【PLM经典案例】九洲电器数字化协同设计平台建设

    四川九洲电器集团有限责任公司（简称：九洲电器）是军民融合发展的大型高科技企业集团——是国家从事二次雷达系统及设备科研、生产的大型骨干企业；是从事数字电视设备、有线电视宽带综合业务信息网络系统、电线电缆光缆、车载指挥通信系统、LED（半导体照明产品）、物联网（RFID射频识别产品、安全溯源、视频监控等产品）、应用电子系统、电子政务和电子商务软件及手机等个人消费终端等的开发、制造、经营和服务的高科技企业。

    九洲电器在快速的发展过程中，面临很多挑战，归纳起来，主要表现在以下两个方面：

内部挑战：

    ●三维产品设计能力有限，仍然以二维工程图指导生产，多专业工具软件种类多，更改频繁；

    ●缺乏针对多品种小批量研发产品的快速生产系统，试制与批产混线生产；

    ●没有应用结构化工艺设计思想和手段，现场制造过程对一线工人的技术能力依赖性大，工艺技术的核心作用无法充分发挥，不便于制造知识的积累、固化及重用；

    ●车间生产管理相对传统，信息化手段应用略少，信息透明化程度不高，造成生产计划排产困难，生产信息传递不顺畅，动态调度能力不足，未采取面向产品的柔性化布局，生产物流过程效率不高；

外部挑战

    ●市场范围：从稳定的上级市场向动态多变的以客户为导向的市场转变，且面临的竞争日趋激烈，国内生产相似产品的其他企业都在进行产能提升，但是国内市场订单规模总体上来说并没有明显增多。

    ●创新形式：粗糙的大规模仿制及逆向研发向基于系统工程与仿真验证的正向研发转变，产品多品种、小批量、特种化、周期不确定。

    ●行业竞争：资源与价格向产品的质量、价格、知识与技术含量转变，如电子科技集团、中国兵器集团、航天科工集团的相关企业与九洲电器业务领域相近，已经形成比较强烈的竞争关系。

    ●技术管理方式改变带来的挑战：当前需要由国内传统军工电子行业管理方式向国际通行的现代军工技术管理的方向改变，包括产品研制的数字化、数据和流程结构化、模型参数化、企业研发过程知识化和体系化。

    ●智能制造的发展趋势带来的挑战：国家智能制造战略推动了制造的数字化、网络化、柔性化、自动化、智能化发展。

解决方案

    数字化协同设计平台在进行总体规划和设计时，以解决九洲电器业务需求为核心，以提升九洲电器整体信息化水平为目标，采用西门子在全球工业软件领域领先的NX+Teamcenter+Tecnomatix一体化软件平台解决方案。从产品数字化设计、机加工艺及仿真、装配工艺及仿真、产线规划、PCB工艺及验证、导航式研发、企业知识、技术状态管理、系统集成十个方面来规划和设计，总体上分为基于MBD的三维结构设计系统、协同设计环境、三维工艺规划及设计系统。三大系统中，基于MBD的三维结构设计系统解决基于MBD的全三维产品设计及仿真、工艺设计及数控仿真的工具化应用；协同设计环境解决整个数字化协同设计平台基础环境的构建，为其他两个系统的运行提供支撑和管理作用；三维工艺规划及设计系统解决三维工艺设计、仿真的管理，为九洲电器提供先进的工艺解决方案。三大系统从业务和系统管理角度经过统一组合又分为六大功能分工，每一部分支撑和管理九洲电器的具体的业务环节和系统管理功能。

