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    壓縮機網(wǎng) >雜志精華>正文

    壓縮機生命周期管理系統設計思路

       【壓縮機網(wǎng)】本文介紹了在產(chǎn)品生命周期管理系統Teamcenter PLM系統中結合NX三維設計,并以柴油機驅動(dòng)壓縮機產(chǎn)品設計為例,從產(chǎn)品模塊化設計、配置變量定義、BOM配置管理以及BOM生成等方面,闡述了基于PLM系統的產(chǎn)品模塊化設計概念及BOM配置管理的應用思路和實(shí)現方法。此設計方式及BOM配置能有效提高產(chǎn)品設計效率及設計質(zhì)量,減少手工操作的出錯率,進(jìn)一步保證BOM信息的準確性;同時(shí)對于其它壓縮機產(chǎn)品或工業(yè)產(chǎn)品也同樣適用。
     
      一、前言
      眾所周知,對于制造企業(yè)特別是壓縮機制造企業(yè)來(lái)說(shuō),產(chǎn)品生命周期管理是企業(yè)管理的重要部分,與企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益有著(zhù)至關(guān)重要的關(guān)系。PLM系統在實(shí)現企業(yè)的信息集成、提高企業(yè)的管理水平以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率等方面發(fā)揮著(zhù)重要的作用,能有效提高企業(yè)的市場(chǎng)應變能力和競爭能力。
      概括地說(shuō),制造企業(yè)實(shí)施PLM系統具有以下重要的意義:
      1) 企業(yè)產(chǎn)品數據資源的分類(lèi)管理,便于快速檢索,提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率。
      2) 采用有效的版本管理和工程變更管理,解決三維設計文件版本管理的瓶頸問(wèn)題,保證產(chǎn)品數據的準確性和一致性。
      3) 實(shí)現產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的規范化管理。
      4) 建立統一的產(chǎn)品數據管理平臺,工程協(xié)同設計。
      5) 實(shí)現跨部門(mén)的產(chǎn)品信息傳遞,PLM系統提供了產(chǎn)品整個(gè)生命周期的數據和模型,是ERP系統中的產(chǎn)品數據源頭。
      當前PLM系統平臺有很多種,本文介紹了用西門(mén)子Teamcenter系統及集成的NX三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品模塊化設計及BOM配置管理。Teamcenter能與NX高效無(wú)縫集成,兩者都是西門(mén)子公司的產(chǎn)品,具有良好的兼容性。
     
