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基于FDM系统平台的Top-Down协同设计研究摘要：基于公司PDM系统平台和三维设计软件PRO/E，采用模块化+Top-Down设计方法进行掘进机产品协同设计研究。
其方法可确保数据的及时、准确传递并省略繁琐的口头沟通，减少产品零部件品种，提高设计效率。
关键词：协同设计模块化Top-Down 掘进机Research of Top-Down and Co-operating By PDM Systematic PlatformAbstract：Beening based upon PDM systematic platform and Pro/E designing software，applying Top-DOWN and modularization-design to research Co-operating-design in Roadheader.This method can make sure that the information be transferred accurate and in time，instead of fussy oral communication，in the same time，reducing parts quantity and enhancing designing efficiency.Key Words：teamwork designing modularization top-down Roadheader三一重型装备有限公司的掘进机产品为订单式产品，在平台产品基础上，根据客户订单的具体需求进行定制研发和制造。
随着市场的不断发展和客户需求的多样化，产品零部件品种呈现爆炸式的增长，导致产品的设计、生产、采购、运输和管理成本很高，并且产品的交货周期也面临着巨大的挑战。
因此，三一重装基于PDM系统平台，采用模块化+Top-Down设计方法进行协同设计研究。
基于PDM系统的构型管理的研究摘要：随着计算机信息技术的发展，PDM技术与应用已深入产品研制过程，成为企业提高竞争力的有力武器。
构型管理作为产品研制过程的有效控制手段，对保证产品质量，控制研制周期和成本有着突出作用。
本文重点讨论了PDM系统中如何更高效地实现构型管理。
关键词：构型管理PDM 产品结构武器系统的产品设计涉及总体、结构、控制、动力、保障等多个专业，包含总体、系统、分系统和部件多个层次，是一项高度复杂的系统工程。
随着信息技术和经济全球化的发展，如何快速设计制造出满足市场需求的新产品，成为市场竞争的核心。
构型管理是研究新产品开发规律性的一门学科，致力于提升新产品开发能力，缩短产品设计周期。
传统的构型管理依靠明细表、图样目录来表达产品结构，但对于产品的演变过程或新产品的产生显得力不从心，无法适应快速的市场变化。
这样迫使现代设计制造企业必须改变设计方法，应用信息化技术包括PDM（Product Data Management,产品数据管理）系统开展产品设计，在PDM系统中实现产品构型管理，进一步提高产品研制水平，加快研制速度来应对市场挑战。
1 PDM系统随着CAD的广泛应用，PDM系统得到了长足发展。
PDM是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。
PDM系统作为产品设计数据的基础平台，必须满足企业产品研发过程的不断变化，必须实现从企业内部向整个价值链的扩展，一个建立在分布式架构基础之上的、基于Internet环境的、能实现本地和异地设计协同的PDM系统才能真正满足要求[1]。
从上世纪90年代至今，PDM领域发生多次变革，各个厂商开始形成各自的解决方案。
比较典型的包括：SIEMENS PLM Software的TEAMCENTER解决方案、PTC倡导的WINDCHILL解决方案、达索的ENOVIA解决方案。
作为世界领先的PDM解决方案供应商，SIEMENS推出TEAMCENTER产品解决方案。
计算机应用基于PDM 的产品协同设计的研究周 岚(大连机车车辆有限公司信息管理部,辽宁大连116022) 摘要:针对CAD/CAE/CAM/PDM 技术发展现状和企业的信息化建设现状,分析了企业对协同设计系统的需求,提出了基于Pro/INTRALINK 的协同设计系统体系结构,在设计环节实现产品的配置设计和变型设计,提高产品对市场的响应速度,并提出了针对该体系结构的解决方案。
关键词:信息化;PDM;产品数据管理;Pro/INTRALINK;协同设计中图分类号:TP393 文献标识码 文章编号:100321820(2007)1120031203 收稿日期:2007208202作者简介:周 岚(1962—),女,湖北汉阳人,高级工程师。
