生产无纸化项目规划

生产无纸化制造项目规划信息部2017.5.231 项目背景 32 项目目标 53 设计方案 63.1 总体架构 63.2 设计思路 84 实施计划 95 预算 91 项目背景随着德国工业4.0 的概念提出后，我们国家倡导“两化融合”即工业化与信息化，其本质都是智能制造，让机器有自己的大脑，能根据订单需求自行生产，将人为干扰因素降至最低。但是，工业4.0 毕竟还是一个概念，一个想法，即便是很多着名的公司，还停留在数字化制造，比如德国西门子、博世等。而对于中国的大多数企业而言，能够实现数字化制造的也不多，绝大多数还停留在工业2.0 或者 2.5 。 数字化制造体现在制造现场就是无纸化生产，取消传统的大量纸质文件，采用数字化方式，通过计算机、网络、数据库，辅助机器生产。目前，公司在产品制造过程中，仍采用大量的纸质二维图纸。而在制图过程中，由于不是直观的三维模型，制图人员及生产人员往往需要空间想象，难免出现失误，比如尺寸标注错误、尺寸标注遗漏、实际加工成型产品并不是图纸产品等。同时，尺寸的调整并不会影响产品形状的改变，导致难以发现问题，比如有3 个螺孔，需要同时内孔放大，忘记修改其中一个并不能直观反应螺孔的大小从而影响生产。图纸设计完成之后，打印分发给各车间主任以及质检科。车间主任在安排员工生产时，如果分配给多名员工生产，则每个员工都需要一份纸质图纸，调试时交给带班长。如果是简单产品，带班长直接在数控机床上面进行编程。如果是复杂产品，需要在MasterCam软件上根据图纸重新进行制图，然后生成机代码。显然，问题是图纸重复打印，太多浪费；容易受到油污污染，模糊不清；图纸留在制造现场，容易泄露机密；图纸传递过程太长，依次从技术部、生产部、生产车间、员工、带班长，传递效率太低。带班长做机器编程的时候，由设计部的电子图纸转为纸质图纸，再将纸质图纸在Master Cam软件上转为电子图纸，同样的图纸，重复转变，效率低下，容易出错。生成机代码之后，将代码拷贝至数控机床或者加工中心，再进行调试。机代码没有统一进行管理，对历史加工过的产品，如果想再次使用原代码，基本需要重新编程，因为已经无法知道原先程序拷贝至哪台车床上。当图纸发生变更时，由技术部重新分发给生产、质检，同时回收原图纸。其一，图纸需要重复打印，无法将变更的信息及时反馈至生产、质检；其二，需要在每个纸质图纸上标注更改内容，然后盖章。如果有多处更改，则每处地方都需要盖章，如此，图纸显得五花八门，不规范；其三，有些时候错误的图纸遗留现场，没有及时回收，容易继续利用生产；其四，图纸经过改版之后，产生了多个版本的图纸，这些图纸都分别存储在制图员的电脑，比较分散，没有统一的系统性管理；虽然目前公司信息部研发的 ERP系统中对产品的图纸有上传，但是也只起到了具体某个生产单的规格图纸查询功能而已，无法控制版本。品管部在进行产品首检、巡检与终检的时候，直接在图纸上进行检验尺寸记录，没有专门的检验记录表。终检完毕后，将大量的纸质图纸进行存档。当客户发现质量问题进行索赔时，检验过程可追溯性差，检索效率低下，容易出现存档丢失。在这种大量纸质文件的前提下，做质量统计及分析报告相当困难。公司的产品种类繁多，尤其非标件，更是变化无常。如此众多的产品，每个产品的尺寸、材质、重量等属性没有统一系统性管理，只是对每个产品进行制图而已。公司自己研发的ERP虽然对标准品产品资料有一个粗放的数据库管理，诸如规格名称、总高、齿厚、搭径、重量、下料方式等，但是只有单个配件管理，无法对装配件或者总装图之类的产品进行管理，比如变速箱作为一个产品，它有箱体、齿轮等组成，变速箱与箱体的主从关系无法直接管理，这样就导致在做生产计划的时候，无法直接获取物料需求清单，而需要人为进行拆分，分别对子产品进行核查库存及生产安排，工作量大且复杂。更不用说对历史做过的产品进行分析，以便得出非标模型件，进行库存生产，日后提高非标件的生产效率，大大缩短生产周期。在制造现场，尽管公司设备数量多、种类多，但是交货却经常延期。如此众多的设备却不知道是否全部满负荷在运转，设备有效使用率到底是多少，每台设备是否在产生效益。