（机械制造及其自动化专业论文）铁塔制造pdm系统研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 摘要 市场经济的发展和市场竞争的加剧，要求铁塔制造企业的设计、制造周期愈 来愈短，而传统的管理方法己不能适应这种变化。由于铁塔制造企业的生产工作 量大、产品重复性差，因此，必须采用现代化的生产手段来加速产品交货期。虽 然大多数的铁塔制造企业都采用了先进的数控设备用于角钢和板材的加工，但分 组加工的方法却存在诸多的不合理，导致加工工序和时间上的混乱，而影响加工 进度和效率。人员交流的不顺畅以及信息共享程度的低下，也使得生产过程中出 现不必要的资源浪费。 p d m 是- i - j 用来管理所有与产品相关信息( 包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限信息等) 和所有与产品信息相关过程( 包括过程定义和管理) 的技术；p d m 是为企业设计和生产构筑一个并行产品开发环境( 有供应、工程设计、 制造、采购、销售与市场、客户构成) 的关键使能技术。随着c a d c a p p c a m 计算 机单元技术的发展，实施p d m 已经成为制造企业信息管理的需要，更是企业赢得 未来市场的战略需要。文章通过对铁塔生产企业在生产组织、数据处理及信息共 享等方面存在的主要问题进行综合分析。结合c a d c a p p c a m p d m 等先进制造技术， 对铁塔生产过程中的铁塔设计图放样、角钢板材的优化下料、工艺卡制作，以及 在企业管理中的生产进度监督、信息共享与查询等方面进行信息化改造。系统总 体设计框架基于p d m 系统，针对企业实际应用，设计出系统所需的各个功能模块。 其模块划分为：项目管理、工艺管理、物料管理、生产管理、人员管理、服务器 管理等模块。系统应用的目的是提高企业生产效率和效益，同时兼顾企业未来信 息化实施的需要，提升企业在市场经济中的竞争力。 铁塔制造p d m 系统是通过通讯模块，将各个分模块集成起来，各个模块的接 口做到自然衔接、有理有序。系统使用m s - s o l 作为数据库系统，结合d e l p h i 7 0 丰富的数据控制控件，以o l ed b 为数据驱动，使得系统和模块之间不仅能实现数 据的精确存取，更实现了局域网内容数据的共享。这些基础数据对企业来说是宝 贵的无形资产，为企业的更进一步信息化发展，即为c i m s 的实现提供底层的数据 支持。 关键词：p d m ，铁塔制造，工艺，模块化设计，集成 湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em a r k e te c o n o m ya n di n t e n s i f i e so ft h em a r k e t c o m p e t i t i o n w h i c hd e m a n d st h ei r o n t o w e rm a n u f a c t u r e r st os h o r t e nt h ec y c l eo ft h e i r d e s i g na n dm a n u f a c t u r e t h et r a d i t i o n a lm a n a g e m e n tm e t h o d sh a v eb e e nu n a b l et o a d a p tt o t h i sc h a n g e b e c a u s eo ft h eh e a v yw o r k l o a da n dp o o rr e p r o d u c i b i l i t yi n i r o n - t o w e rm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s ，i r o n t o w e rm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sm u s ta d o p t m o d e r nm e a n so fp r o d u c t i o nt oa c c e l e r a t ep r o d u c td e l i v e r y a i t h o u g ht h em a j o r i t yo f i r o f l t o w e rm a n u f a c t u r e r sa r eu s i n ga d v a n c e dc n ce q u i p m e n tf o rt h ep r o c e s s i n go f a n g l es t e e la n ds h e e tm e t a l b u tt h e r ea r em a n yu n r e a s o n a b l ef a c t o ri nt h em e t h o d so f m a n u f a c t u r ew h i c hr e s u l tt ot h ec o n f u s i o no ft i m ea n dp r o c e s