引言
当今时代,制造业面临着的市场环境,具有不断追求交货速度、价格竞争激烈、个性化定制需求日益增加等特征。为了适应快速变化的市场环境,国内一些制造业企业较早地开展了数字化技术的研究与应用,并进行了生产模式(从按订单生产到按照订单组装)的转变,数字技术在产品研发、制造和管理过程中得到了大量应用。
以信息技术为核心的数字化技术已成为解决产品开发、产品加工及生产制造中薄弱环节的最有效的途经,成为提升产品创新能力和企业核心竞争力的关键。也是实现从"中国制造"到"中国创造"的关键。
产品创新数字化技术,经过多年来的持续投入和不断发展,现已具备较为坚实的基础,特别是近年来,国家在积极的引导中国的制造业走上自主创新之路,中国的制造业处于数字化技术实施与应用的重要战略机遇期。日前,笔者有幸参与了由e-works组织的主题为“数字化技术推动中国产品创新”的“2006e-works产品创新数字化国际峰会”,下面就峰会中关于数字化技术实施与应用的一点体会谈谈,希望能给读者带来一点启示。
数字化技术的应用——将创意变为现实
数字化技术是以数字电子计算机硬软件、周边设备、协议和网络为基础的信息离散化表述、定量、感知、传递、存贮、处理、控制、联网的集成技术。制造业数字化技术包括了数字化建模、多学科综合优化、全生命周期数据管理、虚拟产品开发、虚拟加工和虚拟装配、生产线仿真和生产线重构等主要关键技术。
数字化技术使得企业改变了传统的产品开发理论、方法和工具:
(1) 单目标规划向多目标规划的转变;
(2) 串行设计向并行设计的转变;
(3) 生产准备向过程设计的转变;
(4) 实物样机向虚拟样机的转变;
(5) 产品开发严格分工向自主管理的项目小组转变。
随着信息技术的飞速发展和产品开发集成程度的不断增加,数字化技术所包含的内容和在企业中所产生的作用也在日益增加。
数字化技术可以帮助企业将创意很快的变为现实,如数字化技术中的造型软件,利用造型软件进行产品造型设计,可在虚拟环境中使虚拟产品与人发生交互作用,实现设计过程中造型信息的及时反馈和实时评价,并利用网络环境直接面向消费者展示产品外观、性能,克服传统设计的局限,减少了设计周期和费用,使好的创意得以保留,使产品更加符合消费者需求。
PDM/PLM——数字化技术应用的关键环节
数字化产品开发过程需要处理大量信息和数据,包括项目计划、工程图纸、三维实体模型、技术规范、工艺资料、材料清单、说明书、图像等所有与产品密切相关的信息。如何有效地管理这些信息,并使产品数据在生命周期内保持安全、一致和最新,是PDM技术的主要任务.一般PDM
系统包括文档管理、产品结构管理、产品配置管理、工作流程管理、组织资源及与其它应用系统集成接口等模块。PDM的核心思想是将数据、过程和资源统筹管理,保证正确的文档在正确的时间传递给正确的人。因此PDM不仅可以为数字化产品开发系统提供数据统一的集成管理平台,同时也为并行工程的实施提供支撑环境和工具。PLM是PDM技术的深化和发展,除包含PDM性能外,还具有支持扩展企业统一管理整个产品生命周期的能力。
PDM产生于上世纪末,经过近10年的推广应用,PDM/PLM已被广大的制造业企业所接受,并取得了一定的效益,成为制造业企业信息化建设的必由之路。
协同与重用——考量数字化技术应用的重要尺度
协同设计强调使不同地点的管理人员、设计人员、生产人员和用户能够同步或异步地参与设计工作,设计人员能够进行信息交流和共享,达到互相的协调。在协同设计中,对设计文件统一管理,保证了数据的一致性和时效性。协同设计不仅缩短产品的上市时间,而且保证产品的质量。
但由于目前企业没有强制的、可遵循的技术标准和操作规范,设计人员各行其是,操作随意、修改随意、命名随意、存储随意,时间一长,连设计者自身对设计意图、变量含义都解释不清楚,当需要借用他人的零件进行设计时,迅速检索、查找到这个零件文件非常困难,即便是找到了这个零件的模型,也由于电子文件的随意拷贝,很难确定其版本的有效性。在这种设计管理、数据管理的无政府状态下怎么能够实现协同呢?
设计重用和设计创新紧密相关。事实证明,创新设计的5种模式
(综合、转换、类比、开发、第一原理)大多以重用为支持。在产品开发的过程中,设计师乃至企业都能认识到持续创新来源于对现有设计的反复重用。大部分产品设计在本质上都不是全新的,而仅仅是以前设计的改进,能否有效地设计重用将会对开发周期和成本产生重大的影响。而现在很多企业的数字化模型连自身修改都非常困难,一旦需要修改就不得不推倒重来,怎么能实现重用呢?
因此,考量一个企业数字化技术的应用深度如何,可以用协同和重用两个尺度,同样,企业自身也可用这两个尺度来衡量自身数字化技术的应用程度。
PDM/PLM实施——夯实基础,推进应用
由于PDM/PLM的核心是对企业所有与产品有关的数据进行统一管理,所以PDM/PLM实施的第一个难点就是要解决的就是CAD/CAPP/CAM等系统的集成问题,为这些系统搭建一个平台,实现它们之间数据的互联互通。其面临的第二个难点是,由于PDM/PLM系统出现较CAD等系统晚,企业在实施时,就需要解决这些老系统的数据如何导入到新系统中,进行统一管理,而老数据由于数据标准、格式等问题,如零件模型是用体素拼起来的、没有使用参数驱动、特征之间不关联……,使得这项工作的难度加大。从E-works的一项调查结果中我们可以证实这个问题。
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