桂橡機(jī)三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理實(shí)施案例
1、企業(yè)簡(jiǎn)介
桂林橡膠機(jī)械廠（以下簡(jiǎn)稱桂橡機(jī)）是國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)確定的生產(chǎn)橡膠機(jī)械的專(zhuān)業(yè)化企業(yè)，具有年產(chǎn)200多臺(tái)輪胎定型硫化機(jī)和其它橡膠機(jī)械產(chǎn)品共10000噸的生產(chǎn)能力。占地面積32萬(wàn)平方米，現(xiàn)有員工1700人，其中工程技術(shù)人員240人，它是目前國(guó)內(nèi)最大的專(zhuān)業(yè)硫化設(shè)備制造廠家，其中機(jī)械式硫化機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額達(dá)42%，液壓硫化機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額達(dá)90%以上。與世界著名的橡膠機(jī)械廠商比較，桂林橡膠機(jī)械廠硫化機(jī)年產(chǎn)量已超出日本三菱、神戶制鋼、德國(guó)克虜伯等傳統(tǒng)三“強(qiáng)”，成為世界上硫化機(jī)制造業(yè)新的霸主。
1997年6月，桂橡機(jī)在國(guó)內(nèi)硫化機(jī)主要生產(chǎn)廠家中第一家通過(guò)IS09001質(zhì)量體系認(rèn)證；該廠技術(shù)力量雄厚，建立了CAD工作站，集機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制于一體；加工設(shè)備精良，擁有數(shù)控鏜銑床等89臺(tái)高、精、尖加工設(shè)備及先進(jìn)的計(jì)量、檢測(cè)工具。
桂橡機(jī)以國(guó)際先進(jìn)水平為目標(biāo)，大力開(kāi)發(fā)適合國(guó)情的產(chǎn)品。主要產(chǎn)品有煉膠機(jī)、壓延機(jī)、擠出機(jī)、成型機(jī)、截?cái)鄼C(jī)和硫化機(jī)等系列橡膠加工設(shè)備。主導(dǎo)產(chǎn)品“力創(chuàng)”牌機(jī)械式系列化（“36至85”）輪胎定型硫化機(jī)和液壓式輪胎定型硫化機(jī)由于起點(diǎn)高，技術(shù)含量大，工作性能穩(wěn)定，能滿足生產(chǎn)工藝要求，深受中外用戶歡迎，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)40％，同時(shí)批量出口日本普利司通、法國(guó)米其林及東南亞各國(guó)輪胎公司。
2、項(xiàng)目背景
近年來(lái)，每個(gè)制造業(yè)企業(yè)都面臨著持續(xù)多變和不可完全預(yù)測(cè)的全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的核心是以知識(shí)為基礎(chǔ)的新產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。特別是最近幾年，很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將制造技術(shù)與飛速發(fā)展的信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)有機(jī)融合，逐漸形成了新一代先進(jìn)制造技術(shù)。
先進(jìn)制造技術(shù)十分重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題，從而使先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心之一，同時(shí)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)離不開(kāi)三維CAD支撐,現(xiàn)代三維CAD技術(shù)所追求的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化,更要求能支持協(xié)同設(shè)計(jì)所需的環(huán)境與設(shè)計(jì)技術(shù)。
隨著桂橡機(jī)信息化建設(shè)的逐步深入, 三維協(xié)同設(shè)計(jì)必要性已凸顯無(wú)疑，越來(lái)越需要大規(guī)模的基于網(wǎng)絡(luò)化和信息共享的三維協(xié)同設(shè)計(jì)。三維協(xié)同設(shè)計(jì)也成為先進(jìn)制造技術(shù)中并行工程運(yùn)行模式的核心。
協(xié)同設(shè)計(jì)的思想摒棄了傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)，提出建立以人際合作關(guān)系為基礎(chǔ)的群體協(xié)同工作模式，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段盡早考慮產(chǎn)品全生命周期中各種因素的影響，全面評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以達(dá)到設(shè)計(jì)中的最優(yōu)化最大限度消除隱患。
三維協(xié)同設(shè)計(jì)，是一種全新的設(shè)計(jì)模式，是各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員相互協(xié)同來(lái)共同完成一個(gè)項(xiàng)目。眾多實(shí)踐證明，產(chǎn)品的全生命周期管理十分需要三維協(xié)同技術(shù)的幫助。
