zhe第4章产品数字化与产品数据管理系统的系统分析

本章本章教学安排教学安排本章教学安排本章教学安排一、本章重点一、本章重点二、本章难点二、本章难点三、知识扩展三、知识扩展4.1系统开发方法 如何建立统一规范的图形库与数据库 1结构化生命周期法 2结构化生命周期法各阶段的工作程序 3原型化方法 4原型生命周期法 结构化生命周期法 这是信息系统常用的开发方法，具有保证系统开发成功的一套严格的开发程序，已被国家批准为信息技术、软件生存期过程GB 85661995等一系列国家标准1结构化生命周期法 结构化系统分析结构化系统设计生命周期各阶段与活动P105如图41。系统调查研究及可行性分析阶段 2结构化生命周期法各阶段的工作程序(1)系统分析阶段(2)(4)(3)系统设计阶段 系统实施阶段(5)运行与维护阶段 根据企业发展需求，提出应用信息系统的初步设想，调查访问国内外应用情况，或请专家介绍项目的目标及实施的过程，并决策立项。立项后做好开发前准备工作，首先成立项目领导机构及办事机构，并对组成人员进行系统开发的培训，使其了解项目开发是一个系统工程，不仅仅是信息技术工作，而是用信息技术对企业工作的改造与提高。在此基础上组织人员根据初步设想进行调查研究，对现行系统进行分析，找出现行系统的问题。根据企业发展需求，提出解决问题的方案，开展新系统的规划与可行性分析。开发应用PDM系统调查重点 产品开发及制造过程中工程图纸、技术资料的产生、使用、管理情况、存在问题，以及应用CADCAPPERP的情况，提出应用PDM初步方案，进行可行性分析，提出可行性分析报告。这一阶段工作重点是摸清问题，应用信息技术及相关先进适用技术制订切实可行的解决方案，这是系统开发成功的基础。P106图42是系统调查研究及可行性分析阶段工作程序。任务（2 2）系统分析阶段 现行产品开发制造过程中的全部技术图纸资料和工艺文件资料的生成过程。根据新系统的规划，建立一个优化的新系统模型。各级技术准备计划、技术图纸，工艺资料的种类；技术图纸工艺资料的使用单位、使用管理制度、管理单位，设计图纸、工艺资料修改权限；制造过程中的质量检验记录；每年开发新产品的数量；已有产品的数量；每一产品设计图纸、工艺资料的数量；应用CADCAPPCAMERP的情况。应用前后存在的问题，提出应用什么样功能的PDM来解决存在的问题。包括开发应用PDM系统主要对产品设计图纸、工艺资料生成、使用及使用CADCAPPCAMERP等有关方面的情况及存在的问题进行分析，提出解决问题的方案，初步决定新系统的目标、功能、结构、数据库系统、软硬件配置、数据编码方案，并提出对产品设计CAD和工艺设计CAPP的内容、图纸文件的标准化、规范化要求；在产品数字化条件下(使用CADCAPPCAMERP)技术准备计划工作程序，图纸文件修改管理制度的要求；最后提出系统开发计划，提出系统分析报告。包括对现行系统的组织结构、系统功能、运行管理、运行效率、效益、人员素质的合理性、适用性进行分析。P107图43是系统分析阶段的工作程序。这一阶段的任务是根据系统分析阶段提出的逻辑模型，确定系统的总体结构；将各子系统分解到功能模块，建立各功能模块的互相关系及模块内部数据处理方法，完成系统设计；为编制程序提供资料，保证系统的集成和今后发展的可能；提出系统设计报告、编码系统说明及实施计划。P107图4-4是系统设计阶段的工作程序。一般企业自己不编制程序，只根据系统分析阶段提出逻辑模型，确定系统总体结构，将各子系统分解到功能模块，建立各功能模块的互相关系。可不进行模块内部数据处理方法详细设计，而是根据系统分析的初步设计，提供目前和将来应用的CADCAPPCAMERP和企业发展应用情况，统一考虑，采购商品化软件。根据新系统的设计，采用合适的程序设计语言、数据库语言编写程序，并进行测试安装。系统实施阶段 如果采用商品化软件，则要对商品化软件进行二次开发、系统测试安装，对系统需要的硬件进行采购、安装、调试、人员培训，进行试运行，达到系统设计规定要求。