（材料加工工程专业论文）基于web的模具协同开发平台研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着现代制造业的快速发展，产品更新换代的步伐不断加快，市场竞争日 益激烈，对模具产品在生产周期、质量、成本和服务等多方面提出了更高的要 求。单个企业很难同时具备人才、技术和设备上的优势来包揽模具产品从设计、 开发、采购、制造、交货的全过程，在模具设计与制造过程中，模具企业与客 户、供应商、外协加工合作企业之间及模具企业内部各部门之间都存在广泛和 密切的协作需求。为了适应全球化竞争的需要，模具企业必然要从分散走向合 作。 本文按照网络协同设计的思想，基于传统模具生产特点和模具产品开发过 程中的协作需求，提出了一种基于网络模具协同开发平台的模具开发实现形式， 并构建了模具协同开发平台的总体功能体系，运用软件工程方法，设计了模具 协同开发平台的总体结构框架，并应用u m l 技术对模具协同开发平台进行了建 模；使用分布式数据库技术，建立了平台数据库；利用n e t 框架技术和协同设 计技术，实现了模具协同开发平台的主要功能，并以一注塑模协同开发实例说明 模具协同开发平台的应用。 模具协同开发平台的开发，以客户订单需求为中心，采用项目管理的方法 对模具的整个生产过程进行管理与监控；使用n e t m e e t i n g 工具，实现网络环境 下的模具协同设计；将d w gv i e w e r 和c o r t v r m l 插件集成，实现网络环境下模具 工程图的协同浏览与批注：使用a s p n e t 网络开发技术，实现了不同类型的项 目参与人员之间的在线协同讨论；使用i i s 服务器进行m i m e 类型设置，实现异 地c a d 工具的远程浏览；运用成组技术，建立模具产品数据管理模块，实现模 具生产过程的全面信息化管理及模具企业内的资源、技术与信息共享；将模具三 维标准件库集成到平台内，可以进行标准件的查询与下载；采用基于角色的控制 方法，建立用户权限管理模块。 基于w e b 的模具协同开发平台的实现，打破了时空交流的限制，模具开发 者可以利用信息网络和计算机辅助设计工具，充分集成企业间的技术资源、信 息资源和设备资源，实现跨空间、跨平台的多点协同设计，从而提高模具设计 质量和效率，以应对瞬息万变的市场机遇和激烈的竞争。 关键词：模具：协同开发平台；n e t ：协同设计 武汉理工人学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t hr a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e mm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y , r e n e w a lo fp r o d u c t q u i c k e n si t ss t e p s ，t h em a r k e tc o m p e t i t i o nb e c o m e sf i e r c e l yd a y - b y - d a ya n dt h e m a r k e tp u tf o r w a r dh i g h e rr e q u e s to nt h ep r o d u c t si nt i m e ，q u a l i t y , c o s t ，p r i c ea n d s e r v i c e i ti st o od i f f i c u l tf o ras i n g l ee n t e r p r i s et oh a v et h ea d v a n t a g eo nt a l e n t e d p e r s o n ，t e c h n o l o g ya n de q u i p m e n ta tt h es a m et i m et oa c c o m p l i s ht h ee n t i r em o u l d p r o c e e d i n gw h i c hi n c l u d e sd e s i g n ，e x p l o i t a t i o n ，p u r c h a s e ，m a k ea n dd e l i v e r y i no r d e r t om e e tt h er e q u i r e m e n t so fc o m p e t i t i o ni nt h eg l o b a lm a r k e t , d i s p e r s em o l d e n t e r p r i s e sm u s th e a df o rc o o p e r a t i o n i nt h el i g h to fi n t e m e tc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，t h r o u g ht h e c h a r a c t e r i s t i co f t r a d i t i o n a lm o u l dp r o d u c i n gp r o c e s sa n dt h ec o o p e r a t i n gd e m a n di nt h em o