三維的協(xié)同設(shè)計(jì)同時(shí)也具備如下特性:
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- 多主體性。是指設(shè)計(jì)活動(dòng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)計(jì)人員參與，具有領(lǐng)域知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和一定的問(wèn)題求解能力；
- 協(xié)同性。具有協(xié)同各個(gè)設(shè)計(jì)人員完成共同設(shè)計(jì)目標(biāo)的機(jī)制，這一機(jī)制包括通信協(xié)議、通信機(jī)構(gòu)、沖突檢測(cè)等；
- 共同性。設(shè)計(jì)人員所在的設(shè)計(jì)環(huán)境和上、下游的信息是一致的；
- 靈活性。參與的設(shè)計(jì)人員數(shù)目可以動(dòng)態(tài)地增加或減少，協(xié)同設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)也是靈活多變的。
在二維與三維設(shè)計(jì)關(guān)系上，天喻軟件認(rèn)為，三維是一個(gè)容器，是一個(gè)我們最終所要制造的結(jié)果；二維是不同的表達(dá)過(guò)程，是一個(gè)片面；三維是由無(wú)數(shù)的二維信息流所組成。在一個(gè)產(chǎn)品全生命周期的過(guò)程中，作為信息的表達(dá)與傳遞，使用的是符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的特征二維信息。而作為一種準(zhǔn)確的信息交流方式，用二維圖像交流信息是我們最自然最本質(zhì)的方式?？梢哉f(shuō)，三維表達(dá)和二維表達(dá)相輔相成，缺一不可。但三維協(xié)同設(shè)計(jì)在產(chǎn)品全生命周期管理中卻有著二維設(shè)計(jì)無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
(1)進(jìn)度管理
通過(guò)對(duì)三維協(xié)同管理的控制，全體項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員，可以迅速無(wú)礙地獲得自己需要的信息。
(2)直觀的表達(dá)方式
在桂橡機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多重要部件的設(shè)計(jì)把握要求相當(dāng)嚴(yán)格，協(xié)同要求也需要很直觀，否則將對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生重大影響。因此，非常需要在某些預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行該設(shè)計(jì)方案的討論。
如果采用平面圖＋實(shí)施方案描述的方法，將很難說(shuō)清具體情況，因?yàn)檫@些圖紙都是平面的二維圖，缺乏直觀性和明確性。所以一般都會(huì)通過(guò)三維模型的設(shè)計(jì)和協(xié)同，配以詳細(xì)的方案說(shuō)明共享給所有項(xiàng)目成員，效果是立竿見(jiàn)影的。
(3)解決二維設(shè)計(jì)中的局限性問(wèn)題
在某項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的漏洞。
發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷后，項(xiàng)目組中各設(shè)計(jì)人員可在一起協(xié)商解決方案，將設(shè)計(jì)的問(wèn)題在生產(chǎn)之前就處理了，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、費(fèi)用的保證和為各方創(chuàng)造的效益是明顯的。
(4)方便與客戶交流
利于企業(yè)設(shè)計(jì)部門(mén)發(fā)展壯大和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作。同時(shí)與企業(yè)客戶演示交流時(shí)，更易表達(dá)清晰且簡(jiǎn)潔明了。
為適應(yīng)企業(yè)信息化的持續(xù)發(fā)展，桂橡機(jī)信息化管理部門(mén)提出了規(guī)范管理企業(yè)三維設(shè)計(jì)結(jié)果及工作協(xié)同的需求。鑒于此，桂橡機(jī)與天喻軟件將在前期PDM基礎(chǔ)上將開(kāi)展Inventor三維協(xié)同管理、集成管理及規(guī)范管理的深化應(yīng)用。
3、桂橡機(jī)三維協(xié)同設(shè)計(jì)總體方案
桂橡機(jī)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理總體解決方案框架見(jiàn)下圖所示，通過(guò)三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)解決三維模型的在線協(xié)同設(shè)計(jì)、三維模型文檔的審批、變更管理、三維模型的發(fā)放管理。主要功能有以下幾方面：
圖1 桂橡機(jī)三維協(xié)同管理框架
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- 三維模型屬性信息關(guān)聯(lián)管理
