工藝一體化的PDM系統

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工藝一體化的PDM系統二重：構建設計、工藝一體化的PDM系統，在重型裝備行業企業的信息化架構中，PDM系統是最為關鍵的系統。只有PDM系統上線成功，才能源源不斷的輸出BOM數據，ERP、MES等系統才有可能運行成功。重裝產品結構複雜，零部件種類繁多，且沒有其他製造業生產產品慣用的產品定型後再組織生產的階段，因此整個製造過程中，產品變更的頻度和數據量非常大。二重（德陽）重型裝備通過實施PDM系統實現了基於BOM的一體化設計和工藝的數據模型和業務流程，以任務驅動流程，實現了企業產品開發管理模式的升級，產生了巨大社會效益和經濟效益。

關鍵詞： PDM系統 BOM 重型裝備 設計和工藝一體化

目錄

一、案例簡介

二重是中國重型裝備製造企業的典型代表企業，屬於典型的多品種、小批量離散製造業，需要按客戶需求單件設計、單件生產。其產品具有結構複雜、零部件種類繁多、BOM層級多、生產周期長的特點，需要實施PDM系統實現基於BOM的一體化設計和工藝的數據模型和業務流程。經過三年的建設，二重全新構建了先進的、開放的底層平台架構，並成功實施了項目管理模塊、產品設計管理模塊、工藝路線管理模塊、工藝設計管理模塊、定額編制管理模塊、變更管理模塊、圖文輸出管理模塊以及基礎數據管理模塊等8個主要功能模塊，實現了企業信息化階段的數字化變革。

二、案例背景介紹

由於重裝企業的產品特點和生產管理特點，相比其他行業，重裝行業的PDM需要重點解決以下問題：

系統要能最大限度地減少技術準備各業務部門、各專業之間以及與製造管理之間紙介質的數據傳遞。確保數據規範、統一、單源。

支持技術準備業務全面執行ISO9001質量保證體系、技術標準和管理標準，避免業務處理過程中的疏漏，健全約束渠道。

以CMII規範為基準，及時獲取變更需求，區分優化性變更與適應性變更等兩種變更性質和變更類型，控制變更過程、變更數據及其相關關係，時間有效性，預防業務處理環節中的漏洞。

深度集成CAD軟件等產品設計工具。實施業務工具專業化、業務環境角色化。提供簡潔的業務操作場景。

滿足異地協同進行產品設計、工藝設計等技術準備業務的需求。

多部門、多專業、多產品協同工作條件下，業務過程、資源利用等需要更細化的安全管理，權限控制要素均具有時效性。提供更匹配的功能和更優的性能支持技術準備業務的發展。

裝備製造企業營銷管理、採購管理、生產計劃管理、製造執行管理、協作製造管理、質量管理、成本預（核）算等業務運作的主要載體是物料，通過對物料數據的處理來決策對實體物料實施的操作。

生產計劃管理、製造執行管理、協作製造管理的精細化、項目生產計劃、車間作業計劃、協作製造計劃等計劃編制和管控的深化，需要包括組成最終產品的所有物料、製造過程中消耗（使用）的所有物料及其相互遞歸關係，每一項物料的製造方法、加工過程，及關聯物料之間漸次加工的相互邏輯關係與形態變化，還包括組合加工、工裝匹配、開坯、特別焊縫等特定物料變化的完整的數字化產品數據。解決目前相關信息不完整，或者某些數據缺乏關聯的缺口。

從企業單一數據源出發，相關業務系統發展需要的完整的數字化產品數據宜由PDM系統負責實現和提供，並超前為相關系統做好產品數據資源準備。

三、案例應用詳情

1、總體應用框架

經過多年的信息化建設工作，二重的企業信息化發展取得了重大突破。具體體現在以下幾個方面：

構建了基於先進技術架構的二重企業信息化系統框架，既能夠滿足二重現實業務管理需要、又能夠較好地支持二重未來業務擴展，為二重企業信息化持續發展奠定了堅實的基礎。

完成了覆蓋核心業務流程的二重企業信息化系統建設，實現了基於系統平台的核心業務數字化、流程化管理，有效地促進了企業各項生產經營業務管理精細化、規範化水平的進一步提升。

