基于PLM系统实施，使标准化工作智能化的实践及思考

0 前言

       2016年3月，谷歌人工智能围棋软件AlphaGo与前世界围棋第一人、韩国九段名将李世石的人机大战震惊了世人。AlphaGo的胜利意味着基于“深度学习和高性能计算”的智能化技术发展非常迅速，可以逐渐应用到其他行业了。

       随着“工业4.0”概念的提出，企业进行电子化、智能化、标准化和模块化的智能研发、智能物流和智能生产工作势在必行。这种形势下，作为企业技术管理的一项重要的基础工作——标准化管理工作也需要开展智能化升级。

       金风科技作为中国风电整机制造企业的龙头，一直以来非常重视企业技术管理的标准化工作，由专业标准化工程师负责企业图纸、文档、工艺指导等各类技术文件的标准化审查。过去这些工作主要是基于纸质文件进行，工作量大，费时费力，且容易出现遗漏甚至错误。2013年以来，公司开始实施产品生命周期管理（PLM）系统（以下简称PLM系统）以实现企业技术管理的电子化和智能化。笔者这几年一直负责PLM系统在公司的实施工作，目前已经把标准化工作的大部分内容都集成到该系统中，一步一步践行了标准化智能化的过程。

       在这项工作开展的过程中，走了很多弯路，也有找到了很多非常优秀的方法，本文从几方面介绍关于标准化转为智能化工作的方案和典型案例，供正在实施及计划实施智能化平台管理系统的公司借鉴和参考。

1 基于PLM系统的智能标准化工作方案介绍

       基于PLM系统实施，标准化工作纳入到智能化管理的内容可以分为四类∶一是设计文件标准化的智能化，二是产品图样标准化的智能化，三是技术变更流程和技术变更文件标准化审查的智能化，四是国际标准、国家、行业标准及企业标准电子库的建立、管理及应用。下面依次介绍这四类工作的开展思路和方案。

       1.1 设计文件标准化的智能化

       设计文件标准化涉及文件完整性和文件签审级别、密级、编号规则等工作。这几项工作的智能化方案如下∶

       1.1.1 产品文件完整性检查工作的实施方案

       在标准化审查中，检查产品文件完整性是非常重要的一项，每个公司都会针对不同型号产品在不同的设计阶段规定有不同的文件完整性要求。在不同的设计阶段结束时，标准化工程师都需要企业标准要求逐一检查文件的己归档、正在签审中及未编制情况，工作量很大。

       针对这一问题，在实施PLM系统时定制开发了这项工作的智能化管理程序，首先给不同技术难度的产品定义类型，每个类型的产品在各个设计阶段制定产品文件完整性要求，在完整性要求表中有“应归档文件”和“已归档文件”列，并通过编程让系统把检索到的己归档文件和应归档文件进行对比，实现系统自动检查文件的归档情况。当产品某个设计阶段结束时，标准化人员只需查看该产品下的文件完整性比对报表就可以掌握文件的归档情况，不再需要人工核查，工作时间由原来的几个小时变为几秒钟，核查的正确性变为100%。文件完整性对比报表是可以实时导出查看的，这项功能对项目经理和计划管理人员掌握项目进展情况也起到了很大的作用。

       1.1.2 文件签审级别、密级、编号及版本管理的实施方案

       设计文件签审的完整性是标准化审查的一项重要内容，在审查过程中经常遇到签审多、签审少或超越权限签审的情况，签审节点及签审权限组人员的要求需要上企标标准中查询方可准确执行，签审效率和准确率不易控制。所以在实施PLM系统时把每种文件的签审流程节点全部定义到了系统中，并在每个签审点都设置了权限内签审的人员范围，设计人员提交文件签审时，签审节点和权限内签审人员的范围已显示在系统操作页面中，设计人员根据每一步的提示信息就可以选择正确的签审节点和签审人，避免了之前问题的发生。文件签审功能的开发，使得文件签审的完整性已经全部实现了智能化管理。

       设计文件的密级、编号及版本管理同上述情况相同，全部实现了智能化管理。

       1.2 产品图样标准化审查的智能化

       在JB/T5054.7《产品图样及设计文件标准化审查》标准中，关于总图、装配图、外形图、安装图、零件图以及各种图样的标准化审查内容有详细的规定，标准化审查的主要工作在于审查图样的幅面、格式、名称、代号及各种尺寸的标注、尺寸公差及形位公差的选择、采用标准件、借用件及外购件情况、术语、符号、代号、计量单位、图样明细栏中内容的正确性、图样的绘制是否符合《机械制图》标准等等。针对这项复杂的工作，系统实施时采取了多种智能化措施，以减少人工工作。

       以下简要介绍两种措施方案。

       1.2.1 电气件及结构件三维模型的推行使用

三维设计可实现参数化、基于特征、全相关等，使得产品在设计阶段易于修改，同时也使得并行工作成为可能。三维设计形象、直观，设计结构是否合理让图纸审查人员一目了然。三维设计的自动标注尺寸减少了人为设计错误。可以采用人机交互进行三维图形处理、装配系统自动校验，干涉检查，工艺分析与设计计算等工作，通过三维模型与二维工程图的转换，可以直接生成二维图，用于指导生产装配。基于三维模型搭建的产品树，可以在PLM系统中自动导出设计BOM，即产品物料清单。推行三维模型设计模式，需要制定一系列标准和规范，主要有确定模型建模要求、三维产品几何模型设计要求、三维转二维图样的文字、尺寸、与公差标注规则、模型简化法表示规定、设计基准的命名规定等。这些规范的制定保障了三维模型的顺利推行，也使标准化人员在审查图纸和物料清单的工作量减少了80%以上。