s i n g a n di nt h ee n d ，a f f e c t t h em a c h i n i n gp r o c e s sa n dp r o d u c t i v i t y t h en o n s m o o t ho ft h ec o m m u n i c a t i o n a sw e l l a sl o wd e g r e eo fi n f o r m a t i o ns h a r i n gl e a d st oaw a s t eo fr e s o u r c e s p d mi ss u c hat e c h n o l o g yw h i c hu s e dt om a n a g ea l lp r o d u c t - r e l a t e di n f o r m a t i o n ( i n c l u d i n gt h ep a r t si n f o r m a t i o n ，c o n f i g u r a t i o n ，d o c u m e n t a t i o n ，c a df i l e s ，s t r u c t u r e ， p e r m i s s i o n si n f o r m a t i o n ，e t c 1a n da l l i n f o r m a t i o nr e l a t e dt ot h ep r o c e s sa n dp r o d u c t ( i n c l u d i n gp r o c e s sd e f i n i t i o na n dm a n a g e m e n t ) p d mi s ak e ye n a b l i n gt e c h n o l o g y w h i c hb u i l dap a r a l l e ld e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tf o rt h ee n t e r p r i s ei nt h ed e s i g na n d m a n u f a c t u r eo fp r o d u c t s ( h a st h es u p p l y , e n g i n e e r i n gd e s i g n ，m a n u f a c t u r e ，s t o c k ，s a l e s a n dm a r k e t i n g c u s t o m e rc o n s t i t u t e ) w i t ht h ec o m p u t e ru n i tt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n to f ( c a p p c a m ，t h ei m p l e m e n t a t i o no fp d mh a sb e c o m ei n d i s p e n s a b 订i t yi n i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tf o rm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ea n dag u a r a n t e eo ff o r t h e e n t e r p r i s e st ow i n n i n gi nf u t u r em a r k e t t h i sp a p e rh a dg i v e nag e n e r a la n a l y s i sf o rt h e i r o n t o w e rm a n u f a c t u r e r si np r o d u c t i o no r g a n i z a t i o n d a t ap r o c e s s i n ga n di n f o r m a t i o n s h a r i n ga n ds oo n c o m b i n a t i o no fc a d | c a p p c a m p d ma n do t h e ra d v a n c e d m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y , w eg a v ea ni n f o r m a t i o nr e c o n s t r u c t i o ni nt h ef i e l d so fl o f t i n g ， a n g l es t e e la n ds h e e tm a t e r i a l sc u t t i n go p t i m u mp r o c e s s ，p r o c e s ss h e e tm a k i n g ，p r o d u c t p r o c e s ss u p e r v i s i n g d a t as h a r i n ga n dq u e r ya n