基于PLM系统的数字化三维制造工艺平台建设及应用

    随着计算机技术的发展，软件工程、数字化工程、互联网等技术的广泛应用在产品研发设计阶段引入了CAD、CAE、PDM、PLM等系统，在生产制造阶段采用大量的数控机床等没备，在制造过程环节中实施了ERP系统，企业的产品开发能力和生产制造能力有了很大的提高。然而，上述系统给企业的制造能力和与之相关的生产调整能力并没有产生相应的提升效果。因为，设计部门的“数字样机”数据不能直接用于工艺、制造等系统，造成设计阶段的“数字样机”并没有考虑到产品的可制造性，到生产才发现产品设计问题而进行更改、调整时．还是要花大量的时间、金钱进行协调，排故。

    如同驼峰，如图1所示，两边水平都很高，而中间的水平却很低，由此产生的瓶颈效应，极大地限制了企业的效能。

    图1 工艺瓶颈示意图   

    为实现“设计数字样机”到“制造数字工程”，必须要有一套系统其能够充分利用“数字样机”的三维数据，实现在三维摸型基础上的三维工艺设计，并对零件的加工过程、产品的装配过程进行三维仿真并验证，实现制造BOM与工程BOM的协同编制和管理，最终输出生产系统需要的技术文档、指令、清单，报表等，以完成产品的加工、采购、装配、得到最终的产品。综上，本文将重点论述如何搭建适应本企业自身现状和需求的三维数字化工艺平台。

    1 数字化三维制造工艺平台总体架构设计

    由于本企业在产品设计研发阶段已经引入了SolidWorks、Reqtify、ENOVIA PLM等CAD软件和信息系统，考虑到与设计系统的集成和协同，我们三维工艺平台选取达索的DELMIA（产品名称）数字化制造产品进行开发定制，将产品、工艺路线和工艺资源紧密地联系起来，实现设计模型、工艺数据、制造信息实时的共享和管理。同时，通过PPR- HUB井利用Middleware技术，实现与企业其他异构信息管理系统(如ERP、PLM)的集成，实现数据的传递和共享。

    系统具体实施架构原理图如图2所示。

    如图2所示，系统数据按以下方式流动：(1)DELMIA数字化平台的数据来源为PLM系统；(2)产品的数字化模型由PLM传人到DPE模块进行工艺规划、工艺设计；(3)数字化的工艺规程导人到DPM模块进行数字化制造过程的仿真（机加仿真和装配仿真）；(4)数字化制造过程在3DCOMP()SER中进行详细编制；(5)输出实际需求的各种工艺文件和BOM。

    在整个数字化工艺设计过程中同时对于输出的生产性文件进行了数据接收、发放和变更管理，各种工艺文件和制造BOM的流程审批、版本管理，同时建立数字化的生产资源库，供工艺工程师进行调用。而且对于公司已实施的ERP系统，平台采用把制造过程数据通过接口返回到PLM系统，由PLM系统进行统一管理与ERP系统进行集成。

    图2 系统实施架构原理

    2 基于DELMIA系统的制造BOM模块搭建与应用

    制造BOM也就是MBOM，是下达物料的生产计划、采购计划的依据，同时MBOM包含的结构层级信息也为牛产部门组织生产提供了技术依据。

    根据企业实际业务需求，北京纵横机电技术开发公司（简称：纵横公司）的MBOM定义为：在产品EBOM(设计BOM)的基础上添加工艺过程物料信息（包括：喷漆、机加件）+工艺组合件／虚拟件物料信息（如：必要的组合件），并包含物料顺序（装配图顺序）、零部件的工艺分工，产品相关的辅料、包装材料、机加自制件原材料，并写出用量定额。

    纵横公司在DELMIA系统MBOM编制业务流程如图3所示，从PLM系统平台获取产品EBOM和EBOM中包含物料的各个属性，MBOM功能模块在DELMIA环境下通过以下功能开发来满足MBOM实际业务需求。MBOM编辑完成后需要进行发布流程，首先把MBOM发送到PLM系统存在物料的工厂视图下，MBOM审批结束后，进入发布状态，PLM系统会对已经发布的MBOM通过接口自动传输到ERP系统，经实践验证可以满足纵横公司MBOM编制业务需求。