利用PLM軟件建立三維數字化工藝平台

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利用PLM軟件建立三維數字化工藝平台河北新大地PLM系統軟件是一款數字化企業的互動製造應用軟件，本項目將產品製造、工藝流程、產品資源等環節有機結合起來，並通過設計模型，實現對以上信息的全面管理。另外，本項目還將MES與PLM系統集成到一起，使兩個系統之間的數據信息能實現共享和交流。

目錄

一、案例簡介

本項目通過對河北新大地PLM軟件建立三維數字化工藝平台，以物料清單和三維加工等建立工藝平台為主要內容，分析了實際應用效果，並通過仿真驗證了PLM系統集成的可行性。PLM系統實現了對製造工藝平台整個流程的全面管理，並與MES系統形成有效的結合，進而實現工藝設計水平、產品設計能力的提升，降低了整個製造過程的經濟成本和時間成本，進而顯著提升了製造效率。

二、案例背景介紹

河北新大地機電製造有限公司（以下簡稱新大地）是預製混凝土構件生產裝備專業供應商。目前企業的MES系統從ERP系統中下載近一周的生產訂單，在MES中生成生產工單。在下載的過程中，系統根據工單加工產品對應的標準工藝路徑，生成當前工單生產加工的各個工序信息及各個工序的參數信息。

PLM系統應用到數字化三維製造工藝平台建設中，不但有助於提升MES系統的工作效率，而且還能顯著提高產品開發水平和企業產品加工能力。不過需要注意的是，在企業產品製造環節和生產調整環節，該系統並沒有起到顯著作用。究其原因，設計部門在設計數字化樣本設備時，沒有全面顧及產品製造的實際情況，導致數字化樣本製造設備投入到生產階段之後，與設計樣本不符，從而出現了一系列實際問題。設計部門改進和修正這些問題不僅需要花費大量的時間成本，還需要一定經濟成本，導致企業效益大幅度降低。

因此，要使數字化樣本製造設備能切實、有效地投入到數字化製造工程中，設計部門應全面、詳細地分析數字化樣本設備的三維數據，並以此為理論依據，進行生產產品的三維設計。在投入生產之前，設計部門可以對零件的加工環節和產品裝配環節進行三維仿真，從而實現對製造類物料清單和工程類物料清單進行綜合管理和配製，並向生產環節提供必需的技術數據、物料清單、報表等信息，確保產品採購、配製、加工等過程的順利開展。

三、案例應用詳情

1）數字化三維製造工藝平台總體架構設計

在產品研發環節，將PLM系統應用到設計系統中。河北新大地PLM系統軟件是一款數字化企業的互動製造應用軟件，本項目將其應用到數字化製造產品的研發階段，將產品製造、工藝流程、產品資源等環節有機結合起來，並通過設計模型，實現對以上信息的全面管理。另外，本項目還將MES與PLM系統集成到一起，使兩個系統之間的數據信息能實現共享和交流。

系統數據的共享流程如下：①河北新大地PLM系統軟件數字化平台從PLM系統中獲取數據信息；②由PLM系統制定出產品的數字化模型，並將其通過集成系統傳送到DPE環節，然後進行工藝規劃和設計；③將產品的數字化工藝設計流程傳送到DPM環節，然後對其加以數字化的製造仿真，具體包括機器加工仿真和裝飾配置仿真；④利用3D Composer對整個數字化製造過程加以編制；⑤從集成系統中發送出實際工藝過程所需的工藝信息和物料清單。

數字化三維製造工藝平台能實現工藝設計中數據輸出和數據接收的同時進行，還能加以變更管理。輸出的所有工藝信息、物料清單、豐富的數字化資源，都可以為工藝工程師提供巨大的價值。

