一、企業(yè)簡(jiǎn)介
北京新立機(jī)械有限責(zé)任公司（國(guó)營(yíng)第六九九廠，以下簡(jiǎn)稱六九九廠）隸屬于中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院，建廠55年。是科工集團(tuán)公司武器系統(tǒng)地（艦）面總裝、調(diào)試廠及關(guān)鍵件、大型件生產(chǎn)加工中心。國(guó)家大型二級(jí)企業(yè)、國(guó)家一級(jí)計(jì)量單位、國(guó)家檔案管理一級(jí)單位和中國(guó)500家最大機(jī)械工業(yè)企業(yè)之一。企業(yè)占地面積三萬(wàn)一千余平方米，科研生產(chǎn)用建筑面積五萬(wàn)一千余平方米，現(xiàn)有職工1600多人。
公司工藝種類齊全、加工設(shè)備精良、檢測(cè)手段完善，下設(shè)精密鑄造、表面處理、橡膠塑壓、熱處理、等15個(gè)生產(chǎn)車間，形成了完善的技術(shù)、質(zhì)量、生產(chǎn)控制系統(tǒng)，是集工藝設(shè)計(jì)、研發(fā)制造、檢測(cè)為一體的機(jī)電復(fù)合型的國(guó)防尖端武器研制和批量生產(chǎn)骨干企業(yè)。
圖1 北京新立機(jī)械有限責(zé)任公司
二、企業(yè)信息化應(yīng)用總體現(xiàn)狀
六九九廠信息化建設(shè)注重制造管理領(lǐng)域和工程應(yīng)用領(lǐng)域信息化的雙重建設(shè)的目標(biāo)，努力實(shí)現(xiàn)信息化與機(jī)械化融合，經(jīng)過(guò)十幾年的信息化系統(tǒng)建設(shè)，建成了以TIBCO集成平臺(tái)為核心的PDM/CAPP/ERP集成化工作系統(tǒng)。在工程信息化應(yīng)用領(lǐng)域六九九廠還積極開(kāi)展了DNC、生產(chǎn)線重構(gòu)仿真、加工過(guò)程仿真、鑄造過(guò)程仿真、虛擬裝配等項(xiàng)目的建設(shè)，具備基于DNC的底層設(shè)備控制能力，網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的區(qū)域的數(shù)控設(shè)備已基本聯(lián)入DNC通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)NC程序的網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸、海量存儲(chǔ)、高速傳輸和集成化管理。通過(guò)資源整合、信息與知識(shí)共享和流程再造，基本實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈武器系統(tǒng)生產(chǎn)與管理的數(shù)字化、虛擬化和集成化。
在制造管理領(lǐng)域三大系統(tǒng)ERP、PDM、CAPP。ERP在基礎(chǔ)物料管理、物資進(jìn)銷存、產(chǎn)品齊套管理方面得到應(yīng)用。PDM現(xiàn)已管理所有在制型號(hào)的工藝文件和過(guò)程管理，已建立近3000個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。所有工藝人員均使用CAPP輔助工藝編制。此外在管理領(lǐng)域，協(xié)同辦公(OA)、車間制造執(zhí)行（MES）、財(cái)務(wù)管理、供應(yīng)鏈、質(zhì)量管理系統(tǒng)、計(jì)量管理系統(tǒng)、車間立體庫(kù)等系統(tǒng)均已在企業(yè)管理中發(fā)揮重要作用。
三、參評(píng)信息化項(xiàng)目詳細(xì)情況介紹
1.項(xiàng)目背景介紹
隨著集團(tuán)業(yè)務(wù)流程和信息集成的發(fā)展需求，在航天科工集團(tuán)第二研究院“五統(tǒng)一”的大原則和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、型號(hào)數(shù)據(jù)格式、型號(hào)研發(fā)流程等方面“全院一盤(pán)棋”的總體思路下，公司需建立全院級(jí)完整而統(tǒng)一技術(shù)狀態(tài)管理平臺(tái)和設(shè)計(jì)制造一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)跨單位產(chǎn)品數(shù)據(jù)審簽及傳遞，技術(shù)文件電子會(huì)簽，工藝部門(mén)提前介入設(shè)計(jì)過(guò)程，無(wú)紙化數(shù)據(jù)發(fā)放，三維模型下廠等功能。
結(jié)合PDM/PLM產(chǎn)品發(fā)展形勢(shì)，在院和六九九廠承接生產(chǎn)任務(wù)的上游設(shè)計(jì)所都采用PTC公司的WINDCHILL系統(tǒng)作為型號(hào)協(xié)同和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理平臺(tái)的形勢(shì)下，同時(shí)考慮到應(yīng)用的簡(jiǎn)便性以及SmarTeam與WINDCHILL異構(gòu)PDM系統(tǒng)集成的復(fù)雜性，六九九廠做出了更換PDM產(chǎn)品為WINDCHILL的決策，并開(kāi)展了一系列的系統(tǒng)實(shí)施。