在突破重型裝備製造數字化集成建模的關鍵點方面進行了較為成功的探索和實踐。

已建的系統包括ERP、4CP等，成功搭建了企業級的數據共享和集成平台，產品設計與工藝設計、營銷、採購、生產製造、財務、質量、固定資產、人力資源等核心業務初步實現了數字化、流程化管理，系統整體集成，核心業務流程實現了「縱向打通、橫向貫通」。

2、關鍵技術應用詳情

系統通過三年的建設，以需求調研分析為啟動標誌，以用戶驗收為結束標誌，歷經需求調研分析、概要設計、設計部分詳細設計、工藝部分詳細設計、設計部分開發測試、設計部分上線、工藝部分開發測試、工藝部分上線、協同平台全面貫通運行九大階段，分步實施、推進協同平台在各單位的實施運用，主要從以下幾個方面成功實現了平台實施：

1）全新構建了先進的、開放的底層平台架構：底層平台的數據模型實現了任務模型、物料模型和安全模型三大核心模型。

a) 任務模型：以任務驅動完成各功能模塊之間的串聯，實現產品技術準備全過程管理；

b) 物料模型：作為產品數據組織核心的物料將設計數據和工藝數據組織起來，BOM的核心結構是單層BOM,裝配BOM體現物料的裝配順序，產品結構BOM、製造BOM、裝配BOM上節點是用引用的方式指向基礎物料。製造BOM是在編制工藝的過程中自然產生(不需要或很少需要用戶後期安排專人編制維護製造BOM)，物料模型通過訂貨代號形成面向入庫單元的單一確定結構，協同平台通過訂貨代號形成的結構展示零件明細。同時工藝路線作為製造BOM的邏輯視圖體現，並支持產品定義數據多語言版本並存管理，物料下關聯設計圖紙、路線、定額、工藝等設計和工藝信息、先行件、原材料、毛坯、焊縫等均作為BOM中的物料管理，以及支持了物料多版本並存管理。

c) 安全模型：實現了按照人員，角色，單位三個要素任意組合對權限進行靈活控制的管理模型，組織架構支持虛擬組織架構。行政組織架構可以對應多個虛擬組織架構，同時授權模型可以實現動態配置，動態添加。

2）按照數據一體化的模式，研發了PDM的核心模塊功能：完善了技術管理系統功能覆蓋範圍和應用深度，主要實施了項目管理模塊、產品設計管理模塊、工藝路線管理模塊、工藝設計管理模塊、定額編制管理模塊、變更管理模塊、圖文輸出管理模塊以及基礎數據管理模塊等8個主要功能模塊。

a) 項目管理模塊：實現了以任務驅動為核心的工作流管理模式，即協同平台基於WBS節點或零件，對產品設計、工藝設計、WHR設計、包裝設計等任務進行指派、分解、流程指定、狀態跟蹤和績效管理，協同平台用戶在系統中所有工作圍繞任務分解、接收、處理、提交的過程流轉；同時實現了用戶可用功能和對應界面根據其權限分配和當前任務自動控制。

b) 產品設計管理模塊：產品設計過程是具體零部件EBOM結構和圖紙設計的過程，協同平台實現了與主流二維CAD軟件（AutoCAD2012）的深度集成，支持用戶利用集成後的CAD工具完成圖紙設計的同時，完成零部件基本信息定義和BOM結構的搭建；產品設計的輸出支持工藝路線編制、工藝設計以及營銷管理、生產計劃管理、採購管理、質量管理、製造執行管理、成本預算等業務。