对于PDM系统实施，主要进行二次开发，根据系统设计方案要求，应用引进软件功能、系统结构、建模方法来实现，并通过试运行，检验其功能、性能、运行的可行性，通过几次反复试验最后达到系统设计要求。这一阶段任务P108图45是系统实施阶段的工作流程。保证系统的正常、可靠、安全的运转；不断完善、改进，提高系统运行的功能、质量，降低消耗；完善运行组织，建立规章制度，做好运行记录；对各部门的使用人员加强培训，对软硬件进行维护，并对系统进行评价。应用结构化生命周期法，要求对系统功能进行严格定义和确切说明。但对于一个复杂系统，尤其是新型系统，难于做到这一点。另一方面全面按结构化生命周期法开展工作，周期较长。由于用户个性化要求，软件很难商品化，满足不了现代快速反应需要。但是如果不对系统进行调查分析，明确用户对系统的要求，也不进行系统设计，很难达到用户要求。实践总结了一种对需求定义变通的方法，称为“原型化方法”。3原型化方法 对于开发PDM系统尤其是商品化的PDM系统更为重要。虽然PDM面对的都是机械制造业，但因为机械制造业产品品种繁多，产品复杂程度不同，生产批量、组织方式不一，使用CADCAPPERP等也不一样。所以其产品图纸、资料、数据管理也不同，只能根据国家、行业标准开发一个原型系统，应用到具体企业时再进行二次开发，才能达到目的。P109图46是原型化方法开发一个系统示意图。PDM系统面向机械制造业产品品种繁多、产品复杂程度不同、生产批量、组织方式不一、使用CADCAPPERP等不一样。致使其产品图纸、资料、数据管理不同。若按结构化生命周期法，无法开发商品化软件，开发成本上升，开发周期延长，不利于系统推广应用。全部按原型法，尤其复杂系统，不做系统调查、系统分析，无法形成一个比较完善的原型。只有吸取两种方法优点，根据国家行业标准开发原型系统，作为商品化软件，通过迭代法完成应用到具体企业。产生原因原型生命周期法 系统开发前期应用结构化生命周期法，进行系统调查，可行性分析，并进行系统分析及初步设计。这样已了解系统的基本需求，可进行原型开发，进行原型验证，在此基础上采用迭代法完成定型。4原型生命周期法 吸取结构化生命周期法原型化方法两种方法优点结合而成图47是结构化生命周期法与原型法相结合的原型生命周期法工作程序。：市场预测报告；技术调研报告；可行性分析报告；新产品开发建议书；技术报价书；技术协议书；设计任务书；技术建议书；先行试验大纲、报告。：研究试验大纲、报告；技术设计说明书、计算书、总图、原理图、系统图；设计审查报告；装配图、零件图、安装图、外形图、包装图；各种零件明细表、汇总表、图样目录；设计修改通知单、使用说明书、产品技术条件、产品标准；试制鉴定大纲、试制总结、型式试验报告、早期故障分析报告、合格证、装箱单等。工艺审查报告；工艺方案：零部件工艺路线；工艺卡片；工序卡；检验卡片；工序质量分析表，工序质量控制图；产品及零部件质量控制点明细表；外协件及配作件明细表；通用、借用、标准、外购件明细表；外购工具、组合夹具明细表；专用工装明细表；工装设计任务书；专用工装图样及技术文件，材料消耗工艺定额明细表及汇总表；工时定额及汇总表；工艺审查记录；工艺验证书；工艺修改通知单等。厂级生产技术准备计划；部门级生产技术准备计划；组级生产技术准备计划，生产技术准备部门人员姓名、职责。期量标准；生产周期；提前期；批量；原材料价格；订货合同；生产计划；销售计划，采购计划；财务成本计划；各部门执行情况统计表；质量检验记录；统计等。基础标准类：制图、公差配合、互换性基础、结构要素、环境条件、设计文件、图样管理等。设计标准类：测试方法、安全、卫生、可靠性、设计规范、CAD软件标准、设计开发程序标准、设计管理标准、包装、搬运、储存、标志等。零部件标准类：零部件标准；元器件标准，半成品标准；在制品标准。外购件标准类：各类外购件标准、外购件选用、采购、验收规范、外购件采购程序及质量保证。