1．前言

西北軸承集團有限責(zé)任公司是由原西北軸承廠改制創(chuàng)立的國有獨資公司，是國家重點支持的 521戶大型企業(yè)、全國百家現(xiàn)代企業(yè)制度試點單位、全國機械行業(yè)百強企業(yè)、全國軸承行業(yè) 6家大型一檔企業(yè)之一。其骨干企業(yè)西北軸承股份有限公司是中國軸承行業(yè)第一家上市公司。

西軸能夠按照國際標(biāo)準(zhǔn)和國家最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)各種類型、外徑40毫米至2250毫米的滾動軸承3000多種，產(chǎn)品廣泛用于鐵路、石油、冶金、礦山、汽車、化工、建筑、農(nóng)機、機床、電機、工程機械等行業(yè)的主機配套和維修。軸承作為一種標(biāo)準(zhǔn)件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為固定與簡單，在產(chǎn)品設(shè)計與工藝方面具有較高的成熟度。產(chǎn)品在需求、設(shè)計、工藝方面具有較高的連續(xù)性，對產(chǎn)品設(shè)計、工藝的更改較少，現(xiàn)行的業(yè)務(wù)流程適合用軟件實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)的集成。近年來，企業(yè)業(yè)務(wù)量急劇增加、市場競爭日趨激烈，面臨著下面的問題：

·企業(yè)信息交互、傳遞缺少統(tǒng)一平臺，存在大量的信息孤島，效率低、準(zhǔn)確性差；
·知識資源得不到有效積累，技術(shù)資料只限于靜態(tài)的管理，查詢、復(fù)用困難；
·設(shè)計周期、制造周期不斷縮短，而對質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格，急需優(yōu)化業(yè)務(wù)流程。

當(dāng)前用戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)面臨以下問題：

·業(yè)務(wù)系統(tǒng)(軸承設(shè)計和CAPP系統(tǒng))功能固定，產(chǎn)品大類不斷變化，同一類產(chǎn)品各種客戶又有不同的設(shè)計，現(xiàn)有的系統(tǒng)不能滿足這種持續(xù)變化的需求。
·業(yè)務(wù)系統(tǒng)一般為自己開發(fā)或者使用舊系統(tǒng)，維護困難，特別是新添功能時，開發(fā)周期長，軟件質(zhì)量無法保證。
·軸承設(shè)計系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)之間不能進行數(shù)據(jù)共享和交互，造成數(shù)據(jù)的重復(fù)，對設(shè)計的準(zhǔn)確性造成的影響，工作的效率較低。
·沒有統(tǒng)一的管理平臺，很難實現(xiàn)知識的積累和復(fù)用，造成重復(fù)設(shè)計的工作量很大。
·企業(yè)中各種產(chǎn)品、零部件和文檔都沒有統(tǒng)一編碼，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間交互沒有統(tǒng)一性。
·沒有統(tǒng)一的工作流管理，無法實現(xiàn)產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計。因為軸承設(shè)計時審批流程的時間較長，而審批對于設(shè)計的更改又很小，因此在評審初期可以將相關(guān)資料發(fā)送至工藝設(shè)計部門，這樣可以并行工作，工作效率有了很大提高。同時傳統(tǒng)的工作流程使用手工傳遞，速度慢，而且容易造成更改復(fù)雜，耗費大量的時間和人力。
·沒有考慮與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)(如ERP等)的數(shù)據(jù)傳遞無法實現(xiàn),系統(tǒng)沒有很好的擴展性。

要克服這些發(fā)展中的困難，首先通過構(gòu)建CAD/CAPP/PDM與業(yè)務(wù)系統(tǒng)一體化集成系統(tǒng)，以快速增強產(chǎn)品研發(fā)能力、縮短研發(fā)周期、快速響應(yīng)市場要求。

2 系統(tǒng)選擇

在本項目中，由于PLM系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)(軸承設(shè)計、CAPP設(shè)計)相結(jié)合，PLM管理的所有數(shù)據(jù)都來自軸承設(shè)計和CAPP設(shè)計系統(tǒng)，因此要兩者需要對系統(tǒng)進行較多的二次開發(fā)。

通過分析當(dāng)前市場產(chǎn)品，西軸選擇了山大華天軟件的InfoCenter系統(tǒng)作為PLM平臺。山大華天軟件有著十年制造業(yè)信息化實施經(jīng)驗，致力于制造業(yè)信息化全面解決方案提供商，承擔(dān)了多項省部級課題，現(xiàn)已通過CMM3級認(rèn)證。InfoCenter產(chǎn)品提供了產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)建模，基于Web的產(chǎn)品生命周期管理平臺，同時提供采購?fù)獍芾怼a(chǎn)品銷售管理、服務(wù)維修模塊。在InfoCenter系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)相關(guān)的軸承設(shè)計和工藝設(shè)計業(yè)務(wù)，通過良好的平臺和深度的業(yè)務(wù)理解來解決當(dāng)前遇到的問題。