u l d p r o d u c te x p l o i t a t i o np r o c e s s ，an e wm o u l de x p l o i t a t i o nm o d e lb a s e do nl o n g t e r m a n ds t e a d yc o o p e r a t i o ni sp r o p o s e d ，a n dt h et o t a ls t r u c t u r ea n d w o r kw e b s i t ef o ra w e b - b a s e dm o u l dc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mi sc o n c e i v e d u s i n gt h em e t h o d o fs o f t w a r ee n g l n e e r i n g ，t h es y s t e ms t r u c t u r eo ft h ew e b - b a s e dm o u l dc o l l a b o r a t i v e d e v e l o p m e n tp l a t f o r m i s d e s i g n e d a n d t h em o d e l i n go fm o u l dc o l l a b o r a t i v e d e v e l o p m e n tp l a t f o r mi sd o n eb yu s i n gu m lt e c h n o l o g y w i t hu t i l i z i n gd i s t r i b u t e d d a t a b a s e ，t h ed a t a b a s eo fc o l l a b o r a t i v ed e s i g ni ss e tu pa n dt h es t r u c t u r eo fd a t a b a s ei s o p t i m i z e d t h ef u n c t i o nr e a l i z a t i o no ft h ec o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mi s s t u d i e da n dd e v e l o p e da p p l i e dt o n e tg r o u p w a r et e c h n o l o g ya n dc o l l a b o r a t i v e s u p p o r t i n gt o o l s a tl a s t ，a c c o r d i n gt ot h ee x a m p l eo fap l a s t i cm o u l d ，t h ep r o c e s sa n d m e t h o do fa p p l y i n gm o u l dc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mt od e s i g nt h em o u l di s p r e s e n t e d a c c o r d i n g t ot h ec u s t o m e r so r d e r , t h ed e v e l o p i n go fc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n t p l a t f o r m ，u s i n gt h em e t h o do fp r o j e c tm a n a g e m e n t ，t h ew h o l em o u l dp r o d u c i n g p r o c e s si sm a n a g e da n dm o n i t o r e d u t i l i z i n gt h en e t m e e t i n gt o o l ，t h ec o l l a b o r a t i v e d e s i g nu n d e rt h ei n t e r n e ts u r r o u n d i n gi sr e a l i z e d a tt h es a m et i m e , d w gv i e w e ra n d c o n t r o la r ei n t e g r a t e d ，t h ec o l l a b o r a t i v ev i e w i n ga n dd r a w i n go fm o u l de n g i n e e r i n g d r a w i n gi nt h e i n t e m e tc i r c u m s t a n c e si s a c h i e v e d u s i n gt h ea s p n e tn e t w o r k d e v e l o pt e c h n o l o g y , t h eo n l i n ec o o p e r a t i n gd i s c u s sb e t w e e nd i f f e r e n tp a