材料标准类：各类材料标准、材料采购、验收规范、材料选用标准、材料保管、领用程序等。工艺标准类：工艺基础标准、工艺技术标准、工艺规程标准、检验规程、质量控制标准、CAPP标准、NCP标准等。工装标准类：各类工装标准、工装设计标准、工装验收标准、工装管理标准、工装选用标准、工装CAD标准。设备标准类：设备标准、仪器标准、验收标准、保养标准等。服务标准类：安装标准、维修标准、质保标准、服务标准等。产品数据各种图纸工艺文件资料形成的工作过程为：设计一校对一审核一标准化一复审一批准等。产品数据形成的几个阶段如P112图4-8所示。P113图49是产品开发过程技术数据间的关系。P114图410对产品技术数据与生产数据关系的分析。市场预测报告；技术预测报告；可行性分析报告；新产品开发建议书；报价书；技术协议书；设计任务书，技术建议书，先行试验大纲，先行试验报告。产品设计计划；设计方案，总图，系统图，原理图，总装图。说明书；计算书；明细表；设计员计划；部件图；零件图。产品工艺计划；工艺方案。产品工艺性审查报告；工艺路线，工装明细表；工艺员计划；工种工艺卡片：工序卡；质控卡：装配明细表；材料、工时定额：工装图。P115图411示出了生产技术准备计划的流程 传统机械制造业产品数据(资料)都是纸质图纸、文件，由于所以都由资料室按技术资料管理制度进行管理纸质图纸、文件收发存(2)CAPP产生的数据资料 由于CAD初级阶段的应用仅限于绘图、计算等，是设计部门内部各工作岗位独立的工作处理。CAD的输出和人工处理时完全一样，是纸质的图纸与各种设计文件，以此互相进行信息交流、传递，没有利用存人计算机内的信息进行交流、传递。因此CAD产生的数据资料的管理也和人工处理时完全一样。(3)MRPERP实施过程中产品数据处理 由于CAPP初级阶段的应用仅限于工艺部门内部各工作岗位独立的工作处理，所以CAPP的输出和人工手工处理时完全一样，是纸质的各种工艺文件与图纸，没有利用存人计算机内的信息进行交流、传递。因此CAPP产生的数据资料的管理也和人工手工处理时完全一样。由于CADCAPP初级阶段的应用输出是和人工手工处理时完全一样，是纸质的图纸与各种设计工艺文件，所以实施MRPERP过程中必须将大量的设计工艺资料用人工手工输入计算机。因此造成了所谓实施MRPERP过程中的“三分技术，七分管理，十二分数据”的难题。(5)存在问题 CAM和MRPERP实施过程中产品数据处理一样，必须将CADCAPP数据用人工手工输人计算机或数控机床。CAD系统内部数据资源不能共享，数据重复输入、设计，设计方法无法统一，发挥不了计算机与信息系统的优势。不但没有解决设计部门的重复劳动，缩短设计周期，产品设计也无法进一步优化，无法为其他部门提供计算机内部数据；CAPP系统与CAD系统一样数据资源不能共享。由于数据资源不能共享，重复输入造成的误差，影响系统正常运行，影响MRPERP实施及效果；影响其他先进制造技术与管理技术的应用；影响信息技术的深入应用，影响信息化带动工业化。目 标解决企业适应市场经济变化多，变化快的要求；解决企业适应多品种、单件、中小批量个性化生产要求；解决企业应用信息技术，实施CADCAPPPDMCAMERP集成，运行CIMS增加竞争能力的要求；解决企业应用先进制造技术JITCELPAMMCCPCEB，提高经济效益要求；原先以发放各种纸质图纸、工艺文件、通知、报表以及会议方式传递信息，如P117图412现发展为P117图413，以数据库为核心，以网络为工具的现代信息系统，只有这样才能解决CADCAPPERP初级阶段应用所存在的问题。图4-13 企业应用计算机技术信息化后传递信息的示意图 CAD系统的数据库、图形库、知识库、方法库，如P118图414所示。图414 CAD所需建立的各种图形库、数据库 以机床整机CAD设计为例，具体要建立产品图片库、样本库、结构件图库、通用标准件图库、符号库，如P118图4-15所示。