四部三维工艺设计管理系统技术方案V11Word文件下载.docx
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缺乏一体化的BOM关联管理:
当前工艺部门的工艺人员主要基于二维图纸构建工艺结构,不能在三维可视化环境下进行工艺特性的分析,以及EBOM同PBOM的比对,难以保证PBOM的质量。
同时,由于EBOM同PBOM缺乏关联性检查,当上游设计发生变化,不能在PBOM上快速获得变化指示,难以实现一体化的变更管理,这也使得当前四部仍做不到产品数据的全相关管理。
并且当前工艺路线卡片、材料消耗定额卡片、外购件汇总表等等均采用手工的方式在Office工具中完成,效率不高,工艺规程卡片在Word中编制完成,这种状态导致工艺结构PBOM、工艺规程卡片、工艺路线卡片、工艺相关报表不具备相关性,当设计发生变化的时候,工艺不能及时得到变化通知,工艺改变后,不能自动生成工艺相关报表,从而难以提高快速投产效率。
工艺设计管理集成过程繁琐:
工艺均由Word编制及更改,然后人工审签归档,过程繁琐,并且基于Word手工生成报表,再人工进行审核归档,数据变化后需要重复该过程,不仅执行过程复杂,还带来产品数据的一致性难以保证等问题。
通过三维工艺系统的建设可以帮助解决以上问题,真正实现在数字化平台下完成设计与工艺过程,以MBD标注的三维模型作为设计、工艺、质量、制造等等相关部门的工作依据,达到基于MBD的设计制造一体化工作模式。
1.2项目需求分析
建立四部三维工艺系统,实现结构化的工艺设计和管理能力,提升三维可视化环境下工艺设计能力,通过对工艺资源库的统一管理,实现基于产品设计结构的快速BOM关联转换能力,有效缩短型号产品研制周期,改善生产现场工作环境,提高产品质量和生产效率。
1.2.1三维设计数据下车间
基于四部PDM系统实现设计部门基于MBD设计规范的三维设计数据向中心工艺部门的直接下发,数据范围涵盖所有与中心业务相关的型号,使中心工艺部门能够基于三维数据完成结构化工艺设计、管理和变更等工作,保证设计数据下发的完整性和准确性。
工艺部门接收设计部门所发放的设计数据,检查数据内容,包括:
名称、属性、阶段等。
基于EBOM实现设计数据的结构化管理。
可通过IE浏览器查看EBOM结构,可视化模型,相应的属性,确保检入所需的内容。
发送过来的设计数据在三维工艺系统中实现数据的复现展示,发放到工艺部门的三维模型是基于MBD技术标注的三维模型,工艺部门可以基于该设计模型开展后续的工艺设计工作。
1.2.2工艺BOM建立与管理
1)PBOM搭建
中心工艺部门从制造装配的角度,按照制造分工和资源的组织将设计部门产生的EBOM重构为PBOM,继承设计部门添加的零件类型、材料信息、是否关重等工艺属性及参数内容。
工艺员在PBOM产品结构中添加工艺制造所需的工艺路线、加工类型、胚料尺寸、可制件数等属性信息,最终构建满足工艺制造需要的产品结构树,并以该结构树为核心组织相关工艺信息。
2)工艺规划
工艺员能够在可视化的BOM编辑环境下快速准确的基于产品EBOM创建出PBOM产品结构。
在PBOM重构的同时,工艺人员可以在三维可视化环境下进行工艺特性及分离面的分析,并通过复制、粘贴等方式直接利用设计零组件对应的三维模型重构生成部件PBOM产品结构,以加快PBOM重构效率和质量,减少人为失误的发生,并且PBOM的构建可以通过EBOM的条目选择、复制与传递,也可以通过可视化环境下的3D组件交互选择完成,通过EBOM的不断消耗以PBOM的不断累加直观地了解工艺数字样机的规划情况。
3)PBOM签审及工艺任务下发
PBOM构建完成后,自动建立起同EBOM的关联关系,即依据PBOM就可以查看到产品设计数据及设计属性信息;
并且可以实时进行EBOM和PBOM的比对,以明确两者结构的差异,从而减少漏装事件发生。