2.項(xiàng)目目標(biāo)與實(shí)施原則
開(kāi)發(fā)基于WINDCHILL PDM的CAPP系統(tǒng)集成應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)工藝全過(guò)程管理與集成，提高六九九廠產(chǎn)品的研制和工藝設(shè)計(jì)及管理水平。該系統(tǒng)面向六九九廠工藝系統(tǒng)及相關(guān)部門(mén)，圍繞PDM中的產(chǎn)品BOM進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和管理，覆蓋產(chǎn)品工藝路線、規(guī)程的編制，材料消耗定額編制，工藝資源、審批流程及工藝變更管理等業(yè)務(wù)流程，最終建立以信息集成和工藝知識(shí)為主體，基于網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與信息管理一體化的工藝信息集成系統(tǒng)。圖2為PDM與CAPP系統(tǒng)集成框架結(jié)構(gòu)圖。
圖2 系統(tǒng)集成框架結(jié)構(gòu)圖
3.項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹
3.1 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）
在六九九廠建立統(tǒng)一CAPP系統(tǒng)平臺(tái)，使其覆蓋企業(yè)內(nèi)部各專業(yè)工藝類型的工藝設(shè)計(jì)環(huán)境，并滿足現(xiàn)有工藝標(biāo)準(zhǔn)化要求與工藝管理要求、適應(yīng)各專業(yè)工藝設(shè)計(jì)與工藝管理現(xiàn)狀，可以與企業(yè)內(nèi)其他信息系統(tǒng)集成的多接口軟件系統(tǒng)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)企業(yè)特定需求的二次開(kāi)發(fā)定制，以及相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制定，進(jìn)一步規(guī)范工藝編制過(guò)程與工藝文檔管理，提高工藝編制效率與質(zhì)量。
3.1.1 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）建設(shè)方案及關(guān)鍵技術(shù)
1）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）工藝信息建模
工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是典型的復(fù)雜問(wèn)題，所涉及的范圍十分廣泛，用到的信息量和知識(shí)量非常龐大，為了將這些信息和知識(shí)以基于知識(shí)庫(kù)的方式組織和管理起來(lái)，CAPP系統(tǒng)就需要建立符合各專業(yè)工藝所需的數(shù)據(jù)模型，六九九廠按不同專業(yè)工藝類型在CAPP系統(tǒng)中建立了十九種工藝設(shè)計(jì)模型，如圖3所示。
圖3 工藝信息建模
2）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）規(guī)程模板定制
在CAPP系統(tǒng)中利用二維繪圖功能，按院標(biāo)QE/WE008-2000標(biāo)準(zhǔn)的所規(guī)定的卡片格式繪制工藝卡片，并根據(jù)分析卡片模板單元格的屬性，通過(guò)系統(tǒng)的屬性定義功能，將卡片上的單元格和數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段關(guān)聯(lián)（如圖4），實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，并嚴(yán)格按照企業(yè)的要求設(shè)置填寫(xiě)文字的字體、大小、對(duì)齊方式等參數(shù)。卡片屬性定義后，根據(jù)卡片在工藝規(guī)程中的彈出順序及卡片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)，進(jìn)行卡片類型的定義。
圖4 工藝卡片屬性定義
3）計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）建立工藝規(guī)程
按照企業(yè)各專業(yè)的需求，將所需的工藝文件、管理文件建成相應(yīng)的工藝規(guī)程，一種工藝規(guī)程是由一張或多張工藝卡片組成的。在工藝卡片模板定制完成后，系統(tǒng)提供規(guī)程模板管理功能，按照航天二院的需求進(jìn)行各種工藝規(guī)程的管理。
3.1.2 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）系統(tǒng)定制開(kāi)發(fā)功能
