四川九洲電器集團有限責任公司(簡稱:九洲電器)是軍民融合發展的大型高科技企業集團——是國家從事二次雷達系統及設備科研、生產的大型骨干企業;是從事數字電視設備、有線電視寬帶綜合業務信息網絡系統、電線電纜光纜、車載指揮通信系統、LED(半導體照明產品)、物聯網(RFID射頻識別產品、安全溯源、視頻監控等產品)、應用電子系統、電子政務和電子商務軟件及手機等個人消費終端等的開發、制造、經營和服務的高科技企業。
九洲電器在快速的發展過程中,面臨很多挑戰,歸納起來,主要表現在以下兩個方面:
內部挑戰:
●三維產品設計能力有限,仍然以二維工程圖指導生產,多專業工具軟件種類多,更改頻繁;
●缺乏針對多品種小批量研發產品的快速生產系統,試制與批產混線生產;
●沒有應用結構化工藝設計思想和手段,現場制造過程對一線工人的技術能力依賴性大,工藝技術的核心作用無法充分發揮,不便于制造知識的積累、固化及重用;
●車間生產管理相對傳統,信息化手段應用略少,信息透明化程度不高,造成生產計劃排產困難,生產信息傳遞不順暢,動態調度能力不足,未采取面向產品的柔性化布局,生產物流過程效率不高;
外部挑戰
●市場范圍:從穩定的上級市場向動態多變的以客戶為導向的市場轉變,且面臨的競爭日趨激烈,國內生產相似產品的其他企業都在進行產能提升,但是國內市場訂單規模總體上來說并沒有明顯增多。
●創新形式:粗糙的大規模仿制及逆向研發向基于系統工程與仿真驗證的正向研發轉變,產品多品種、小批量、特種化、周期不確定。
●行業競爭:資源與價格向產品的質量、價格、知識與技術含量轉變,如電子科技集團、中國兵器集團、航天科工集團的相關企業與九洲電器業務領域相近,已經形成比較強烈的競爭關系。
●技術管理方式改變帶來的挑戰:當前需要由國內傳統軍工電子行業管理方式向國際通行的現代軍工技術管理的方向改變,包括產品研制的數字化、數據和流程結構化、模型參數化、企業研發過程知識化和體系化。
●智能制造的發展趨勢帶來的挑戰:國家智能制造戰略推動了制造的數字化、網絡化、柔性化、自動化、智能化發展。
解決方案
數字化協同設計平臺在進行總體規劃和設計時,以解決九洲電器業務需求為核心,以提升九洲電器整體信息化水平為目標,采用西門子在全球工業軟件領域領先的NX+Teamcenter+Tecnomatix一體化軟件平臺解決方案。從產品數字化設計、機加工藝及仿真、裝配工藝及仿真、產線規劃、PCB工藝及驗證、導航式研發、企業知識、技術狀態管理、系統集成十個方面來規劃和設計,總體上分為基于MBD的三維結構設計系統、協同設計環境、三維工藝規劃及設計系統。三大系統中,基于MBD的三維結構設計系統解決基于MBD的全三維產品設計及仿真、工藝設計及數控仿真的工具化應用;協同設計環境解決整個數字化協同設計平臺基礎環境的構建,為其他兩個系統的運行提供支撐和管理作用;三維工藝規劃及設計系統解決三維工藝設計、仿真的管理,為九洲電器提供先進的工藝解決方案。三大系統從業務和系統管理角度經過統一組合又分為六大功能分工,每一部分支撐和管理九洲電器的具體的業務環節和系統管理功能。
實施成果
通過數字化協同設計平臺一體化建設,從協同、標準、重用、效率、成本幾個角度能夠給九洲電器帶來價值,主要包括:
(1)協同:
實現基于MBD的三維設計工具與管理平臺的無縫集成,提升三維模型的使用效率以及保證數據的完整性與準確性;
實現跨部門的協同設計能力,工藝環節和仿真環節能夠通過平臺提前介入到設計活動中,提前進行設計工藝協同;
