導(dǎo)讀：本文研究針對運(yùn)用Teamcenter數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行PLM系統(tǒng)完善，構(gòu)建基于Teamcenter模塊化的PLM三維模型的設(shè)計(jì)研發(fā)管理平臺(tái)。通過基于模塊化PLM系統(tǒng)的建設(shè)，從各工業(yè)系統(tǒng)集成、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)、工藝、仿真分析平臺(tái)搭建、BOM管理新方法等方面進(jìn)行PLM系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究，通過項(xiàng)目管理、流程管理和系統(tǒng)集成，對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，提高效率。
作者：洪擁筠 呂江濤 | 來源：《電子元器件與信息技術(shù)》 本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載
隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，制造業(yè)在最近幾年發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品研發(fā)型企業(yè)更是站在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪尖上。PLM，是一種管理策略，可以在一個(gè)產(chǎn)品全生命周期里統(tǒng)籌所有信息資源，可以保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、正確性、一致性，可以解決企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過程的過度變更、追溯性差等問題，可以實(shí)現(xiàn)研發(fā)部門、工程技術(shù)部門、公司各業(yè)務(wù)相關(guān)部門，甚至企業(yè)間對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的協(xié)同應(yīng)用，真正做到了“刪繁化簡”。
隨著公司產(chǎn)品、業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，競爭不斷加劇，產(chǎn)品的交付周期愈來愈短，公司也面臨許多外在的考驗(yàn)、挑戰(zhàn)。PLM系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造等過程中緊密協(xié)作；實(shí)現(xiàn)以BOM為核心的工藝信息化管理，在工藝設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用仿真和動(dòng)畫達(dá)到預(yù)期效果。PLM系統(tǒng)就是打造一個(gè)管理產(chǎn)品生命周期中各類數(shù)據(jù)、過程和應(yīng)用的協(xié)同管理平臺(tái)，以提升公司生產(chǎn)效率和競爭力。
建立與ERP、BPM、MES、MOM等系統(tǒng)和CAD軟件高度集成的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)全生命周期的管理。通過PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的管控、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)同、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞到CAPP中、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳遞到ERP中；通過PLM系統(tǒng)，建立三維數(shù)字模型的應(yīng)用環(huán)境，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)狀態(tài)控制、研制過程管理進(jìn)行集成。
PLM系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)采用西門子的Teamcenter系統(tǒng)，進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)模板的規(guī)范化定義實(shí)現(xiàn)三維模型的全壽命周期的管理。Teamcenter中所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)保證了單一數(shù)據(jù)源，直接使用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造資源關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。針對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝業(yè)務(wù)需求提出PLM系統(tǒng)建設(shè)方案，通過對產(chǎn)品、資源和工廠的數(shù)據(jù)集成管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全過程信息支持。PLM系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如下圖所示。
圖1 PLM系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
2.1 基于MBD的設(shè)計(jì)
(1)三維建模、三維標(biāo)注。三維模型是實(shí)現(xiàn)全三維快速設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)和源頭，高質(zhì)量的三維模型能保證后續(xù)工序的正確性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。采用NX CAD三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化建模，并利用三維標(biāo)注模塊根據(jù)MBD規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品的三維模型上完成各類產(chǎn)品信息（尺寸標(biāo)注、文字注釋、幾何形位公差等）的定義。