      二、壓縮機產(chǎn)品架構設計
      以柴油機驅動(dòng)的壓縮機產(chǎn)品設計為例,以下介紹在PLM系統中如何高效地進(jìn)行產(chǎn)品(模塊化)設計以及BOM配置方法。
      1.產(chǎn)品模塊化設計概念
      為適應市場(chǎng)上不同客戶(hù)需求,壓縮機產(chǎn)品型號種類(lèi)繁多,同種零部件可能會(huì )衍生出多種不同性能、不同功能,這就使產(chǎn)品的設計、工藝和生產(chǎn)數據大量增加,極易產(chǎn)生數據混亂和數據冗余問(wèn)題?,F代化的生產(chǎn)組織方式引入模塊化設計管理思想,以模塊為對象組織產(chǎn)品設計,將產(chǎn)品某一具體功能所需要的零部件進(jìn)行特定的組合,通過(guò)相應的選擇和組合來(lái)構成不同的產(chǎn)品。這些模塊的產(chǎn)品數據及配置規則數據量較大,需要依賴(lài)信息化系統進(jìn)行管理,實(shí)現設計模塊的有序性和結構化,從而保證數據的準確性和知識的重用性。
      產(chǎn)品模塊化設計就是將產(chǎn)品分成幾個(gè)部分,也就是幾個(gè)模塊,每一部分都是具有獨立功能,具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的單元,相同種類(lèi)的模塊在產(chǎn)品族中可以重復使用和互換,相關(guān)模塊的排列組合就可以形成最終的產(chǎn)品。通過(guò)模塊的組合配置,就可以創(chuàng )建不同需求的產(chǎn)品,滿(mǎn)足客戶(hù)的定制需求;相似性的重復使用,可以使整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的采購、物流、制造和服務(wù)資源簡(jiǎn)化。
      涉及的術(shù)語(yǔ)解釋如下:
      (1) BOM。BOM(Bill of Material)是指物料清單,是用來(lái)描述產(chǎn)品零部件組成和零部件相互關(guān)系的重要信息,體現的是具有一定結構關(guān)系的重要信息。它表明了產(chǎn)品組件、零件直到原材料之間的結構關(guān)系,以及每個(gè)組件所需要的各下屬部件的數量等信息。
      (2)產(chǎn)品總圖全BOM,產(chǎn)品總圖也叫全BOM或超級BOM。它所包含的系統或組件應與產(chǎn)品EBOM模塊或子模塊一一對應。
      (3) EBOM。 EBOM即(工程設計BOM是以工程的模塊化設計為基礎,通過(guò)對產(chǎn)品總圖進(jìn)行BOM配置管理生成。設計BOM是企業(yè)產(chǎn)品設計部門(mén)用來(lái)組織和管理產(chǎn)品所需的零部件物料清單,它是其它BOM視圖的源數據。
      (4) PBOM或MBOM。工藝部門(mén)再按照EBOM來(lái)進(jìn)行零部件和裝配工藝的設計,產(chǎn)生PBOM;制造部門(mén)根據PBOM制訂工藝計劃和工序生成計劃BOM(MBOM)。
      2.壓縮機產(chǎn)品原始架構
      傳統的設計方法中對于柴油機驅動(dòng)的壓縮機產(chǎn)品分為10多個(gè)系統或零件對應有30多個(gè)模塊,每張裝配圖樣可能對應著(zhù)多種模塊信息,這樣在做BOM的時(shí)候沒(méi)有統一標準,僅僅靠設計人員的經(jīng)驗去判斷模塊所要包含的零件類(lèi)型及數量,很容易出錯,而且需要手工輸入,BOM的準確性無(wú)法保證。
      比如某個(gè)整機產(chǎn)品的總圖設計及BOM結構見(jiàn)下表。
     
    壓縮機生命周期管理系統設計思路
     
      可以看到這種設計方式及BOM結構有很多不足:產(chǎn)品架構層次不明朗、模塊和裝配圖樣不能一一對應、模塊的數據來(lái)源不準確,后續的設計改進(jìn)及BOM修改效率低。因此需要對產(chǎn)品設計架構、BOM結構規范進(jìn)行優(yōu)化,并減少手工操作。
      3.壓縮機產(chǎn)品架構模塊化設計
      按照產(chǎn)品模塊化設計精髓,結合原有產(chǎn)品架構的優(yōu)缺點(diǎn),對柴油機驅動(dòng)的壓縮機產(chǎn)品整個(gè)設計架構做了優(yōu)化,定義出產(chǎn)品總圖、部件系統圖。產(chǎn)品總圖表達各個(gè)部件系統的安裝位置以及裝配關(guān)系;產(chǎn)品總圖的下級裝配有各個(gè)部件系統,每個(gè)部件系統具有一定的獨立功能特點(diǎn),具有一定的獨立性;每個(gè)部件系統圖下表達其下級所有的零件裝配示意以及零件位置、數量等。
      按照柴油機驅動(dòng)的壓縮機產(chǎn)品特點(diǎn),把它分成了12類(lèi)部件系統以及對應的12類(lèi)模塊,部件系統圖的名稱(chēng)統一命名為××系統,并與各對應的模塊名稱(chēng)一致,即××系統對應××模塊,如柴油機壓縮機系統對應的模塊名稱(chēng)為柴油機壓縮機模塊。
      壓縮機產(chǎn)品總圖及產(chǎn)品EBOM的設計如圖1所示。
     
