并在摩托车

数字化设计与并行工程在摩托车研发中的应用 2005-11-30 9:05:00 来源：中国自动化网 1 前言 在市场经济下，企业之间的竞争日益激烈，如何提高企业自身的竞争力，是企业生存与发展的关键问。其中技术创新、产品创新更是企业生存的灵魂。现代企业已由“橄榄型”转为“哑铃型”，新产品的研发在企业中的地位越来越重要。因此，如何提高企业新产品自主研发能力显得尤其重要，而研发能力的提高，离不开高新技术的发展和应用，离不开现代化的新产品研发环境，为企业研发机构建立基于信息共享的新产品研发环境是迫切需要解决的问题。洪都集团下属的洪都摩托车有限公司是我国摩托车行业中集设计制造于一体的老牌大型国有企业，新中国的第一辆摩托车就诞生在这里，但是由于一些特殊的因素，新产品的自主研发能力比较低，产品品种单一，投产周期长，研发手段落后，在产品数据共享、产品研发管理方面存在不少问题，为了在激烈的市场竞争中占据主动，我们采用了CAD/CAE/PDM等计算机技术建立信息共享的产品研发环境，以提高新产品的自主研发能力。 2 摩托车数字化设计效果 传统的工程设计是设计人员在图纸上利用几个不同投影视图来表示一个三维产品的设计模型，在图纸上还有很多人为规定、、符号和文字描述，对于一个较为复杂的部件，需要用若干张图纸，尽管这样，图纸上还尽是密密麻麻的各种线条、符号和标记等。然后，、生产和管理等部门的人员，再认证阅读这些图纸，弄懂设计意图,通过不同视图的描述，想象出设计模型的每一个细节。此项工作是十分的困难和艰苦。自我国的摩托车工业建立开始，由于受传统的以二维设计为主的设计方法的限制，如手工图纸设计、手工操作机械加工方法，采用模拟量传递和传递路线长等原因，导致了制造的可复制性差，协调性差。尤其在新的型号研制过程中，返工现象更为明显，严重影响着企业的技术进步。当利用三维CAD实体造型软件进行产品设计时，设计人员可在计算机上直接进行三维设计，随即可在屏幕上见到所设计产品的真实三维模型。因此这是工程设计方法的一个突破，从根本上改变了传统的设计方法。反映了产品设计中的一个总趋势，即产品零件的形状和结构越复杂，更改越频繁，则采用三维CAD实体造型软件进行设计的优越性则越突出。当零件在计算机上建立三维数字化模型后，工程师就可在计算机上很方便地进行后续环节的设计工作，如部件的虚拟装配、总体布置、运动仿真、干涉检查、数控加工编程及仿真等。因此它为实现计算机集成制造和在并行工程思想指导下整个生产环节采用统一的产品信息模型奠定了基础。 摩托车零件的数字化产品定义就是利用三维造型软件系统进行零件的三维建模，其最突出优点是：可以建立摩托车零件的三维实体模型，并可方便地通过在计算机上进行装配来检查零件的干涉和配合协调情况；可准确地进行重量、平衡和应力分析；很容易从三维实体模型中提取它的截面图，便于数控加工的程序设计，产品的三维分解图也很容易建立起来。所有零件的三维设计结果是唯一的权威性数据集，可供所有的后续环节使用，二维图纸按三维数模生成。用户评审的唯一依据是三维数模和相应生成的二维图纸。对于数控加工，可利用三维的线框和表面模型数据。 这样的技术思路决定了数字化协同设计平台要以应用为中心，其核心是协同设计平台支持下的三维CAD技术，既以CAD系统为第一选型目标，CAD系统确定之后，再根据CAD软件的要求，配置相应的硬件、系统软件、网络系统及其它应用软件，构成一套较为完整的数字化设计系统。为确保在研制中全面采用三维CAD设计技术，必须建立一套较完整、先进、实用性强的协同设计平台，因此，我们选择了PDM（产品数据管理）系统。 3 PDM系统的结构特点 PDM系统工程紧紧围绕着建立信息共享、产品研发环境展开，立足于公司的实际情况，充分考虑系统的先进性、成熟性、经济性和可扩展性，最大可能地保护我公司的现有投资。系统运行环境采用基于“client/server”的体系结构，把客户机、服务器、操作系统、数据库、研发工具等系统软硬件有机地联系在一起，建立一个完整、良好的运行环境。 