直观.设计效率高的优势。更为重要的是,三维设计手段拥有参数完整的数字模型,能为企业的各类数字化应用提供完整的设计、工艺、制造信息,方便进行产品结构仿真分析和各种计算,井支持结构仿真分析的前后处理和设计仿真。三维数字化设计已成为实现CAD/CAE/CAPP/CAM集成的基础,提高了企业的综合技术实力,提升了企业的核心竞争力。目前正逐步取代传统的二维设计。

    4.2 标准化在产品三维数字化建模中的必要性

    在数字化设计制造阶段,二维和三维设计系统都是设计人员将所要描述的设计用形状表现出来,并进行完善的工具,二者之间没有本质的区别。后者将产品和零部组件的形状表现成实际形状,而前者则是采用易于理解的明示方式,将几何公差、尺寸公差、表面处理方法、材质等靠形状难以表达的信息传递给生产、加工、检验。因此,着手建立基于三维模型的全新设计信息的传输手段,实施标准化,具有很大的必要性。制造企业需要充分利用三维模型具备的表现力,从二维图纸的现有概念中跳出来,探索更便于理解、更具效率的设计信息表现形态。比如三维模型可以使用颜色,为了便于识别可以给加工面涂上颜色等。

    在三维模型替代二维图纸作为技术交流和信息传递的主要方式的情况下,大多数的技术制图标准仍然适用,但应做必要的修改。同时,开发适用于实际情况的新标准,显得尤为必要。

    4.3 三维数字化建模的标准化建设

    CAD技术发展的必然趋势是三维协同设计和数字化工厂。无论是协同设计还是后续的业务活动,只有对基于统一标准的产品信息进行交流,才能保证产品各部分的协调一致。从三维CAD软件应用效果来看,制造企业的使用现状不是很理想,主要涉及以下关键问题。

    (1)标准与规范不适用。现行标准和规范都是基于纯二维设计,不能完全适应三维设计。基于二维设计的数据归档与认可标准,严重限制了三维的应用。三维模型中不包括几何形状的公差、表面粗糙度、表面处理要求、连接方式、间隙或过盈配合等相关技术标准。三维CAD的使用规范和标准没有建立起来,不同的设计者有各自不同的习惯做法,不利于数据的管理和交流。

    (2)软件客户化程度低。制造企业没有建立标准的三维CAD平台,许多设计者经常是在通用的CAD环境进行设计.大量时间浪费在环境的修改、设置等重复工作上,效率低。

    (3)人员技能限制。没有建立一套系统有效的培训机制,设计者的能力提升困难。没有提炼出标准的设计流程,最佳实践得不到推广应用,整体工作效率没有得到进一步的提高。

    (4)数据共享与协同集成的不足。三维参数化协同设计的普及推广程度较低,不能在同一共享平台环境中为下游部门提供3D模型,减少产品3D重新建模时间,减少出错的几率,保证同一个3D设计数据源。

    4.4 解决方案

    通过软件系统标准的建立和客户化定制,最大化,最有效地统一设计模板和设计标准,积累沉淀宝贵的产品经验,形成典型设计流程、设计理念和设计知识,实现知识的获取和重用。

    (1)建立科学合理的企业信息化研发基础技术标准:统一产品研制的信息化平台和工具标准;确定协同研制中的模型等电子数据交换标准;统一数据对象在新工具下的工作标准。

    (2)规范化产品设计:通过标准与规范制度,以及标准的软件应用环境,确保产品设计的规范化,保证设计质量,增强产品的可读性,为数据共享提供有利条件。

    (3)设计标准与规范的建立。

    ①以标准与规范的形式确立三维数据的重要地位,使得三维模型数据也可作为数据传递的正式依据,与二维图纸具有同等的地位,并与二维图纸一样进行认可和归档。

    ②建立三维CAD软件系统应用规范,既满足标准化的要求,又可规范工程师的行为。三维设计标准与规范可包括:三维建模规范.装配建模规范、三维转化为二维工程制图规范等。

    ③建立标准与规范的检验手段,促进标准与规范的贯彻。检验的内容可包括产品设计是否遵循公司标准与规范、模型是否存在质量问题、设计数据是否完整等。

    (4)标准的三维软件应用环境的建立。

    ①对三维软件进行客户化定制,增强软件系统的易用性。包括软件系统缺省启动文件的设置,建模、装配、制图标准应用模板的创建等,从而使通用的软件系统通过客户化定制成为适合于企业特定应用的专用系统。

    ②对三维软件适当的二次开发,加强软件的功能及对企业的适用性,、包括用户自定义特征库的创建、产品开发专用工具的开发、3D公差等数据库。

    (5)产品快速设计。

    针对典型零件制定最佳操作流程,统一建模方式,提高了工作效率和质量;针对复杂零件开发智能化建模方法,简化操作过程;针对产品设计中的典型流程进行归纳和总结,形成最佳实践,指导后续应用;针对特定应用,开发专用工具,专用工具将以工具条的形式出现和被使用;创建用户自定义的特征库,便于产品快速设计使用。

5 结论

    通过信息化建设,整个制造企业的工作环境得到了改善,业务流程和活动得到了进一步的梳理和改进,并通过标准化固化下来,促进了信息资源的协同共享和合理配置,提升了工作效率和质量。同时,制造企业的信息化建设是一个庞大的系统工程。只有在科学、有效的统一管理下,逐步建立全生命周期的企业信息化技术的标准化体系,才能保证信息化建设持续改进和提高。

责任编辑:马倩
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