c) 工藝路線管理模塊：工藝路線編制業務由工藝路線任務驅動，工藝路線點與部門的業務屬性建立關係。協同平台建立路線點庫，提供工藝路線點基礎數據，標準工藝路線點具有部門及加工類型的屬性，部門屬性引用一個部門對象並具有時效性；建立了標準路線點與輔助路線點之間的關聯關係；建立了部門與部門屬性的關係、部門與加工設備之間的關係、加工設備與和工序之間的關係；工藝路線通過版本進行控制；工藝路線點數據結構化保存；實現了批量編制，用戶操作簡單方便，工藝路線的輸出支持下游系統直接使用。

d) 工藝設計模塊：工藝設計業務由任務驅動；實現了數據庫驅動的工藝卡片編制功能，實現了數據庫驅動的形位公差符號庫；提供工藝卡片、車間明細表、匯總表等工藝文件模板。提供原材料、標準件、工序、工作中心、工裝等基礎數據。執行各工藝設計部門和鑄、鍛、焊、機加、熱處理、表面處理、塗裝、裝配等工藝設計專業工藝規程設計，工藝性物料設計、物料關係及製造邏輯設計、擴充BOM內容等工藝設計業務。執行質量部門編制質量控制點業務。

e) 定額編制管理模塊：具備了編制規範、基礎數據和便易的輔助計算工具。支持各類工藝設計中工時定額和材料定額編制，管理定額數據。

f) 圖文數據管理模塊：協同平台中管理了產品設計、工藝設計的所有結構化數據和各種工程圖紙、工藝卡片、零件明細表、匯總表、變更通知單模板，生成技術文件時，協同平台將相關結構化數據同報表模板動態拼接展示出來，並支持直接下載打印。

g) 變更管理模塊：產品設計和工藝設計變更管理實現了應對任意部門根據業務需要發起的變更，變更過程作為一種具體任務流程進行管理，對任何變更都採用統一的系統處理邏輯來處理；協同平台的變更處理邏輯與實際的業務邏輯緊密合理地結合，實現了變更分類管理、變更歷史管理、變更統計分析等；

h) 基礎數據管理模塊：管理了技術準備環境的各種基礎數據，建了立各種知識數據庫包括典型工藝庫、工裝庫、材質庫等。

3）完善了協同平台安全管理體系：協同平台具有完整的數據安全保障方案，嚴格的權限控管和操作跟蹤，可以讓每一位管理人員和所有使用協同平台工作的相關人員，都能夠根據自己的職責和權限取得相應的權限進行工作，有效地保證協同平台有序、穩定地運行。協同平台還提供多重備份，記錄用戶異動情形，當協同平台內交易數據有異動時，異動過程可以被明確記錄下來，便於對異常進行追蹤，此外，協同平台運行穩定可靠，具有強大的異常處理能力。

四、創新性與優勢

系統實施的創新點如下：

1）實現了基於BOM的一體化設計和工藝的數據模型和業務流程

系統建立了以單一的產品物料清單及其物料關係（BOM）為基本骨架的產品數據體系，基於物料建立產品BOM，並以單一的全BOM兼容了設計、工藝、製造、管理對BOM數據的差別化展示和需求，解決了BOM這一製造領域的關鍵技術問題。

產品設計開發、工藝路線確定、工藝編制的全過程實現了在PDM系統內的一體化運作，通過協同平台與AUTOCAD的高度集成，在保留與優化業務構思邏輯的基礎上，實現了技術人員在線設計工作。

將傳統的圖紙、工藝卡片等技術文件又圖文檔形態轉型數據形態，內容轉化為離散化的數據集，數據的操作融合在業務操作過程中，數據一次生成，企業永久使用，消除重複工作，保障數據一元性，實現了企業信息化階段的數字化變革。

2）採用了「任務驅動流程，任務輸入」的工作流手段，優化了數字化條件下的技術準備流程，實現了企業產品開發管理模式升級

按照ISO9001質量管理體系、CMII國際配置管理與更改管理規範和集團公司的技術管理要求，在系統中配置了數百個業務流程。產品設計、工藝設計、質檢策劃、包裝設計等各個單位、各個專業的各項業務活動都以「任務」方式加以規範化，形成公司技術準備任務群，提升了業務操作的方便性、高效性和規範性。

