基于PDM的注塑模并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

中國(guó)注塑網(wǎng)

注塑模制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期大大縮短，同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量大為提高，為模具企業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是，由于注塑模需求量大，而開發(fā)過(guò)程又是典型的單件生產(chǎn)。同時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用比例不高，模具零件加工費(fèi)時(shí)費(fèi)力。加上模具企業(yè)管理方式呆板。模具設(shè)計(jì)和工藝等信息常常不能有效地反饋和及時(shí)處理，零件返工次數(shù)多，試模工作量大，導(dǎo)致注塑模行業(yè)出現(xiàn)制造周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益較差。技術(shù)進(jìn)步和管理水平的提高并沒(méi)有同步進(jìn)行，管理手段和水平明顯落后技術(shù)進(jìn)步。長(zhǎng)期以來(lái)，產(chǎn)品開發(fā)一直沿用傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)方法，遵循需求分析！工藝設(shè)計(jì)！加工制造！售后服務(wù)的基本流程。在設(shè)計(jì)的早期階段不能全面考慮下游的各種活動(dòng)，致使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷較多，需要反復(fù)修改設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高。　　面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，模具企業(yè)必須根據(jù)注塑模的設(shè)計(jì)、制造特點(diǎn)，以并行設(shè)計(jì)為中心，在概念設(shè)計(jì)階段就能綜合考慮設(shè)計(jì)對(duì)下游活動(dòng)的影響，如可制造性、可裝配性等，面向產(chǎn)品生命周期來(lái)整體考慮產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造。這樣可以減少設(shè)計(jì)的反復(fù)修改過(guò)程，縮短開發(fā)時(shí)間，提高企業(yè)效益?！　?注塑模并行設(shè)計(jì)的內(nèi)涵并行工程的概念是依據(jù)美國(guó)1988年防御分析研究所在其*R-338研究報(bào)告“中提出的，其定義如下：并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有要素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶要求。　　并行工程的核心內(nèi)容包括四個(gè)方面：第一是產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程重組，把傳統(tǒng)的串行開發(fā)過(guò)程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程；第二是產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍重構(gòu)，即將傳統(tǒng)的部門制和專業(yè)組變成以產(chǎn)品為中心的多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)；第三是數(shù)字化產(chǎn)品定義和CAX./DFX工具的應(yīng)用；第四是協(xié)同工作環(huán)境，用于支持集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)與多媒體通信環(huán)境。PDM集成框架是實(shí)現(xiàn)上述四方面集成的重要支撐環(huán)境，是支持并行工程快速實(shí)施的重要保證?！　〔⑿泄こ淌且环N思想方法和哲理，應(yīng)用到注塑模產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程就成為注塑模具并行設(shè)計(jì)；注塑模并行設(shè)計(jì)是并行工程在注塑模產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)。其中心思想是在注塑模產(chǎn)品開發(fā)的概念設(shè)計(jì)階段就綜合考慮設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品生命周期各個(gè)活動(dòng)的影響，建立起集成化、智能化的并行設(shè)計(jì)環(huán)境，利用相應(yīng)的設(shè)計(jì)支持工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和下游活動(dòng)的協(xié)調(diào)。為了成功實(shí)施并行設(shè)計(jì)，必須有相應(yīng)的集成框架作支持。要求該集成框架具有以下功能：①支持異構(gòu)環(huán)境，對(duì)集成工具實(shí)現(xiàn)“即插即用”②在過(guò)程控制下實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，保證在正確的時(shí)間把正確的信息以正確的方式傳遞給正確的人；③對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?！　?PDM的概念與功能分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是一門以軟件為基礎(chǔ)，管理用所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)記錄等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程（包括工作流程和更改流程）的技術(shù)。它提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造建立一個(gè)并行化的協(xié)作環(huán)境?！　DM是一個(gè)使能器，它用在模具企業(yè)范圍內(nèi)構(gòu)造一個(gè)從產(chǎn)品策劃到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的并行協(xié)作環(huán)境。PDM由基于工程數(shù)據(jù)庫(kù)上的一組界面、一組實(shí)用程序和一個(gè)集成工具箱組成。它支持建立、存儲(chǔ)、檢索和管理在模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的各種數(shù)據(jù)版本；它對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)、產(chǎn)品工程開發(fā)數(shù)據(jù)以及相關(guān)的組織信息提供了集成的、可控制的、安全的多種訪問(wèn)途徑。　　PDM主要有以下功能：①電子倉(cāng)庫(kù)與文檔管理功能；②工作流與過(guò)程管理；③產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理；④零件分類管理與檢索；⑤工程變更管理；⑥項(xiàng)目管理；閱；⑩電子協(xié)作?！　∮梢陨峡芍?，PDM是一個(gè)實(shí)現(xiàn)所有與注塑模產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)有序管理的工具，它提供了注塑模產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基本手段和支持機(jī)制，從而可以提高注塑模的設(shè)計(jì)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證設(shè)計(jì)與制造的準(zhǔn)確性和一致性。能夠滿足注塑模企業(yè)產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的功能要求?！　?基于PDM框架的注塑模產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)4.1體系結(jié)構(gòu)基于PDM的注塑模產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)是注塑模并行工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)活動(dòng)中的關(guān)鍵部分，其中心思想是在產(chǎn)品開發(fā)的概念設(shè)計(jì)階段就綜合考慮設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品生命周期中各個(gè)活動(dòng)的影響，建立集成化、智能化的并行設(shè)計(jì)環(huán)境，利用相應(yīng)的設(shè)計(jì)支持工具，實(shí)現(xiàn)注塑模產(chǎn)品設(shè)計(jì)與后續(xù)活動(dòng)的協(xié)調(diào)。