ds oo n t h i ss y s t e mw a sb a s e do nt h e f l a m eo fp d ms y s t e m a n df o rt h ep r a c t i c eu s a g e ，w ed e s i g n e dt h ec u s t o m b u i l t f u n c t i o nm o d e l s t h em o d e l si n c l u d e ：p r o j e c t m a n a g e m e n t ，p r o c e s sm a n a g e m e n t ， m a t e r i a l m a n a g e m e n t ，p r o d u c tm a n a g e m e n t ，h u m a n r e s o u r c e m a n a g e m e n t ，s e r v e r m a n a g e m e n ta n ds oo n t h ep u r p o s eo ft h i su s a g ei s t oi m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n d e f f e c t i v e n e s so fp r o d u c t i o n w r et o o kac o n s i d e r a t i o no ft h er e a li z a t i o no fe n t e r p r i s e i n f o r m a t i o nr e c o n s t r u c t i o n a n df o rt h ea d v a n c e m e n to ft h em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s t o w e rp d ms y s t e mw a sa ni n t e g r a t i o no ft h es u b m o d u l e sb yt h ec o m m u n i c a t i o n m o d u l e t h ei n t e r f a c e sw e r em a d et ob el i n k e d n a t u r a l l ya n do r d e r l y t h em s s o l - s e r v e rw a su s e dt ob et h ed a t a b a s es y s t e m a n db yd i n to ft h ev c li nd e l p h i7 0 s o f t w a r ea n di t sa b u n d a n td a t ac o n t r o l l e r , t h ep d m s y s t e mr e a l i z e dt h ed a t am e m o r y a n da c c e s s t h ei r o n t o w e rp d m s y s t e mw i l lb eas u p p o r tf o rt h ec i m so ft h ef u t u r e d e v e l o p m e n tf o rt h ee n t e r p r i s e 湖北工业大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：p d m ，i r o n t o w e rm a n u f a c t u r i n g ，p r o c e s s i n g ，m o d u l a r i z a t i o nd e s i g n ， i n t e g r a t i o n 溯班二堂大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取 得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果f h 本人承担。 学位论文作者签名：移篆平日期：乒呷年月a 2 夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名： 指删嘶：牟冲千 日期- 扣p 月牛日 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 产品数据管理( p d m ) 概述 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 应用十分广泛，包括机械、 电子、汽车、航空航天以及非制造企业( 如交通、商业、石化) 等领域己大量地 引入它来进行企业信息化管理n 1 。而除了少数本土实施过p d m 项目的企业外，其他 的大部分的企业对p d m 这个概念还是陌生的，p d m 的功能是什么；p d m 到底能给企 业带来什么? 只有对p d m 有了全面的了解才能真正看清楚p d m 在企业信息化进程 中的重要地位和作用。 那么，究竟什么是p d m 呢? 