r t i c i p a t e si s i i 武汉理工大学硕士学位论文 r e a l i z e d b yc a r r y i n go u tm i m et y p eo nt h ei i ss e r v e r ，l o n g - r a n g ei n v o k i n gr e m o t e c a ds o f t w a r ei s r e a l i z e d u t i l i z i n gg r o u pt e c h n o l o g y , t h em o l dp r o d u c td a t a m a n a g e m e n tm o d u l ei s s e t u p ，a n dt h es h a r i n gf o r a l l - a r o u n d i n f o r m a t i o n a l m a n a g e m e n td u r i n gt h em o u l dp r o d u c i n gp r o c e s sa n dt h er e s o u r c et oi m p l e m e n t t e c h n o l o g ya n di n f o r m a t i o ni nt h ee n t e r p r i s e s b yi n t e g r a t i n gt h e3 ds t a n d a r d c o m p o n e n tl i b r a r yf o rm o u l dt ot h ep l a t f o r m ，as t a n d a r dp i e c ec a nb ei n q u i r e da n d d o w n l o a d e d b a s e do nt h er o l em e t h o d ，t h eu s e rp u r v i e wm a n a g e m e n tm o d u l ei ss e t u p t h ec o l l a b o r a t i v e d e v e l o p m e n tp l a t f o r mb r e a k st h e l i m i t so fs p a c e - t i m e i n t e r c o m m u n i o n m o u l dd e v e l o p e rg a l lm a k eu s eo fi n f o r m a t i o nn e t w o r ka n d c o m p u t e r - a i dd e s i g ni m p l e m e n tt oi n t e g r a t es u f f i c i e n te n t e r p r i s et e c h n o l o g yr e s o u r c e , i n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa n de q u i p m e n tr e s o u r c ea n dr e a l i z et h e m u l t i p l es p o t c o l l a b o r a t i v ed e s i g n so v e rs p a c ea n da c r o s sp l a t f o r m i tw i l lg r e a t l ye n h a n c et h e q u a l i t ya n de f f i c i e n c yf o rm o u l dd e s i g na n dm a n u f a c t u r et om e e tt h em a r k e t p l a c e o p p o r t u n i t ya n df i e r c ec o m p e t i t i o n 。 k e yw o r d s ：m o u l d ，c o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，n e t ，c o l l a b o r a t i v e d e s i g n i l l 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究性工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉 理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 了谢意。 研究生签名：垒墨望二 关亏论文使用授权的说明 日期竺坐! 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，h i - 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名：丛导师签名：纽期： 渊5 8 i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 随着全球化经济和科学技术的快速发展，现代工业产品的市场生命周期越来越 短，新产品的推出速度越来越快。