材料定額計(jì)算，工藝人員在編制工藝時(shí)，使用CAPP系統(tǒng)專用開(kāi)發(fā)的材料定額功能命令調(diào)出材料定額編制對(duì)話框，然后所有的計(jì)算都在該對(duì)話框中完成。
工藝信息統(tǒng)計(jì)匯總，各專用工藝規(guī)程編制完成后，系統(tǒng)可以通過(guò)專用開(kāi)發(fā)或者自定義方式實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部要求的各種報(bào)表的統(tǒng)計(jì)匯總，如：標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)件匯總；電氣材料匯總等。
3.1.3 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAPP）實(shí)施及應(yīng)用效果
六九九通過(guò)全面應(yīng)用CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)）系統(tǒng)，提高工藝數(shù)據(jù)的重用性、準(zhǔn)確性、一致性，通過(guò)工藝的不斷優(yōu)化和工藝經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，為后續(xù)新產(chǎn)品提供了工藝知識(shí)的積累及借用空間。通過(guò)實(shí)施CAPP系統(tǒng)，避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入，節(jié)省了工藝準(zhǔn)備的時(shí)間，提高了工藝設(shè)計(jì)水平和工藝效率，提升企業(yè)先進(jìn)制造水平。
3.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）建設(shè)
實(shí)現(xiàn)PDM中以BOM為核心的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)的工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，為六九九廠單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)源管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)工藝準(zhǔn)備過(guò)程管理；實(shí)現(xiàn)工藝文件的集成管理：工藝文件的版次、有效性管理，工藝文件的流程簽署、更改等過(guò)程以及與院其它單位的數(shù)據(jù)協(xié)同管理。
3.2.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）總體框架建設(shè)方案及關(guān)鍵技術(shù)
圖5 windchill pdm業(yè)務(wù)流程框架
1）PDM系統(tǒng)權(quán)限管理
PDM系統(tǒng)中有兩種權(quán)限管理的方式：靜態(tài)權(quán)限控制是通過(guò)對(duì)按工作組、角色、用戶、參與者設(shè)定對(duì)產(chǎn)品/存儲(chǔ)庫(kù)的權(quán)限；動(dòng)態(tài)權(quán)限控制是通過(guò)生命周期、工作流，即通過(guò)程序直接對(duì)指定的用戶，針對(duì)當(dāng)前的對(duì)象賦予讀取、更改的權(quán)限。六九九廠PDM系統(tǒng)的核心功能模型可劃分為三層：
第一層：跨單位集成層。六九九廠的PDM系統(tǒng)將部署院協(xié)同型號(hào)研制平臺(tái)的功能，實(shí)現(xiàn)總裝總調(diào)模裝實(shí)物的生產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)管理、跨單位數(shù)據(jù)審簽管理、跨單位數(shù)據(jù)收發(fā)管理。
第二層：型號(hào)工藝設(shè)計(jì)管理層。以PDMLink9.1系統(tǒng)為支撐，實(shí)現(xiàn)以下核心功能：生產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)管理、CAPP集成、工藝流程管理、工裝設(shè)計(jì)管理等。
第三層：資源庫(kù)管理層：以全院統(tǒng)一的優(yōu)選設(shè)計(jì)資源庫(kù)為基礎(chǔ)，向六九九廠同步優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、優(yōu)選元器件庫(kù)，六九九廠還可以在此基礎(chǔ)上建立本廠適用的外購(gòu)件庫(kù)等。
2）同研究院及各單位協(xié)同