这是一个既容易回答又颇具争议的问题。说它容 易回答，是因为自从它面市这二十多年来，很多公司对它进行过研究，下过定义， 一些“标准”的说法似乎可以信手拈来；说它颇具争议，是因为真正意义上的 p d m ，远非三言两语的“定义 可以“简而言之”。实际上，从来没有纯粹、抽象 的“p d m ，也没有哪一家企业单纯地“上了一个p d m 系统”，它一定与企业的具 体目标相辅相成，也不可把不同层次的p d m 混为一谈，因为不同层次的p d m 应用 于企业不同层次的需求，企业的终极目标是企业级信息集成瞳1 。以下就从p d m 的产 生开始说明p d m 的具体含义。 1 1 1 产品数据管理的定义 1 1 1 2p d i i 的定义 p d m 技术的最初目标是为了解决大量的图样文件、文档文件等的管理问题，后 来逐渐扩展到产品开发的三个主要领域，即设计图样和电子文档管理、材料报表 ( b o m ) 的管理及其与工程文档的集成、工程变更请求指令跟踪与管理。在早期 的p d m 发展中，人们将p d m 看成是工程数据管理( e n g i n e e r i n gd a t am a n a g e m e n t ， e d m ) 、文件管理( d o c u m e n tm a n a g e m e n t ，d m ) 、产品信息管理( p r o d u c ti n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，p i m ) 、技术数据管理( t e c h n i c a ld a t am a n a g e m e n t ，t d m ) 、技术信 息管理( t e c h n i c a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，t i m ) 以及图像管理( i m a g e m a n a g e m e n t ，i m ) 等的总称。随着计算机集成制造、并行工程、敏捷制造等先进 制造模式的实施，企业对p d m 系统也提出了新的要求。企业希望通过p d m 技术管 湖北工业大学硕士学位论文 理从概念设计、计算分析、详细设计、工艺流程设计、制造加工、文档信息、销 售维护至产品消亡的整个生命周期内各个阶段及各阶段的相关数据，使产品数据 在整个生命周期内保持一致、最新、共享及安全，并成为真正实现企业信息一体 化的基础u 一1 。 如果真要在定义上来描述p d m ，那么比较贴切的就是c i m d a t a 公司e d m ill e r 和g a r t n e r g r o u p 公司d a v e b u r d i c k 对p d m 下的定义：p d m 是- f - 用来管理所有与 产品相关信息( 包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限信息等) 和所 有与产品信息相关过程( 包括过程定义和管理) 的技术；p d m 是为企业设计和生产 构筑一个并行产品开发环境( 有供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客 户构成) 的关键使能技术。概括而言，p d m 是企业的信息集成框架，以此框架为基 础，高度地集成各种应用软件，管理所有与产品过程相关的数据，为工程技术人 员提供一个协调的工作环境，确保在正确的时间把正确的信息以正确的形式传递 给正确的人，实现高效的产品开发口1 。图1 1 表示p d m 在企业中的应用。 图1 1p d m 在企业中的应用 1 1 1 3p d m 的主要功能 p d m 是以软件为基础的技术，它是将所有产品相关的领域内的信息及有关的过 程集成在一起进行管理的数据平台。它为企业提供了一种宏观管理和控制所有与 产品相关的信息的机制和框架，一般的p d m 系统具有电子资料库和文档管理、产 品结构与配置管理、工作流程管理、项目管理与电子协作功能、组织与资源管理， 并提供应用系统集成和开发接口和工具。铁塔p d m 系统主要以以上这些功能为平 台，结合企业实际应用，将这些功能进行定制开发矗】。 2 湖北工业大学硕士学位论文 1 1 2 产品数据管理的应用现状及发展趋势 1 1 2 1p d m 的应用现状 p d m 经过二十几年的发展，其功能逐渐完善，并向更宽广的领域发展，p d m 软 件与市场规模也在逐渐扩大。在2 0 0 1 年美国c i m d a t a 发布的c p d m 市场研究报告 中，p d m 市场达到了4 0 多亿美元的产值，并预计将以每年约1 8 一- - 3 0 的比例逐步 的增长引。 p d m 的应用领域主要在制造业中，但又不局限与制造业。许多的工程项目( 建 筑、桥梁、高速公路) 、工厂( 冶金、食品加工、制药) 、基础设施( 机场、海港、 铁路运营、后勤仓储) 、公共事业( 电力、通信、医疗) 、金融业( 银行、证券及 其他行业) 等也大量应用了p d m 技术。 许多大型制造企业像波音、休斯、奔驰、摩托罗拉等都采用了p d m 系统对生 产进行管理，并把它作为支持企业业务重组、并行工程、i s 0 9 0 0 0 认证等使能技术。 p d m 成了保持企业竞争力的重要手段。 