图415 整机CAD系统建立的产品图片库、样本库、总体方案、通用零部件库 CAPP系统工艺路线模块要建立工艺路线规范库，它是编制工艺路线的依据，从而保证工艺路线的规范、优化、标准，如P119图416所示。图4-16 CAPP工艺路线模块路线规范数据库 CAPP系统工艺规程模块数据库，包括标准工序、机床选用规范、工装选用规范、零件分类规范、加工路线选用规范等；这些数据是编制工艺规程规范、优化、标准的依据，如P119图417所示。图4-17 CAPP工艺规程模块数据库 CAPP系统材料定额模块数据库，包括材料库、材料余量库、定额参数库、材料编码规则库，这是计算材料定额必需的数据，如P120图418所示。图418 CAPP材料定额模块数据库 CAPP系统夹具CAD模块的夹具零部件图库，它可以大大减少夹具设计的重复劳动，而且促进夹具设计的标准化，如P120图419所示。图4-19 CAPP夹具CAD模块建立夹具零部件图库 CAPP系统工时定额模块数据库，包括标准工序工时数据库、定额计算参数库等，它是计算工时定额必需的数据，如图420所示。图420 CAPP工时定额模块建立的标准工时、计算参数数据库 由于在CAD，CAPP技术部门内部及与全厂ERP系统集成运行，互相交换读取信息，必须实现产品设计与工艺设计的数字化，才能对各种格式数据进行提取、转换，由统一的数据管理系统管理。数据类型ITEM(项目定义)：描述产品及在制造过程中有关各种物料、图纸、文件等基本属性、特征的数据。如产品、部件、零件，设备、工装、原材料及图纸、文件等，称之为ITEM，用一组代码(1TEM NO)及其属性，表示物料、图纸、文件。BOM(产品结构)：描述原始数据间互相关系，用来表示一定事物。如产品各部分组成结构，制造过程的物料互相关系的物料清单(BOM)。PROCESS(52艺数据)：描述工艺规程数据、工时定额数据等。MRP运算过程中需要CAD，CAPP提供的数据(1TEM，BOM，PROCESS)，如P122图421所示。图421 MRP运算过程所需输入数据 要使MRPERP优化生产管理，必须优化产品设计及工艺设计数据，如P122图422、P123图423所示。图4-22 MRPERP所需的CAD数据必须优化 图423 MRPERP所需输人的CAPP数据必须优化 图4-24 MRPERP的粗能力平衡RCCP所需数据 MRPERP对生产能力进行粗平衡与平衡必须有CAPP提供的以工时定额为基础的各种工时数据，如P123图424、P124图425所示。图425 MRPERP的能力平衡CRP所需数据 图4-26 MRPERP所需的库存数据 MRPERP要控制库存，库存物料信息必须与CAD提供的信息一致，如P124图426所示。图427 MRPERP运算过程输入的产品生产提前期、周期数据 MRPERP在进行生产计划安排时，必须有以工时定额为基础的产品周期、提前期等各种数据，如P125图427图429所示。图428 MRPERP运算过程需输入的提前期数据 图429 MRPERP运算过程所需输入的零件提前期与工序提前期数据的关系 由于MRPERP所需的是数据，所以传统的设计文件、工艺文件已不能满足需要，必须按MRPERP的要求提供运行MRPERP所需的数据。P126图430表示出了对设计数据的要求，P126图431表示出了对工艺数据的要求。图43l ERP实施过程中对工艺数据的要求 图432 ERP实施过程中关键问题是优化信息流 分析ERP实施过程中对CAD，CAPP数据的要求可发现，要使ERP优化生产管理，必须首先优化CAD，CAPP的信息，并且以集成方式输入到ERP数据库中，这样才能保证ERP的正常运行，优化生产管理。P126图432P127图434是ERP对数据优化与集成要求。图433 CADCAPP应用PDM集成方案 图434 集成运行对产品数据的要求 致致 谢谢