六九九廠在試點(diǎn)型號(hào)容器下建立的批次Part及其所關(guān)聯(lián)的所有工藝BOM（包括其關(guān)聯(lián)的所有工藝文件）將自動(dòng)定期向院系統(tǒng)提交，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)單位的工藝會(huì)簽功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的發(fā)放接收功能，設(shè)計(jì)單位通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)放單，可以將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、三維模型、二維圖、技術(shù)文件、變更通知單批量發(fā)送給六九九廠。六九九廠通過(guò)數(shù)據(jù)接收流程接收到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，接收到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)保持與設(shè)計(jì)單位相同的主要內(nèi)容、屬性、狀態(tài)和關(guān)聯(lián)關(guān)系。根據(jù)發(fā)放數(shù)據(jù)的狀態(tài)不同，數(shù)據(jù)的發(fā)放包括預(yù)發(fā)放和正式發(fā)放兩種形式，六九九廠收到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)將自動(dòng)存儲(chǔ)在六九九廠PDM系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的型號(hào)容器中，具體存儲(chǔ)位置為型號(hào)容器/跨單位接收的數(shù)據(jù)/XX單位。
收到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以被PDM系統(tǒng)的用戶進(jìn)行搜索、查看，并在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換為工藝BOM。對(duì)接收到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)只有讀權(quán)限，無(wú)修改權(quán)限。當(dāng)設(shè)計(jì)單位發(fā)生了設(shè)計(jì)變更，由設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)放單將變更通知單和新版本數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送到我廠，接收數(shù)據(jù)后，將方便的查看到變更通知單及其關(guān)聯(lián)的新、舊版本數(shù)據(jù)。
3）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的利用
PDM系統(tǒng)將提供基于產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)批量下載設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的能力，為制造工藝和CAM加工提供準(zhǔn)確數(shù)字化模型。批量下載功能下載的數(shù)據(jù)包括三維模型文件，二維圖紙文件，技術(shù)文件OFFICE格式等，工藝人員可以將數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容批量下載，并在本地PRO/E、Office環(huán)境下打開(kāi)并進(jìn)行后期工作。
批量下載主要內(nèi)容時(shí)首先選擇設(shè)計(jì)BOM的頂層Part，系統(tǒng)將對(duì)整棵設(shè)計(jì)BOM按最新配置規(guī)范進(jìn)行遍歷，并下載所有關(guān)聯(lián)三維模型、二維圖和技術(shù)文件的主要內(nèi)容，以壓縮包的形式供用戶保存在本地。
3.2.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）實(shí)現(xiàn)的功能及應(yīng)用效果
實(shí)現(xiàn)與院系統(tǒng)的工藝BOM自動(dòng)同步，與各設(shè)計(jì)所、制造廠的跨單位的電子數(shù)據(jù)發(fā)放和跨單位的電子簽審流程，保證了制造輸入的及時(shí)性、正確性、可利用性。 建立以工藝BOM為核心的工藝產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模式，對(duì)工藝BOM的產(chǎn)生、狀態(tài)控制、更改控制、向下游系統(tǒng)的傳遞都進(jìn)行了嚴(yán)格的管理。實(shí)現(xiàn)了與CAPP、OA、ERP系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝文件、待辦事項(xiàng)等信息的集成。
WindchillPDM系統(tǒng)的應(yīng)用有效地提高了工藝設(shè)計(jì)工作效率，提高了工藝管理水平，縮短了工藝準(zhǔn)備周期，降低了生產(chǎn)成本，加強(qiáng)了工藝數(shù)據(jù)一致性和規(guī)范性，提高了工藝數(shù)據(jù)的共享程度和復(fù)用率，切實(shí)地推動(dòng)了北京新立機(jī)械有限責(zé)任公司產(chǎn)品制造向信息化、敏捷化、集成化的方向發(fā)展。
3.3 CAPP與PDM集成方案及關(guān)鍵技術(shù)