我国从二十世纪末期逐渐认识到制造业在国民经济中的支撑作用，对制造业 的投入也逐年递增，制造型企业信息化的步伐逐渐加快，在充分吸取国外信息系 统项目实施经验和教训后，也尝试着在一些国有大型制造企业中实施p d m 的项目。 但是，在企业实施p d m 项目的尝试过程中，我国企业可谓有的有失。p d m 加速我国 企业的成长，同时p d m 供应商在实施p d m 过程中，比国外供应商面临着更大的难 度，造成了市场越大，利润越少的尴尬局面。国内实施p d m 的企业与供应商之间 存在业务领域和功能提供的不协调性，而且供应商有时也缺乏规范性的实施p d m 服务。而企业p d m 系统所带来的效益是有目共睹的，p d m 这项技术必将为我国企业 所接受。e d m i l l e r 认为，对一个企业来说，实施p d m 已经不再是要与不要的问题， 而是在什么时候实施的问题h 引。 随着p d m 技术在全球的普遍应用，全球范围内的商品化p d m 软件也层出不穷， 目前比较成熟的就有近1 0 0 种。现在国外较大型的p d m 系统有美国u g s 公司的i m a n ， p t c 公司的o p t e g r a ，s d r c 公司的m e t a p h a s e ，以及美国i b m 公司的p m ( p r o d u c t m a n a g e r ) 。在我国，从9 0 年代开始也相继进行p d m 技术的研究和开发， 目前国内商品化的p d m 软件有i n t e l p d m 、清华同方p d m 、开目p d m 以及东大p d m 等。本土化的p d m 软件对适应我国制造业的国情有着独特的优势，在实施过程中 也容易成功，而国外的p d m 产品价格较高，国内中小企业难以接受m 。 湖北工业大学硕士学位论文 1 1 2 2p d m 的发展趋势 产品数据管理的发展从上个世纪8 0 年代开始，大致可以分为三个阶段。有按 照p d m 系统管理的内容和范围划分的，也有按照其发展的配套阶段进行划分，而 后者划分的三个阶段为：配合c a d 工具的p d m 系统、专业p d m 系统产生和p d m 的 标准化阶段。随着计算机技术的不断发展，p d m 的发展又有了一些新的动向，但是， 总起来讲企业应用决定着p d m 软件的发展方向，p d m 为适应企业的不断发展也在不 断推陈出新的升级。p d m 由过去的部门级系统逐渐发展为企业级系统，并向跨国、 跨地区的大型管理系统发展，除了不断使用新技术( 如c o r b a 技术、w e b 技术、面 向对象技术) 外，在功能上p d m 系统正向更宽的领域发展，如电子商务支持功能、 虚拟产品开发功能、供应链管理功能等n 仉。 ( 1 )面向对象技术的应用 面向对象技术是当今软件开发技术的主流技术，它提高了程序代码的可重用 性和开放性。正因为p d m 系统所要管理的数据类型及数据模型的复杂性，要求系 统有良好的开放性，并能支持系统的二次开发。因此，采用面向对象技术的p d m 系统，使用的是模块化的建模方法，这种方式能够方便的开发系统对其他系统的 接口，且整体改动小，能为不同的系统之间的信息交换带来方便，并将更能够适 应市场变化繁多的企业应用。 ( 2 )w e b 使能技术 在传统c s 体系结构中用户需求的任何变化，包括处理逻辑或用户界面， 都会导致整个程序需要重新编译、安装，使得c s 数据库应用系统可维护性差。 而在w e b 系统中，服务器上的文件通过h t m l 语言决定了它在w e b 浏览器上的显示。 浏览器只是解释这些h t m l 的标记，使得产生处理的结果和结果的最终显示分离出 来，从而避免了c s 结构局限。现在发展的三层应用模式则融台了w e b 服务和c s 数据库应用的优点。通过w e b 平台，采用e 1 a i l 、电子公告栏、新闻组等先 进的通信手段可以迅速地在企业员工之间、企业和企业之间方便地获取信息，节 省企业开支。p d m 向三层结构发展将是必然趋势之一。 ( 3 ) p d m 与e r p 的功能渗透 p d m 系统源于c a d c a m 应用与工程设计的需要，所以它管理的重点为工程信 息。而e r p 系统源于制造业的经营与生产活动的管理，包括经营、生产、物料需 求的计划与制造资源的需求计划的管理。两者分别服务于工程设计与生产制造， 而两者的桥梁纽带为b o m 表。目前，二者之间通过相互集成，互为补充，构成完 整的企业信息系统。二者之间的渗透将成为必然。p d m 软件首先将工程b o m 与制造 b o m 统- np d m 系统中进行管理，同时将经营计划、生产计划集成于p d m 系统中， 4 湖北工业大学硕士学位论文 而e r p 系统也在设法将p d m 系统的功能归入其中。 ( 4 )过程管理与配置管理功能的强化 随着生产制造型企业数据量的增大，企业业务量中可能碰到的重复工作量也 逐渐增大，同时为了适应产品设计与制造过程中复杂过程变化的需要，各p d m 软 件供应商竞相开发出功能更强、且能够独立的工作流程管理模块，以满足工程更 改、并行化设计所必需的过程管理的需要。在加强配置管理功能的同时，系统地 将数据管理、工作流程管理与变更控制集于一体，形成更为强大的p d m 系统。 ( 5 )电子商务和合作商务、虚拟产品开发和支持供应链管理等功能的支持 新一代p d m 系统能够支持在网上得到产品数据信息，这为电子商务提供了一 个重要的基础。这种模式的p d m 系统，正符合了当今个性化客户需求的大批量定 制模式的企业经营。大批量定制是通过从产品及相关产品配置中选择参数，就可 得到产品模型，并在网络上对客户的选择进行价格、性能等方面进行选择。在这 一领域的深入发展，将会使得网络完全能提供产品服务选择、建议准备和订购 过程。 虚拟产品开发管理( v p d m ) 是在虚拟设计、虚拟制造和虚拟产品开发环境中， 通过一个可以即时观察、分析、互相通信和修改的数字化产品模型，并行、协同 的完成产品开发过程的设计、分析、制造和市场营销及其服务。而随着网络技术 不断深入的应用，p d m 系统的利用率在不断提高。p d m 系统能够很容易的在虚拟企 业中实施。在虚拟企业中，一个组织要与它的供应商、合作伙伴和其他人加入到 供应链中，工程信息需要在虚拟企业内不断的交换。p d m 技术中各个系统间的通信 和数据交换，使得产品开发时o e m 问能进行合作，并能随时在整个供应链中得到 产品信息。 同时，随着p d m 功能的增加，其与m r p 、m r p i i 之间的渗透也在逐渐增加，企 业为了生产的需要，同时可能需要几个系统同时运作来达到要求，p d m 的使用者希 望将其他的系统中的功能归并到p d m 系统中来形成更高级别的集成系统，进而进 行统一管理。更集成化的管理平台、更客户化的操作界面、更强大的数据管理功 能的p d m 系统将成为p d m 发展的必然趋势。 1 2 铁塔制造企业的生产管理情况 当前国内铁塔制造企业在国民经济飞速发展的浪潮中，既面临着大好的发展 机会，同时也面对着日益激烈的市场竞争。一方面国家对电力建设投入的增加使 得铁塔市场需求进一步加大：另一方面随着市场经济的发展，铁塔制造业的市场 湖北工业大学硕士学位论文 竞争也日趋激烈。企业要生存发展，就要必须具有准确、快速响应市场的能力， 在产品交货期和原材料节约等生产管理环节上战胜竞争对手，不断开发出满足市 场要求的新产品，提高产品的竞争力。 然而，我国许多老牌的铁塔制造企业虽然已经引进了一些国外先进的数控机 床、自动化生产流水线等自动化技术，生产能力有了很大提高，但是在生产组织、 经营管理模式上仍然沿袭传统模式，严重制约着企业生产、管理水平的进一步提 高，无法适应快速变化的市场需求和日趋激烈的市场竞争。一般的铁塔制造企业 的公司员工为1 0 0 至2 0 0 人左右，企业计划扩大生产规模，增加人员设备，必须 要进行总体的统筹规划。 1 2 1 铁塔制造企业信息化程度 1 2 1 1 铁塔放样 对铁塔制造企业来说，放样工作一直都是一个技术难题，并是一项技术含量 很高的工种，也是关系企业生存能力的一个关键因素。因此企业信息化的第一步 就是要解决铁塔放样的计算机辅助化。谈起铁塔放样，不得不让人想起9 0 年代前 的手工放样操作。由于我国设计部门对铁塔结构图纸在绘制时往往不够详细，甚 至可能出现某些细节遗漏现象，在铁塔制造企业根据设计部门的蓝图进行加工前， 往往需要先按照蓝图中的材料规格在一张钢板上l ：l 进行二维模拟绘制样图。在 铁塔制造行业中，“放样”工作也因此而得名。后来随着一些大型企业技术力量不 断进步，一些有经验的高级技术工人，开始手工利用一些三角函数等初等数学公 式，把三维的铁塔转换到一个二维平面上，然后进行手动计算放样。但无论是在 大钢板上进行二维模拟放样还是手动计算放样，其工作效率都是相当低的，而且 其准确率也是很难得以保证的。往往有些特殊构造需要放样人员凭助一些经验 公式进行计算。由于铁塔制造是一个粗加工活，再加上一基塔往往尺寸很大，某 一部位差几毫米根本无从检测和查觉，这就为凭经验手动放样的准确性带来很大 困难。此外放样的结果也是很难加以管理和再利用的n 2 一副。 随着计算机绘图和软件技术的发展，以及国家甩图板工程的启动，铁塔绘图 放样软件诞生了并逐步更新换代，由二维放样发展到现在先进的三维放样。笔者 近期对某铁塔制造企业进行了实地调研，基本了解了该企业中的生产信息化程度 和水平。其实现了三维c a d 软件放样操作，极大的提高了放样工作的准确率和生 产效率。 6 湖北工业大学硕士学位论文 1 2 1 2 工艺卡制作 在2 0 0 0 年以前，我国大部分铁塔制造企业都是采用人工填写工艺卡进行零件 加工的，工作人员把整基铁塔分成数段进行分开填写，每段铁塔零件根据其段号 和在该段的零件号共同构成零件工艺卡上的编号。技术科负责工艺卡的制作和处 理，而且都是纸质的文件，一般都制作两份，一份用于生产，一份备份。由于铁 塔加工的数量很多，因而产生的工艺文件数量庞大，难于管理和重复利用。很多 工艺卡文件都因管理不善而丢失，造成企业无形资产的流失。 现在，大部分的铁塔制造企业都采用了计算机辅助工艺卡制作，且制作的工 艺卡都附带了零件的简化加工图。这些工艺文件做成纸质的文件用于生产，其电 子文档进行存盘备份，这不但方便了查询的需要，也为企业节省了成本，为企业 p d m 的实施提供了丰富的数据资源。 1 2 1 3 数控加工程序生成 跟随着我国数控机床的发展，制造型企业的普通集成大部分都已经被数控机 床取代，且企业都配套地引进了数控机床加工程序的生成软件。