基于PDM的注塑模并行設計系統(tǒng)研究

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注塑模制造業(yè)的廣泛應用，企業(yè)的產品設計周期大大縮短，同時，產品設計質量大為提高，為模具企業(yè)帶來了顯著的經濟效益。但是，由于注塑模需求量大，而開發(fā)過程又是典型的單件生產。同時，由于標準件應用比例不高，模具零件加工費時費力。加上模具企業(yè)管理方式呆板。模具設計和工藝等信息常常不能有效地反饋和及時處理，零件返工次數多，試模工作量大，導致注塑模行業(yè)出現制造周期長，經濟效益較差。技術進步和管理水平的提高并沒有同步進行，管理手段和水平明顯落后技術進步。長期以來，產品開發(fā)一直沿用傳統(tǒng)的串行設計方法，遵循需求分析！工藝設計！加工制造！售后服務的基本流程。在設計的早期階段不能全面考慮下游的各種活動，致使產品的設計缺陷較多，需要反復修改設計、試驗，產品開發(fā)周期長，成本高。　　面對激烈的市場競爭，模具企業(yè)必須根據注塑模的設計、制造特點，以并行設計為中心，在概念設計階段就能綜合考慮設計對下游活動的影響，如可制造性、可裝配性等，面向產品生命周期來整體考慮產品的設計、制造。這樣可以減少設計的反復修改過程，縮短開發(fā)時間，提高企業(yè)效益?！　?注塑模并行設計的內涵并行工程的概念是依據美國1988年防御分析研究所在其*R-338研究報告“中提出的，其定義如下：并行工程是對產品及其相關過程（包括制造和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統(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品全生命周期中的所有要素，包括質量、成本、進度和用戶要求?！　〔⑿泄こ痰暮诵膬热莅ㄋ膫€方面：第一是產品開發(fā)過程重組，把傳統(tǒng)的串行開發(fā)過程轉變成集成的、并行的產品開發(fā)過程；第二是產品開發(fā)隊伍重構，即將傳統(tǒng)的部門制和專業(yè)組變成以產品為中心的多功能集成產品開發(fā)團隊；第三是數字化產品定義和CAX./DFX工具的應用；第四是協(xié)同工作環(huán)境，用于支持集成產品開發(fā)團隊協(xié)同工作的網絡與多媒體通信環(huán)境。PDM集成框架是實現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施的重要保證?！　〔⑿泄こ淌且环N思想方法和哲理，應用到注塑模產品設計過程就成為注塑模具并行設計；注塑模并行設計是并行工程在注塑模產品設計中的體現。其中心思想是在注塑模產品開發(fā)的概念設計階段就綜合考慮設計對產品生命周期各個活動的影響，建立起集成化、智能化的并行設計環(huán)境，利用相應的設計支持工具，實現產品設計和下游活動的協(xié)調。為了成功實施并行設計，必須有相應的集成框架作支持。要求該集成框架具有以下功能：①支持異構環(huán)境，對集成工具實現“即插即用”②在過程控制下實現協(xié)同工作，保證在正確的時間把正確的信息以正確的方式傳遞給正確的人；③對異構數據進行處理?！　?PDM的概念與功能分析產品數據管理（PDM）是一門以軟件為基礎，管理用所有與產品相關的信息（包括電子文檔、數字化文件、數據記錄等）和所有與產品相關的過程（包括工作流程和更改流程）的技術。它提供產品全生命周期的信息管理，并可在企業(yè)范圍內為產品設計與制造建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。　　PDM是一個使能器，它用在模具企業(yè)范圍內構造一個從產品策劃到產品實現的并行協(xié)作環(huán)境。PDM由基于工程數據庫上的一組界面、一組實用程序和一個集成工具箱組成。它支持建立、存儲、檢索和管理在模具產品設計過程中使用的各種數據版本；它對于產品設計數據、產品工程數據、產品工程開發(fā)數據以及相關的組織信息提供了集成的、可控制的、安全的多種訪問途徑?！　DM主要有以下功能：①電子倉庫與文檔管理功能；②工作流與過程管理；③產品結構與配置管理；④零件分類管理與檢索；⑤工程變更管理；⑥項目管理；閱；⑩電子協(xié)作。　　由以上可知，PDM是一個實現所有與注塑模產品相關數據有序管理的工具，它提供了注塑模產品數據管理的基本手段和支持機制，從而可以提高注塑模的設計效率，縮短生產周期，保證設計與制造的準確性和一致性。能夠滿足注塑模企業(yè)產品并行設計的功能要求?！　?