(2)三維模型質(zhì)量檢查。三維模型的模型數(shù)據(jù)以及PMI數(shù)據(jù)的合規(guī)性和可制造性，是三維設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。檢查的內(nèi)容主要包括建模合規(guī)性、裝配合規(guī)性、幾何對象合規(guī)性、文件結(jié)構(gòu)合規(guī)性。
(3)建立常用資源庫。在產(chǎn)品的研發(fā)過程中，有大量的工作資源是大家都要重復(fù)利用的，三維數(shù)字化開發(fā)平臺(tái)必須為大家提供這些資源，以提高工作的協(xié)調(diào)性、數(shù)據(jù)的可交換性和標(biāo)準(zhǔn)化程度，從而提高三維數(shù)字化開發(fā)平臺(tái)的可用度和可推廣性，資源庫內(nèi)容主要包括二維制圖符號庫、用戶自定義特征庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫。
(4)建立應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。合理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范能引導(dǎo)和管理基于MBD的三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的一致性和規(guī)范性能夠促進(jìn)基于MBD的三維設(shè)計(jì)的快速推廣和普及，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的國標(biāo)化、規(guī)范化、流程化、自動(dòng)化，方便快捷地完成各流程的設(shè)計(jì)與定義。
2.2 知識(shí)庫的創(chuàng)建
采用Teamcenter設(shè)計(jì)管理軟件建立知識(shí)庫，該知識(shí)庫的創(chuàng)建是基于大量產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)各個(gè)專業(yè)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在系統(tǒng)中通過分類庫、工藝資源庫等形式固化下來，并提供給相關(guān)人員參考和借鑒，減少重復(fù)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短研發(fā)周期。
知識(shí)庫需能儲(chǔ)存多種形式的知識(shí)，包括電子表格、手冊、公式、數(shù)據(jù)庫，以及經(jīng)驗(yàn)規(guī)則、專用程序等。獲得的知識(shí)既可以是型號數(shù)據(jù)，也可以是共性資源數(shù)據(jù)。型號數(shù)據(jù)包括型號的技術(shù)要求、三維模型、工程圖紙、技術(shù)文檔、仿真數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)等；共性資源數(shù)據(jù)主要包括技術(shù)參數(shù)庫、特征零部件庫、典型圖樣庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫、外購件庫、工藝模板、典型工藝、材料庫、工裝庫、設(shè)備庫、質(zhì)量規(guī)范、可靠性實(shí)驗(yàn)庫、性能實(shí)驗(yàn)庫、故障庫，以及科技文獻(xiàn)、科技成果、戰(zhàn)略情報(bào)等等。
2.3 設(shè)計(jì)仿真分析與管理
采用西門子的Teamcenter和NX CAE模塊搭建設(shè)計(jì)仿真分析和管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)如下功能：
(1)設(shè)計(jì)和仿真統(tǒng)一平臺(tái)，提高仿真效率，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。NX CAE仿真模塊實(shí)現(xiàn)與CAD的高度集成，設(shè)計(jì)模型的信息全部帶入分析中設(shè)計(jì)模型修改與更新，分析模型可以自動(dòng)捕捉到設(shè)計(jì)的變化，可控的自動(dòng)更新分析模型?；赥C和NX CAE仿真分析模塊搭建集成的仿真分析數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)仿真分析數(shù)據(jù)在TC中進(jìn)行管理。
(2)廣泛的數(shù)據(jù)開放性。支持許多種格式的CAD幾何模型，直接編輯和理想化功能都可以用于所有這些格式的幾何模型。支持的幾何模型格式包括：NX、CATIA V4和v5、PRO/E、SolidWorks、SolidEDGE，支持通用格式幾何文件，比如Parasolid、STEP、STEP、IGES等數(shù)據(jù)格式。
(3)快速、高效、智能化建模能力。前后處理除了能快速的獲取幾何，在模型簡化和網(wǎng)格生成方面也有她非常獨(dú)特的技術(shù)，包括幾何體提取、抽取中面、自動(dòng)區(qū)域網(wǎng)格劃分技術(shù)、相似網(wǎng)格、焊縫/筋提取等。
(4)多學(xué)科多場所協(xié)同分析平臺(tái)?；诖罱ǖ姆抡嫫脚_(tái)環(huán)境，能夠提供多學(xué)科仿真的廣泛分析能力，無論在執(zhí)行結(jié)構(gòu)分析、熱分析、流體分析、運(yùn)動(dòng)分析，還是許多其他類型的分析，都是統(tǒng)一的用戶界面，并采用相同的文件結(jié)構(gòu)和管理模式。
(5)通過仿真管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制過程中各個(gè)階段、總體到分系統(tǒng)的仿真項(xiàng)目、各種仿真分析工具、仿真數(shù)據(jù)、仿真工具之間的接口、仿真數(shù)據(jù)查詢等各個(gè)方面進(jìn)行協(xié)同，最終建立一套規(guī)范的虛擬樣機(jī)開發(fā)環(huán)境來解決目前各種仿真工具、仿真數(shù)據(jù)零散，仿真項(xiàng)目和過程不受控制，總體與分系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)難以復(fù)用等問題，從而真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、仿真一體化。