这些数控程序软 件都是为企业定制的，且版本是固定的。 1 2 1 4 数据传递和人员交流 企业部门内部普遍采用的是硬质数据传递，即各个部门将本部门处理的数据 用纸质材料或用移动硬盘进行数据传递。而且企业内部人员交流都是人员流动进 行口头传递或采用会议的形式进行任务的下达和布置。比如有技术科制作的工艺 卡文件，由技术科的人员将制作好的工艺卡和数控程序交到加工车间进行加工， 如果加工过程中遇到问题，则由加工人员到技术科进行咨询。这样的交流方式无 疑降低了企业生产运行的效率，增加了成本。 1 2 2 铁塔制造企业生产管理模式 企业为实现其经营目标组织其资源、经营生产活动的基本框架和方式，典型 的现代企业管理模式与方法有：企业资源计划( e r p ) 、制造资源计划( m r p i i ) 、准 时生产( j i t ) 、精良生产( l e a np r o d u c t i o n ) 、按类个别生产( o k p ) 、优化生产技术 ( o p t ) 、供应链管理( s c m ) 、企业过程重组( b p r ) 、敏捷虚拟企业( a v e ) 等等。先进 企业管理模式是实现集成化管理与决策信息系统的理论基础n 刺。 而现今的铁塔生产企业的生产管理模式都采用传统的管理模式，图1 2 为某 铁塔制造企业的组织机构示意图，按照其组织机构的特征及其生产经营的模式， 湖北工业大学硕士学位论文 可以将铁塔的生产管理过程做如下定义： 企业销售部门负责铁塔的销售，按照铁塔制造的模式，应该是销售部门负责 接收外部客户的铁塔生产订单，并将铁塔的设计图和其它技术要求和规范一并以 合同的形式上报生产计划科。在这一过程中，销售部和生产计划科并没有就企业 产能与订单交货期达成一致意见，中间形成了信息的不对称，然后再由生产计划 科根据产能和工期对目前的工程进行工时调整，并形成新的工程的生产计划任务， 交给项目经理或总经理助理管理。项目经理或总经理助理将铁塔生产的任务再分 发给各个相关科室，并进行生产准备和生产。 图l - 2 某铁塔制造企业的组织机构图 从铁塔生产企业的生产管理模式，我们可以看出：铁塔生产企业的管理是订 单驱动型的，其生产经营都是围绕订单来进行运作，且企业的任务分配是自上而 下，层层细化的。这样一种模式能够加强企业生产经营效率，能使企业根据市场 的变化做出迅速高效的反应，避免了市场供求变化对企业的影响。但是，这也给 企业的统一管理产生了不利的影响，即企业中的各个部门及其员工都是处于被动 的状态，他们谁也不知道生产任务的规律，只能任务来了的时候就努力完成，甚 至任务多时要加班加点，拼命赶工期；而有的时候却闲来无事。企业部门之间、 员工与员工之间的更多的是下达任务与完成任务，欠缺计划，欠缺沟通n 引。 1 3 本课题的研究目的和内容 1 3 1 本课题的研究目的 1 3 1 1 企业适应市场化需求 市场经济的发展和市场竞争的加剧，要求铁塔的设计、制造的周期愈来愈短。 由于铁塔制造业的生产工作量大、产品重复性差，使传统的管理方法已不能适应 8 湖北工业大学硕士学位论文 这种变化，铁塔制造企业必须采用现代化的生产手段来加速产品交货期。虽然大 多数的铁塔制造企业都采用了先进的数控设备用于角钢和板材的a n ：i ：，但分组加 工的方法却存在诸多的不合理，导致加工工序和时间上的混乱。 另外，为了能加快市场响应速度，配合其他部门进行原材料统计采购、产品 报价，必须在产品生产周期上与之匹配，提高生产管理水平，为企业部门之间的 信息交流、数据资源共享打下基础。 1 3 1 2 企业生产经营管理急需信息化 传统的人工管理方式，达不到快速响应用户需求和适应市场快速响应的需要， 也难于确保产品的交货日期，常常造成生产中的“应急管理方式，打乱生产的 正常秩序。部分铁塔制造企业虽早在某些经营管理环节中普遍采用了计算机，但 都相对较独立，缺少有效的集成和统一管理，日常事务处理或图文档管理等处于 较低层次水平上，虽然企业制定了详细和完备的管理制度和措施，限于当前的技 术管理条件，在具体实施中是打折扣的。 为此，企业应充分认识到：现有技术状态已不能满足企业经营目标提出的要 求，必须在充分分析企业的产品和生产特点的基础上，结合计算机集成管理系统， 加强对生产流程的监控、对产品图文档的管理，建立灵活便捷的生产环境，达到 信息数据共享，缩短产品生产周期。 综合分析铁塔生产企业在生产组织、经营管理及信息共享等方面存在的主要 问题： ( 1 )物料管理方面缺乏有效管理物料的规范和体系，业务流程烦琐而重复，无 法及时有效地获取各物料的库存、资金等信息，而且物料信息全部以纸质介质保 存，数据检索很不方便，效率低。 ( 2 )人工配料缺乏科学的决策支持，主要依赖人的经验和主观判断。在进行铁 塔生产配料时，配料方式全靠人的经验“凑数据 ，这种简单的人工配料方法无法 及时对剩余短截料进行科学有效地管理，而且受人为因素影响很大，难以提高材 料利用率。 ( 3 ) 生产工艺卡片仍然采用人工填写。每个塔型基本上都有1 0 0 0 、3 0 0 0 张的生 产卡片，而且填制卡片必须先制作好生产明细表，工作重复效率低。 ( 4 )数据统计还停留在传统的以计数器和算盘为主的计算方式，效率低，而且 很容易出错。 数据共享性差。