1 企业设计信息化现状 大连机车车辆有限公司(以下简称“大连机车”)在“九五”期间按需求建立了企业的局域网,经过“九五”和“十五”期间的大规模建设,在基本建立覆盖全厂主要部门和生产车间Intranet 的基础上,开发引进了许多应用系统,主要有:(1)设计系统。
技术开发部安装了Pro/ENGI 2NEER (及Pro/INTRALINK )、UG 和CAXA 等设计软件用于产品开发,应用范围包括产品设计、动力学分析、铸造工艺的浇铸过程分析、产品造型设计等。
应用Pro/INTRALINK 实现了基于PDM 的并行设计“开发过程”的管理,在国家863/CIMS 主题专家组验收时被认为在国内属于首创,达到国内同类企业的领先水平。
计算机辅助分析软件有ANSYS 、MAGAM 、ADAMS,以及工业造型软件ALIAS,实现了产品的结构有限元分析、动力仿真分析、热工分析和产品造型设计等的全面应用,为保证产品设计开发质量创造了良好的应用环境。
(2)工艺系统。
工艺系统的材料定额编制一直延用基于VF6.0的一套自行开发系统,用于制定产品明细、计算材料定额、编排工时定额等,能满足生产的需要。
2004年引进开目CAPP 系统用于新产品工艺文件的编制,目前正在实现其与设计系统和生产加工系统的集成。
制造加工现在使用的是CAXA 制造工程师和CimatronCAD/CAM 。
2 CAD/CAE/CAM/PDM 技术发展现状 CAD 技术自50年代后期经历了二维绘图—三维线框造型—三维曲面造型—三维实体造型—参数化实体造型—变量化造型—行为建模等阶段,已经成为企业必不可少的信息化工具。
CAE 、CAM 技术在很大程度上依赖于CAD 技术的发展和推广应用。
PDM (产品数据管理)技术最早出现在80年代,目的是解决大量工程图样文档的管理困境,随着CIMS 技术、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等各种先进制造技术的不断发展以及产品开发过程的异地化、数字化、复杂化等特点,PDM 系统已不再是一个单一的应用技术,而是将企业过程、数据和应用联系在一起的“信息基础设施”,由此可见PDM 在企业信息化建设中的重要性。
PDM 将所有与产品相关的信息和与产品开发相关的过程集成在一起,将产品从概念设计、工程分析、结构设计、详细设计、工艺设计、制造、销售直到产品消亡的整个产品生命周期内的所有数据,按第11期(总第405期) 内燃机车 2007年11月一定的模式加以定义、组织和管理,使产品数据在整个生命周期内保持一致和共享,为企业设计和生产构筑一个并行产品开发和管理的环境。
由于PDM技术的出现,使得原来彼此独立的自动化孤岛可以集成起来以求得最佳综合效益。
这一方面给企业的经营管理带来希望,另一方面又增加了制造系统运作的复杂性,企业很难预料和把握巨大投资后取得的效果和收益。
总体来讲,我国CAD/CAE/CAM/PDM技术的应用深度与广度比起国际先进水平还相差很远,这不仅与技术本身有关,还与制造业的制造模式和发展历程密切相关,是制造系统复杂性的表现之一。
3 企业对实现协同设计的需求 机车制造企业由于其产品结构、产品品种、生产工艺和管理过程复杂的特点,在实现产品快速设计、缩短设计和制造周期方面困难很多,这些因素都直接影响产品响应市场的速度。
3.1 产品设计方面 首先,设计周期需进一步缩短,过去企业缺少实现快速进行产品设计的手段来支持产品配置或变型设计,产品开发尤其是新产品的开发时间往往较长,而且需要不断修改和反复。
因此,企业需要采用数字化开发技术进行产品配置和变型设计以提高产品设计的速度。
其次,产品成本需进一步降低,根据资料统计,设计一个产品所需要的成本仅占整个产品开发工作成本的6%,但它对产品成本的影响却达到了70%。
设计周期的延长,产品结构的不合理都会映射为产品成本的增加。
3.2 PDM软件的应用方面 目前很多制造企业对PDM软件的应用仅局限于进行三维设计、管理设计图纸和文档。
在软件应用方面存在重视设计过程、轻视审批过程的问题,造成了企业知识资源的流失。
设计师水平参差不齐,新员工的进入和老员工的离开都阻碍了设计过程的高效进行。
而另一方面,产品数据管理软件在管理审批流程、工程变更、设计知识、工艺和制造信息方面的强大功能还没有得到充分应用。
3.3 工程设计文档的存储方面 在实施CIMS的过程中已经建立了企业级的服务器,并建立了配套的文档数据管理软件、光盘库存储系统、历史文档扫描读入系统等,挽救了大量有价值的历史资料。
但工程设计文档存在多种格式、多种载体的现象,同时还存在许多纸质的图档和无图件。
目前尚无必要立即统一文档的格式,但同一系列的产品或装配件应逐步统一到同种格式,一些仅有纸质的设计文档、无图件等也应逐步录入到电子图档中。
3.4 工艺信息处理方面 工艺部门的主要工作是依据产品图的零件清单(以组件为单位),对每个零件编制工艺路线,工作量很大。
工艺部门与设计部门之间信息传递通过传统的手工方式进行,产品零部件明细信息和图形信息不能有效共享,工艺设计时需要重复输入产品零部件信息和部分图形信息。