PBOM与工艺文件分别独立签审,工艺文件与PBOM相关联,工艺文件的签审不影响PBOM版本。
PBOM审批发布后,产品工艺人员可以将零组件工艺任务指派给专业工艺,通过工艺任务下发,工艺员可以收到工艺任务通知,并开始工艺任务的编制(工艺规程及工艺文件等)。
1.2.3结构化工艺设计
通过三维工艺系统的建设,改变中心工艺部门以往通过纸质图纸和文件进行工艺设计和管理的模式。
系统中以PBOM为核心将结构化的工艺数据以及工艺资源与PBOM关联,实现工艺设计的结构化;
在结构化的工艺数据设计模式下,同时支持二维、三维的工艺设计,满足中心工艺部门的业务需求。
同时,通过系统的数据库完成工艺数据的存储,实现工艺数据管理的结构化,实现细粒度的工艺设计和管理能力,使工艺设计数据和工艺变更数据更加清晰和准确。
在PBOM中建立产品零部件的结构关系,在工艺规程中建立零部件各个专业工序和工步的结构关系,在工艺资源中分别建立标准件、工装、机床、刀具、典型工艺、参考标准等的结构化关系。
PBOM(工艺结构)作为结构化设计和管理的主线和第一层次关联应用;
通过PBOM的结构层次,将不同零件与其对应的工艺规程相关联应用,在工艺规程中完成不同零件工序和工步的结构化管理,实现结构化设计和管理的第二层次关联;
工艺规程中的工序和工步能够直接关联系统中的工艺资源和相关工艺文档、参考文档等内容,实现结构化设计和管理第三层次的关联应用。
三维工艺系统应提供专用的工艺规程管理器,实现与中心相关型号所有专业的结构化工艺策划和编辑,将以往传统文件形式保存的电装、机加、非金属、装配等专业的15种工艺卡片以结构化数据的方式在数据库中进行集中存储,便于数据的合理组织和方便重用。
融数据库、3D图形、2D图形、图像、表格、文字编辑于一体,图文并茂,实现可视化环境下的工艺结构及制造结构的构建。
借助三维设计模型产生工艺简图,设计模型有关信息可直接使用,工艺模板相关数据一次输入,全程使用,关联工艺资源数据可快速获取。
1.2.4三维工艺设计
通过三维工艺系统的建设,使中心工艺部门能够依据三维模型完成机加专业和装配专业的三维工艺编制和管理。
机加专业工艺员可以根据三维模型生成三维工序模型,便于对现场的加工过程进行指导;
装配工艺员可利用设计发布的成品模型,在三维可视化环境下定义产品的装配顺序、装配步骤、验证装配干涉等,并将其录制成装配动画,发布到现场指导装配工作。
1.2.5工艺审签
工艺人员可以在系统中发起各类工艺审签流程,包括10类工艺签审流程,详细内容如下表所示(以最终确认流程为准):
类别
内容
相关人员
PBOM及工艺路线签审流程
编制—校对—审核—会签—批准—任务指派
一级工艺、部门领导、二级工艺、中心领导、科技委、技保室、标准化
工艺文件签审流程
编制—校对—审核—(会签)—批准
部门领导、二级工艺、质量部门、中心领导、科技委、技保室、标准化
PBOM及工艺路线变更流程
一级工艺、部门领导、二级工艺、设计部门、质量部门、中心领导、科技委、技保室、标准化
工艺文件变更流程
工艺转阶段签审流程
编制—校对—审核—会签—批准
部门领导、二级工艺、设计部门、质量部门、中心领导、科技委、技保室、标准化
工艺资源审批流程
编制—审核—批准
工装申请流程
工装审批流程
工装设计变更流程
工艺资源作废流程
在系统中能够对工艺规程的权限、版本、生命周期状态、配置及业务流程进行管理。
当工艺规程设计完毕,可以基于三维工艺系统的工作流及权限控制管理,实现工艺规程的审核与批准发布管理,工艺审核的业务流程可以基于系统定义。
1.2.6工艺输出
通过三维工艺系统的建设,对于现有采用全三维设计的型号来讲,完全可以达到生产现场的无纸化应用的效果,但是对于已有在研或定型的型号产品来讲,传统的电子化二维工艺规程及纸质工艺卡片、报表将仍然需要延续使用,因此,需要三维工艺系统支持多种工艺卡片及报表输出格式。
针对工艺报表输出,可以在工艺文件通过批准后,一次性输出相关报表,并关联在PBOM节点上,同工艺文件一起执行批次管理。