    壓縮機生命周期管理系統設計思路
     
      產(chǎn)品總圖和產(chǎn)品EBOM的層次結構完全一致,系統圖、模塊的種類(lèi)數量完全一樣;每個(gè)系統圖只對應同一種模塊,同一種模塊不會(huì )對應到多個(gè)系統圖,模塊下的零件種類(lèi)數量完全跟系統圖的明細一致,避免了原先需要人為判斷、手工操作存在的問(wèn)題,BOM的準確性可以得到很好的保證。整個(gè)產(chǎn)品設計架構、BOM結構清晰明了,能有效提高產(chǎn)品設計的效率和質(zhì)量。
     
      三、PLM系統中產(chǎn)品總圖設計及BOM配置
      1.PLM系統主要ITEM類(lèi)型
      在此Teamcenter系統中對工程數據定義的ITEM類(lèi)型有很多,與本文相關(guān)的ITEM如下:
      (1) 產(chǎn)品用于管理企業(yè)產(chǎn)品(總圖和EBOM)的相關(guān)數據。
      (2) 零組件用于管理產(chǎn)品下面層級的零組件相關(guān)的數據,包括系統圖、零件圖、模塊等。
      (3) View視圖是Teamcenter系統中表示BOM結構的一種方式。
      2.產(chǎn)品總圖及系統設計
      存PLM系統中按照優(yōu)化后壓縮機產(chǎn)品總圖架構進(jìn)行全新設計,結合PLM系統中集成的3D設計軟件搭建出整個(gè)產(chǎn)品的整體架構。
      首先在Teamcenter系統中創(chuàng )建好產(chǎn)品總圖ITEM、各系統圖ITEM、部分主要零件ITEM;然后在NX中將各系統圖裝配到產(chǎn)品總圖下,可結合自上而下或自下而上的三維設計裝配方法進(jìn)行各系統圖下零件圖的設計。
      具體的產(chǎn)品設計、零部件裝配方式與PLM系統外的NX裝配設計基本一樣,以某個(gè)壓縮機產(chǎn)品設計為例,裝配設計完成后在NX裝配導航器中的示例如圖2所示。
    壓縮機生命周期管理系統設計思路
     
      整個(gè)產(chǎn)品總圖是88292020-709,其下級分別有12種部件系統,其中有兩個(gè)柴油機—壓縮機系統、電氣系統,分別用于區別比較火的兩種機型。
      在Teamcenter系統結構管理器中可以看到此產(chǎn)品ITEM的View視圖結構如圖3所示。
    壓縮機生命周期管理系統設計思路
     
      產(chǎn)品總圖全BOM作為各產(chǎn)品機型EBOM的數據源,方便實(shí)現變量配置生成,在裝配設計時(shí)有幾個(gè)原則:首先,所有各系統都要裝配到總圖中,如果有多個(gè)同類(lèi)系統也需要裝配,如兩個(gè)電氣系統;其次,每個(gè)系統下級的所有零件選項都要裝配進(jìn)來(lái),如柴油機-電動(dòng)機壓縮機系統中需要有多個(gè)柴油機、壓縮機主機,都必須裝配進(jìn)來(lái);再者,NX總圖的裝配結構需要符合產(chǎn)品的BOM規范要求。
      3.產(chǎn)品總圖配置和EBOM生成
      (1) 產(chǎn)品BOM配置管理的基本流程產(chǎn)品BOM配置管理的流和如圖4所示。
     