传统手工管理导致数据的分散性，使企业的各种数据分散在 各职能部门，成为一个个“信息孤岛 。部门与部门之间的数据交换，除了定期的 9 湖北工业大学硕士学位论文 报表外基本上是互相封闭的，这大大削弱了各部门间的横向联系，影响了管理工 作的整体性和一致性，使得在作决策时不能及时地获得充分、可靠、必要的依据， 影响了决策的制定。 由上述可充分说明企业实施信息化的必要性和紧迫性。 1 3 1 3 机械制造行业与计算机行业紧密结合 机械制造行业中急需制造现代化，而企业中计算机应用的程度直接决定了企 业制造现代化的程度。这里的计算机应用程度不是指单纯的在企业中配置多少计 算机，而是指企业依靠计算机来完成相应的设计生产任务的程度。因此，在机械 制造业中利用计算机及软件的强大功能，辅助生产过程进而提高劳动生产率，减 轻人员工作强度和出错率是相当必要的。因此，企业内部急切需要管理信息化， 进而催生企业p d m 项目研究课题n 引。 1 3 2 本课题的研究内容 在铁塔制造企业中实施p d m 项目，关键是将企业中的数据提炼成p d m 系统下 的统一信息流，在p d m 系统的框架下进行实时的操作与处理。本课题的研究围绕 铁塔制造的全过程，从生产计划下达，到铁塔设计图的放样，工艺卡制作，优化 下料，车间加工等过程。其过程示意图如图1 3 所示： 基于此处考虑，本项目将考察企业内部数据存在形式及数据的处理要求作为 实施p d m 项目的一项重点内容。 初步调查显示，铁塔制造企业中数据流的存在，在过程上表现为： ( 1 ) 初始设计院铁塔设计图纸及设计说明书、装配说明书 ( 2 ) 依据设计图纸得出铁塔放样数据及配套表 ( 3 ) 根据放样数据利用优化设计软件优化角钢和板材加工组合次序 ( 4 ) 对切割好的角钢和板材零件确定的加工工艺卡片 系统以这样的过程组合形式确定最适合企业特色的数据库模式 p d m 系统以数据为处理对象，整个系统中以数据为中心。从计划下达开始便产 生了生产计划表等数据，由此开始相继产生的项目文件有：铁塔设计图及其说明 文件、放样文件、工艺卡、数控程序、材料清单等。因此，p d m 系统要围绕这些数 据工作。 经过对系统数据的分析，可以将系统定义为以下分系统，如图1 4 所示： 1 0 湖北工业大学硕士学位论文 前 置 处 理 后 置 处 理 放样计算 i 上上 i 工艺卡制作 下料优化数控程序制作 l l l 图1 3 铁塔制造过程图 图1 4 系统分解图 ( 1 )c a d 子系统 根据客户要求用计算机完成产品的设计、分析、绘图等工作，设计完成后将 设计结果进行提交，审核人员对设计图进行审核，无误后进行计算机放样，将放 样得到的数据导入到c a p p 系统中。放样的过程也是对设计结构的检验过程。 ( 2 )c a p p 子系统 湖北工业大学硕士学位论文 用c a p p 系统对c a d 系统所得到的放样数据进行工艺设计，其中包括各段角钢 和板材的重量计算和总重量统计、工艺组号和工艺索引号的编制，以及两种材料 的下料优化模块。依据统计数据，自动生成产品加工配套表及工艺卡并进行打印 发放。在铁塔制造中，传统的手工填写工艺卡片是十分繁琐且容易出现错误的环 节，因此，采用c a p p 系统自动生成工艺卡片即节省了人力，又提高了准确性。 ( 3 )c a m 子系统 将c a p p 子系统得到的有关零件加工工艺信息传递给c a m 子系统，最后得到各 加工工序的刀具文件、n c 代码等加工信息。 在经过对分系统的设计和应用之后，再进行c a d c a p p c a m 分系统的集成，形 成p d m 系统。 作为3 c 的集成平台，p d m 系统不仅要提供对分散在c a d c a p p c a m 子系统中的 数据的协同工作环境，同时还要为c a d c a p p c a m 系统的集成运行提供支持n l1 8 】。 以p d m 为数据管理的仓库，在系统中建立企业基本信息库和产品基本信息库， 存储产品生命周期内的大量信息，包括产品对象库、文档对象库、零部件库、设 备资源库、典型工艺库、原材料库等。其功能模块描述为：项目管理模块、图文 档管理模块、标准库管理模块、打印管理模块、日志管理模块、图文档查询模块、 b o m 统计模块、信息交流模块、基础配置模块、服务端管理模块。各个功能模块根 据企业实际情况进行精心订制。p d m 系统把企业从产品设计任务书下达到产品生产 出来的所有相关部门都有机地联结了起来，设计人员可以依据物料库的库存作减 少库存的设计，同时与工艺设计部门协调有关产品结构和产品工艺性等。工艺设 计部门与加工车间进行产品工艺设计与产品可加工性的协商。原材料供应部门在 接到设计部门的准确设计结构后进行库存的调配及其它原材料的采购等。由p d m 系统整合后，各个部门在p d m 的集成平台下进行相互交流和协调明显改善企业内 部的信息传递，起到优化资源配置、缩短生产时间、明显减少企业仓库库存量和 节约流动资金，并为企业e r p 系统提供底层数据支持n 卜2 。 1 2 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章铁塔制造企业产品数据管理的内容 2 1 铁塔生产流程及数据流分析 2 1 2 生产流程分析 根据课题组在全国几家大型的铁塔生产企业的最新实地调研