这些原因造成企业工艺设计工作量大,工作效率低,直接影响了企业生产的高效性。
3.5 信息集成方面 目前网络和计算机环境已经能够适应信息集成的需要,但是设计、工艺部门的流程没有做相应的重组,不能完全满足集成的、并行的产品设计需要。
企业里有关产品结构的数据存在于设计、工艺、制造车间、采购等各部门,这些数据缺乏一个统一的维护框架,数据的一致性无法保证。
各部门内部的BOM数据由相应的信息系统分别进行维护,但是部门之间的BOM数据的传递、审批等往往还要通过纸件等人工的方式来完成,交流、共享和查询渠道不够畅通,造成设计、工艺、物资、车间等各环节之间的脱节现象,不仅延误了产品的交货期而且增加了成本。
4 基于Pro/INTRALINK的协同设计系统体系结构 Pro/INTRALINK是使用Pro/ENGINEER进行产品开发的主要工作组管理解决方案。
它能让Pro/ ENGINEER用户推动设计小组协作,并能管理Pro/ ENGINEER强大的相关性功能;它提供了一个能够支持Pro/ENGINEER快速有效设计方法的动态协作环境;简化了产品开发所必需的Pro/ENGINEER 数据管理工作。
其功能包括:(1)公共数据库空间———实现所有用户信息共享与交互,公共数据空间物理上存在于服务器中,存储所有的设计对象及其相关活动,跟踪所有的设计修改、对象之间的关系以及配置信息,并为相关活动提供通信服务。
23 内燃机车2007年(2)工作数据空间———存放用户的数据,Pro/ INTRALINK为每个用户提供本地数据库用来管理用户的工作数据。
(3)查询———为用户提供多种查询公共数据库信息的手段。
(4)系统管理———提供数据库文件夹的配置、工作组的创建、用户权限的定义等功能。
(5)用户配置(Pro/Preferences)———提供客户化配置功能,为用户提供个性化的设置和一些应用软件的集成功能。
另外,Pro/INTRALINK还提供了一些辅助的功能,如生成各种详细的报表,用来反映对象间的关系、历史记录及其在公共空间和工作空间中的属性等内容;把其它PDM数据库的内容经转化后移植到公共空间中;提供一组开发工具以实现用户对Pro/INTRALINK的二次开发。
5 协同设计系统的具体实施5.1 建立数据库基本结构 为了便于管理,在服务器中我们建立了一个根目录文件夹RootFolder用来管理各类图形文件,在根目录文件夹中建立了以机车产品代号为主线的各个机车的产品结构、标准件库等。
5.2 定义用户的相关信息 (1)建立用户帐号及密码:系统管理员为所有的设计人员及审批人员分配不同的帐号及密码,用户可以根据需要随时更改自己的密码,以确保安全。
(2)定义工作组:根据不同车型的工作内容及涉及人员的不同,随时定义相应的工作组,组内的人员可以交叉,但同一用户在不同工作组间的角色和权限根据其工作任务的不同而有所不同。
(3)定义角色和权限:为每个用户赋予不同的角色,产品主设计师赋予管理者的角色,他可以控制整个小组成员的设计权限、文档管理权限。
每个文件目录可以由管理者赋予小组成员不同的权限,小组成员在不同的流程内有相对应的权限。
(4)设置文件夹的角色和权限:在产品开发过程中,不同的项目组担任着不同的开发项目,因而要对以产品型号命名的文件夹进行角色和权限的设置。
同一个设计人员在不同的项目组里会担任不同的角色,因而将被赋予不同的权限,这样能有效防止非项目组成员无意识或未经授权的修改。
5.3 定义对象的相关信息 (1)对象类型。
主要针对Pro/ENGINEER的所有文件类型以及其他一些格式文件进行了定义。
对于系统中没有的对象类型,可以进行单独定义。
(2)发放级别。
根据设计部门要求,图样在设计周期中必须要经过3个阶段:设计阶段、审核阶段和归档阶段。
(3)版本的定义。
(4)依存关系配置。
(5)定义对象属性。
Pro/INTRALINK在设计开发过程中的使用,保证了数据的安全性。
设计组人员之间协同设计,可互相参考,随时共享最新、一致和安全的设计资料,减少设计错误,完成并行设计。
设计数据可重复使用,提高了设计效率,缩短了研制周期。
通过Pro/ INTRALINK系统的实施,大连机车实现了产品数据在全局共享、局部共享、非共享数据共存模式下的多层次集成,初步实现了工程设计部门基于PDM 的并行设计开发与管理、基于过程的产品数据管理、文档管理和基于骨架模型的三维建模方法的应用。
但是Pro/INTRALINK在管理审批流程、工程变更、设计知识、工艺和制造信息方面的强大功能在大连机车还没有得到充分应用。
为了创建以PDM为核心的协同设计系统,首先,要利用Pro/INTRALINK管理设计审批流程、工程变更。
为了更好地发挥Pro/INTRALINK的协同设计功能,全面实施PDM系统,我们在Pro/IN2 TRALINK中更改了协同设计审批流程,更改后的流程如图1所示。