3 一體化解決方案

3.1 總體結(jié)構(gòu)


圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

建立基于PDM的設(shè)計平臺，分別封裝了編碼系統(tǒng)、軸承設(shè)計系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)，可將產(chǎn)品的設(shè)計、工藝數(shù)據(jù)集中管理，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，支持設(shè)計人員有組織地協(xié)同工作，并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程，保證設(shè)計、工藝數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性。模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。各基本模塊數(shù)據(jù)流關(guān)系如圖2所示。


圖2 各模塊數(shù)據(jù)流圖

軸承設(shè)計系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)作為專業(yè)化軟件，有著非常強的實用性，能夠為設(shè)計人員提供有力的設(shè)計工具，能夠大幅度提高工作效率、實現(xiàn)知識資源的積累。

3.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)

功能：管理各種設(shè)計參數(shù)，為設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持

如圖2所示，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊提供軸承設(shè)計和CAPP設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要包括BOM模版管理、產(chǎn)品類別管理、參數(shù)變量、計算公式管理、CAD模版管理和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)庫管理等功能，客戶可以自行維護產(chǎn)品類別和模板以及相關(guān)的設(shè)計參數(shù)，來保證軸承設(shè)計的靈活性，以滿足產(chǎn)品不斷變化的需求。

3.3軸承設(shè)計子系統(tǒng)和CAPP子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

功能：基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、工作流子系統(tǒng)和編碼系統(tǒng)進行設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享

如圖2所示，軸承設(shè)計系統(tǒng)從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中的設(shè)計數(shù)據(jù)讀入軸承設(shè)計系統(tǒng)，同時計算模塊進行計算并使用CAD模塊生成CAD圖紙，最后將設(shè)計好的零部件參數(shù)表、計算稿、CAD圖等用PDM系統(tǒng)進行管理。系統(tǒng)提供查詢功能以方便復(fù)用歷史設(shè)計數(shù)據(jù)，為新設(shè)計提供支持。這樣改變了原來使用手工圖紙時難以查詢和復(fù)用設(shè)計數(shù)據(jù)問題。

WIT-CAPP為工藝設(shè)計人員提供工藝設(shè)計工具，以PDM為基礎(chǔ)實現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計全過程的管理、數(shù)據(jù)分析和工藝流程，把產(chǎn)品信息和設(shè)計、生產(chǎn)過程有機地集成起來，為企業(yè)生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

CAPP系統(tǒng)從工作流系統(tǒng)中接受設(shè)計任務(wù)，通過在軸承設(shè)計審批流程中激活CAPP設(shè)計流程，這樣實現(xiàn)并行設(shè)計，提高設(shè)計效率和時間。

從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊中，讀取設(shè)計數(shù)據(jù)進行設(shè)計
方便地進行工藝與工裝設(shè)計，避免工藝工作的重復(fù)勞動
CAPP封裝在PDM中，利用PDM系統(tǒng)的管理功能實現(xiàn)對工藝數(shù)據(jù)的管理
支持工藝工作業(yè)務(wù)流程重組
實現(xiàn)典型工藝的積累和維護
實現(xiàn)工藝規(guī)程設(shè)計過程的可視化，根據(jù)設(shè)計參數(shù)和工藝方案、工藝規(guī)則知識庫獲取和計算工藝參數(shù)，自動生成工藝卡片、工序圖等工藝文件
提供設(shè)備、工裝等工藝資源的管理
提供工裝、設(shè)備、工時、材料等的統(tǒng)計

3.4 編碼子系統(tǒng)

為企業(yè)提供一個方便、獨立的編碼管理工具。用戶可以把制定的編碼規(guī)則供所有的軟件系統(tǒng)使用。通過建立科學(xué)、完整、有序信息編碼標(biāo)準(zhǔn)體系，保證信息的準(zhǔn)確收集、有效地存貯和傳輸，實現(xiàn)信息的共享。編碼系統(tǒng)示意圖如圖3所示。


圖3編碼系統(tǒng)示意圖

編碼規(guī)則定義：可把編碼方案中編碼規(guī)則定義到系統(tǒng)中，定義靜態(tài)碼段、可變碼段、獨立固定碼段、獨立順序碼段、受控順序碼段、日期等幾種可用碼段類型，滿足用戶需求
編碼庫：針對編碼規(guī)則定義編碼的具體含義
編碼：根據(jù)已定義的編碼規(guī)則進行動態(tài)編碼，自動賦予相關(guān)對象唯一的編碼
解碼：反向解出編碼的含義