協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和Inventor三維模型的屬性參數(shù)直接關(guān)聯(lián)，用戶在設(shè)計(jì)三維時(shí)輸入模型的屬性參數(shù)后，檢入系統(tǒng)后系統(tǒng)自動(dòng)保存。
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- 三維模型屬性與ERP集成管理
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在三維屬性信息的填寫(xiě)時(shí)，支持從ERP系統(tǒng)中查詢讀取相關(guān)物料信息，如編碼、名稱等，自動(dòng)填寫(xiě)到屬性信息欄，見(jiàn)下圖所示。
圖2 屬性填寫(xiě)
圖中不同的顏色表示與ERP集成的接口，點(diǎn)擊查詢物料庫(kù)，彈出如下圖所示的物料交互選擇界框，由用戶交互選擇對(duì)應(yīng)的物料信息，雙擊之后將相關(guān)的物料信息填寫(xiě)到屬性界面中，關(guān)閉屬性填寫(xiě)界面將屬性信息填寫(xiě)到Inventor三維模型的屬性集中。
圖3 讀取ERP物料碼
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- 三維模型標(biāo)準(zhǔn)件(通用件)管理
為提高桂橡機(jī)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，減少零部件數(shù)量和采購(gòu)成本，系統(tǒng)提供三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理功能，支持桂橡機(jī)對(duì)三維標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)一管理，統(tǒng)一使用，嚴(yán)控新增。三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)采用零件族的管理方法，通過(guò)將結(jié)構(gòu)相似的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件形成企業(yè)的一種資源。見(jiàn)下圖所示，零件族的目標(biāo)是逐步減少相似件，將結(jié)構(gòu)相似的通過(guò)參數(shù)的形式逐步歸納與合并。通過(guò)這種方式減少借用件，使桂橡機(jī)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，有利于降低生產(chǎn)成本。
圖4 三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理
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- 三維模型集中管理
三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)提供面向項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作區(qū)，統(tǒng)一存放項(xiàng)目組設(shè)計(jì)的三維模型文件，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)三維模型文件的更新提供豐富的圖標(biāo)提醒。項(xiàng)目成員可從工作區(qū)實(shí)時(shí)獲取模型，如下圖所示：
圖5 三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理的項(xiàng)目工作區(qū)
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- 三維模型的可視化管理
針對(duì)桂橡機(jī)的三維模型的可視化瀏覽，天喻軟件提供了輕量化解決方案，提供天喻軟件自主知識(shí)版權(quán)的三維輕量化瀏覽器。三維輕量化瀏覽器實(shí)現(xiàn)了下功能：
? 在保存三維模型時(shí)，自動(dòng)生成相應(yīng)的輕量化模型文件。轉(zhuǎn)換生成的輕量化模型文件自動(dòng)跟隨三維模型提交到三維協(xié)同庫(kù)中，以支持下游業(yè)務(wù)部門(mén)對(duì)Inventor的應(yīng)用。
? 生成的輕量化文件可以進(jìn)行瀏覽批注、裝配拆卸、測(cè)量、爆炸或裝配動(dòng)畫(huà)編輯，支持消隱、梯形剖切、線框、渲染等視圖,如圖所示。
圖6 輕量化模型支持梯形剖切、爆炸、線框視圖
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- 三維模型結(jié)構(gòu)與PDM集成
實(shí)現(xiàn)將三維模型保存到PDM系統(tǒng)，在PDM系統(tǒng)中完成三維模型的審批、更改及發(fā)布操作。
桂橡機(jī)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)管理項(xiàng)目的實(shí)施為桂橡機(jī)提供了一個(gè)高效的三維在線協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)設(shè)計(jì)人員可快速實(shí)現(xiàn)模型共享，模型的統(tǒng)一管理，全面提升桂橡機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。同時(shí)為桂橡機(jī)邁向智能制造提供了有利支持。
