1 項(xiàng)目背景

        隨著德國(guó)工業(yè)4.0的概念提出后，我們國(guó)家倡導(dǎo)“兩化融合”即工業(yè)化與信息化，其本質(zhì)都是智能制造，讓機(jī)器有自己的大腦，能根據(jù)訂單需求自行生產(chǎn)，將人為干擾因素降至最低。但是，工業(yè)4.0畢竟還是一個(gè)概念，一個(gè)想法，即便是很多著名的公司，還停留在數(shù)字化制造，比如德國(guó)西門子、博世等。而對(duì)于中國(guó)的大多數(shù)企業(yè)而言，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化制造的也不多，絕大多數(shù)還停留在工業(yè)2.0或者2.5。數(shù)字化制造體現(xiàn)在制造現(xiàn)場(chǎng)就是無(wú)紙化生產(chǎn)，取消傳統(tǒng)的大量紙質(zhì)文件，采用數(shù)字化方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)，輔助機(jī)器生產(chǎn)。

        目前，公司在產(chǎn)品制造過(guò)程中，仍采用大量的紙質(zhì)二維圖紙。而在制圖過(guò)程中，由于不是直觀的三維模型，制圖人員及生產(chǎn)人員往往需要空間想象，難免出現(xiàn)失誤，比如尺寸標(biāo)注錯(cuò)誤、尺寸標(biāo)注遺漏、實(shí)際加工成型產(chǎn)品并不是圖紙產(chǎn)品等。同時(shí)，尺寸的調(diào)整并不會(huì)影響產(chǎn)品形狀的改變，導(dǎo)致難以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比如有3個(gè)螺孔，需要同時(shí)內(nèi)孔放大，忘記修改其中一個(gè)并不能直觀反應(yīng)螺孔的大小從而影響生產(chǎn)。

        圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成之后，打印分發(fā)給各車間主任以及質(zhì)檢科。車間主任在安排員工生產(chǎn)時(shí)，如果分配給多名員工生產(chǎn)，則每個(gè)員工都需要一份紙質(zhì)圖紙，調(diào)試時(shí)交給帶班長(zhǎng)。如果是簡(jiǎn)單產(chǎn)品，帶班長(zhǎng)直接在數(shù)控機(jī)床上面進(jìn)行編程。如果是復(fù)雜產(chǎn)品，需要在MasterCam軟件上根據(jù)圖紙重新進(jìn)行制圖，然后生成機(jī)代碼。顯然，問(wèn)題是圖紙重復(fù)打印，太多浪費(fèi)；容易受到油污污染，模糊不清；圖紙留在制造現(xiàn)場(chǎng)，

        容易泄露機(jī)密；圖紙傳遞過(guò)程太長(zhǎng)，依次從技術(shù)部、生產(chǎn)部、生產(chǎn)車間、員工、帶班長(zhǎng)，傳遞效率太低。帶班長(zhǎng)做機(jī)器編程的時(shí)候，由設(shè)計(jì)部的電子圖紙轉(zhuǎn)為紙質(zhì)圖紙，再將紙質(zhì)圖紙?jiān)贛aster Cam軟件上轉(zhuǎn)為電子圖紙，同樣的圖紙，重復(fù)轉(zhuǎn)變，效率低下，容易出錯(cuò)。生成機(jī)代碼之后，將代碼拷貝至數(shù)控機(jī)床或者加工中心，再進(jìn)行調(diào)試。機(jī)代碼沒(méi)有統(tǒng)一進(jìn)行管理，對(duì)歷史加工過(guò)的產(chǎn)品，如果想再次使用原代碼，基本需要重新編程，因?yàn)橐呀?jīng)無(wú)法知道原先程序拷貝至哪臺(tái)車床上。