这种趋势给模具行业带来了极大的发展机遇，同 时也带来了严峻的竞争挑战，对模具企业的综合实力要求也越来越高。然而单个企 业很难同时具备人才、技术和设备上的优势来包揽模具产品从设计、开发、采购、 制造、交货的全过程。在模具设计制造过程中，模具企业与模具企业客户、供应商、 外协加工合作企业之间及模具企业内部各部门之间都存在广泛和密切的协作需求。 近年来，信息、网络技术的快速发展和协同设计技术研究的日益深入，为实现基于 w e b 的模具协同开发平台提供了技术保证。因此，面向模具设计制造的特点，建立 基于w e b 的模具协同开发平台可以满足模具设计与制造过程中的协作需求，提高模 具设计质量和效率。 1 1 模具行业特点及现状 1 1 1 模具行业生产特点 模具企业是一种面向订单的单件生产型企业，计划的不确定性以及设计加工过 程对人员经验的依赖性，使得模具企业尽管规模较小，管理却非常复杂。几乎每一 套模具订单的生产都是一种新产品的开发，都带有实验性，都需要经过了解客户意 图，确定模具结构、报价、设计、物料准备、制造、装配、试模、反复修模等过程， 直到模具能加工出合格的制品，如果模具在生产过程中出现闷题，还需要进行再次 修模。 模具企业的一般生产过程如图1 1 所示，当模具企业接受客户的订单信息后，首 先根据客户的需求，进行模具报价，并与客户沟通，确定最终价格和交货期，双方 满意后签订合同；然后，企业根据合同要求，制订模具生产的计划，确定设计、采 购、加工、试模等各个阶段的完成时间，并将相应任务分配到相应的部门或人员； 各部门根据这一计划开展工作，当生产现场情况与计划不一致时，就需要适时调整 计划，确定解决方案，完成设计、采购、零件加工、装配试模等工作；在模具生产 的过程中，收集并统计分析生产过程中的各类数据，为财务等工作提供所需数据。 在企业实际生产过程中，为提高模具开发效率，通常设计、采购、加工等工作需要 并行进行。 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 2 模具企业发展现状 图1 1 模具企业的生产过程 目前，我国有模具企业已2 万多家，从业人员5 0 多万人。在2 万多家生产厂家 中，有一半以上是自产自用的。产值过亿元的模具企业只有2 0 多家，中型企业几十 家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，产值不高，自有资金有限，靠自我 发展很困难【lj 。 我国的模具技术虽然有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命也都有很 大提高，如主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水 平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助 注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，c a d c a m c a e 技术得到广泛应用， 高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快：模 具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比， 仍存在不小的差距，主要体现在【2 】： ( 1 ) 产需矛盾。随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度的加快，对 模具的需求越来越大。无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要。造成矛盾 2 武汉理丁= 大学硕十学位论文 突出的原因是模具企业的专业化、标准化程度低，模具生产技术水平不高，生产周 期长。另外，设计和制造工艺水平还不能完全适应发展的需要，不能满足模具产品 质量的要求。 ( 2 ) 工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。即使有个别企业投巨资引进 国外设备，也普遍存在设备不配套、利用率低的现象。 ( 3 ) 专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差。目前的模具企业9 9 为中 小企业，由于模具企业之间协作不畅，因此难以完成较大规模的模具成套任务。同 时模具专业化水平低、标准件使用率低使得模具制造周期居高不下。 ( 4 ) 人才严重缺乏，信息化管理水平低下。由于目前大部分模具企业比较缺乏 高级技术人才和企业管理人才，并且企业管理水平较低，影响了企业的发展。因此 在模具企业内推广p d m 、e r p 、m i s 等信息网络管理技术是当务之急。 1 2 网络协同设计技术的研究及应用 1 2 1 网络协同设计技术 网络化协同设计技术是一个多学科交叉的领域，涉及w e b 技术、协同工作技术、 网络数据库技术和计算机辅助设计技术等。利用信息网络和计算机辅助设计工具， 可以实现跨空间、跨平台的多点协同设计，实现设计信息的共享。网络化协同设计 技术是提高产品开发质量、缩短产品开发周期、增加企业竞争力的有效手段【3 】。 w e b 是一种基于统一资源定位器( u r l ) 、超文本传输协议( h t t p ) 和超文本 标志语言( h t m l ) 的网络多媒体组织和服务形式【引。