报表的种类及格式需要满足制造厂的工艺报表种类要求。
三维工艺系统支持二维、三维工艺数据的输出,能够满足多种工艺设计及管理报表的自定义扩展的需要。
工艺设计结果能够与MES系统集成,将设计结果传送给MES系统,用以指导现场生产。
三维工艺系统应建立全套的符合QJ903B要求的工艺模板及标准工艺模板之外的自定义报表,输出的工艺数据包括管理性工艺文件、各类工艺规程和定制工艺表格三大类,管理性工艺文件包括9种文件格式;
各类工艺规程包括10种工艺规程,不少于25种文件格式;
自定义报表共计9种,具体内容如下表所示:
名称
管理性工艺文件
工艺总方案
工艺文件总目录
工艺路线表
标准件外购件汇总表
主要材料消耗汇总表
辅助材料消耗汇总表
外协件明细表
专用工艺装备明细表
非标仪表仪器设备明细表
各类工艺规程
机械加工工艺规程
机械装配工艺规程
工艺文件封面
工艺文件目录
引用文件目录
仪器仪表设备明细表
配套明细表
工艺流程图
装配工艺卡片
工艺简图
电气装配工艺规程
线扎束制作工艺规程
产品调试工艺规程
缝制工艺规程
灌封工艺规程
粘接工艺规程
涂装工艺规程
非金属成型工艺规程
……
自定义报表
标准件表
机加件表
钣金件表
铸造件表
锻造件表
电缆表
管路表
复合材料表
装配件表
1.2.7工艺资源管理
在工艺设计的过程中需要用到各种工艺资源,在系统中建立工艺设计资源和制造资源两大资源库,工艺设计资源包括6大类,共计17小类资源;
制造资源包括5大类,共计25小类资源。
包括典型工艺、标准工艺、工艺术语、工艺参数、工艺规则、工段、工序、执行标准、禁限用工艺、设备、工装、工具、量具等可供共享和重复使用的工艺数据、工艺知识,在系统中进行管理并在使用过程中可以完善和扩充,具体内容见下表。
建立工艺资源的分层分类结构,构建统一的工艺资源基础数据库,建立工艺资源与其它工艺信息对象(例如工序、工步对象)之间的关联关系,并对工艺资源和工序/工步之间关联关系的约束进行管理。
系统提供标准工艺的管理能力,使得在以后进行型号类似工艺设计时,能够使用标准工艺作为参考或模板,进行快速的工艺设计工作;
提供典型工艺的管理能力,使得在以后工艺设计时,可直接引用典型工艺文件。
建立工艺制造资源的分类结构,该结构应该与中心物资和设备管理的分类结构保持一致,其中制造资源库中的结构化条目也应该同物资管理的重要资源条目保持一致,可以通过开发定期同步接口建立物资管理到工艺资源库的同步能力。
需要同步的资源种类包括刀量具库、工装库、材料库、工种信息、设备管理信息等,如果物资库存数量为零及设备损坏或维修中,则在工艺制造资源库中该项条目的状态为不可用。
另外,工艺人员可以在系统中额外添加工艺资源分类及条目,该部分资源数据不会因为同步而改变。
资源对象会具有相关属性、规格参数、能力信息,因此需要提供在资源选用时候的高级资源查询能力,以方便找到具体的资源条目。
资源库
资源分类
子项
工艺设计资源库
标准工艺
机械加工
机械装配
电气装配
模压复合材料成型
绕线和浸渍
典型工艺
复合材料预浸料
复合材料裁布
复合材料铺层
钢丝螺套安装
工艺术语
工艺参数/规则
工种/技能
铣削
磨削
钳装
裁布
工段
机加
电装
非金属
检验
制造资源库
设备
数控铣
立铣床
龙门铣
刀具
卡具
波峰焊接
激光刻字机
烘箱
压力机
工具
拉铆枪
手电钻
焊接台
丝锥
板牙
吸尘器
工装
量具
螺纹塞规
卡尺
高度规
千分尺
万用表
温湿度计
力矩扳手
辅材
酒精
丙酮
助焊剂
手套
纱布
1.3项目目标
本次项目通过建设三维工艺系统,实现在三维可视化环境下进行BOM关联转换的能力,以提高工艺规划与装配仿真能力;
同时重点完成基于MBD标注三维模型的结构化工艺设计和管理,进而完整实现四部基于MBD的设计制造一体化研制体系,有效缩短型号产品研制周期,改善生产现场工作环境,提高产品质量和生产效率,使得四部的工艺研制水平跨上新的台阶。