        當(dāng)圖紙發(fā)生變更時(shí)，由技術(shù)部重新分發(fā)給生產(chǎn)、質(zhì)檢，同時(shí)回收原圖紙。其一，圖紙需要重復(fù)打印，無(wú)法將變更的信息及時(shí)反饋至生產(chǎn)、質(zhì)檢；其二，需要在每個(gè)紙質(zhì)圖紙上標(biāo)注更改內(nèi)容，然后蓋章。如果有多處更改，則每處地方都需要蓋章，如此，圖紙顯得五花八門，不規(guī)范；其三，有些時(shí)候錯(cuò)誤的圖紙遺留現(xiàn)場(chǎng)，沒(méi)有及時(shí)回收，容易繼續(xù)利用生產(chǎn)；其四，圖紙經(jīng)過(guò)改版之后，產(chǎn)生了多個(gè)版本的圖紙，這些圖紙都分別存儲(chǔ)在制圖員的電腦，比較分散，沒(méi)有統(tǒng)一的系統(tǒng)性管理；雖然目前公司信息部研發(fā)的ERP系統(tǒng)中對(duì)產(chǎn)品的圖紙有上傳，但是也只起到了具體某個(gè)生產(chǎn)單的規(guī)格圖紙查詢功能而已，無(wú)法控制版本。

        品管部在進(jìn)行產(chǎn)品首檢、巡檢與終檢的時(shí)候，直接在圖紙上進(jìn)行檢驗(yàn)尺寸記錄，沒(méi)有專門的檢驗(yàn)記錄表。終檢完畢后，將大量的紙質(zhì)圖紙進(jìn)行存檔。當(dāng)客戶發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行索賠時(shí)，檢驗(yàn)過(guò)程可追溯性差，檢索效率低下，容易出現(xiàn)存檔丟失。在這種大量紙質(zhì)文件的前提下，做質(zhì)量統(tǒng)計(jì)及分析報(bào)告相當(dāng)困難。

        公司的產(chǎn)品種類繁多，尤其非標(biāo)件，更是變化無(wú)常。如此眾多的產(chǎn)品，每個(gè)產(chǎn)品的尺寸、材質(zhì)、重量等屬性沒(méi)有統(tǒng)一系統(tǒng)性管理，只是對(duì)每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行制圖而已。公司自己研發(fā)的ERP雖然對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品產(chǎn)品資料有一個(gè)粗放的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，諸如規(guī)格名稱、總高、齒厚、搭徑、重量、下料方式等，但是只有單個(gè)配件管理，無(wú)法對(duì)裝配件或者總裝圖之類的產(chǎn)品進(jìn)行管理，比如變速箱作為一個(gè)產(chǎn)品，它有箱體、齒輪等組成，變速箱與箱體的主從關(guān)系無(wú)法直接管理，這樣就導(dǎo)致在做生產(chǎn)計(jì)劃的時(shí)候，無(wú)法直接獲取物料需求清單，而需要人為進(jìn)行拆分，分別對(duì)子產(chǎn)品進(jìn)行核查庫(kù)存及生產(chǎn)安排，工作量大且復(fù)雜。更不用說(shuō)對(duì)歷史做過(guò)的產(chǎn)品進(jìn)行分析，以便得出非標(biāo)模型件，進(jìn)行庫(kù)存生產(chǎn)，日后提高非標(biāo)件的生產(chǎn)效率，大大縮短生產(chǎn)周期。

        在制造現(xiàn)場(chǎng)，盡管公司設(shè)備數(shù)量多、種類多，但是交貨卻經(jīng)常延期。如此眾多的設(shè)備卻不知道是否全部滿負(fù)荷在運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備有效使用率到底是多少，每臺(tái)設(shè)備是否在產(chǎn)生效益。交貨延遲是否真的是因?yàn)樵O(shè)備數(shù)量問(wèn)題還是工作問(wèn)題，或者還是采購(gòu)問(wèn)題，無(wú)法用科學(xué)的數(shù)字來(lái)判斷。

