CAD-CAPP-PDM一体化系统在轴承企业中的应用_产品创新数字化(PLM)_CAPP

1、CAD/CAPP/PDM一体化系统在轴承企业中的应用_产品创新数字化(PLM)_CAPP    目前，在我国轴承企业中，CAX(CAD/CAPP等)技术得到了普遍应用。但这在提高设计人员工作效率的同时，也存在着一些问题。这些相对孤立的CAD 、CAPP和PDM系统等没有形成数据流，各个应用系统之间缺乏有效的数据信息传递和交换，企业资源得不到有效共享，形成"信息孤岛"现象。另一方面，利用传统的文件系统不能对轴承设计过程中产生的大量工程图纸、技术文档以及CAD文件进行有效管理。于是，CAD/CAPP/PDM一体化系统应运而生。1 

2、; CAD/CAPP/PDM一体化系统概述    建立基于PDM的设计平台，分别封装了编码系统、CAD系统、CAPP系统，可将产品的设计、工艺数据集中管理，实现产品数据的统一管理与共享，支持设计人员有组织地协同工作，并行设计产品及其相关过程，保证设计、工艺数据的一致性、准确性。    CAD/CAPP/PDM一体化系统结构图如图1所示。    CAD/CAPP/PDM一体化系统为企业提供了一种宏观管理与控制所有与产品相关的信息的机制和框架。我公司结合自身企业的特点，按照产品设计和工艺的特殊性，经过长期的调

3、研与讨沦，最终将CAD/CAPP/PDM系统划分为以下几个功能模块:    (1)工作中心，包括我的空间、产品结构管理器、我的邮箱、任务管理器、设计标准库;    (2)业务管理，包括设计标准库管理、根底数据管理、工艺资源管理、编码器;    (3)系统管理，包括流程管理器、组织管理、访问控制器、命令抑制器、系统配置管理。    CAD/CAPP/PDM一体化系统一般是建立在关系型数据库管理系统平台上的面向对象的应用系统，可将其分为5层:Web层、业务外观层、业务规那么层、系

4、统框架层、数据操作层，如图2所示。在PDM体系结构中，几个根本功能模块可以并行存在于功能层，这有利于企业选择其中几个模块进行实施;也可以强调局部功能模块的作用，重点突出某些模块。如在图2所示的集成系统中，突出了工作流程管理在CAD/CAPP/PDM一体化系统乃至整个企业中所处的重要地位，表达了企业从下达新产品设计任务书到所有与该产品相关的图文档及零部件信息生成的全过程。 2在轴承企业中的应用目标    按照轴承行业的生产和经营方式以及轴承的结构特点，将CAD/CAPP/PDM一体化系统在轴承行业中的实施目标定位在以下5个方面。2. 1轴承设计模块

5、0;   轴承设计模块采用全向导式设计界面，辅助设计人员进行轴承设计开发工作，基于一体化系统工作平台运行，与系统其他模块之间存在紧密的联系，主要分以下几个方面:    (1)从编码模块中取得相应的编码;    (2)在计算参数录人模块中维护自定义的设计参数、数据表及其参数计算公式;    (3)采用向导式进行轴承 CAD设计，对具体的轴承做扩展属性、结构设计，产生全部轴承设计参数，根据计算结果生成的轴承所有数据、设计图纸、计算稿可以方便地保存到PDM模块中进行管理，为在系统中进行其他工

6、作准备数据，如工艺设计、图文档管理;    (4)与其他二维CAD软件进行紧密集成;    (5)根据设计的轴承类型选择不同的CAD图纸模板，把计算出的各种参数结果对应到图纸上相应的变量处生成设计图纸;    (6)根据设计的轴承类型与参数计算结果绘制出相应的比例图。    轴承设计模块主要辅助产品开发部设计人员完成各类轴承产品的设计图纸与设计计算稿。在设计一过程中，设计人员可以清楚地查看中间计算参数，也可以对设计的参数进行修改，使产品的设计过程细致明了。 

7、0;  轴承设计模块不仅可以建立国标知识库，并且可以管理已设计的和成熟的轴承产品的参数。新轴承产品设计完成后，其参数由系统自动加人到轴承产品管理库中进行管理。随着产品设计知识库中产品数据的积累，在减轻设计人员工作负担的同时，新产品的开发周期也大大缩短。    轴承设计模块在满足目前设计业务需求的同时，还应当能够适应产品种类的扩展引起的设计方法的改变。因此，设计过程中的计算参数和计算公式必须能够做到自定义。但系统对于某一类型轴承只保存最新的计算公式，而不保存计算公式的修改历史。如果某一类轴承的计算公式被修改，那么以后该类轴承的设计都将采用修改后的计算公式而