实施成果

    通过数字化协同设计平台一体化建设，从协同、标准、重用、效率、成本几个角度能够给九洲电器带来价值，主要包括：

    （1）协同：

    实现基于MBD的三维设计工具与管理平台的无缝集成，提升三维模型的使用效率以及保证数据的完整性与准确性；

    实现跨部门的协同设计能力，工艺环节和仿真环节能够通过平台提前介入到设计活动中，提前进行设计工艺协同；

    通过对三维设计模型和BOM的继承，实现基于协同设计环境的结构化工艺设计全过程管理，弥补原有CAPP软件的不足，提升工艺设计能力。

    （2）标准：

    进行各业务环节体系梳理，并固化到系统中，促使研发过程和工艺过程管理更加规范和标准；

    三维模型、工程图模板等都进行明确规范定义，设计师直接使用，形成基于MBD的三维工程化设计和制图规范；

    明确各类管理文档、项目文档、设计数据、工艺数据的签审规则，确保数据版本严格控制和数据的合法发放；

    标准化的模型、属性、表格等规范都严格的定制到系统中，确保选用即是正确。

    （3）重用：

    建立企业级的三维设计基础资源库和三维工艺基础资源库，各部门采用统一的标准件库、产品资源库、典型工艺库等，使各类公共资源的维护管理更加规范，减少重复设计；

    集成的PMI标注体系，通过PMI的一次创建，多次多点应用，实现数据重用的最大化；

    打通设计、工艺、制造、调试各个环节，让三维设计信息能够直接为各个业务环节所使用。

    （4）效率：

    产品信息从设计开始到生产应用都能够满足数字化研制系统的要求，可极大地方便数据的管理，减少因纸质实物与计算机系统脱节而造成的重复性劳动；

    MBD数据模型包含设计、工艺、制造、检验等各部门的信息，在数字化协同设计平台和研制管理体系的控制下，各职能人员可以基于同一个产品模型协同工作，提高研制效率的同时也提高了产品的可制造性；

    通过电子化和自动化的工作审批流程，可以节省大量的人力物力，重要的是对于需要并行处理的情况（比如会签等），可以进行电子化并发执行，节省大量时间；

    由于产品信息抽象成对象、属性、内容等信息，并以数据库条目的形式存储，因此可以在成千上万的信息中快速显示搜索结果或生成报表。

    （5）成本：

    大量非增值的劳动由系统完成，设计人员可以专注于产品设计；

    更改单和更改图纸、物料一一对应，有利于设计水平持续地改进，降低研制成本；

    电子化工作流程不受地域限制，降低数据传递成本。

详细方案

    （1）通过无缝集成NX设计工具实现基于MBD的全三维设计工艺一体化的产品协同研发，建立符合MBD设计要求的标准规范，实现对三维模型进行数字化定义，能够基于设计规范进行模型检查，通过PMI标注实现对设计信息和制造信息的三维表达；

    （2）建立基于Tecnomatix的三维工艺规划及仿真解决方案，实现设计数据的无缝传递，以先进的工艺解决方案为九洲电器工艺人员提供可视化工艺规划、工艺编制、工艺仿真以及生成三维工艺作业指导书；

    （3）确保在各个业务环节使用单一数据源头，充分发挥一体化平台数据管理优势，将三维模型作为一体化协同研发的数字化信息载体，依托协同设计环境在机、电、软各个业务环节进行跨专业协同设计，建设以导航式研发过程为指引的机电软一体化设计能力，通过贯穿整个研制过程的涵盖结构、电子、软件数据对象的一体化BOM保证数据的完整性、一致性和准确性，建立覆盖设计和工艺所有环节的技术状态管控和基础环境；

    （4）配合企业进行基础资源整理，通过集中管理分散在各业务环节的通用资源构建起满足企业各个业务环节标准化需要的企业级资源库；

    （5）通过单一数据库环境构建一个数字化协同设计平台内无需接口进行数据交换的、集中的、集成的、安全的软硬件平台；

    （6）通过统一的标准的接口语言实现各个上下游业务系统的紧密集成，整合各业务系统的数据，消除企业信息化平台中的信息孤岛。

标签：数字化,协同,九洲,三维,工艺,设计,PLM
来源： https://blog.51cto.com/u_15127591/2735885