        改變目前這種狀況刻不容緩，通過(guò)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，取消大量紙質(zhì)文件，提高信息傳遞速度與工作效率，提升設(shè)備的有效使用率，為公司的業(yè)績(jī)更上一層樓。

        2 項(xiàng)目目標(biāo)

        為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，改變公司目前這種狀況，需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

        （一）由二維圖紙改為三維圖紙，產(chǎn)品直觀明了

        （二）圖紙制作完畢，通過(guò)CAM軟件生成加工代碼，無(wú)需經(jīng)過(guò)由電子轉(zhuǎn)紙質(zhì)再轉(zhuǎn)電子的二次轉(zhuǎn)換，提高工作效率，并且實(shí)現(xiàn)機(jī)代碼統(tǒng)一平臺(tái)管理，以便日后查閱及再次利用

        （三）所有產(chǎn)品資料使用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理

        （四）車間無(wú)圖紙，直接用一體機(jī)顯示3D圖紙

        （五）品管部實(shí)現(xiàn)無(wú)紙質(zhì)圖紙檢驗(yàn)并記錄檢驗(yàn)記錄，同時(shí)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于日后統(tǒng)計(jì)分析

        （六）實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備使用情況，以便調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，提高交貨速率

        3 設(shè)計(jì)方案

        3.1 總體架構(gòu)

        本著“無(wú)信息孤島、高擴(kuò)展兼容”的原則，總體架構(gòu)如下：

        以上設(shè)計(jì)架構(gòu)基于SOLID WORKS這個(gè)3D設(shè)計(jì)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不代表最終采用SOLID WORKS3D軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化生產(chǎn)項(xiàng)目。

        系統(tǒng)說(shuō)明：

        ①S o lid Works 3D設(shè)計(jì)軟件

        Solid works是法國(guó)達(dá)索公司旗下的一款三維設(shè)計(jì)軟件，該產(chǎn)品主要針對(duì)中低端的零部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，上手較快，基于微軟的windows平臺(tái)，類似資源管理器視圖

        操作。除了自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)外，另有螺栓，螺母，螺釘，螺柱，鍵，銷，墊圈，擋圈，密封圈，彈簧，型材，法蘭等常用零部件，模型數(shù)據(jù)可被直接調(diào)用。提供了頂尖的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。

        ②Solid works PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

        PDM系統(tǒng)是一門用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息（包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)過(guò)程（包括過(guò)程定義和管理）的技術(shù)。通過(guò)實(shí)施PDM，可以提高生產(chǎn)效率，有利于對(duì)產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行管理，加強(qiáng)對(duì)于文檔，圖紙，數(shù)據(jù)的高效利用，使工作流程規(guī)范化。

        PDM 制造過(guò)程數(shù)據(jù)文檔管理系統(tǒng)，能夠有效組織企業(yè)生產(chǎn)工藝過(guò)程卡片、零件藍(lán)圖、三維數(shù)模、刀具清單、質(zhì)量文件和數(shù)控程序等生產(chǎn)作業(yè)文檔，實(shí)現(xiàn)車間無(wú)紙化生產(chǎn)。

        Solid works PDM系統(tǒng)與Solid works 3D無(wú)縫結(jié)合，產(chǎn)品圖紙的變更能同步更新PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并推送消息至車間，以便及時(shí)了解變更情況。

        ③CAM

        此軟件作為Solid works 3D設(shè)計(jì)軟件的一個(gè)插件，其作用是根據(jù)設(shè)計(jì)好的3D產(chǎn)品的加工路徑自動(dòng)轉(zhuǎn)為加工代碼，使編程人員無(wú)需手工編程，直接將此機(jī)代碼輸入至數(shù)控設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)加工。

        ④DNC分布式數(shù)控系統(tǒng)