       1.2.2 规范各专业设计人员使用设计软件种类，建立各设计软件之间共享数据平台

       目前设计软件种类繁多，各有优势，不同公司规定使用的设计软件也不同、设计人员常常根据自己的习惯选择喜好的设计软件，作为标准化工程师工作职责之一就是需要规范设计软件的使用，确保公司的产品数据可以长期有效保存和使用。在实施PLM系统前，设计软件的种类和版本的经常是有规定，但总因特殊情况而执行得不够坚决。为规范此类问题，在实施PLM系统时，大力推行各设计软件与PLM系统进行集成使用，这样既能提高协同设计效率，又能规范设计软件的使用。在与PLM系统集成前，必须要确定设计软件种类和版本，并制定各设计软件使用规范及各设计软件与PLM系统集成规范，只有这样才可以保证设计软件中的数据检入到系统中，实现数据集成。同时基于PLM系统数据集成下，开发电气、结构、工艺协同设计工作方式，建立各专业设计软件可以共同使用的数据库，实现设计BOM、配线表及布线自动导出，并能快速编制出产品作业指导书及维护安装手册等技术文件，从产品协同设计到系统平台集成再到相关技术文件的自动生成，标准化工作效率的提升不言而喻。

       1.3 技术变更流程和技术变更文件标准化审查的智能化

       技术变更管理是每个研发制造型企业都必须面临的难题，更是标准化审查工作的难点。主要的难点是对流程的标注化管理，如变更需求来源接口不统一且缺乏记录，变更前评审没有涵盖工艺、计划、采购、仓储、制造等各业务部门，变更过程及所有变更数据需要人工管理，可追溯性差，技术变更执行的效果没有验证等。

       为了解决这些问题，首先在PLM系统上建立了技术变更的问题反馈流程，所有的变更需求要求在系统流程中按类别提出，并由该产品负责人接收确认，由产品负责人根据实际情况定期组织变更，并在技术变更方案确定时要逐一核查在问题反馈流程中每个问题的是否已在解决范围内。对于技术变更的需求、变更的必要性及变更对后续部门的影响专门增加并开发了技术变更申请流程，所有相关业务部门通过PLM系统的“同时并发会签”功能实现了多个业务及技术部门可以在系统上同时进行评审，大大提高了评审效率。对于技术变更通知流程主要实现了在同一变更执行流程中多个专业不同变更任务的协同变更、所有变更物料前后对照信息及每个变更物料处理意见可以实现信息自动导入系统、设计BOM与工艺BOM变更的协同、变更前后物料切换使用时间、变更执行涉及部门定向会签、变更物料数据与ERP集成等功能。这些功能的开发保证了变更的输入和输出的一致性，实现了变更流程智能化控制和管理，曾经的标准化审查难点不再是难点。

       1.4 国际标准、国家、行业标准及企业标准电子库的建立、管理及应用

       在标准化工作职责中有项重要的工作是贯彻国际、国家及行业标准，及时检索各标准信息，给设计人员提供及时准确的标准信息服务。以前每个标准化人员电脑中都会存有各类使用的标准，对于这些标准的管理没有智能化手段，难免会出现因版本更新不及时导致使用错误的问题。为解决此类问题，在公司现有管理平台上定制开发了智能化的标准管理系统，此系统具有可以通过标准号、标准名称、发布日期以及标准当前状态对全库标准数据进行检索，可以提供标准电子文本在线阅览、标准下载等功能。包括企业标准和法律法规。同时可以随时发布标准动态信息，及时掌握国际、国家及行业标准的最新动态。通过这一智能化管理系统的实施，使得标准检索、查询及使用的工作效率有了质的飞跃。

2 智能标准化工作的成果分析

       基于在PLM系统实施过程中进行的标准化管理工作智能化实践，为了体现其价值和意义，特此针对此项工作给标准化工程师带来的工作效率提升做了如下统计分析和评价。

       统计分析及评价思路为∶从标准化各项职责入手，通过每项职责工作与标准化工作总量的占比计算，智能化后工作时间与原方式工作时间的对比计算，计算出智能化后对标准化工作效率的提升。

       标准化工程师的职责工作主要分为以下5项∶

       （1）贯彻执行国际、国家、行业及企业标准；

       （2）国外先进标准、国家、行业和地方技术标准的收集、整理、宣传，收集、整理和为技术人员提供标准及标准信息服务；

       （3）各类技术文件及图样、工艺文件及图样和技术变更的标准化审查；

       （4）企业技术标准的制（修）订，监督检查公司内部实施标准的情况；

       （5）参与国际、国家、行业标准的制定以及和标准化相关对外联络工作。

       针对以上5项主要工作内容进行分析，根据笔者多年标准化工作经验，确定每项工作占所有工作量的比例，智能化后工作效率提升比例。以一位标准化工程师一周40h工作时间计算，智能化后5项工作所需工作时间累计为17.8h，与原工作时间40h之差，节省工作时间为22.2h，用节省工作时间与原工作时间相比，工作效率总体提升55.5%，具体统计方法见表1和图1所示。

3 结语

       标准化工作的智能化是一个长期的过程，因为智能化管理平台系统本身并不具备制定规则的能力，它是通过计算机编程将人工制定好的规则及算法固化在软件中，如果企业的标准化工作薄弱、不规范，再好的管理系统也无济于事，甚至可能导致企业得不偿失。所以标准化人员应积极并充分利用人工智能化手段，汲取国内外开展标准化工作的成功经验，逐步建成支持数字化设计、制造、试验、管理的基础数据库和标准规范，从而进一步完善产品智能化管理的标准化体系，为企业走向“工业4.0”奠定坚实的基础。