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高精密绿色铸造数字化车间项目浅析

2017/11/25    来源:e-works    作者:张记峰      
关键字:数字化车间  产品数字化设计  数字化工艺管理  
高精密绿色铸造的数字化车间项目规划是以“智能制造”为核心,以信息化推动企业创新和转型升级为抓手,实现公司可持续发展的重要战略举措。高精密铸件,特别是工程机械等核心液压部件,液压阀及汽车缸体的制造技术直接影响其总成本质量。借助数字化应用,旨在打造具有国际先进水平的高精密绿色铸造数字化车间。

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0 前言

    高精密绿色铸造的数字化车间项目规划是以“智能制造”为核心,以信息化推动企业创新和转型升级为抓手,实现公司可持续发展的重要战略举措。高精密铸件,特别是工程机械等核心液压部件,液压阀及汽车缸体的制造技术直接影响其总成本质量。借助数字化应用,旨在打造具有国际先进水平的高精密绿色铸造数字化车间。

1 项目内容

1.1 产品数字化设计方面

    产品数字化设计软件的选择非常重要,选择国际知名三维设计软件对产品设计及系统数据集成至关重要。将产品的三维数字化定义为制造业信息化的源头,不仅为新产品和工装模具的数控加工提供了几何模型,而且为应用CAE技术创造了条件,应用各种计算机辅助工程分析软件,对开发的新产品进行强度分析与优化设计、机构运行学分析、机构动力学分析、液压控制系统仿真、加工过程仿真、可靠性分析等,从而保证新产品的设计质量。而CAM的应用,可以优化生产工艺过程,达到提高生产效率和保证加工质量的目的。通过信息技术推广应用,企业在提高产品质量、节约成本、提高生产效率和实现三化水平(标准化、通用化、系列化)等方面将会取得显著成效。

    基于并行工程技术,进行面向装配的设计、面向制造的设计和面向成本的设计,尽可能在设计的早期就考虑到后续阶段对产品性能的影响,减少大的返工,降低产品开发成本,缩短产品开发周期。

1.2 产品数字化工艺管理

    在产品数字化工艺过程管理方面,目前企业普遍存在大部分研发和定型产品的归档、投产资料仍以纸质为主,宝贵的电子资料散落在各个设计人员的电脑里,电子数据不仅无法得到有效的数据共享和重用,而且也经常由于人员变动导致数据或设计经验的流失。在投产过程中,经常出现由于电子文档与纸质文档不一致引发的错投、漏投等现象。    

    在数据签署方面,大多数企业的设计文档和变更单,仍然采用人工跑签的方式进行,不仅浪费了大量设计人员的宝贵时间,而且影响到产品的交付进度和所承担的岗位职责。工艺数字化项目就是充分利用企业内、外部资源优势、建立企业在项目计划控制、产品设计、工艺设计、生产管理、物料、质量控制、客户服务等业务过程中的有机统一。建立健全配套的管理规范、制度和操作控制手册,实现工艺制造数字化、信息集成化、过程敏捷化,进一步加强企业核心竞争力,建立快速响应市场需求的业务管理、控制机制,赢得产品在质量、成本、交货期、经营效益等各方面的竞争优势,从而进一步实现加强企业生产成本控制、增加赢利空间和提高市场占有率的目的。通过这一项目的实施应用,使产品工艺过程管理发生根本性变化,以信息化手段实现工艺管理的智能化、网络化和可视化,具体表现在以下几个方面:

    1)自动集成产品设计信息,并结合车间相关设备、模具信息,自动形成相关产品工艺数据,实现企业产品设计与工艺的数据整合,具体实现过程如下图所示。

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    图1 CAD与PLM系统的集成

    2)借助软件系统实施,实现对企业各业务职能部门在产品研发、工艺制定过程中产生的电子数据进行统一控制和管理,保证这些数据版本的正确性和权威性。建立存放设计、工艺、工装、制造等数据的集中产品知识库,并通过数据之间的关联对产品知识库中的数据进行合理的组织和管理,确保对产品在结构设计、工艺制定等业务过程中的文档及时进行归档,改善部门之间并行的工作效率,缩短产品研发周期,提高工艺技术人员的工作效率。

    3)在图文档的存储和组织方面,系统引入了“容器”的概念及关联检索功能。将产品专用数据和企业共用数据分别存放在产品库容器。产品专用数据主要是指和产品密切相关的三维模型/二维图样、设计说明文档、明细表、工艺及工装等数据,在系统中,通过建立相应的图文档与图文档之间的关联关系,实现以图文档之间的关联关系作为导航进行图文档数据的快速查找,并且在图文档发生更改时,方便地定位出更改的影响范围,如图2所示。

    4)图文档权限管理。在系统中对公司的图文档数据进行严格的权限控制,以使得用户在权限许可范围内对图文档进行相应的操作,确保图文档的安全性。具体说来,主要通过动态和静态两种方式实现对图文档的权限控制。动态权限的控制主要是结合工作流中的活动实现的,通过这种权限控制方式,可以为用户在系统中收到工作任务时赋予一定的权限,以便于工作任务的顺利完成,任务一旦完成,这种权限将会被系统收回,以保证数据的安全性。静态权限主要控制某一个用户对存放于哪个位置、哪种类型的图文档、处于何种状态时有什么样的操作权限。在系统实施中,以上两种权限的设置方式将会结合使用,以满足公司对图文档权限控制的需要。在这两种权限的控制方式中,动态权限的控制有更高的优先级。

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    图2 数据“容器”结构图

    通过产品库和存储库容器对数据进行组织和存储时,不同的产品库和存储库是相对独立的,相互之间可以有不同的文档分类、文件夹结构、审签流程、编号及权限控制等规则。在此基础上系统又分成三级文件夹,即个人级文件夹、部门级共享文件夹、企业级共享文件夹。在不同的阶段,根据权限控制的需要,文档可以存放于不同的文件夹中,例如某一份设计文档在编制阶段,将处于个人文件柜中,而在本部门进行校对、审核时,它将转移到部门的共享文件夹中,批准发放以后,该文档将自动转移到企业级共享文件夹中,以保证其它部门的人员可以查看到该文档,并方便数据的存档,具体实现过程如图3所示。

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    图3 三级文件夹结构图

    5)系统通过ProductView提供了良好的剖切功能,实现图文档的可视化。它不仅能够提供单一的剖面,还能通过游标拖动的方式进行剖切面的平移,而且能够进行交叉面的剖切。并在剖切的基础上提供测量和批注功能,从而简化用户的测量和查看,提高对模型的查看能力。

    6)在数据发放及归档管理方面。实现数据批准发布以后,及早传递到正确的人员以进行相应的工作,并对数据发放过程中的信息进行记录和管理,如发放的人员和部门、纸质文件的发放数量。为便于进行数据的电子存档,以确保电子数据以后的重新利用,并将审签信息填写到图文档的内容上,系统将数据统一转成PDF和TIFF的格式进行电子文档存储。

    7)产品结构与配置管理。系统通过以产品结构为核心的产品数据模型,将产品的装配层级关系、装配件间的采用关系、装配数量与各级装配、零部件相关的技术规格文件、3D/2D工程图纸等技术文档进行关联,而各类清单则通过系统根据条件自动输出,形成产品工艺BOM数据来源。具体包括产品零部件定义、使用情况查询、标准件/通用件管理、产品结构创建、展开、批注、比较、BOM输出、多视图管理等功能。

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    图4 以产品结构为核心的产品数据模型

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    图5 产品结构的树状关系示意图

责任编辑:张纯子
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