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基于三维模型驱动下的中低压输配电产品设计与BOM搭建

2022/12/12    来源:e-works    作者:赵培文  李小明  张朝  高龙波      
关键字:PLM  BOM  
本文详细介绍了西电宝鸡电气有限公司(下简称“西电宝鸡电气”)通过搭建PLM产品数据管理系统,集成三维设计工具,实现基于三维模型驱动方式搭建BOM,使设计数据内部关联共享,促进管理分工的集约化,加速设计数据向下游系统的传递与反馈,最终实现设计数据与生产数据在生成、存储、传递、使用等过程中的平台化管理。
       随着新时代企业数字化的快速发展,产品设计的数字化转型成为必然,借助信息化手段,提高生产效率,降低成本是企业数字化转型的必由之路。本文详细介绍了西电宝鸡电气有限公司(下简称“西电宝鸡电气”)通过搭建PLM产品数据管理系统,集成三维设计工具,实现基于三维模型驱动方式搭建BOM,使设计数据内部关联共享,促进管理分工的集约化,加速设计数据向下游系统的传递与反馈,最终实现设计数据与生产数据在生成、存储、传递、使用等过程中的平台化管理。

1 引言

       在市场化运作日趋完善和竞争日益激烈的今天,产品设计水平的高低成为衡量一个公司是否具有竞争能力的重要指标。产品设计的规范化、制度化和标准化,是不断提高公司产品水平的重要的工作,建立一套适用于公司产品设计工作的信息系统,已成为设计部门的迫切需求。它将有助于设计工作系统化、条理化、清晰化,实现产品设计数据的数字化管理,从而进一步提高设计水平、质量和效率。同时通过产品数据管理系统与其他系统的集成,打破各个应用系统间的信息孤岛,实现信息统一,加速信息传播速度。宝鸡电气的PLM产品数据管理系统旨在建立基于三维设计的数字化设计管理平台,实现产品基于三维模型的快速设计,减少设计差错率,提高设计、生产效率,准确快速生成单柜BOM与基于订单的工艺BOM,并将其传递至生产系统,为下游系统的正常运作提供数据支撑。

2 PLM产品数据管理系统的建设目标

       西电宝鸡电气的主营产品为中低压配电柜,是以客户定制为主的订单式生产组织模式,这种生产模式要求企业快速响应客户个性化需求,以便快速组织资源保证合同交付。此时便需要一个高度集成化的共享平台,为不同业务角色的工作提供数据信息支持和服务,驱动各个业务系统运行,支撑合同执行与高质量交付。

       PLM产品数据管理系统的建设目标在于构建基于三维模型的参数化、数字化设计与管理平台,实现设计中的模型调用和产品BOM管理,通过业务系统间的集成,打通数据壁垒,以产品BOM为核心打通全业务流程。

3 PLM产品数据管理系统的建设思路

       三维设计是新一代基于参数化、数字化的设计手段,通过三维建模建立企业的三维模型库,在此基础上搭建新一代基于三维设计PLM产品数据管理平台。在系统中搭建图文档管理、BOM管理、统一编码管理、变更管理、流程管理、设计工具集成管理等功能模块,实现设计过程中准确快速生成单柜BOM与基于订单的工艺BOM。同时借助系统集成技术,实现PLM系统与CRM\ERP\MES等业务系统间的集成,打通数据壁垒,快速传递产品数据至生产系统与成本核算系统,满足企业生产制造系统和成本核算对数据源格式和质量的要求,助力企业数字化转型。

产品数据管理系统功能模块

图1 产品数据管理系统功能模块

4 PLM产品数据管理系统的应用解决方案

       PLM产品数据管理系统的建设分为五阶段完成,即:目标确立、可行性分析、问题剖析、系统实施及系统上线。具体项目阶段工作如下:

       4.1 PLM产品数据管理系统的目标确立

       项目组与各业务系统管理层沟通项目实施预期达到的目标,确定以下建设目标:

       1)以单柜全BOM为核心打通业务流程,实现设计数据快速输入,快速搭建成套产品BOM,建立由数据驱动的设计到制造一体化联动运行机制。

产品BOM示意图

图2 产品BOM示意图

       2)建立合同订单产品、新研发产品的开发过程管控体系,指导产品开发过程按照流程规范要求展开,提高产品开发的效率、准确度和质量。 

       3)以BOM作为ERP、MES等系统基础数据源,使设计、采购、生产、销售和服务等环节数据实时同步、透明共享,减少因数据壁垒造成的大量损失;同时为最终实现销售、设计、制造、运维等分阶段成本统计分析奠定基础。