2.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理
通過Teamcenter設(shè)計(jì)管理軟件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)管理要求，主要包括以下方面的內(nèi)容：
(1)實(shí)現(xiàn)圖文檔管理建立圖文檔分類與查詢功能，根據(jù)產(chǎn)品類型、文檔編號等屬性直接找到文檔，而且還可對這些條件組合查詢，查詢條件可以保存?zhèn)溆?。建立文檔模板，讓用戶在創(chuàng)建文檔時(shí)可以自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的模板。實(shí)現(xiàn)文檔版本管理、文檔可視化及文檔齊套性檢查。
(2)實(shí)現(xiàn)與CAD軟件集成。Teamcenter可以同CAD軟件高度集成科研通過專門的API（應(yīng)用編程接口）用來創(chuàng)建零件對象、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和將三維CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輕量化的JT格式實(shí)現(xiàn)Teamcenter與AUTOCAD集成、三維CAD集成、NX三維建模軟件集成。
(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化管理。在Teamcenter中，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等業(yè)務(wù)的需要?jiǎng)?chuàng)建和操縱BOM表，并以可視化的方式提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)零部件關(guān)聯(lián)查詢、配套管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較、BOM可視化展示等功能。
(4)工作流程管理。工作流管理是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，通過電子化的方式使任務(wù)分配、接收、文檔審核與發(fā)放快速進(jìn)行，大幅度加快集團(tuán)化工作流程的進(jìn)度以及提高工作效率。
(5)變更管理。要想管理好整個(gè)變更過程，對于復(fù)雜的情況必須能夠做到使變更管理跨越整個(gè)產(chǎn)品的生命周期，為了達(dá)到這樣一個(gè)目標(biāo)，基于CMII標(biāo)準(zhǔn)的變更管理規(guī)范應(yīng)運(yùn)而生。Teamcenter能夠支持基于CMII的變更管理，也就是說變更管理可貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期。
(6)物料清單管理。物料清單(BOM)管理是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的補(bǔ)充，也是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造協(xié)同的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
2.5 超級BOM搭建
超級BOM的管理是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的補(bǔ)充，超級BOM的搭建包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即變量配置和BOM多視圖管理。
通過智能制造項(xiàng)目中PLM系統(tǒng)建設(shè)，形成了以Teamcenter為中心的產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)。Teamcenter不僅僅被制造業(yè)使用，還在各種設(shè)計(jì)、生產(chǎn)行業(yè)廣泛運(yùn)用，Teamcenter將PLM系統(tǒng)進(jìn)行模塊化組合，使他能夠切實(shí)地滿足各類客戶的各種需求。利用Teamcenter系統(tǒng)本身強(qiáng)大的功能和特定的接口集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)軟件(CAD)、設(shè)計(jì)仿真軟件(CAE)、工藝仿真軟件(Tecnomatix)、BPM編碼管理系統(tǒng)、通訊軟件(RTX)和Teamcenter系統(tǒng)的集成，增強(qiáng)各部門間的協(xié)同研發(fā)能力，全面提升設(shè)計(jì)研發(fā)效率，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理；通過ERP-SAP系統(tǒng)、MOM和Teamcenter系統(tǒng)的無縫集成，提升產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備效率，縮短產(chǎn)品交貨周期。通過模塊化PLM系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)用，開展三維工藝設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)建設(shè)打通了設(shè)計(jì)工藝仿真制造一體化道路，讓設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與制造數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)連接起來，確保數(shù)字化制造過程進(jìn)行有效的信息共享與交互，提升了科研管理的效率，提升了公司核心競爭力，促進(jìn)公司可持續(xù)、綠色發(fā)展。
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