企业间网络化协同设计与管理平台在制造业中的应用_图文

1、262008年2月中国制造业信息化第37卷第3期企业间网络化协同设计与管理平台在制造业中的应用陶涛, 郭钢, 李浩(重庆大学机械工程学院, 重庆400030摘要:阐述了当今制造企业在设计方面的需求, 并结合实例简要叙述了摩托车产品开发的整个流程, 、技术协同方面的功能。关键词:供应链; ; 中图分类号:A文章编号:1672-1616(2008 03-0026-05目前, 我国众多机械制造企业中, 大型企业约占2%, 中小企业约占98%。大多数中小企业是大型企业的零部件供应商, 在设计过程中都需要与供应链的上游主机厂发生连接, 进行协同1。新产品立项以后, 整机厂首先进行项目阶段规划, 编制具体

2、的项目计划, 然后发布项目任务, 并向配套厂提供与设计相关的技术文档, 要求其参照执行。此间, 就涉及到了大量的项目协同、技术协同、资源协同需求。基于互联网的“企业间网络化协同设计与(以下简称协同平台 采用ASP 应用服管理平台”务提供商的模式向平台用户提供服务。整机企业利用网络平台与配套企业进行项目的异地协同, 技术沟通和资源共享, 有效缩短开发周期, 降低开发成本, 提高产品的市场竞争力。计的交流主要是以配套原件为基础进行实物装配, 严重影响产品开发的进度, 不仅延长了开发的时间, 而且增加成本。目前制造产业正面临成本优势向技术优势转型的压力, 不断地开发出技术含量高、具有自主知识产权的新

3、产品, 已成为制造业产业链的竞争焦点。但是, 众多庞大的制造业产业链中, 配套企业薄弱的自主开发能力严重制约了整机厂的发展速度。面对这样的形势, 制造企业普遍存在以下3个方面的需求。a. 整机厂与配套厂对协同设计的需求。作为整机厂, 大型龙头企业希望自己配套体系的中小企业能够具有一定的设计能力, 减轻整机厂的设计负担, 使整机厂的研发人力资源能专注于高新技术的研究; 作为配套生产厂的中小企业, 信息化基础较差, 设计手段落后, 在与主机厂进行设计交流时频繁出现问题, 其可投入信息化建设的资金、计算机软硬件资源和人才资源等严重不足2。因此, 利用支持协同设计的服务平台来实现与整机厂的协作成了中小

4、配套企业现实的需求。b. 各种信息化软硬件系统的应用支持。提高中小企业的自主设计能力水平需要CAD/CAPP/PDM 等信息化软件的支持。但是, 大多数中小企业没有实力购置这些信息化软件以及支持这些软件运行的硬件, 也缺少保证这些软硬件正常工作所需的技术和人员。因此, 中小企业产生1制造业企业对协同平台的需求分析制造企业按其规模可分为大型企业和中小型企业。中小型企业一般资金不雄厚, 人才缺乏, 依赖主机厂提供相关的图纸或实物进行加工, 大多不具备产品研发能力。在这种情况下, 给大型企业带来的问题是, 其主要技术人员在负责进行产品关键重要技术研发的同时, 还不得不承担简单重复的设计工作, 这必然

5、导致没有足够的技术力量投入到高新技术的研究中去。此外, 整机厂与配套厂产品设收稿日期:2007-08-16基金项目:重庆市科技攻关计划项目(2006AA2009 ; 重庆市科技攻关计划项目(2006AA2022 ; 国家科技支撑计划项目(2006BAF01A00 ; 国家自然科学基金资助项目(70472015作者简介:陶涛(1983- , 男, 重庆人, 重庆大学硕士研究生, 主要从事产品生命周期管理、网络化协同设计平台等方面的研究工作。企业管理与信息化陶涛郭钢李浩企业间网络化协同设计与管理平台在27了通过协同平台获得各种信息化软硬件系统应用支持的需求。c. 专业化技术咨询和培训服务。托车企业

6、的4款新车开发使用到了此协同设计平台, 并取得了明显的效果, 大大提高了开发效率, 缩短了开发周期 , 降低了开发成本。技术和人才是制约中小企业信息化水平提高的重要因素。中小企业对实施信息化有很高的积极性, 但许多领导对于各种信息化技术的真正内涵却知之甚少。为了使信息化的实施工作有计划有步骤地进行, 企业需要培训从事信息化工作的人才, 而人 才的培训又需要专业的技术支持和咨询服务。2协同平台的功能2. 1客的及时沟通, , 制定产品方案, 再按项目、产品、零部件、数据所属关系, 向配套厂发放零部件协同开发任务和相关数据, 动态监控配套厂的设计进度和质量。对配套厂提交的各种数据和文档, 整机厂可

