2012年11月22-23日，“第八屆中國制造業產品創新數字化國際峰會”在深圳隆重召開。本屆峰會的主題為“數字化技術驅動產品創新”。在22日上午的“構建數字化時代的產品創新體系”主題大會上，開目公司副總經理賈華文做了題為“創新時代的制造企業數字化工藝與制造策略” 的精彩演講，本文為小編對賈經理演講內容的整理。論壇由e-works總經理黃培主持。
開目公司副總經理 賈華文
1 開目公司概況
武漢開目信息技術有限責任公司正式成立于1996年12月，是華中科技大學產業集團控股的有限責任公司。開目軟件從1991年業已開始自主研發經過20余年品牌積累和探索，已逐步發展成為國內領先的PLM產品和解決方案供應商，開目公司具備了自主創新的系列產品及研發能力，擁有貫穿企業產品全生命周期的PLM系列產品，產品包括 CAD/CAPP/3DCAPP/PDM/PLM/MES/工藝管理系統等一系列獨立自主版權軟件。多年的發展，同時使開目擁有了寶貴的財富——廣泛而深厚的中國高端制造業用戶基礎，客戶遍及航空航天、汽車、船舶、工程機械、電子、兵器、裝備、機床等多個行業，在國內客戶數量超過6000家。開目公司在全國30個省市、自治區建立了銷售和服務網絡，為客戶提供快速、高效、優質的服務和技術支持，致力于成為世界領先的數字化工藝與制造解決方案供應商。
圖1 開目公司發展歷程
開目公司一直以來堅持自主創新。除了享譽業界的開目CAD、開目CAPP、開目PDM經典產品外，經過前期長時間的研發準備，從2010年開始又率先逐步推出了幾款具有創造性的產品。三維裝配工藝規劃軟件-KM3DCAPP-A，是開目公司專注于產品創新領域研發的中國首創的三維裝配工藝規劃軟件，開啟了三維CAPP新紀元；三維加工工藝規劃軟件-KM3DCAPP-M目前在緊密的研發中，它會是中國首創的將傳統加工與三維技術完美結合的三維加工工藝規劃軟件，預計在明年4月份發布；工藝的規劃要依靠制造的實現進行產品的交付，制造執行管理系統- KMMES是中國離散制造業企業首選制造執行管理系統，信息化服務于生產，使制造過程透明無間，打開離散性制造業企業制造過程“黑盒子”。
2 制造業面臨的新挑戰及應對策略
當前，全球經濟陰云密布，中國制造業正面臨空前挑戰。在勞動力成本迅速提升的同時，各個行業都呈現出供過于求的市場格局。因此，制造企業要想在激烈的國內外競爭中勝出，唯有大力提升自主創新能力，提升產品的性價比和附加值。過去四十年的實踐表明，以CAD、CAE、CAM、CAPP和PLM為代表的數字化技術是制造業創新的基石，深化應用數字化技術，是世界級制造企業建立差異化競爭優勢的必由之路。
圖2 數字化技術支持下的產品創新
雖然就產品全生命周期而言可能包含更多的階段，但當前大多數企業核心的需求是以設計、工藝、制造（包括裝配）階段為重點，打通這三個環節之間的業務鏈和信息流，實現這三個環節與采購、成本、質量、計劃、服務等的信息集成與信息交互。其中提高工藝設計和制造過程信息化水平是當前的重點和難點。基于上述的認識，開目公司提出了自己的PLM解決方案。開目PLM的解決方案分為幾個相互獨立又可以無縫集成的部分。首先是針對產品生命周期的需求和設計階段的管理，主要包括KMCAD、KMPDM、KMBOM、編碼管理、CAD集成工具等軟件產品；其次，針對產品生命周期的工藝規劃階段，我們有工藝規劃與工藝過程管理解決方案，包括工藝管理系統、CAPP工具、參數化CAPP、三維裝配、三維機加、工時管理、工裝管理等軟件產品；針對產品制造過程，有制造過程管理解決方案，包括車間資源管理、生產調度排產、生產過程管理、生產現場質量跟蹤、看板監控系統等軟件產品。這三個部分的數據，可以統一集成到開目的數據中心里，數據中心包括產品數據中心、企業數據資源管理、編碼中心、用戶權限管理中心、數據挖掘引擎、知識管理、決策支持等軟件產品。
圖3 開目PLM整體解決方案
3 數字化工藝策略—KM3DCAPP-A
工藝規劃與過程管理是我目前制造業企業相對關注的問題也是較為薄弱的環節，下面以裝配工藝規劃為例跟大家分享應對的策略。設計手段從“甩圖板”到“三維”已經過了多年，而在工藝方面，廣大的制造業企業仍然在采用二維卡片的形式編寫工藝指導現場生產。傳統的裝配工藝毫無疑問面臨著巨大挑戰：設計三維化后，工藝、生產怎樣三維化？大段的裝配過程如何更簡潔準確地描述？裝配前如何保證裝配可行性？如何實現虛擬數字化樣機？ 三維產品展示、維修、售后文檔？等等……那么，制造企業該如何提升裝配工藝設計能力？
三維裝配工藝規劃軟件-KM3DCAPP-A復用產品在三維設計階段的成果，可以直接導入三維模型結構，在虛擬的實體環境下完成裝配動作設計；用“拆卸”的方式定義“裝配”，設計數據共享，操作簡便易用；提供多種定義裝配方法，在定義動作的時候可以加入大量的工藝的圖解及步驟說明，包括裝配清單，在裝配過程當中可以實體引入工裝夾具等制造資源還可以實時的進行機構的運動仿真；除了機械零部件以外，KM3DCAPP-A還可以實現實體的電纜電線建模，在建模之后可以實現三維布線仿真，模擬手工真正的線纜放線動作實現，整個線的走向纏繞動作。