        將機(jī)床設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)中央控制計(jì)算機(jī)來(lái)控制所有的聯(lián)網(wǎng)機(jī)床，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端機(jī)代碼載入、控制機(jī)床運(yùn)作，同時(shí)能夠反饋機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，比如空轉(zhuǎn)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)、待機(jī)、停機(jī)等。該系統(tǒng)能夠提供設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行一覽表，實(shí)現(xiàn)代碼集中管理，提高重復(fù)代碼的利用率，還可以加工仿真。通過(guò)該系統(tǒng)，能有效提高生產(chǎn)設(shè)備效率，實(shí)時(shí)分析設(shè)備使用率。

        ⑤Solid Works MBD

        此軟件作為Solid works 3D設(shè)計(jì)軟件的一個(gè)插件，用于將設(shè)計(jì)源稿的3D模型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)可以查看的動(dòng)態(tài)演示圖，并且可標(biāo)注產(chǎn)品的尺寸、形位公差、表面粗糙度、焊接符號(hào)、材料明細(xì)表（BOM）、注釋、元屬性及其他注解?？赏ㄟ^(guò)車間現(xiàn)場(chǎng)的觸摸一體機(jī)實(shí)現(xiàn)模型的放大、縮小、左右移動(dòng)。

        ⑥Solid Works Inspection

        該軟件作為Solid works 3D設(shè)計(jì)軟件的一個(gè)插件，能自動(dòng)生成檢驗(yàn)圖紙及檢驗(yàn)登記表，其中檢驗(yàn)登記表中明細(xì)列出待檢驗(yàn)項(xiàng)目、尺寸、正負(fù)公差、尺寸類型（例如直徑或者線性），借助數(shù)字化檢測(cè)工具，將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)填寫在檢驗(yàn)登記表中（EXCEL文件），幾乎完全消除手工輸入并減少錯(cuò)誤。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在檢驗(yàn)登記表中自動(dòng)以綠色、紅色或者黃色高亮顯示哪些測(cè)量結(jié)果在公差內(nèi)、超出公差或者在公差邊緣上。

        通過(guò)該插件，不僅能完整記錄檢驗(yàn)結(jié)果，而且大大提高了檢查效率。

        3.2設(shè)計(jì)思路

        產(chǎn)品制造都是圍繞圖紙展開(kāi)，生產(chǎn)加工需要圖紙，檢驗(yàn)需要圖紙，因此，圖紙是生產(chǎn)活動(dòng)中各個(gè)部門的橋梁，這就需要使用一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)，即PDM系統(tǒng)（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）。

        設(shè)計(jì)部通過(guò)3D設(shè)計(jì)軟件將圖紙文檔存入PDM系統(tǒng)。生產(chǎn)部通過(guò)與3D設(shè)計(jì)軟件件集成的CAM軟件調(diào)取圖紙并生成機(jī)代碼，再利用DNC（分布式數(shù)控控制）系統(tǒng)，將機(jī)代碼通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至指定加工設(shè)備以待調(diào)試員作業(yè)。品管部使用與3D設(shè)計(jì)軟件集成的Inspection軟件獲取檢驗(yàn)圖紙，并自動(dòng)生成檢驗(yàn)登記表，通過(guò)數(shù)字化檢測(cè)工具將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)采集到電子表格中，形成完整的檢驗(yàn)報(bào)告。生產(chǎn)車間使用與3D軟件集成的MBD軟件查閱3D圖紙，獲取圖紙加工相關(guān)尺寸等重要信息。

        當(dāng)圖紙發(fā)生變更后，通過(guò)PDM系統(tǒng)自動(dòng)推送更新消息給生產(chǎn)部、品管部，并且在更改處特殊標(biāo)注。按照以上設(shè)計(jì)，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，將實(shí)現(xiàn)圖紙無(wú)紙化、工單無(wú)紙化，提高信息傳遞速率，最終提升生產(chǎn)效率。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)反饋至設(shè)計(jì)，形成制造閉環(huán)。

        4 實(shí)施計(jì)劃

        按照“總體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施”的原則