面向航空业的PLM系统应用需求分析


1某发动机厂背景
    某航空发动机厂(以下简称工厂)作为中国航空发动机、燃气轮机等复杂产品制造的骨干企业,目前既生产航空发动机系列产品,又密切与国际合作,生产国外转包部件。
 
    工厂利用精益企业的全新思想,学习国外国防、航空企业的技术和经验,为企业技术改造注入思想和灵魂。力求通过采用精益企业原则、价值观和全新思维,紧密结合先进的信息技术,使企业物流、信息流、资金流合理有序,资源优化、工艺布局合理,打造全新的精益企业文化。
 
    工厂在新产品研制、生产准备、企业管理、生产制造等诸多环节,与国外先进企业(如GE、Pw、RR等)还存在很大差距。表现在与设计单位之间,仍然通过传统的、低效率的纸质图纸和文档资料来传递设计数据和信息;工艺设计和工装设计基本上还是采用传统的手工串行流程来完成;企业内部信息难以共享、难以及时得到准确的信息统计数据; 企业管理 和生产还处于外延扩张的粗放式经营管理模式。
 
    依靠这样的模式,是无法满足先进的新型航空发动机和重型燃气轮机的产品的研制和生产要求。PLM项目正是在这样的背景下开始厂商调研、产品选型、需求分析与系统实施的。
 
2PLM系统实施前的问题和需求
2.1工厂的业务模式分析
    作为航空发动机的制造企业,工厂的主要业务流程如下图所示:

    在PLM系统实施以前,公司在上述的主要业务流程中的工作模式有如下特点,如下图所示:(1)在整个产品制造周期所涉及的部门多:档案室、技术处、工艺室、工装所、生产计划处、生产车间⋯⋯
    (2)在各职能部门之间流动着不同种类的数据:
    产品设计数据、工艺数据、生产辅助资源和生产计划指令⋯⋯
    (3)在工作中产生和处理数据所使用的工具多:没有统一平台和双向接口的多种设计软件、办公软件、工具软件⋯⋯
 
2.2某发动机广PLM实施前的问题分析
    在PLM系统实施以前,工厂主要存在以下四个方面的问题:
    (1)产品制造数据的建立
    ①工艺编制时间长,特别是复杂零件
    ②工装设计时间长
    ③数据的重用性差
    ④典型工艺模扳和工装的利用对工作效率提高不够
    ⑤工艺数据对生产计划的决策支持不够
 
    (2)产品制造数据的管理
    ①数据的存取、查找不便
    ②产品制造数据与产品设计数据的相关性和一致性不好
    ③产品制造数据在整周期的不同阶段的相关性和一致性不好
    ④数据传递效率低
 
    (3)软件工其集成
    ①使用工具不同(如:编制工艺工具有开目、AutoCAD、工艺卡)
    ②工作界面不同
    ③不同部门之间数据交流、利用不好
 
    (4)协同工作
    ①工作方式基本是串行的(如:工艺会签)
    ②部门之间交流不便
    ③工作流程必须要靠人带着纸介质的数据在部门之间传递
 
造成以上问题的原因分析如下:
    (1)产品制造数据的建立
    ①复杂零件的二维图很复杂,读图对闻长
    ②不能直接在三维产品模型上进行工装设计
    ③没有建立数据编码、储存和查找系统
    ④没有典型工艺模板和工装库
    ⑤不能自动提取产品制造所需的资源、工序、工区
 
    (2)产品制造数据的管理
    ①没有统一的 数据管理 平台
    ②产品、工艺、工区、资源没建立相关性
    ③产品制造数据没有版本管理
    ④数据信息化程度低
 