    壓縮機生命周期管理系統設計思路
     
      Teamcenter系統根據NX總圖裝配結構樹(shù)自動(dòng)生成View視圖,此View視圖就是產(chǎn)品的全BOM。
      全BOM經(jīng)過(guò)變量配置,得到各系統及下級零件的唯一選項。根據配置好的各系統及下級零件清單通過(guò)復制到對應模塊的下級,最后生成EBOM。生成的EBOM通過(guò)IT程序自動(dòng)傳輸到ERP系統中,供下游部門(mén)使用。
      (2) 在產(chǎn)品總圖View視圖上做配置管理。產(chǎn)品總圖作為全BOM,其包含了產(chǎn)品所有機型的產(chǎn)品數據信息,為了準確獲得指定機型的BOM清單信息,因此需要結合Teamcenter系統的配置管理功能,設定變量參數并應用到有多選項的系統或零件上。
      首先找到此產(chǎn)品總圖并進(jìn)入結構管理器,并打開(kāi)“數據面板”建進(jìn)行變量定義及配置。
      a 定義變量選項,從最底層有多選項的零組件的父級開(kāi)始定義變量,逐層往上定義。
      對于一個(gè)系統,如果其下級有多選項如多個(gè)柴油機(功率、頻率、防護等級等不同),則就要先選定此系統然后通過(guò)“新建選項”來(lái)定義對應變量。
      對于一個(gè)總圖,如果其下級有多選項如多個(gè)柴油機壓縮機系統,則就要先選定此總圖然后定義對應變量。
      在總圖上設置和各系統的一樣變最,重復的相同變量名稱(chēng)只設1個(gè)即可。變量名稱(chēng)、變量值都需完全一樣。
      b 定義總圖上變量選項和各系統變量選項的鏈接關(guān)系,實(shí)現從總圖配置驅動(dòng)下級系統配置。
      c 定義總圖或系統下級有多選項的變量顯示條件。
      (3) 按產(chǎn)品總圖配置生成EBOM及模塊內容
      a 產(chǎn)品總圖在完成了以上的配置管理后,就能根據具體機型的配置信息選擇相關(guān)變量值,查看其詳細的BOM信息。
      b 根據此產(chǎn)品總圖包含的機型,征Teamcenter系統中分別創(chuàng )建對應的產(chǎn)品EBOM以及下級模塊ITEM。每個(gè)產(chǎn)品總圖根據變量選項的不同,會(huì )對應有多個(gè)產(chǎn)品EBOM;每個(gè)系統圖根據變最選項的不同,會(huì )對應有多個(gè)模塊,需要分別創(chuàng )建。
      c 分別將不同的模塊掛在相應的產(chǎn)品EBOM下,每個(gè)EBOM 下類(lèi)似產(chǎn)品總圖有相關(guān)數量的模塊;模塊下的內容暫時(shí)為空。
      d 存結構管理器中拆分為兩個(gè)窗口,一個(gè)為產(chǎn)品總圖,另一個(gè)為具體產(chǎn)品EBOM,經(jīng)過(guò)配置后復制系統圖下的數據到相對應的模塊中,即可完成BOM內容。
      按照以上方式,依次設置選項值,打開(kāi)對應的EBOM,從而完成所有EBOM及模塊的內容。
      e 保存各選項變量值的配置結果,配置名稱(chēng)用對應的EBOM號,以后可以隨時(shí)加載此配置結果,方便查看機型信息,對比BOM的正確性。
      f 在完成EBOM的內容生成后,按照Teamcenter系統中相關(guān)工作流程自動(dòng)傳輸EBOM信息到ERP系統中,供下游部門(mén)使用生成相關(guān)PBOM或MBOM。
     
      四、結語(yǔ)
      壓縮機產(chǎn)品作為一種重要的通用設備,使用應用范圍很廣;特別是螺桿式空氣壓縮機的制造批量大,每個(gè)產(chǎn)品可以衍生出很多不同型號機型但是大同小異,因此充分利用產(chǎn)品模塊化設計概念,BOM設計規范,結合PLM系統的數據管理及BOM配置功能,能大大提高產(chǎn)品設計效率及產(chǎn)品設計質(zhì)量,不斷提升壓縮機產(chǎn)品的競爭力。
      當前PLM系統在國內應用范圍已經(jīng)越來(lái)越廣泛,雖然各個(gè)PLM系統的管理及設計流程不盡相同,相關(guān)的操作流程也會(huì )有相應的變化,希望本文可以對于廣大工程設計人員有借鑒參考作用,從而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程更加完善,使產(chǎn)品整個(gè)生命管理周期更加具有價(jià)值。
     

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