对于i n t e r n e t 而言，w e b 是一 种高层的网络通讯协议，是一种有效的信息组织形式，一个强有力的信息查询和搜 索工具，也是一个友好的图形用户界面。w e b 的易于访问性和强大的应用开发功能 为异地模具协同设计提供了新的理念和工具。 网络化协同设计是计算机支持协同工作( c s c w ) 的概念和技术在产品设计开发 过程中的有效应用。面对激烈的市场竞争环境，一个企业如何以团队协作( t e a m w o r k ) 和信息技术缩短其产品的开发周期( t i m e ) 提高产品质量( q u a l i t y ) ，降低成 本( c o s t ) 和加强销售服务( s e r v i c e ) 是其自身生存和发展的关键之一。这已经超越 了设计人员个人的能力和单机的c a d 系统的功能。发展计算机支持的协同设计工具 和系统已成为一种必然的需求垆j 。 武汉理工大学硕十学位论文 1 2 2 国内外研究现状 l m e r n c t 与w e b 技术的发展很快，同时，网络技术的发展也给协同设计的理念和 模型不断赋予了新的内涵。目前，这是一个新兴的热点问题，相关的新概念和技术 不断出现。 计算机支持的协同工作是协同设计的基础，国际上对网络化计算机协同工作的 应用进行了初步的研究。这方面研究的主要目标是借助w e b 的易于使用、平台独立 等特点给人们提供一个协同工作的环境。在这类系统中，比较成熟和有代表性的是 由g m d f i t ( 德国国家信息技术研究中心一应用信息技术研究所) 研究和开发的 b s c w 系统【6 】。b s c w 的特点在于在异构环境下，提供了简单的信息分布服务。 在b s c w 的基础之上，g m d f i t 又研究和开发了c o o p w w w 系统【7 j 。而 c a o p w w w 系统是对b s c w 系统的扩展，其目标是提供一组综合的工具，供人们在 w w w 上进行有效的协同工作。该项目得到欧洲联合委员会( c e u ) 的资助，因此， 这类研究工作的重点是如何改善w e b ，以实现网络化c s c w 应用。 而传统的c a d 商品化软件公司在网络化时代来临时，也在逐步向互联网迈进， 如a u t o d e s k 公司在原有的a u t o c a d 软件中增加了很多网络功能，包括图形的 链接嵌入和网上发布，提供了协作设计网站h t t p ：w w w p o i n t a t o m 和h t t p ： w w w b u s s z a w c o m ，以支持异地信息资源的获取和合作哺】。其他的一些二维c a d 软 件公司也逐步向基于b r o w s e r s e r v e r 的模式转型，如s o l i d w o r k s 、a l i b e 等，在 原有的二维实体造型系统的基础上，重新构建了支持异地实时协同设计的c a d 系统 【8 ，9 】 o 国内有以西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主，国内多家企业和研究机构 参与建设的中国现代产品设计与研究开发网络c m d n e t ，提供了互联网上的支持设 计资源服务和支持设计资源信息等服务，其研究重点在于现代设计中分布式知识资 源的获取和异地设计中的知识资源远程调用，提供一些在网上直接运行的计算程序， 但相对孤立，不能支持整个设计流程【l u j 。 中科院计算所对基于c o r b a 的企业遗产系统封装进行了研究，建立了一个中 等规模和复杂程度的齿轮减速器协同设计系统c o d i c g r s ，较好地解决了数据库互 访和分布异构环境下基于工作流的集成问题i l 。 中国制造协作网( h t t p ：w w w c m c g o v o n ) 是以行业企业联盟为主的研究，主要 注重于制造资源的商务利用和资源供求信息的交流等【l 2 。 四川大学制造学院c a d c a m 研究所跟踪国内外发展动态，与香港大学、西安 4 武汉理工大学硕士学位论文 交通大学、重庆大学合作开展了网络远程协同设计、快速产品开发技术等方面的相 应研究【1 3 】。 1 3 网络协同设计技术在模具行业的应用 随着网络经济环境的形成，制造业的竞争已不是单个企业之间的竞争，而是表 现为企业之间优势互补、资源优化的供应链、产业链之间的竞争。 实行网络化协同设计的模具企业，可以利用信息网络和计算机辅助设计工具， 实现跨空间，跨平台的多点协同设计。这种网络化的动态的制造体系，能够充分发 挥各个企业的资源优势，并能协调工作，各尽所长，达到资源的最优化配置。这种 基于i n t e r n e t 下的协同设计实现了企业间的“集成化”，它将成为模具制造业全球化 的发展趋势。 目前模具行业主要采用网络数据库、协同设计集成、分布式c a d c a e c a m 、 协调管理及动态联盟等关键支持技术，同时利用s t e p 、x m l 、c o r b a 、d c o m 等 技术，实现模具产品的协同设计【1 4 】。文献 1 5 提出了基于c s c w 的协同工艺审图系 统，该系统采用了x m l 、a s p 、m u l i t i a g e n t 、c s c w 等技术，软件结构采用b s 四 层结构。文献 1 6 基于p d m 建立了协同工艺管理系统，充分利用p d m 技术为产品 开发和制造提供并行协作环境以及其他强大功能，实现协同工艺设计、文件数据管 理和工作流程的并行。