8、不能按修改以前的计算公式进行设计。为了用户使用系统的方便，对于显示的参数必须能够定义显示的格式及显示次序，对于不同类型的字段应考虑不同的显示处理方式，使系统具有良好的开放性和扩展性。2. 2轴承工艺设计模块    (1)锻工室通过邮件收到产品图，由主任工艺员对锻工设计进行分工，工艺员依据产品图提供的信息和工艺设计标准，通过设计、校对、审核过程完成工艺、工装设计。    (2)锻工室材料定额收到产品图和锻工图，同时从保持架分厂收到冲压保持架工艺卡片和铸铜卡片，由主任工艺员对定额设计进行分工，工艺员依据产品图和各种相关工艺卡片提供的信息及

9、定额设计标准，通过设计、校对、审核完成定额卡片的编制。    (3)车磨工艺室收到产品图、锻工图，并获取热处理室的设计意见，由主任工艺员对工艺设计进行分工.工艺员依据产品图和锻工图提供的信息和工艺设计标准，通过设计、校对、审核完成车工工艺、磨工工艺、砂轮明细的设计。    (4)热工室收到产品图和车工图，由主任工艺员对热处理工艺设计进行分工，工艺员依据产品图和车工图提供的信息和热处理工艺设计标准，通过设计、校对、审核完成热处理工艺和渗碳钢工装设计。    (5)工装室收到产品图和车工图、磨工图，由主任工艺

10、员对工装设计进行分工，工艺员依据产品图和车工图、磨工图提供的信息和工装设计标准，通过设计、校对、审核完成车工量具、磨工量具、车工卡具、磨工量具明细表和相应工具的设计。    轴承工艺设计中根底数据管理中的参数、公式、及数据表的维护以及工艺参数设计向导同轴承设计模块一样，采用同样的方法处理。2. 3文档的电子化管理    一般大型轴承企业有几千个轴承产品规格，积累了几万份图文档以及相关技术文档。实现文档的电子化管理，以及对设计数据信息的有效检索与重用，是企业缩短产品开发周期的重要手段。    文档的电子化管

11、理是实施CAD/CAPP/PDM一体化系统的根底。电子文档管理以企业资料室为中心，主要负责管理与轴承相关的设计图纸、工艺图纸和相关技术文档，实现数据的唯一性、保密性和共用性。电子化管理提供了对异构数据的存储、检索和管理功能，包括文档对象的浏览、查询与检阅、文档的分类与归档、文档的版本管理、文档的平安控制等，并向设计人员提供客户端的查询、浏览、收藏、下载等功能。2. 4设计文档的标准化和设计流程的标准化    轴承设计文档的标准化和设计过程的标准化，有利于简化设计过程和提高资料利用率。设计流程标准化，可以加强设计过程监控与管理，提高管理效率和设计质量。2. 5工作流

12、程控制    工作流程管理实现轴承产品数据变更过程的电子化记录，通过将工作分解为定义良好的任务、角色，按照一定的规那么和过程来执行这些任务并对它们进行监控。工作流程管理可以控制企业从下达新轴承设计任务书到所有与该轴承相关的图文档及零部件信息生成的全过程。轴承企业工作流程管理的重点在于设计及工艺图纸的审批流程和更改流程，根据一系列过程规那么，实现传送文档、发送事件通知和接收设计建议等功能，并保存跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录系统各模块如图3所示。 3在轴承企业中的实施    CAD

13、/CAPP/PDM一体化系统在轴承企业中的实施主要包括以下几个模块，本文按照各模块的实现过程分别予以阐述。3. 1企业建模    企业建模完成对企业根本情况的定制，主要包括对产品、文档、零件的分类和属性定制，对图文档提取信息的定制，以及产品结构最大层数定制。企业建模完成了文档管理和产品结构管理两大模块的根本定制。    文档的分类和属性定制。文档分类应遵循以下原那么:(I)从对文档的存档、控制、查询便利的角度出发，首先按照科室来区分。轴承企业的部门安排一般为:设计室、锻工艺室、定额工艺室、热处理工艺室、车磨工艺室、车磨工装室。(2)其

14、次，文档分类也要根据不同软件加以区分。设计技术文档包括三维(Unigraphics及Pro/E等)、二维( AutoCAD/Jpg等)以及Office系列的文档。(3)在满足上述两个原那么根底上，尽量减少文档类别，以便于用户使用。文档属性主要包括文档编码、文档名称、版本、平安级别、创立人、创立时间、状态等。文档属性描述了文档的局部信息，更重要的是给文档的管理和查询带来了便利。    产品的分类和属性定制。按照国家标准对轴承产品进行分类。产品属性主要包括产品代号、旧代号、产品名称、质量、用户信息、尺寸参数、创立人、创立时间等。    零

