中之杰数字化工厂建设的设计与工艺管理

中之杰数字化工厂建设的设计与工艺管理

中之杰数字化工厂建设目标：通过信息化、数字化建设，使公司具备快速市场反应能力、协同研发能力、自主创新能力、综合保障能力、精益制造能力，推行高效有序的现代管理模式，建立起中之杰公司的产品数据库，产品的研发、生产、服务的标准体系，以及知识积累平台等，为提高公司的核心竞争力打好坚实的基础，推动企业真正走上一条具有高科技含量的研发、生产、销售为一体的道路。设计与工艺的数据管理和技术管理是数字化工厂建设的一个关键部分。

1 、建设任务与技术路线

（1）建设任务

数字化工厂设计带来了产品研制模式和流程的智能化变革，将实现企业产品设计从传统的以经验为主的设计模式向?基于建模和仿真的科学设计模式的转变。

针对企业武器装备的优化设计、提高开发决策能力、加速产品开发过程、缩短研制周期、降低研制成本的目标，开展产品数字化智能设计与分析。进行产品数字化三维设计与工艺仿真，以产品三维设计模型为基础，开展仿真分析、工艺编制、数控加工以及模拟零部件的安装，建立产品全生命周期管理（PLM）。

建设任务主要包括 3 个方面：

任务 1：液压产品数字化三维设计；

任务 2：液压产品数字化工艺设计与仿真；

任务 3：针对液压产品的全生命周期管理的 PLM 系统设计。

（2）技术路线

图 2-4 中之杰设计与PLM管理示意图

2、建设内容与技术方案

（1）数字化三维设计

采用三维 CAD 设计软件，结合 MBD 技术、三维标准件、企标件等重用库，实现液压元器件结构设计、工装模具设计的三维数字化。

（2）产品数字化三维设计标准与规范

首先，根据中之杰液压产品的特点、设计要求，建立统一的三维设计标准和规范，包括：三维建模规范、装配建模规范、标准件建模规范、二维工程制图使用规范、二维工程制图与国家标准差异的认同等。

（3）基于 MBD 的液压元件及液压系统数字化三维设计

采用建模软件，实现规范性建模，保证三维模型在数据集定义、建模方法、尺寸及公差标注、技术要求标注等方面符合企业内部的标准和规范，有利于模型在后续的工艺设计、制造仿真、制造执行中全面应用。

特征建模模块用工程特征来定义设计信息，在实体建模模块的基础上提高了用户设计意图表达的能力。基于复合建模技术，生成与实体模型相关的尺寸标注，保证工程图纸随着实体模型的改变而同步更新。

（4）数字化工艺设计与仿真

①数字化工艺设计

通过三维设计模型转换、三维工艺过程建模、结构化工艺设计、基于MBD 的工装设计、三维工艺仿真验证与标准资源库建立等，形成基于数模的工艺规程。建立结构化工艺，以工序、工步为对象，直接基于产品模型进行零件工艺设计、装配工艺设计，并生成三维的工艺文档，建立适应全数字化传递的三维工艺设计。

在 CAPP 内编制工艺，系统内的 TCM 模块实现工艺人员与设计人基于相同平台开展工作，实现唯一数据源、数据的实时同步和传递。基于 TCM 和二次开发可实现二维三维装配工艺的编制。

②数字化工艺仿真

应用仿真系统及虚拟样机技术，建立专业化的数字化设计与分析仿真平台，通过对各种 CAD/CAE 软件、自研程序进行有机整合，对仿真数据进行有效管理，构建集成化的仿真计算执行环境，进行基于工艺模型的可视化仿真。

（5）针对液压产品的全生命周期管理的 PLM 系统设计

①面向 络协同设计的 PDM 系统

CAD/CAM/CAE 树等将通过接口、开发封装等作为对象（Object）进行集成形成 PDM，基于单一的产品数据源及产品 EBOM、 PBOM、 MBOM 建立产品数据管理系统（PDM）， PDM 系统管理所有与产品相关的数据和过程。建立和完善三维 CAD 数字样机设计规范、产品分类与编码、零部件分类与编码、PLM 应用管理规范、技术文件到现场应用规范、 CAE 应用规范、数控 DNC管理规范、数控加工操作管理规范等标准规范。在满足 络协同设计系统的基本要求下，采用了三层多层分布式计算架构，构建面向 络协同设计的 PDM 系统体系结构。系统采用 C/S 和 B/S 混合结构，实现实时交互。

图 2-5 面向 络协同设计的 PDM 系统体系结构

②集成 CAD／CAPP／CAM 的 PLM 系统结构与实现

以 络技术、数据库技术为支持框架，构建基于 PLM 的集成系统及其层次结构模型。系统结构模型包括：应用层、 PLM 平台、服务层。应用层面向不同的应用领域，是数据的产生器和接收器，通过接口封装或集成到PLM 平台上；PLM 平台是系统的核心，应用工具的集成框架和对象管理框架，利用对象浏览器（Object Browser）实现各种模型（如过程模型、产品结构模型、人员、资源等）的统一管理；服务层提供上层支持，数据库主要对元数据（Meta Data）进行管理， 络主要为该框架的 B／S 或 C／S 结构提供支持。

③PLM 系统整体架构及功能

以 PDM 为数据中心，通过通用数据集成模式与接口，建立高度集成先进信息化手段的统一数据管理系统，实现了对产品数据全生命周期的管理。PLM 系统架构采用瘦客户端、以 络为基础，在三层架构基础上开发 络用户、优化的局域 和集成的面向服务 PLM 应用系统。对于采用集中数据存储的模式进行数据管理，用户通过专线、 VPN 直接访问PLM 系统。

通过 PLM 系统实现对产品技术状态的管控、产品设计与工艺设计的协同、产品设计数据传递到 CAPP 中、产品设计数据传递到 ERP 中；通过企业技术文件 络实现企业电子技术文件到现场的快速发放和文件技术状态的控制，现场生产和管理人员通过授权能直接查看所需要的技术文件，达到生产现场无纸化办公的目标。通过 PLM 系统，建立三维数字模型的应用环境，将产品设计数据管理、技术状态控制、研制过程管理进行集成。

图 2-6 PLM 系统工程设计模型