(一)实现三维设计数据直接下车间
夯实目前四部设计部门三维设计的基础,通过建设三维工艺系统,并与四部PDM系统集成,使得设计部门所有基于MBD设计规范发布的正式数据直接发布到中心工艺部门,保证所有下发数据的准确性、有效性和完整性。
发布后的设计数据能够通过三维工艺系统与PDM的集成接口,由数据发布流程自动下发到三维工艺系统中,中心工艺人员可以基于发布的设计数据完成PBOM转换、工艺路线编制及工艺规程编制等工作。
(二)实现结构化工艺设计和管理
通过三维工艺系统,建立结构化、数字化工艺设计管理体系,实现中心工艺部门所有型号、所有专业工艺工作的结构化设计和管理,帮助工艺员从繁琐、重复的低层次劳动中解放出来,有更多的精力投入到工艺设计、试验和攻关工作,促进技术进步。
同时能加快工艺员的培养,提高工艺部门的设计管理水平,提高工作效率。
中心工艺人员可以在四部三维工艺系统中完成电子化的工艺设计和管理等工作,所有的工艺数据(包括PBOM、工艺路线、工艺规程、工艺报表、工艺资源信息等)全部通过系统的数据库进行存储和管理,消除以往以Word文件方式保存和管理对数据准确性和安全性带来的影响。
(三)实现基于三维模型的工艺设计
通过三维工艺系统的建立,推进在四部内部基于MBD技术的模式普及,工艺设计时可以从设计三维模型上直接读取完整的产品定义信息并直接应用于工艺中,缩短理解和转换时间,减少理解和转换错误,提高工艺设计效率;
在装配工艺编制时,利用三维组件模型进行定向拆分,可以方便地形成正向装配过程动画或工步图形,进一步指导操作工人进行实际操作。
中心工艺人员可以基于设计发布的三维模型在可视化环境中完成各个专业三维工艺设计、仿真验证和管理工作,输出三维的工艺卡片和装配动画。
(四)实现数字化工艺资源管理
建立中心工艺部门工艺资源库,将标准件、典型工艺、工装、设备、辅料等信息按照不同的分类在三维工艺系统的数据库中进行结构化管理,中心工艺部门人员在编制工艺规程过程中可以对工艺资源信息进行快速查询、引用、复制等操作,系统能够实现工艺资源与工艺规程的自动关联和应用。
(五)实现数字化工装设计管理和应用
在系统中建立工装申请和发布流程,中心部门能够通过数字化的流程和管理模式对工装申请、设计、发布、更改等过程进行控制和跟踪,改变以往通过纸质方式对工作效率和数据准确性带来的影响;
此外,电子化的工装数据在四部三维工艺系统中能够被中心工艺员在工艺规程设计中快速调用,便于对零件加工和产品装配过程进行仿真验证。
(六)实现工艺文件自动输出
三维工艺系统能够自动的、实时的输出中心工艺部门所需要的各类工艺文件(包括工艺规程、物料明细表、汇总表、配套表等),减少以往手工输出对工作效率和数据准确性带来的影响。
(七)实现工艺数据在生产现场的应用
将三维工艺设计系统与MES系统集成,将中心工艺部门设计的PBOM、工艺规程、工艺报表等数据通过集成接口自动发送到MES系统,便于生产部门在生产现场对相关数据进行查看和应用,提高生产效率和生产质量。
1.4项目范围
四部三维工艺系统本期的应用范围旨在通过全型号产品的结构化工艺设计管理的应用,改变以往通过文件及二维图纸开展工艺设计和管理的传统业务模式,提高中心工艺部门工艺设计和管理的质量和工作效率;
在新业务模式应用成熟后,将在全部型号产品范围推广三维工艺设计管理应用。
本期功能范围:
(1)全型号三维设计数据的下发
(2)EBOM到PBOM的自动转换
(3)工艺路线规划
(4)定额管理
(5)工艺路线签审及工艺任务下发、接收
(6)全型号所有专业结构化工艺编制,包括:
机加、装配、电装、非金属、调试等。
(7)工艺报表输出
(8)工艺资源分类管理
2方案概述
2.1方案说明
有四点需说明:
●本文档是在前期业务访谈分析的基础上,依据行业最佳实践和实施经验,形成的方案设计文档,供总体部评审和确认。