通過對三維設計模型和BOM的繼承,實現基于協同設計環境的結構化工藝設計全過程管理,彌補原有CAPP軟件的不足,提升工藝設計能力。
(2)標準:
進行各業務環節體系梳理,并固化到系統中,促使研發過程和工藝過程管理更加規范和標準;
三維模型、工程圖模板等都進行明確規范定義,設計師直接使用,形成基于MBD的三維工程化設計和制圖規范;
明確各類管理文檔、項目文檔、設計數據、工藝數據的簽審規則,確保數據版本嚴格控制和數據的合法發放;
標準化的模型、屬性、表格等規范都嚴格的定制到系統中,確保選用即是正確。
(3)重用:
建立企業級的三維設計基礎資源庫和三維工藝基礎資源庫,各部門采用統一的標準件庫、產品資源庫、典型工藝庫等,使各類公共資源的維護管理更加規范,減少重復設計;
集成的PMI標注體系,通過PMI的一次創建,多次多點應用,實現數據重用的最大化;
打通設計、工藝、制造、調試各個環節,讓三維設計信息能夠直接為各個業務環節所使用。
(4)效率:
產品信息從設計開始到生產應用都能夠滿足數字化研制系統的要求,可極大地方便數據的管理,減少因紙質實物與計算機系統脫節而造成的重復性勞動;
MBD數據模型包含設計、工藝、制造、檢驗等各部門的信息,在數字化協同設計平臺和研制管理體系的控制下,各職能人員可以基于同一個產品模型協同工作,提高研制效率的同時也提高了產品的可制造性;
通過電子化和自動化的工作審批流程,可以節省大量的人力物力,重要的是對于需要并行處理的情況(比如會簽等),可以進行電子化并發執行,節省大量時間;
由于產品信息抽象成對象、屬性、內容等信息,并以數據庫條目的形式存儲,因此可以在成千上萬的信息中快速顯示搜索結果或生成報表。
(5)成本:
大量非增值的勞動由系統完成,設計人員可以專注于產品設計;
更改單和更改圖紙、物料一一對應,有利于設計水平持續地改進,降低研制成本;
電子化工作流程不受地域限制,降低數據傳遞成本。
詳細方案
(1)通過無縫集成NX設計工具實現基于MBD的全三維設計工藝一體化的產品協同研發,建立符合MBD設計要求的標準規范,實現對三維模型進行數字化定義,能夠基于設計規范進行模型檢查,通過PMI標注實現對設計信息和制造信息的三維表達;
(2)建立基于Tecnomatix的三維工藝規劃及仿真解決方案,實現設計數據的無縫傳遞,以先進的工藝解決方案為九洲電器工藝人員提供可視化工藝規劃、工藝編制、工藝仿真以及生成三維工藝作業指導書;
(3)確保在各個業務環節使用單一數據源頭,充分發揮一體化平臺數據管理優勢,將三維模型作為一體化協同研發的數字化信息載體,依托協同設計環境在機、電、軟各個業務環節進行跨專業協同設計,建設以導航式研發過程為指引的機電軟一體化設計能力,通過貫穿整個研制過程的涵蓋結構、電子、軟件數據對象的一體化BOM保證數據的完整性、一致性和準確性,建立覆蓋設計和工藝所有環節的技術狀態管控和基礎環境;
(4)配合企業進行基礎資源整理,通過集中管理分散在各業務環節的通用資源構建起滿足企業各個業務環節標準化需要的企業級資源庫;
(5)通過單一數據庫環境構建一個數字化協同設計平臺內無需接口進行數據交換的、集中的、集成的、安全的軟硬件平臺;
(6)通過統一的標準的接口語言實現各個上下游業務系統的緊密集成,整合各業務系統的數據,消除企業信息化平臺中的信息孤島。
圖1 數字化協同設計平臺
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本文標題:天圣華助力九洲電器實施數字化協同設計平臺