       4)通过三维数字化设计及其管理平台的应用,减少创建和维护BOM的时间;提高BOM准确性。

订单产品设计业务流程

图3 订单产品设计业务流程

产品全BOM数据流转图

图4 产品全BOM数据流转图

       4.2 PLM产品数据管理系统建设的可行性分析

       组织业务系统与项目实施人员共同讨论,对项目预期目标进行了可行性分析论证:2020年初企业的物料编码体系、名称规范已初步建设完善,为三维设计数字化转型项目奠定了基础;在建立全产品线的三维模型库后,借助PLM产品数据管理系统可实现基准库中的三维模型调用,实现销售订单中产品结构的三维设计,缩短设计周期,快速生成BOM,提高生产效率;通过与ERP/MES等系统的有效集成,使自制件的生产计划、原材料与外购件的采购计划和库存更加合理,从而减少库存量、盘活库存资金。

       4.3 PLM系统建设问题剖析

       针对确定的项目预期目标进行深入剖析,完成主要诉求及核心问题的确认:三维设计数字化转型项目要解决的关键问题在于,如何快速生成单柜BOM与基于订单的生产数据,满足生产系统运行与成本核算需要,为实现订单的销售、设计、采购、制造等阶段的成本分析提供数据支撑。
 
       4.4 PLM产品数据管理系统的具体实施思路

       首先建立企业三维设计规范,展开全产品线的三维模型建模工作;对PLM产品数据管理系统进行需求调研,深入业务部门,与系统用户进行沟通调研,对项目实施流程不断迭代优化;设计PLM产品数据管理系统蓝图方案;依据方案出具业务配置表,对软件系统进行功能开发;规划PLM产品数据管理系统上下游系统间的集成方案、对接口进行开发;进行流程配置、功能测试、接口测试、系统部署,操作培训等一系列工作;根据测试结果确定系统试运行,在试运行过程中优化完善系统功能,编制系统操作规范。

       4.5 PLM产品数据管理系统的BOM搭建效果                                                                          
       对系统导入完整工程订单合同进行全模块及全流程的使用验证,启动项目运行,实现系统正式上线。结合企业实际生产情况,中低压配电柜的单柜BOM搭建效果如下:每个单柜BOM由一二次外购BOM、一二次通用物料BOM、柜体BOM、母线BOM这六种BOM组成,待设计完成后将单柜BOM按照合同/站归集。

       通过PLM与EAS的数据集成接口,发送至ERP的生产模块。ERP依托PLM传入的BOM由事业部生产车间编制生产执行计划,形成投料清单,库房管理部门依据投料清单发料,按生产计划完工并入库,为成本核算提供生产数据。通过BOM的精细控制,实现了生产计划、生产订单执行全过程管理,为实现成本核算精细化及订单成本核算和产品成本核算打下了坚实的基础。 

PLM&CRM系统集成效果

图5 PLM&CRM系统集成效果

PLM&ERP系统集成效果

图6 PLM&ERP系统集成效果

PLM&MES系统集成效果

图7 PLM&MES系统集成效果

5 结论

       西电宝鸡电气PLM产品数据管理系统建立了宝鸡电气全产品线的三维模型库,并基于此搭建了PLM产品数据管理系统,实现了产品设计中的模型调用和产品BOM管理;同时通过PLM产品数据管理系统与营销管理系统(CRM)、企业资源管理系统(ERP)、生产制造执行系统(MES)等信息系统的集成,打通数据壁垒,统一从销售订单,到产品设计、生产制造的数据,满足企业生产制造和成本核算对数据源格式及质量的要求。

       PLM产品数据管理系统在西电宝鸡电气的探索与实践,在中压配电行业首次实现PLM产品数据管理系统与CRM、ERP、MES等系统的无缝对接,起到行业示范作用。通过对PLM系统项目上线运行的使用情况及经营管理数据分析,这一数字化转型项目实现了销售、技术、生产系统的效能联动,在提升工作效率的同时,大幅度地降低出错率,实现从销售数据、设计数据到生产数据在生成、存储、传递、使用等过程中的平台化管理,为满足销售、设计、制造、运维等分阶段成本统计分析奠定基础。
责任编辑:程玥
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