15、件的分类和属性定制。轴承产品零部件结构非常简单，一般分为轴承外圈、内圈、保持架、滚动体·密封圈等。零件属性主要包括零件代号、零件名称、质量、材料、零件类型、版本号、状态等。零件属性描述了零件的局部信息，通过属性对零件进行查询、管理非常便利。    文档入库时要与零件或产品建立关联关系，通过定制零件与图文档的对应关系，比方定制文档与零件的编码内容相关(完全匹配或前假设干位匹配)，实现文档入库时与具有相同属性的零件自动关联。考虑到轴承产品结构比拟简单。产品零部件最大层数定为5层。3. 2权限管理    用户和权限管理是PDM系统

16、的根底模块，实现PDM系统用户之间的数据共享和平安保障;通过管理企业组织成员的关系，为工作流程管理提供组织的成员关系效劳数据;通过对象访问权限控制，实现对某一对象或某类对象的平安级别设定。权限管理包括用户管理、组织管理、角色定义、角色分配以及对象(产品、零件和文档)访问权限控制。    在PDM系统中，将用户作为一个对象来处理，并通过该对象对用户在PDM系统中的所有个人数据进行统一管理。    角色相当于职位的概念，角色定义包括两方面工作:(1)设置角色能够使用的系统功能模块及其子模块。(2)设置角色对各种对象的访问权限。 

17、   组织管理主要根据轴承企业的组织关系，建立设计部(设计组、校对组、审核组、标审组、工艺会签组、审查组)、工艺部(锻工艺室、定额工艺室、热处理工艺室、车磨工艺室和车磨工装室)和领导组。    通过角色分配，可以赋予某一个用户一个或几个角色，那么该用户能够使用的功能和操作的对象是所有这些角色定义功能的总和。同样，某一个用户也可能同时属于几个组织(见图4).    对象访问权限控制，实现对PDM用户之间的数据共享与平安保密的控制机制，是一个动态的管理过程，用来控制每一个具体用户的岗位权限和对资源的访问权限。3. 3工

18、作流程模板定制    轴承设计的流程管理是CAD/CAPP/PDM一体化系统应用的重要表达。将轴承设计过程各个阶段的步骤.步骤的信息通过计算机软件提取后，形成各个阶段对应的工作流程模板。用户提交零件或文档时，调用对应的工作流程模板，根据工作流程模板的定义创立流程实例，并调度和监控流程中每一个活动的执行。用户登陆系统，根据任务提示，在需要的场合触发应用软件，完成操作人员与应用软件的交互，从而实现对过程的有效管理和控制。流程实例的每一步活动都完成之后，相应的文档或零件自动生效人库。    将轴承设计的全过程分解为:下达设计任务书-总体设计

19、-出产品图-归档管理。各个阶段的设计结果都要经过审批，并根据审批结果断定是否进行下一步设计。用户在流程中担任的角色主要包括:设计，校对，审核，标审，工艺会签，审查和批准等。当然工作流程可以进一步扩展到工艺部门。工作流程管理不仅记录设计过程各阶段的信息，还包括各阶段过程的信息，如记录设计、校对、审核等步骤完成的日期、图纸的修改正程和修改意见等。通过工作流程管理，可以实现设计过程标准化，提高设计质量和工作效率。4结束语    对于大型的轴承制造厂来说，CAD/CAPP/PDM系统作为应用系统集成框架，为企业实现信息集成、数据管理、流程管理提供了理想的平台。同时，CAD

20、/CAPP/PDM系统提供的文档管理、产品结构管理、零件管理模块有效地将工作人员从查询、管理文档等繁琐工作中解脱出来，将更多精力投人轴承新产品设计;工作流程管理模块那么实现了设计文档(包括零件)生效过程的标准化、电子化和流程化，有效地提高了工作效率，缩短了产品开发周期，降低了产品开发和制造本钱.    目前，在我国轴承企业中，CAX(CAD/CAPP等)技术得到了普遍应用。但这在提高设计人员工作效率的同时，也存在着一些问题。这些相对孤立的CAD 、CAPP和PDM系统等没有形成数据流，各个应用系统之间缺乏有效的数据信息传递和交换，企业资源得不到有效共享，形成"信息孤岛"现象。另一方面，利用传统的文件系统不能对轴承设计过程中产生的大量工程图纸、技术文档以及CAD文件进行有效管理。于是，CAD/CAPP/PDM一体化系统应运而生。1  CAD/CAPP/PDM一体化系统概述    建立基于PDM的设计平台，分别封装了编码系统、CAD系统、CAPP系统，可将产品的设计、工艺数据集中管理，实现产品数据的统一管