3.1　系统硬件配置 采用IBM AIX系统服务器，IBM、DELL零件级图形工作站windows NT系统客户机。 3.2　系统软件配置 软件采用UGS公司的UGNX和Teamcenter Engineering软件。 3.3　系统的网络拓扑图 本公司PDM系统的网络拓扑图见图1 4 PDM系统的应用情况 4.1　成立IPT项目组 4.1.1　IPT项目组成员 IPT项目组的成员由来自结构、重量、分析、CAD/DPA（数字化预装配）支持等部门人员组成。他们是各功能室的全权代表，并且在同一地点工作。 4.1.2　IPT项目组的作用和职责 由于并行产品定义是一项新工作，为了使每一个人、每一件事都有章可循，公司管理并行产品定义的主要方法之一是，对与项目有关的每一个工作和职责都有一整套明确的定义。并行产品定义的工作过程是基于公司职能部门和IPT之间清楚的通信交流，以及IPT项目组内成员之间清楚的信息交流。因此，必须明确阐明他们的作用和职能，而且可以方便地利用项目的每一个成员。其主要作用和职责如下： ·在整个工作中采用连续工作环境中协调解决的方法，而不是会议驱动方式； ·完成IPT要求的项目的需求分析、设计定义、制造生产和支持服务； ·拟订计划并保证质量达到预期的目标； ·应用某种度量来估价工作进展，且提供足够数据后才能作更改； ·通过协调来支持交叉功能之间的通信交流； ·对数字化技术活动做出决策； ·理解和使用并行产品定义的优化工作方法； ·拟订人员培训要求。 4.1.3　项目机构 项目机构见图2所示： 4.2　人员培训 人员培训是PDM系统实施应用成败的关键，因此企业一开始就非常重视人员的培训。先后进行了多次计算机基本知识、CAD三维、二维使用培训；其中较为有效的一种方法是通过PDM项目组成员先对洪都集团PDM系统的系统管理员进行全面的培训，然后利用这些系统管理员对所有相关人员进行分角色、分批次培训的形式使企业的所有人员去了解PDM，并制订完善的操作手册和相应的标准在公司内网主页上和PDM系统中共享，用以指导应用者更好地使用PDM系统。 4.3　设计工作流程 通过PDM系统的应用，管理整个设计协同环境，一方面进行设计资源的共享、设计任务的分配和基于WAVE的自顶向下和基于装配的自底向上设计，并且对整个设计过程进行实时监控；另一方面通过图样/文件审批发放流程，完成研发部设计图样的自动归档和发放。设计员得到任务后，打开所需设计的数据集文件（UG文件），此时系统将调用基于企业标准的已由系统管理员定义好的三维、二维种子文件（seed part），然后开始三维设计或二维图纸的生成。 4.3.1　产品结构的建立 根据自顶向下的协同设计要求，顶级的产品设计结构由项目组组长来构建，再由各级小组组长和设计人员根据上级组长分配的产品零组件任务来完成底层的产品结构，最后随着各级设计人员工作的结束，整个产品结构自然形成了。在研发部里，可以将整体系统分解为多级分系统，分别构建顶级BOM和分级BOM。产品结构见图3所示： 4.3.2　基于产品结构（BOM）的设计任务分配系统 产品结构搭建完毕后，由项目组组长(任务调度员)来进行设计任务的分配。首先选中需要进行任务分配的零部件，新建“设计任务分发流程”；启动该流程后，项目组组长需要指定具体的小组组长或设计人员；随即在他们各自的任务收件箱中收到这项任务。如图4、5所示： 4.3.3　审批发放流程 在Teamcenter Engineering系统中建立各类标准流程，使产品/项目的研发各阶段、各部门的设计、审批流程都在系统的控制下规范地进行。领导层根据PDM的权限管理可在任何时候实时查询正在进行的和已经完成的工作流程，了解项目研发的进展情况。所有设计和审批流程的操作都有权限控制，并在系统中纪录，以便分清职责和人员绩效考核。研发部的流程的研发部图样发出审批流程模板。见表1、图6 表1 研发部图样发出审批流程模板