基于PDM框架的注塑模產品并行設計4.1體系結構基于PDM的注塑模產品并行設計是注塑模并行工程在產品設計、開發(fā)活動中的關鍵部分，其中心思想是在產品開發(fā)的概念設計階段就綜合考慮設計對產品生命周期中各個活動的影響，建立集成化、智能化的并行設計環(huán)境，利用相應的設計支持工具，實現注塑模產品設計與后續(xù)活動的協(xié)調。PDM作為支持并行設計的框架，它與注塑模產品并行設計的體系結構如所示?！　”硎咀⑺苣２⑿性O計的組織與系統(tǒng)結構，其基本思想是：以基于網絡的產品數據理系統(tǒng)為集成平臺，封裝了CAX、DFX等應用工具，建立注塑模并行設計的系統(tǒng)環(huán)境，以支持term-work成員選用相應的工具進行任務規(guī)劃和模具開發(fā)。　　系統(tǒng)的主要功能如下：可以實現廣義注塑模產品數據的分布式管理，為用戶的查詢與共享數據提供了極大的方便?！　】梢栽谟嬎銠C環(huán)境中組織集成開發(fā)團隊，規(guī)定其任務和權限。　　能夠方便地實現對應用工具的封裝，并能進一步實現接口集成和緊密集成?！　】梢员O(jiān)控與管理注塑模設計過程，為注塑模并行設計的協(xié)同工作與過程集成提供必要的支持。　　注塑模并行設計系統(tǒng)模具報價制訂生產計劃4.2關鍵技術要想實現注塑模產品的并行設計，必須處理好以下幾個關鍵技術：組成并行作業(yè)的多學科小組、BOM表的動態(tài)維護和一致性、產品開發(fā)過程重構、并行設計支撐技術?！　?.2.1多學科協(xié)同工作小組法注塑模并行設計要打破人員部門的隸屬關系，以產品為核心把不同專業(yè)的人組成多學科工作小組，利用網絡技術把他們緊緊聯(lián)系在一起，在異構環(huán)境下，建立起協(xié)同工作環(huán)境，提供設計人員在同一時間段對設計的評價和修改。這種協(xié)同工作環(huán)境可以使設計人員在設計之初就盡可能地把設計數據共享給下游進行評價，從而獲得多種反饋信息。多學科小組的人員進行協(xié)同開發(fā)活動，可以發(fā)揮團隊、多學科的優(yōu)勢，減少反饋，縮短產品開發(fā)周期，保證設計一次成功?！　?.2.2BOM表的動態(tài)維護和一致性BOM表是注塑模產品的技術文件，是模具制造業(yè)的核心數據，它的正確性、完整性對模具制造企業(yè)的各種活動產生很大影響。BOM表還是聯(lián)系經營管理和工程設計的橋梁。企業(yè)的各個部門從不同的側面對BOM表進行使用和管理，形成了BOM表的多種視圖。為了滿足不同的BOM表的描述，必須將注塑模產品結構中的零部件按照一定的條件進行重新編排，得到該條件下的特定的產品結構?！　?.2.3產品開發(fā)過程優(yōu)化與重構產品并行設計的開發(fā)過程是跨學科群組在異構環(huán)境下，通過規(guī)劃合理的信息流給協(xié)調組織、資源和邏輯制約關系，實現動態(tài)可變的開發(fā)任務流程。實現注塑模產品的并行設計，要求對原有的系統(tǒng)進行重組，重組并不是簡單地從手工工作方式到計算機輔助工作方式或從一個系統(tǒng)到另一個系統(tǒng)工作方式的拷貝，重組是優(yōu)化一個復雜的過程。在重組過程中對系統(tǒng)的信息流程和數據進行簡化和優(yōu)化，從而提高系統(tǒng)的效率?！　?.2.4并行設計環(huán)境和支撐技術注塑模并行設計提供的僅僅是一種方法，這些方法只有與設計技術緊密結合，應用在工程實踐中，才能發(fā)揮作用。注塑模并行設計需要許多的設計工具的支持，以獲得快速、準確的設計、評價修改。與并行設計相關的支撐環(huán)境和技術有：統(tǒng)一的電子模型基礎上的CAX技術；影響產品競爭力因素的DFX技術；并行工程的支撐框架-PDM；虛擬產品技術；便于小組內部和小組之間信息交流和協(xié)調的通訊、數據庫、網絡技術等?！　∽⑺苣２⑿性O計以縮短產品開發(fā)周期、降低成本為目標，而并行設計的支撐框架-PDM平臺提供了強有力的數據集成、管理的手段和方法。實施注塑模并行設計可以提高模具制造企業(yè)的產品設計能力，采用PDM可以提高企業(yè)的管理水平。把PDM技術和并行設計理念有機地結合起來可以使模具企業(yè)處于技術領先和管理手段先進等同步提升的位置?！　?結束語實現注塑模產品的并行設計，能夠縮短注塑模產品的設計和開發(fā)過程，使企業(yè)能夠對市場的變化做出快速的響應，從而提高企業(yè)競爭能力和經濟效益，因此具有廣闊的應用前景。本文對實施注塑模并行設計的框架平臺-PDM進行了功能分析，并研究了基于PDM的注塑模產品并行設計的體系結構和有關關鍵技術?！　δ＞咂髽I(yè)實施產品并行設計具有一定的價值。