2）以河北新大地PLM系統為基礎建立物料清單模塊

製造物料清單能夠為三維數字化工藝平台，在生產環節以及物料進購環節提供參考依據。與此同時，製造物料清單模塊中涵蓋的層級信息，還能夠為生產環節提供必要的技術支持。結合自身發展需要，在製造物流清單模塊中，加入了工藝流程中的物料數據(如噴漆、加工零件)、虛擬物料數據(如組合零件)等。除此之外，物料清單模塊還有物料添加流程、裝配流程、加工零件的分類、工藝製造輔料、原材料、加工材料等，並相應地明確每種材料的用量。

企業通過PLM系統平台，能得知製造物料清單以及製造物料清單模塊中涵蓋的每種物料的具體屬性，製造物料清單模塊能夠在河北新大地PLM系統軟件中，通過以下流程實現各種功能，進而滿足工藝製造對物料清單模塊提出的各種需求。首先，在物料清單模塊編輯完成後，應對其進行發布，也就是將物料清單模塊發送到PLM系統中，審批通過後，物料清單模塊即可開啟發布功能，此時，PLM系統會將完成發布的物料清單模塊連接到MES系統中，實現物料清單模塊與MES系統之間的信息交流和共享。

3）以河北新大地PLM系統為基礎的三維機加工藝模塊

三維機加工藝模塊是以完成編制的機加工藝流程為基礎，涵蓋加工設備、輔助設備等在內，對虛擬切削工藝採取的仿真，進而增強數控加工的施工效果。三維機加工藝模塊與傳統機加模式相比，同樣屬於三結點結構，不同之處在於三維模塊的數據類型屬於三維模型。三維機加工藝模塊的編程，需要由PLM系統導人數據，通過STEP接口將產品的三維模型傳輸到三維機加工藝模塊中，同時還會導人工裝夾具等數據信息。在全部相關模型導入模塊之後，PLM系統將開始工藝設置環節，具體包括製造零件及材料的設置，安全範圍及加工範圍的設置。在完成工藝設置後，還要計算刀具軌跡，從而確定仿真結果的真實性，並開始機加工藝仿真，通過對切削過程的仿真，驗證加工精度和餘量。

4）以河北新大地PLM系統為基礎建立三維裝配工藝模塊

以河北新大地PLM系統為基礎建立的三維裝配工藝模塊，是對三維模型的裝配環節和拆分環節進行仿真。從系統類型來看，三維裝配工藝模塊是以MES系統的結構形式加以編制的，因此應屬於流程類工藝模塊。在三維裝配工藝模塊中，工藝人員需要將產品的三維模型，藉助PLM系統的STEP接口，輸入到MES系統中，傳輸內容包括裝配流程、使用工具、工藝材料等各項數據信息，並對工藝工程加以仿真驗證，確定三維裝配工藝模塊的實踐可行性。根據產品的複雜程度不同，其編制難易程度也有所不同，具體有並行工序和工序嵌套兩種結構類型。在運用三維裝配仿真之前，工藝人員應利用工序圖對裝配工序加以動態化分析，通過工序圖，能夠體現工序之間的聯繫，以及裝配過程的重要環節，使工藝人員能更加便捷地調整工藝順序與結構。

四、創新性與優勢

藉助河北新大地PLM軟件建立三維數字化工藝平台的可行性，以物料清單和三維加工等建立工藝平台為主要內容，分析了實際應用效果，並通過仿真驗證了PLM系統集成的可行性。PLM系統實現了對製造工藝平台整個流程的全面管理，並與MES系統形成有效的結合，進而實現工藝設計水平、產品設計能力的提升，降低了整個製造過程的經濟成本和時間成本，進而顯著提升了製造效率。PLM作為設計軟件與MEC的集成促進了企業智能工廠的建設，且其應用廣泛。

五、案例應用效益分析

1）項目系統的應用使得海量數據的集成、處理、分析不再是難題，通過數據分析，找到規律，為經營決策提供可科學性的依據。

2）項目工作的實施導致的工作效率提升，使得人員配置進一步優化，平均勞動生產率提高15%；無紙化辦公降低了費用，僅每年紙張、耗材就節約30000餘元。