創新設計了「種、項、件」物料模型，構建了企業級產品數據的結構形態。

項目構建了面向企業全局的更為合理的以物料（零部件、原材料、工藝性物料等）作為基本管理單元的產品數據管理模式的新型結構形態。以製造需求數據為取向，以物料為對象，完整地表達物料用來幹什麼、做成什麼樣、怎麼做、用什麼做等需求，充分地集合物料的設計圖樣、設計書、模型、工藝路線、工藝規程、工裝、使用的材料等全部關聯數據及其下屬物料，使這些數據不再分散，從而形成了表達充分的數字化形式的物料。

3）創新地把焊接產品上的焊縫視作零件進行管理

系統內對焊接件的焊縫按照零件納入BOM表進行管理，從而有效解決了焊接件及所需焊料，探傷要求等數據的數字化和結構化。

4）建立了完善的產品數據安全體系

項目建立了以多種渠道嵌入在操作過程、設置在程序執行中的對數據過程化控制，提升了產品數據的標準化、規範化，從組織、項目、崗位、角色、狀態、數據等多維度組合、多約束條件地在線控制數據的操作權限，保障產品數據的合法性和安全性。創新運用圖紙分離存儲、按需拼接，工藝數據化存儲管理等手段，保障各項數據離開軟件系統即失去其內在關係，很難復原其文件格式，增強了產品數據的防盜用性。

5）實現了二維環境下的結構化工藝編制

系統在設計、工藝一體化的前提下，對編制工藝文件所需的加工資源進行了結構化處理，結合BOM信息，實現了結構化工藝編制。並與傳統的工藝卡片模式實現完美集成。結構化工藝數據，為下游MES系統提供了直接的數據支持。

五、案例應用效益分析

系統上線後，截至目前，系統共管理了：項目數（合同數）2019個；圖紙數180464張，折合A1 151804A1；組部件數：14292個；工序數：632859道；零件數：698783個。系統產生了巨大社會效益和經濟效益。

社會效益：

通過產品數據的全過程管理，提高了技術資料在公司內外部的傳遞速度，減少了傳統模式下，紙質資料傳遞工作量，減低了企業運營成本開支。

通過嚴密的控制，減少了設計錯誤的出現幾率，從而減少了製造返工、返修、報廢的機會，降低了製造和管理成本，從而進一步降低了產品成本。

通過一些了流程管理和關聯控制，使得營銷、研發、生產、採購、質量等部門的結合更加緊密，協同效率有效提高。

運用信息系統管理工作流程，能夠按照系統中固化的標準工作制度和規範開展工作，有效規範了技術工作業務，為技術標準化提供支撐，協同平台的深度實施促進了集團公司標準化工作和技術管理水平的提高。

企業級產品數據庫的建立，為集團公司所有從事產品設計和工藝設計的技術人員提供了可高效利用的共享資源，為沉澱企業寶貴技術知識提供平台。

藉助協同平台提供的安全權限控制和數據安全架構，解決了企業數據安全性問題，提高數據保密能力。

通過提升公司協同平台應用水平，增強了對公司相關聯信息系統的數據支撐能力，提升了公司信息化在業務板塊的實施水平，為公司引進先進制造技術打下了堅實基礎。

經濟效益：

協同平台實施後，減少了人工操作環節、去掉重複工作部分，降低了人工成本，節約了工作時間30%左右，現使用PDM系統人員665人,按照2018年人均年工資7萬元計算，合計節約：665*7*0.3=1396.5萬元

協同平台實施後，通過嚴密的系統控制，到設計流程可視、設計變更可跟蹤，大大提高了設計質量，減少了產品出錯的幾率。產品成本的70%都在設計階段可以明確，通過減少設計錯誤帶來的損失，為企業帶來了管理效益，經濟價值600萬元。