7、以及时进行评审并返回评审意见。对技术冲突可采用三维视频会议, 与配套厂、客户共享产品三维模型, 实时进行技术交流, 解决技术冲突, 各方协商形成的会议记录通过在线电子签名并存档。此外, 协同平台运营商针对中小企业平台用户的需求, 提供相应的PDM 、CAD 软件租用服务, 用户只需交纳少量租金即可使用到正版的管理软件和设计软件 , 并能获得相应的技术支持和咨询服务。借助平台, 整机厂和配套厂可以寻找到更多的合作伙伴, 在增加更多商业机会的同时, 还能够享受到方便、标准化的服务, 获得良好的协同设计环境。图1产品网络化协同设计与管理平台(协同平台 功能结构下面, 以重庆某摩托车集团公司(以下称整

8、机厂 摩托车新车开发项目为例, 介绍协同平台在产品开发中提供的功能服务内容。3. 1系统登录安全机制经平台运营方授权, 整机厂及其配套厂(分包商 注册成为平台合法用户, 通过互联网远程登录平台, 每个注册用户将获得一个CA 数字证书, 该证书包含用户身份信息及密钥, 作为用户访问和使用平台的身份证明。数据传递过程中,CA 服务器利用用户出示的数字证书, 进行身份认证, 建立SSL (Security Socket Layer 加密安全通道, 确保数据传输的安全。平台还提供数据自身加解密技术, 对上传、下载到平台的数据自动加解密, 从而保证平台各用户间的协同数据安全。如图2所示。2. 2协同平台

9、的功能结构协同平台具有完整的功能, 为客户提供了友好优质的协同设计环境, 完整的功能结构如图1所示。协同平台的功能模块具有可配置性, 平台运营商可以根据客户的应用需求, 按照功能模块向平台用户提供相应服务。3应用实例基于上述协同设计平台的功能分析, 重庆某公司开发了“企业间网络化协同设计和管理平台”(www. dcd -asp. com 。该平台已经广泛地在电子产品、汽车以及装备等行业进行试用, 并被重庆摩托车行业正式推广使用。重庆已有2家知名摩图2系统登录安全验证282008年2月中国制造业信息化第37卷第3期3. 2项目协同协同平台项目管理功能模块能支持和改善所有与产品形成过程有关人员的协

10、同工作, 从整体上提高工作效率。项目过程管理包括项目计划的编制、任务的分解和分派、项目流程的制定和审批流程的制定、项目进度的监控和中间任务数据的审核等功能3。整机厂开发设计项目团队的项目负责人根据新产品开发时间进度和总体技术要求, 创建产品协同设计项目、定义协同设计业务流程、分解协同设计任务、配置配套商资源、置冲突、 络图、甘特图 、WBS 任务树, 如图3所示。随后整机厂通过平台向配套商发布协同设计邀请, 配套商接收邀请后, 整机厂向配套商分派设计任务, 传达技术要求和时间进度计划要求。至此, 协同设计项目准备就绪。然后, 整机厂和各个配套商分别按照项目计划的要求, 启动各自的设计任务, 正

11、式开展项目工作。在项目进行过程中, 、WBS , 监控项目进, 协调项目资源冲, 收发、评审协同开发数据和文, 如图4所示。图3项目甘特图图4任务执行过程监控及统计企业管理与信息化陶涛郭钢李浩企业间网络化协同设计与管理平台在293. 3资源协同3. 3. 1虚拟零部件库及供应商管理协同平台提供了虚拟零部件库服务, 中间应用服务提供商的服务器上存储了众多摩托车厂家的产品零件图样, 拥有相关权限的平台用户通过访问该服务器, 搜索在设计中所需要的资料, 可以在线使用, 也可以把图样文件下载到本地使用。协同平 台还为配套企业提供了展示产品的三维虚拟展厅, 图文并茂地介绍产品, 包括图片、三维模型、技术

12、性能参数等信息(如图5所示 , 供整机厂在制定新产品设计方案时选用。若发现有合适的配套企业, 整机厂就通过平台与其建立合作关系, 并随时在已有配套商、候选配套商中选择合适的对象加入协同设计项目团队, 确立协同关系。此外, 整机厂借助平台动态管理参与协同设计的配套商, 对已建立的协同关系的配套商, 进行协同设计历史的查询、设计, 随时对配套体图5虚拟零部件库3. 3. 2数据管理与协同平台进行交换。协同项目完成后, 平台可以以XML 、EXCEL 、文档包等方式将项目计划、执行过程、任务文档等进行批量导出和下载, 进入企业内部PDM 或MS PROJ ECT 系统, 进行项目数据的管理和再现处理