還可以進行裝配尺寸、裝配干涉檢查等工藝性驗證，支持多種形式的工藝信息的輸出，包括三維的視頻、二維工藝卡片、PDF格式，還可以加入音頻說明。除此之外，這款軟件也可以用于進行用戶手冊、維修指南、產品推介等其它場合的應用。
圖4 KM3DCAPP-A多樣、全面的工藝圖解
圖5 KM3DCAPP-A工具安裝過程干涉檢查
圖6 KM3DCAPP-A三維布線仿真
4 數字化制造策略—KMMES
有了好的工藝規劃怎么樣來實現產品的制造和交付呢？如今，離散制造企業面臨的挑戰重重，計劃趕不上變化，計劃難以指導生產；人員流動頻繁，生產安排困難；重金買回的設備利用率到底是多少；定額工時難以確定，同時統計任務繁重；生產進度難以監控、質量責任難以界定，等等問題成為生產管理者函待解決的問題。我們如何改善生產管理呢？
圖7 開目制造過程管理解決方案
開目制造執行管理系統（KM Manufacturing Execution System，簡稱KMMES）是針對制造現場的制造過程管理，位于上層的計劃、設計管理系統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理信息系統。基于ISA-95 的標準，秉承“信息服務生產、制造透明無間”的理念，包括車間資源建模、計劃管理排產、任務調度管理、作業執行管理、物料跟蹤管理、質量過程管理、車間事件管理、人員管理、工裝管理、設備運行管理、看板監控、統計分析核心業務功能模塊。
由于時間關系，每個模塊不可能給大家詳細介紹，在此僅僅簡要介紹一些重點模塊。
人員管理模塊：對于離散型制造企業而言人、機、料是最為重要的。流程性行業而言人的因素非常重要，包括人員的技能、經驗、考勤等等，甚至一個工人的心情好壞與否都有可能影響進度。開目MES結合刷卡考勤，在MES中管理人員是否到崗。管理人員技能等級及考試。兩者結合優化后續的人員任務安排。出具日報、周報、月報評價人員的工作表現、績效考核。
設備運行管理：開目MES中利用設備聯網，實現設備的數據采集，這里紅、黃、綠顏色表示不同的設備狀態。采用可視化看板監控設備的基本信息、狀態、執行的任務。分析各臺關重設備的開機率、關機率、故障率、利用率以及OEE設備綜合效能分析，找到瓶頸所在。
物料跟蹤管理：全面對生產過程中的物料進行跟蹤管理，從采購計劃的生成，到物料入庫檢驗、齊套出庫、在制品的跟蹤，提高生產中的批次物料齊套率、物料配送的準時性。實現企業在正確的時間生產正確的物料的目標。
高級計劃排產管理：介紹完人、機、料，我們接著看看開目是如何實現生產計劃優化的目標。開目公司內嵌全球領先的高級計劃排產引擎，實現工序級的計劃排產。這個引擎在全球的離散制造業的市場占有率第一。開目公司在此基礎上，進行行業定制，并實現排產—結果分析—重新設置策略—再排產的模擬優化迭代過程，直至得到一個優化的作業安排，進入到任務調度中。
作業執行管理：計劃生成派工后，MES采用多種方式在第一時間將任務下達到執行者手中，并將進度采集上來。開目MES提供觸摸屏的操作方式，簡單方便，傻瓜式的。條碼的采集方式，我們支持一維、二維條碼。打印帶條碼的派工單或企業的其它單據，在現場掃描條碼采集數據。
現在很多企業都在提三維模型下車間，因為越來越多的企業都在使用三維CAD，這是不可擋的趨勢。開目MES實現各種技術文件的現場可視化。通過觸摸屏終端，加工的工人可以查看自己加工任務參考的技術指導文件、二維圖紙、三維模型、工藝文件、三維仿真、操作規程等等。顯示三維仿真：如對裝配，我們很難用語言表達清楚一個裝配過程，為了快速指導工人裝配新產品，我們可以將裝配仿真發布到車間供工人學習。
質量過程管理：產品質量就是企業的生命。JIT生產理論中最重要的一條就是：制定技術標準并保證維持。開目MES根據工藝文件生成質量檢驗計劃，并將檢驗計劃隨同制造計劃下達到車間，在車間進行質量數據采集、質量問題處理跟蹤，并實現質量統計分析，從而改進質量。
看板管理：在車間設置看板，對于提高管理效率至關重要。一方面提高管理信息的可視性，另一方面提高員工執行的規范意識。開目MES中提供10余種行業通用的看板，并支持用戶根據自己的需要擴展定義。如計劃任務進度的看板、報警看板、任務日報看板、設置虛擬現實的車間看板。看板可以展液晶屏幕上、觸摸屏上或者LED顯示屏上，形式多樣。
統計分析：對于企業的管理者來說，最重要的是及時獲知企業的各項KPI指數完成如何，因此為他們提供豐富便捷的統計報表是必須的。開目MES提供40多種離散制造行業的所用報表，這些報表不僅僅提供C/S模式，還可以直接基于IE訪問，無需安裝任務軟件。這些報表之間的信息彼此關聯，用戶可以層層挖據相關信息。如在任務匯總月報中，我們希望查看哪些任務未達產完成，進一步我們希望知道這些未達產完成的任務執行的設備運行效率如何。
圖8 KMMES系統中質量過程管理體系
圖9 看板管理
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本文標題：創新時代的制造企業數字化工藝與制造策略
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