文献【1 7 】探讨了通过建立网站实现基于w e b 的模具产品异地 协同设计方法和意义，以及建立协同项目管理系统以实现多技术集成的思想。文献 1 8 】 分析了客户驱动的模具协同制造工作流程，给出了模具动态的组织形式，采用b s 模式提出了模具行业网上协同商务技术的体系结构，在此基础上完成了模具行业和 模具企业门户网站的功能设计。 综上所述，虽然目前模具网络协同技术的发展还不是很完善，但随着协同技术 的发展及在模具行业的应用，模具网络协同设计技术会越来越成熟。本文将采用n e t 技术，集成c a d c a e c m 等软件，提供并行工程所需的高效率的数据管理、流程 管理、知识共享等功能，实现网络环境下的协同设计。 1 4 课题背景、研究意义及主要研究工作 1 4 1 课题背景、研究意义 模具制造是制造业的重要组成部分，其制造水平直接关系到制品的质量，影响 着我国工业产品的升级换代。模具一般是单件小批量生产，客户要求的交货期比较 5 武汉理工大学硕士学位论文 短，而且模具加工完毕后，还需要反复的试模与修正，容易延误交货时间。此外模 具制造一般不是主动性生产，基本上是承接式生产。即用户作为制品设计者，只能 从功能方面提出要求，而模具制造者根据用户的要求，设计制造模具，如果用户与 生产者之间缺乏足够的交流，也容易影响模具的质量，耽搁模具的交货时间。 中国加入世贸组织后，已逐渐成为世界制造业的中心，许多模具企业使用了先 进的c a d c a e c a m 工具，如各种二维、三维造型软件，模具c a e 软件等，大大 提高了模具设计生产水平。然而模具企业依然存在着一些问题【l 州。首先，由于产品 设计、模具设计一般是在不同的企业进行的，企业间存在设计信息的分散和不兼容、 企业规模小、地域分散、局限于特定产品等问题，严重影响了企业产品设计的周期， 造成了企业不能快速响应市场，企业的技术优势不能充分发挥。其次，现代模具企 业需要对用户的需求能够做出快速响应，只有显著地缩短整个模具的开发周期，降 低其制造成本，才能快速占领市场。产品的设计需要具有快速反应性、变化适应性、 高质量的标准和较低的费用优势。随着社会分工的细化，产品设计、产品生产和模 具设计制造分工更为明确，只有多个企业协同工作，才能应对市场的挑战。 结合w e b 和i i l t e m e t 技术的发展和模具设计制造业的需要，研究适合我国特点 的模具协同开发平台，并且进行相关的技术开发，是目前迫切需要解决的问题，具 有重要的理论和实际意义。 模具企业向专业化发展，协作生产厂家之间相互信任、风险共担、利益共享、 各尽所能，是保证产品质量、提高经济效益、共同发展的关键所在。模具企业可以 通过模具协同开发平台，利用信息网络和计算机辅助设计工具，加强与供应商、协 作生产厂家之间的合作，实现跨空间、跨平台的多点协同设计，实现设计信息的共 享，通过更加细致的社会分工来提高效率和专业化水平，使制造商快速地生产出创 新的产品，同时管理好复杂的供应链运作。这样就可以充分合理地利用各个不同企 业的优势资源来快速响应市场，缩短开发周期，降低成本，提高产品质量，提供令 模具客户满意的服务，从而提高模具制造业的整体经济效益和市场竞争力。 1 4 2 课题主要研究工作 本文的主要研究内容包括以下几个方面： ( 1 ) 根据国内模具行业的生产及发展特点，对网络协同技术及在模具制造业中 的应用进行分析和研究。 ( 2 ) 根据模具企业的协同开发流程，搭建面向模具企业的网络协同开发平台的 6 武汉理工大学硕十学位论文 框架，并对开发平台进行功能模块划分。 ( 3 ) 运用u m l ( u n i f l e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 建模技术对协同开发平台的各个 模块进行用例( u s ec a s ed i a g r a m ) 图和活动图建模，明确各个模块的业务范围以及 与其他模块的交互关系。分析模具协同开发过程中的数据流程，使用s q ls e r v e r 数 据库技术，进行模具协同开发平台的数据库设计。 ( 4 ) 利用n e t 技术和网络协同技术，建立模具协同开发平台门户网站，实现 模具协同开发平台的主要功能。 ( 5 ) 以一具体零件模具设计实例，使用模具协同开发平台进行模具协同开发。 1 5 本章小结 本章介绍了模具行业的生产特点、发展现状及存在的问题，明确了论文的研究 内容和目标，即通过对模具协同开发需求分析，建立模具协同开发平台主要功能体 系和结构框架，借助网络协同技术、n e t 技术和u m l 建模技术，实现模具协同开 发平台主要功能，并以实例描述模具协同开发主要流程。 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章模具协同开发平台的总体方案设计 2 1 模具及其协同开发流程分析 2 1 1 传统模具产品开发的详细流程 传统模具企业的典型模具产品开发的一般工作流程如图2 1 所示，主要包括下述 各个阶段【2 0 】： ( 1 ) 企业接单后，按照客户要求完成模具规格书； ( 2 ) 根据企业的资源和生产能力，决定自制还是订单外包：对于订单外包情况， 应考虑选择外包单位，并跟踪外包业务进程；对于自制情况，企业内部进行讨论， 考虑模具型腔的布局等； ( 3 ) 制定自制的大日程计划，包括月别、模具类别等日程表，进行一步划分模 具类别以便进行设计计划的安排； ( 4 ) 在该订单过程中，应当考虑是否与承接的外协加工订单的设计安排有冲突， 设计资源的使用分配情况，是否能满足该单的进程。 ( 5 ) 在设计阶段，根据制品要求，与客户共同讨论模具设计图纸，若出现无法 修改的问题，则返回上一步骤，重新制定日程等。 ( 6 ) 确定模具的设计之后，进行模具图纸的绘制。最后进行图面检查绘制是否 有误，并确定加工材料、标准件、通用件、模型模座的外购( 在此，涉及到外购单 位的选择及外购单的跟踪检查) 。 ( 7 ) 确定模具图纸中的零件清单及编号等，分配加工任务，同时应该检查核材 料库存状况，进行加工工时的估算。完成中期日程计划，如交货期管理表等。 ( 8 ) 制定零件管理卡，决定零件的外包部分与自制部分。对于外包部分同过程 还涉及到企业的选择问题。 ( 9 ) 企业根据自制情况制定车间生产计划( 小日程计划) 表。设计零件加工工 艺规程：零件加工工艺路线、各工序的具体加工内容、切削用量、工时定额以及所 采用的设备和工艺装备等。其目的是为了能有效地指导并控制各工序的加工质量， 使之能有序地按要求实施，最终能以先进而又可靠的技术和最低的生产成本、最短 的时间制造出质量符合客户要求的模具。 ( 1 0 ) 确定零件加工跟踪卡，使得具体的任务能在准确的时间以特定的方式在 准确的地点传给准确的人，并跟踪检查该任务的完成情况和质量。对于不合格的零 8 武汉理工大学硕士学位论文 件则返回重新设计工艺路线。 ( ) 模具零件完成之后进行抛光加工，最后将包括外制、外购的零件汇总装 配并对设计图纸归档管理。 ( 1 2 ) 试模。产品样品制作，与客户讨论，检测整副模具的性能，完成指标书。 测试合格则可以交付模具，完成订单。对于不合格的模具则要重新进行模具图纸设 计，重复图纸设计之后的所有工作，直至完成模具的生产，交付。在具体的工作流 程过程中，设计与制造过程中产生的所有数据和进度的数据多数采用f t p 、e m a i l 或通过可移动设备提交至市场部订单负责人，再由负责人与客户进行项目信息的交 流，确定设计或制造过程中产生的问题是否需要修改。 市场业务i管理设计i制造i后续业务 1 7 决定自错 i ；堕丝垒 i 隍 l 压菡 l 布局t a y o u 大日稃计划： 月别生产计划 模具类勇i 生产 计划 丁一 陌南圆 l ，区分j 是 车床 数控铣床 难刻机 淬火处理 线切割机 加工中心 检查 萨霎 | 垦 透 旧冀 il 塑挡及管i 图2 1 模具设计与制造详细流程 2 1 2 模具产品开发过程中的协作需求分析 交蟹 工 牧欺 模具产品开发过程具有特殊的复杂性，它包含材料、工艺、结构、力学等诸多 领域知识，涉及客户、管理人员、设计人员、制造人员、外协厂商等众多角色。根 据模具企业及模具开发过程的特点，模具企业对协同开发的功能需求表现在以下五 9 望羔 鬟一 堂黧 罄一 一面绽 黑霎詈i 团 武汉理工人学硕士学位论文 个方面，如图2 2 所示。 模 具 协 作 需 求 企业资源的协同 产品信息模型的协同 业务流程管理的协同 项目管理的协同 设计开发团队的协同 图2 2 模具企业协同开发功能需求 1 ) 企业资源的协同 模具企业一般规模不大，实力不均衡，而且向着专业化生产的方向发展。单个 企业在面对大订单时难以独自承接，在没有订单时则设备、人员闲置，这种情况下 模具企业便有了强烈的协作需求，专业化分工则使得模具企业易于实现资源共享。 企业资源的协同是为了将分散在各企业的现有信息资源、生产资源等通过网络迅速 组合起来，在实现企业资源优化配置的同时，达到企业资源共享的目的。 2 ) 产品信息模型的协同 产品信息模型是模具企业客户、模具企业及外协加工合作企业之间进行信息交 流的纽带。但由于产品信息模型的多样性，产品信息的提取和操作在异构c a d 系统 之间较难实现，使得合作方必须具有相同的c a d 软件平台，造成三者之间协作的局 限性。产品信息模型协同是使协作企业在现有c a d 软件系统下通过产品数据转换工 具或通用产品信息模型来达到信息交流的目的。 3 ) 业务流程管理的协同 业务是与企业运营相关的一切活动。业务活动的序列化就是业务流程。传统的 业务流程管理依靠手工完成，管理层缺乏对业务追踪、监控和优化的能力，导致执 行不力、运营不畅。业务流程的协同将业务活动电子化，能实现信息传递的逻辑判 断，减少人为差错和延误，提高企业的运营效率【2 1 1 。 4 ) 项目管理的协同 协同设计平台通过网络将空间分布的企业集成在一起，形成物理上分布、逻辑 上集中的有机整体。通过w e b 浏览器，客户可以了解产品信息，管理人员可以追踪 设计进程，外协厂商可以获取订单详情。网络的连接使产品相关的各方能及时有效 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 地参与到产品的开发和决策过程中，实现优势互补、资源共享，从而减少决策失误 和产品返工次数，显著提高产品的设计质量和效率。 5 ) 设计开发团队的协同 由于产品设计过程中可能存在缺陷或缺乏模具制造工艺性的考虑，很可能有的 模具无法实现设计要求，这样需要客户能参与到模具设计过程中来；在进行模具设 计时，设计人员可能会对设计方案有不同的意见，这样需要设计人员就问题进行协 调交流。设计开发团队的协同主要是利用网络视频会议系统、电子白板等协作工具 来自由交流信息而不受时空的限制。 