13、4。协同平台文档管理器按项目、产品、BOM 、任务、零部件、文档分类等层次构建文档结构树, 用户通过各种组合条件(文档名称、类型、编码、格式、状态、创建人等 查询平台中存储的文档, 实现文档分类管理。整车厂和配套企业项目团队各个用户在授权范围内可以对文档进行浏览、上传、下载和快捷发放。用于协同设计的文档可保存在平台上, 也可下载到各用户自己的服务器上进行管理或备份, 如图6所示。3. 3. 3系统集成接口3. 4技术协同平台提供三维视频会议环境, 满足项目团队进行异地技术讨论和冲突协商的需求。负责人创建会议后, 定义会议时间、内容、人员, 以EMA IL 、手机短信、邮件、平台消息等多种方式通

14、知配套商或客户, 各方在公共时间内通过平台提供的工具进行在线视频会议, 实现语音、视频、文字等信息的实时交互, 三维图形的实时浏览, 设计方案的在线沟通, 会议记录人员同步作会议记录, 会议结束后, 各方就会议纪要进行确认和电子签名, 并对冻结版本的协同平台提供了与其他信息管理系统的数据接口, 如与PDM , 各种CAD (U G 、CA TIA 、PRO/E 、AutoCAD/CAXA 等 的数据导入、导出接口, 确保企业内部PDM 、CAD 系统中存储的数据能方便地302008年2月中国制造业信息化第37卷第3期会议记录进行最终的归档保存, 以供日后进行历史追溯5。如图7所示 。图6文档与

15、项目任务的关联、查询、 显示图7协同会议环境及会议纪要提升了制造业产业链的综合竞争力。4结束语协同平台为提升制造业产业链的竞争力做出了积极贡献。以往的设计协同, 只是单一的数据共享, 或者是简单的网络会议, 而协同设计平台的使用, 整合了各方资源, 涉及到了从策划到供应商选择, 到设计的整个产品开发流程, 覆盖了项目管理、任务监控以及在线技术交流等方面的功能。对广大制造业中小企业而言, 加快了信息化进程, 提升了设计能力; 同时为产业链上游主机厂减轻了负担, 为资源的优化配置提供了前提条件, 从整体上参考文献:1薛梅. ASP 服务及其在企业CAD 中的应用前景分析J.计算机辅助设计与制造,2

16、001(8 :3-5.2严为, 吉晓民, 董仲元. 制造业信息中ASP 应用服务平台结构探讨J.机械设计,2003,20(5 :1-4.3徐艺. 并行设计信息共享的方法研究J.机械科学与技术,2000(19 :164-166.4刘向锋. 基于Web 环境的机械设计的异地协同设计J.机械设计,2002,19(12 :23-25.5顾新建, 陈芨熙. 网络化协同设计方法的研究J.中国机械工程,2002(6 :481-483.(下转第35页 现代设计与先进制造技术 朱宁峰 李莉敏 邵小委 基于功能流的产品族概念设计 35 出了基于功能流产品族设计系统的模型 ,描述了产 品族设计过程中的功能和功能流

17、。运用产品设计 过程集成方法 ,建立了基于功能流的产品族设计过 程集成框架 ,以更好地支持产品族设计 。重点阐述 了在产品族设计过程中如何实现从复杂用户需求 信息中获取有效信息 ,并加以功能描述和将获取的 用户需求功能转换为设计人员所认知的设计功能 。 功能结构模型的建立 ,为概念设计阶段从功能到结 构的映射提供了可靠的方法 ,为详细设计阶段的物 理模型的建立奠定了基础 。多功能台式机器人的 设计过程验证了基于功能流的产品族概念设计的 可行性 。 参考文献 : 1 . 大规模定制 但 斌 打造 21 世纪企业核心竞争力 M . 北京 : 科学出版社 ,2004. 2 刘晓冰 ,董建华 , 孙

18、伟 . 面向产品族的建模技术研究 J . 计算机辅助设计与图形学学报 ,2001 ,13 (7 :636 - 641. 3 Tomiyama T , Umeda Y. Acad for functional design J . Annal2 soft heCIRP ,1993 ,42 (1 :143 - 146. 4 谢列卫 ,程耀东 . 集成产品设计多信息流过程建模研究 J . 图5 多功能台式机器人映射及原理构件图 4 结束语 本文在分析产品族设计过程特点的基础上 ,提 中国机械工程 ,2000 ,11 (12 :1 370 - 1 373. 集成制造 ,2002 ,8 (4 :289

19、- 293. 5 ,邓家女是. 基于功能的产品设计过程研究 J . 计算机 李 健 The Concept Design Process of Product Family Based on Function Flo w ZHU Ning - feng , L I Li - min , SHAO Xiao - wei ( Shanghai U niversity , Shanghai , 200072 , China Abstract :Based on t he analysis of t he deficiencies of product family ( PF design proce

20、ss and t he characters of sent s t he PF design system model which includes t hree p hases as customer requirement s acquisition , t he PF concept design and detail design. The product design process integrated f rame based on t he f unction flow is set tion of above t heory. oration design platform. As an example , it present s t he flow chart of t he motor bicycles design , illust rates t he collaboration in project , resource and technology. Key words :Supply Chain ; Network Engineering ; Coll