●本文档对系统方案进行了详细的描述,将用于四部中心三维工艺设计管理项目的实施工作。
●本文档界面仅仅作为功能示意,旨在比较形象和直观地让用户对将来的系统功能进一步的了解,并不代表系统实施后的实际页面。
●本文档将作为四部三维工艺设计管理项目第一个里程碑的交付文档。
只有本文档通过签署才能进入项目的下一个里程碑。
2.2参考文档
•四部数字化工艺设计管理建设方案;
•前期项目资料;
•QJ903B标准;
•会议/调研纪要:
-01_航天科工四院四部中心三维工艺系统会议纪要2017-3-2
-02_航天科工四院四部中心三维工艺系统调研纪要2017-4-12
2.3总体框架
通过本期项目的建设,四部最终将形成基于MBD的数字化设计制造协同研制体系框架,如下图所示:
图一体化的设计工艺制造协同研制体系框架
四部设计部门在原有的PDM系统中完成产品的三维设计工作,中心工艺部门在PDM系统中对三维设计数据进行工艺会签,在三维工艺系统中完成数据接收等操作,系统自动将技术状态确认的设计数据下发到三维工艺系统中,中心工艺部门在三维工艺系统中完成数字化工艺设计及管理工作。
制造部门在MES系统中接收工艺数据,完成现场排产、派工、加工等工作,并将质量问题记录并反馈给工艺部门。
实现工艺文件的技术状态纪实管理,对工程更改过程中涉及到的更改原因、问题描述以及更改的建议、评定、批准、实施过程等信息在系统中进行完整的记录和管理。
三维工艺系统提供技术状态标识管理,着重突出以PBOM为核心对工艺数据进行组织,并将工艺设计、管理过程中所需文件、数据的策划过程在系统内固化并与PBOM关联,PBOM与工艺文件通过各自独立的签审和变更流程审批、发布和更改,工艺文件的更改不影响PBOM的版本。
系统基于PBOM对技术状态项目进行标识,基于PBOM结构树定义工艺基线及其它阶段基线。
各种类型数据(工艺规程、工艺文件、基线、更改单等)的编码通过编码工具自动生成,工艺人员在三维工艺系统中手工输入编码。
2.4业务模式
通过系统下的产品、人员、流程、资源等数据对象之间的全相关管理,实现从设计、工艺到生产制造的一体化研制模式,如下图所示
图一体化的研制模式
专业设计室主要工作:
基于形成的四部三维模型设计规范进行产品三维设计工作;
基于MBD技术完成几何信息、尺寸信息、公差信息、相关产品制造等等信息的标注工作。
设计与工艺部门的协作:
设计部门将三维产品设计数据进行会签,中心工艺部门会签时候检查设计的工艺可行性及产品制造信息的完整性;
设计部门将经过设计审核、工艺会签并得到确认的设计数据下发到中心,中心工艺部门在三维工艺系统中导入设计数据,并基于设计数据开展后期工作。
工艺部门主要工作:
在接收到的设计数据基础上,一级工艺人员在三维可视化环境下进行工艺结构的创建与编辑、工艺路线的定义、组织工艺路线会签、工艺任务向二级工艺的下发;
二级工艺人员基于接收到的工艺任务进行数字化工艺规程编制、装配动画仿真验证、材料定额制定、提交工艺规程审核等工作;
工艺部门基于工艺结构自动生成工艺相关报表,用于投产;
并将工艺结构及结构化的工艺信息发布到MES系统用于组织生产;
车间制造加工时可以动态实时获取发布的数字化工艺信息用于指导生产操作。
3前置条件
3.1设计数据的规范要求
产品设计是制造的源头,三维工艺系统的建立应基于MBD设计规范的要求,即在三维模型中定义完整的产品信息。
目前四部设计部门已经建立三维设计规范、标准件模型规范等制度,产品信息中不仅包含几何、公差、重要尺寸等设计信息,还包括所有制造信息如技术要求、材料、数量等;
管理信息如图号、名称、类型、阶段等。
在PDM系统内已经实现了设计模型下发前的工艺参与,使产品在设计阶段充分考虑工艺性,实现
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- 四部 三维 工艺 设计 管理 系统 技术 方案 V11