2 1 3 基于模具协同开发平台的模具开发流程 模具协同开发平台提供了一个统一的工作环境，集成了不同企业之间的资源， 不同专业人员可以通过网络平台进行相互交流。 根据组织策略分析，基于模具协同开发平台的模具开发流程如下： ( 1 ) 订单企业通过模具协同开发平台上传产品图( 或样品) 和相关的技术资料， 模具企业接单后根据订单的要求确定模具或产品的开发目标后，将任务分解分配到 各个协作设计企业( 项目团队成员) 。 ( 2 ) 企业间的设计部项目小组成员按给定任务对模具或产品交互协作地进行设 计和工程分析( 包括产品设计、结构设计、造型设计等) ，并将设计结果上传到模具 协同开发平台从而进行并行协作设计，使得各设计部可以实时共享设计数据，保证 数据的一致性。各设计任务由指定负责人进行审阅，如果需要修改则返回相应任务 到任务企业重新工作。在各阶段设计过程中，制造企业可以进行已交付设计部分的 制造。 ( 3 ) 制造企业通过将制造过程中加工进度的相关信息( 包括制造数据、制造图 片、力n - r _ 过程描述等信息) 上传到设计平台，就制造过程中出现的问题与进行实时 沟通，及早发现和解决各阶段由于设计问题而产生的生产制造问题，避免设计与制 造的脱节。 ( 4 ) 客户通过模具协同开发平台实时地对模具设计提出意见，对模具的加工过 程进行监督，确保模具的加工质量和制造周期。即使在模具交付之后，客户也可以 通过模具协同开发平台网站获得技术支持或将模具使用中的问题进行及时的反馈。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 模具协同开发平台的总体功能体系 根据平台系统功能定义及规划，模具协同开发平台的功能体系如图2 3 所示。 图2 1 3 模具协同开发平台功能体系 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 1 平台系统管理 本模块是对模具协同开发平台进行维护和管理，包括平台门户网站、用户管理、 权限管理，招投标管理等。门户网站提供平台系统入口、用户和应用服务提供商的 注册服务等功能，用户管理能负责平台所有用户的注册、用户信息维护、用户注销 等功能，权限管理主要是根据不同的用户生成相应的菜单来赋予其不同的访问权限、 招投标管理提供标书发布、招标信息显示、投标等功能。平台系统管理由平台管理 员承担。 1 ) 平台门户网站 平台门户网站提供平台系统入口、相应应用系统功能说明、平台使用说明手册、 各种应用系统需下载的插件、友情链接、平台公告、平台企业介绍、平台招标信息 等。 2 ) 用户管理 用户管理模块是系统对用户进行管理的核心模块，用户管理的是否合理在一定 程度上决定了系统是否能够正常运行，也决定了系统中数据的安全性、保密性。在 本系统中，用户管理模块主要解决以下几个方面的问题： ( 1 ) 用户注册问题。由于平台系统是面向模具开发过程中的不同企业及个人， 涉及到各个层次和级别的用户使用。个人用户主要针对模具开发过程中的某种具体 工作，而企业用户需要对本企业中的个人用户进行管理。所以，不同类型的用户注 册的方式也不同。 ( 2 ) 用户信息维护问题。当不同类型的用户注册后，他们的相关信息可能会发 生变化，比如，用户所在部门的调动，角色的变化等，这就需要系统提供用户能够 修改、更新相关信息的功能。 ( 3 ) 用户注销问题。平台用户可能会因生产经营或所在企业更换而需要进行用 户注销。用户注销功能用于清除用户信息，使之不再具有原来用户的权限。 3 ) 权限管理 平台负责管理应用菜单权限，根据不同的用户生成相应的菜单。提供用户权限 维护工具，各级管理员可以根据自己的权限来修改其下级用户的权限。提供管理员 分组工具，按照权限组进行管理权限授予。 我们简单的将使用系统的人员分为企业用户与个人用户( 也称为功能用户) 两 类，企业用户相当于其他系统中的系统管理员，和个人用户有明显的差异，并不是 设计人员，主要负责维持整个协同设计系统的正常运行，其职责有个人权限管理、 武汉理工大学硕士学位论文 权限管理等一系列功能，他的权限在系统投入使用时就已经确定了，不能够在使用 过程中进行更改。个人用户( 功能用户) ，是具体使用系统功能进行工作的用户，根 据其角色的不同可以使用系统的不同子功能，比如设计产品、审批图纸、冲突管理、 文档管理以及网络会议等实际功能，个人用户是整个系统中使用人数最多、管理最 复杂的用户，所有的设计工作其实都是由个人用户完成的，我们通常所说的权限管 理其实就是对个人用户的管理。权限管理的功能如图2 4 所示。 权限管理 企业用户 个人用户 用户管理 角色管理 建立权限与功能联系 建立权限与角色联系 个人信息维护 产品数据上传浏览 企业信息维护 项目参与f _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ - 。_ _ 。 _ _ _ _ _ 平台资源使用 图2 4 权限管理的功能模型 ( 1 ) 企业用户 企业用户主要是维持系统的正常运行，只有在企业用户的正确管理之下，个人 用户才能够按照自己的工作性质有条不紊的进行工作。企业用户具有个人权限管理 功能，任何个人用户必须通过企业用户的角色分配才能够使用系统。 企业用户具有较强的管理功能，可以添加个人用户的信息，包括用户名、用户 密码、电子邮件、身份证号等信息。企业用户可以进行角色管理。角色分为默认角 色和自定义角色两类，比如企业用户拥有的角色就属于是默认角色。 企业