    (3)软件工具集成
    ①没有满足需求的统一软件工具
    ②没有一个软件集成系统
    ③没有统一操作平台
 
    (4)协同工作
    ①数据数字化、信息化不够
    ②没有协同工作平台
    ③工作流程落后
 
2.3某发动机厂PLM系统的需求
    工厂希望通过PLM系统的实施,解决上述存在的问题:
    (1)产品制造数据的建立
    ①基于三维产品模型编制工艺,提高编制工艺效率
    ②基于三维产品模型设计工装,提高设计工装效率
    ③建立数据编码、储存和查找系统,提高数据的重复利用率
    ④建立典型工艺模板和工装库,提高工作效率,减少错误
    ⑤建立上、下游数据借口,改进生产计划和产品制造效率
 
    (2)产品制造数据的管理
    ①建立统一的数据管理平台,便于数据的存取、查找
    ②建立和维护产品、工艺、工区、资源相关性
    ③建立和维护产品制造数据的 版本管理
    ④实现数据信息证,提高数据传递效率
 
    (3)软件工具集成
    ①使用统一的能满足需求的软件工具
    ②提供一个集成的软件系统,具有统一的用户界面
 
    (4)协同工作
    ①提供协同工作平台
    ②实现并行工作方式,尽早发现错误
    ③实现电子会签和任务分配,提高工作效率
 
3某发动机厂 PLM 系统的建设目标
     工厂PLM系统的主要目标是通过对公司存在的问题和需求的分析,提出具体的实施方案,建立一个完整的数字化制造体系。实现所、厂级协同设计与制造;在企业的生产准备阶段,完成产品制造信息的数字化建立和管理;在企业的生产实施阶段,实现精益制造管理模式。最终达到显著提高工作效率、降低生产成本、保证产品质量的目的。
 
    工厂的PLM系统从系统构架来分,可分为以下三个子系统:
    (1)支持企业联盟的数字化协同平台:是该厂和其企业合作伙伴之间必须建立的一个基础环境,以实现数据共享、设计与工艺编制协同、实时对关键点进行检查、数字化模拟装配、项目检查等等。如果没有这样一个基础,和设计部门的紧密协同将变得非常困难。
 
    (2) 制造工艺管理 系统:是连接产品设计和制造执行系统的纽带。由于发动机企业大多数设计与制造分离,因此在制造工艺管理方面需要考虑两方面的内容,首先需要建立并优化一个制造工艺智能数据库,这将极其有效地帮助企业进行制造工艺规划。其次这些信息必须集成到设计所,这将在产品设计阶段,某发动机厂就可以尽可能早地参与,加速工艺规划工作。工艺设计与管理是企业产品设计与制造的重要桥梁。
 
(3)工装设计和管理系统。
    这三个子系统,基于同一个PLM平台,统一的编码体系和数字化产品、工艺和工装信息模型。统一的数字化标准和规范定义。从而实现某型机的产品、工艺、工装和制造资源信息在产品全生命周期中的共享。公司通过实施PLM系统,可以通过以下三个方面的改进大幅度提高工作效率和质量,缩短产品制造周期。
 
(4)建立厂所之间的协同设计、制造平台
    在所和公司之间原先基于纸质的频繁的数据交互将可以通过G-iMAN系统基于电子化的方式自动实现,既提高了:工作效率,又降低了大量与图样打印相关的成本,同时还可以保证数据版本的有效控制。
 
(5)业务流程优化和自动化
    目前在公司的业务流程中有很多是串行工作流程。在这些串行工作流程中,有些是因为业务的实际需要,如备种审批环节,而另外一些串行工作流程到纯粹是因为信息共享环境不成熟造成的,即基于纸张签字导致图样等只能在各个参与部门之间串行传递。
 
    在未来的系统环境下,将可以通过完善的信息共享机制让很多串行进行的会签过程并行化。除了串行改为并行以外,流程优化还包括流程的精简:可以合并的流程应合并,可以省略的流程应去除。
 
(6)实现数字化工艺设计
    很多纸质的工艺规程以及工艺卡片在未来的系统中将通过报表功能自动实现,从而大大减少了不必要的手工劳动,提高准确性。同时典型工装痒的建立将可以减少不必要的重复工装设计,典型工艺库、标准/手册痒的建立将给工艺员进行工艺准备带来极大的便利,提高工艺准备的工作效率。


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