3.3.1 BOM數(shù)據(jù)的集成
在WINDCHILL系統(tǒng)菜單添加導(dǎo)出BOM功能入口，用戶手工選擇WINDCHILL系統(tǒng)中的產(chǎn)品,，將產(chǎn)品的工藝BOM信息導(dǎo)出到CAPP系統(tǒng)中建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)（圖6）。當(dāng)工藝BOM發(fā)生更新時(shí)，由具有權(quán)限的工藝人員在WINDCHILL中維護(hù)完成后，通過(guò)導(dǎo)出BOM功能將更新后的工藝BOM二次導(dǎo)入或多次導(dǎo)入到CAPP系統(tǒng)（WINDCHILL系統(tǒng)輸出工藝BOM更新文件xml傳遞給CAPP系統(tǒng)），CAPP系統(tǒng)利用轉(zhuǎn)換工具將xml文件更新為CAPP內(nèi)部可使用的工藝BOM，實(shí)現(xiàn)工藝BOM的更新。
圖6 WINDCHILL系統(tǒng)中BOM集成菜單
3.3.2 工藝文檔檢入及修改
在CAPP系統(tǒng)中菜單中添加檢入功能入口，用戶編制完成工藝文件，觸發(fā)檢入命令，實(shí)現(xiàn)工藝文件源文件、PDF格式文件和XML文件檢入到WINDCHILL系統(tǒng)中，同時(shí)CAPP系統(tǒng)對(duì)文件進(jìn)行加鎖處理。
3.3.3 工藝文件瀏覽和查看
在WINDCHILL環(huán)境中，對(duì)WINDCHILL保存的工藝文件源文件或PDF格式文件（PDF文檔作為工藝文檔表示法）進(jìn)行瀏覽和批注查看。
3.3.4 工藝文件更改
CAPP與PDM集成涉及到工藝文件的普通更改和新增更改兩種方式。更改流程中要將簽署信息（含更改信息）傳遞到CAPP 系統(tǒng)中打印簽名，并傳回WINDCHILL系統(tǒng)。流程完畢時(shí)，通知CAPP修改狀態(tài)。
3.3.5 工藝文檔簽署及打印
工藝文件在PDM系統(tǒng)中提交審簽，定版生效后回傳簽署信息和定版標(biāo)識(shí)，重新生成附帶簽署信息的源文件、PDF格式文件和XML文件再次自動(dòng)檢入到WINDCHILL系統(tǒng)中并覆蓋舊文件。
4.效益分析
自集成系統(tǒng)上線以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了基于PDM的CAPP系統(tǒng)集成環(huán)境下的工藝工作全過(guò)程管理，達(dá)到了以下目標(biāo)：
基于PDM建立了現(xiàn)代化的工藝設(shè)計(jì)與管理平臺(tái)，提供先進(jìn)、方便、快捷的設(shè)計(jì)手段和設(shè)計(jì)支撐工具，提高工藝設(shè)計(jì)效率。
基于PDM的設(shè)計(jì)BOM和工藝BOM管理對(duì)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的管理和版本控制，便于查詢、瀏覽、復(fù)用。
基于PDM對(duì)工藝文件更改過(guò)程進(jìn)行管理，利用PDM的流程過(guò)程管理平臺(tái)對(duì)專業(yè)工藝文件進(jìn)行有效的過(guò)程管理和控制。
集成系統(tǒng)的應(yīng)用有效地提高了工藝設(shè)計(jì)工作效率，提高了工藝管理水平，縮短了工藝準(zhǔn)備周期，降低了生產(chǎn)成本，加強(qiáng)了工藝數(shù)據(jù)一致性和規(guī)范性，提高了工藝數(shù)據(jù)的共享程度和復(fù)用率，切實(shí)地推動(dòng)了六九九廠產(chǎn)品制造向信息化、敏捷化、集成化的方向發(fā)展。
四、企業(yè)信息化未來(lái)發(fā)展規(guī)劃
近年來(lái)，六九九廠加大了信息化與工業(yè)化的融合工作，在設(shè)計(jì)信息化、生產(chǎn)信息化、管理信息化、信息化基礎(chǔ)和信息安全建設(shè)方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在未來(lái)的2-3年的時(shí)間，六九九廠將以廠“十二五”信息化規(guī)劃為指導(dǎo)，以已形成的信息化建設(shè)成果為基礎(chǔ)，以集團(tuán)及上級(jí)信息化總體架構(gòu)為依托，切實(shí)結(jié)合本企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要，推進(jìn)MBD、ERP、MES和數(shù)字化集成生產(chǎn)線等系統(tǒng)在型號(hào)生產(chǎn)和管理上的應(yīng)用，深化先進(jìn)制造和工藝領(lǐng)域信息化技術(shù)應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)基于MBD基于三維模型的設(shè)計(jì)生產(chǎn)一體化管理模式。
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本文標(biāo)題：PDM與CAPP集成實(shí)現(xiàn)新立工藝全過(guò)程管理
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