PDM作為支持并行設(shè)計(jì)的框架，它與注塑模產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)如所示?！　”硎咀⑺苣２⑿性O(shè)計(jì)的組織與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其基本思想是：以基于網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)理系統(tǒng)為集成平臺(tái)，封裝了CAX、DFX等應(yīng)用工具，建立注塑模并行設(shè)計(jì)的系統(tǒng)環(huán)境，以支持term-work成員選用相應(yīng)的工具進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和模具開發(fā)?！　∠到y(tǒng)的主要功能如下：可以實(shí)現(xiàn)廣義注塑模產(chǎn)品數(shù)據(jù)的分布式管理，為用戶的查詢與共享數(shù)據(jù)提供了極大的方便?！　】梢栽谟?jì)算機(jī)環(huán)境中組織集成開發(fā)團(tuán)隊(duì)，規(guī)定其任務(wù)和權(quán)限。　　能夠方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用工具的封裝，并能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)接口集成和緊密集成?！　】梢员O(jiān)控與管理注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程，為注塑模并行設(shè)計(jì)的協(xié)同工作與過(guò)程集成提供必要的支持?！　∽⑺苣２⑿性O(shè)計(jì)系統(tǒng)模具報(bào)價(jià)制訂生產(chǎn)計(jì)劃4.2關(guān)鍵技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)注塑模產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，必須處理好以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：組成并行作業(yè)的多學(xué)科小組、BOM表的動(dòng)態(tài)維護(hù)和一致性、產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程重構(gòu)、并行設(shè)計(jì)支撐技術(shù)?！　?.2.1多學(xué)科協(xié)同工作小組法注塑模并行設(shè)計(jì)要打破人員部門的隸屬關(guān)系，以產(chǎn)品為核心把不同專業(yè)的人組成多學(xué)科工作小組，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把他們緊緊聯(lián)系在一起，在異構(gòu)環(huán)境下，建立起協(xié)同工作環(huán)境，提供設(shè)計(jì)人員在同一時(shí)間段對(duì)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)和修改。這種協(xié)同工作環(huán)境可以使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之初就盡可能地把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享給下游進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而獲得多種反饋信息。多學(xué)科小組的人員進(jìn)行協(xié)同開發(fā)活動(dòng)，可以發(fā)揮團(tuán)隊(duì)、多學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，減少反饋，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證設(shè)計(jì)一次成功?！　?.2.2BOM表的動(dòng)態(tài)維護(hù)和一致性BOM表是注塑模產(chǎn)品的技術(shù)文件，是模具制造業(yè)的核心數(shù)據(jù)，它的正確性、完整性對(duì)模具制造企業(yè)的各種活動(dòng)產(chǎn)生很大影響。BOM表還是聯(lián)系經(jīng)營(yíng)管理和工程設(shè)計(jì)的橋梁。企業(yè)的各個(gè)部門從不同的側(cè)面對(duì)BOM表進(jìn)行使用和管理，形成了BOM表的多種視圖。為了滿足不同的BOM表的描述，必須將注塑模產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的零部件按照一定的條件進(jìn)行重新編排，得到該條件下的特定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?！　?.2.3產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程優(yōu)化與重構(gòu)產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的開發(fā)過(guò)程是跨學(xué)科群組在異構(gòu)環(huán)境下，通過(guò)規(guī)劃合理的信息流給協(xié)調(diào)組織、資源和邏輯制約關(guān)系，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可變的開發(fā)任務(wù)流程。實(shí)現(xiàn)注塑模產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，要求對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行重組，重組并不是簡(jiǎn)單地從手工工作方式到計(jì)算機(jī)輔助工作方式或從一個(gè)系統(tǒng)到另一個(gè)系統(tǒng)工作方式的拷貝，重組是優(yōu)化一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。在重組過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的信息流程和數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化和優(yōu)化，從而提高系統(tǒng)的效率?！　?.2.4并行設(shè)計(jì)環(huán)境和支撐技術(shù)注塑模并行設(shè)計(jì)提供的僅僅是一種方法，這些方法只有與設(shè)計(jì)技術(shù)緊密結(jié)合，應(yīng)用在工程實(shí)踐中，才能發(fā)揮作用。注塑模并行設(shè)計(jì)需要許多的設(shè)計(jì)工具的支持，以獲得快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)修改。與并行設(shè)計(jì)相關(guān)的支撐環(huán)境和技術(shù)有：統(tǒng)一的電子模型基礎(chǔ)上的CAX技術(shù)；影響產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力因素的DFX技術(shù)；并行工程的支撐框架-PDM；虛擬產(chǎn)品技術(shù)；便于小組內(nèi)部和小組之間信息交流和協(xié)調(diào)的通訊、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等?！　∽⑺苣２⑿性O(shè)計(jì)以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本為目標(biāo)，而并行設(shè)計(jì)的支撐框架-PDM平臺(tái)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)集成、管理的手段和方法。實(shí)施注塑模并行設(shè)計(jì)可以提高模具制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，采用PDM可以提高企業(yè)的管理水平。把PDM技術(shù)和并行設(shè)計(jì)理念有機(jī)地結(jié)合起來(lái)可以使模具企業(yè)處于技術(shù)領(lǐng)先和管理手段先進(jìn)等同步提升的位置?！　?結(jié)束語(yǔ)實(shí)現(xiàn)注塑模產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)，能夠縮短注塑模產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程，使企業(yè)能夠?qū)κ袌?chǎng)的變化做出快速的響應(yīng)，從而提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)實(shí)施注塑模并行設(shè)計(jì)的框架平臺(tái)-PDM進(jìn)行了功能分析，并研究了基于PDM的注塑模產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)和有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)?！　?duì)模具企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)具有一定的價(jià)值。