實現(xiàn)編碼系統(tǒng)、軸承設(shè)計系統(tǒng)、PDM、CAPP之間的一體化集成， PDM為整個系統(tǒng)運行的平臺。編碼系統(tǒng)、軸承設(shè)計系統(tǒng)、CAPP都不能單獨運行，均只能運行在以PDM為平臺的系統(tǒng)之上，各系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)不需要發(fā)布即可以在其它模塊中使用。

3.5各子系統(tǒng)集成方案

各子系統(tǒng)緊密集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和共享，提高效率。

3.5.1 編碼系統(tǒng)和PDM、CAPP的集成

編碼系統(tǒng)被集成到PDM系統(tǒng)中。在PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)中通過菜單、按鈕方式或編程方式都可以隨時調(diào)用編碼系統(tǒng)，進行解碼、編碼等操作。按照編碼規(guī)則編好的碼，可以直接引用到當(dāng)前系統(tǒng)中應(yīng)用。

3.5.2 PDM系統(tǒng)和CAPP系統(tǒng)的集成

采用的集成方式是將CAPP緊密封裝在PDM系統(tǒng)中，CAPP中不再擁有單獨的產(chǎn)品樹管理、系統(tǒng)管理、人員管理等公用性模塊。CAPP可以直接使用PDM中定義的產(chǎn)品型號、類型等信息，在PDM中可查看CAPP的卡片文件，并且卡片文件同其它圖文檔一樣可以在PDM中被管理。

3.5.3 PDM系統(tǒng)和軸承設(shè)計系統(tǒng)的集成

我們采用的集成方式是將軸承設(shè)計系統(tǒng)緊密封裝在PDM系統(tǒng)中，軸承設(shè)計系統(tǒng)作為PDM的一個模塊運行，軸承設(shè)計系統(tǒng)運行時可以直接使用PDM中的信息，生成的文件、參數(shù)可以直接被PDM管理。

3.5.4 PDM系統(tǒng)、軸承設(shè)計系統(tǒng)與CAD的集成

軸承設(shè)計系統(tǒng)將設(shè)計好的產(chǎn)品數(shù)據(jù)提交給PDM系統(tǒng)管理，同時將所需參數(shù)值送入CAD比例圖、零部件圖模板，并替換尺寸變量，實現(xiàn)自動生成圖紙。將軸承設(shè)計系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭，而CAD系統(tǒng)只作為圖紙的生成工具。當(dāng)產(chǎn)品尺寸調(diào)整時應(yīng)當(dāng)在軸承設(shè)計系統(tǒng)中進行，調(diào)整完成重新生成圖紙、更新PDM中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。而不允許在CAD環(huán)境中直接修改設(shè)計圖紙尺寸，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

3.5.5 CAD/CAPP/PDM一體化集成系統(tǒng)與ERP的集成

實施ERP系統(tǒng)是西北軸承將來的信息化重要內(nèi)容，因此必須充分規(guī)劃、綜合考慮與CAD/CAPP/PDM一體化集成系統(tǒng)的集成。

在集成內(nèi)容上，CAD/CAPP/PDM一體化集成系統(tǒng)中提供的產(chǎn)品BOM、技術(shù)數(shù)據(jù)、零部件設(shè)計及工藝屬性、加工工藝路線、工藝方案、工時、材料定額、毛坯類型等信息，是幫助ERP系統(tǒng)需管理好制造資源的相關(guān)數(shù)據(jù)（庫存信息、成本信息、制造BOM等）的重要數(shù)據(jù)。

在集成方式上采用中間文件或者中間表的形式，PDM系統(tǒng)將ERP系統(tǒng)所需的信息生成中間文件或中間數(shù)據(jù)表，ERP系統(tǒng)直接讀取中間文件或中間表中的信息寫入數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)PDM完成新產(chǎn)品設(shè)計或老產(chǎn)品改造后執(zhí)行發(fā)布，形成發(fā)布報告，將其內(nèi)容采用增量的方式實時生成中間文件或數(shù)據(jù)表。PDM系統(tǒng)將通知相關(guān)人員利用ERP系統(tǒng)批量處理，更新ERP的數(shù)據(jù)。

4．結(jié)束語

西北軸承CAD/CAPP/PDM一體化系統(tǒng)當(dāng)前整體方案已經(jīng)確定，當(dāng)前編碼方案的確定和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理已基本完成，這些準(zhǔn)備工作為后期的實施鑒定了很好的基礎(chǔ)。系統(tǒng)實施完成后，將為產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計提供統(tǒng)一的運行平臺，實現(xiàn)優(yōu)化的產(chǎn)品開發(fā)模式和流程、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享、設(shè)計知識的積累和重用，從而提高產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)和制造成本，快速響應(yīng)客戶請求，增強企業(yè)的核心競爭力。