交货延迟是否真的是因为设备数量问题还是工作问题，或者还是采购问题，无法用科学的数字来判断。改变目前这种状况刻不容缓，通过信息化建设，实现数字化制造，取消大量纸质文件，提高信息传递速度与工作效率，提升设备的有效使用率，为公司的业绩更上一层楼。2 项目目标为了实现数字化生产，改变公司目前这种状况，需要实现以下目标：（一）由二维图纸改为三维图纸，产品直观明了（二）图纸制作完毕，通过CAM软件生成加工代码，无需经过由电子转纸质再转电子的二次转换，提高工作效率，并且实现机代码统一平台管理，以便日后查阅及再次利用（三）所有产品资料使用数据库统一管理（四）车间无图纸，直接用一体机显示3D 图纸（五）品管部实现无纸质图纸检验并记录检验记录，同时储存在数据库 中，便于日后统计分析（六）实时监控设备使用情况，以便调整生产计划，提高交货速率3 设计方案3.1 总体架构本着“无信息孤岛、高扩展兼容”的原则，总体架构如下：以上设计架构基于SOLID WORKS个3D设计软件来实现，并不代表最终 采用SOLID WORKS3D件来实现无纸化生产项目。系统说明： S olid Works 3D 设计软件Solid works 是法国达索公司旗下的一款三维设计软件，该产品主要针对中低端的零部件产品设计，其特点是操作简单，上手较快，基于微软的 windows 平台，类似资源管理器视图操作。除了自带的标准件库外，另有螺栓，螺母，螺钉，螺柱，键，销，垫圈，挡圈，密封圈，弹簧，型材，法兰等常用零部件，模型数据可被直接调用。提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。 Solid works PDM 产品数据管理系统PDM（统是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CA求件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。通过实施PDM可以提高生产效率，有利于对产品的全生命周期进行管理，加强对于文档，图纸，数据的高效利用，使工作流程规范化。PDM制造过程数据文档管理系统，能够有效组织企业生产工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件和数控程序等生产作业文档，实现车间无纸化生产。Solid works PDM 系统与 Solid works 3D 无缝结合，产品图纸的变更能同步更新PD底统数据库，并推送消息至车间，以便及时了解变更情况。 CAM此软件作为 Solid works 3D 设计软件的一个插件，其作用是根据设计好的3D产品的加工路径自动转为加工代码，使编程人员无需手工编程，直接将此机代码输入至数控设备即可实现加工。DN8布式数控系统将机床设备联网，通过中央控制计算机来控制所有的联网机床，实现远端机代码载入、控制机床运作，同时能够反馈机床的运行状态，比如空转、正常运转、待机、停机等。该系统能够提供设备现场运行一览表，实现代码集中管理，提高重复代码的利用率，还可以加工仿真。通过该系统，能有效提高生产设备效率，实时分析设备使用率。 Solid Works MBD此软件作为 Solid works 3D 设计软件的一个插件，用于将设计源稿的3D模型转变为现场可以查看的动态演示图，并且 可标注产品的尺寸、形位公差、表面粗糙度、焊接符号、材料明细表（BOM、注释、元属性及其他注解。可通过车间现场的触摸一体机实现模型的放大、缩小、左右移动。 Solid Works Inspection该软件作为 Solid works 3D 设计软件的一个插件，能自动生成检验图纸及检验登记表，其中检验登记表中明细列出待检验项目、尺寸、正负公差、尺寸类型（例如直径或者线性），借助数字化检测工具，将测量结果自动填写在检验登记表中（EXCELC件），几乎完全消除手工输入并减少错误。根据检测结果，在检验登记表中自动以绿色、红色或者黄色高亮显示哪些测量结果在公差内、超出公差或者在公差边缘上。通过该插件，不仅能完整记录检验结果，而且大大提高了检查效率。3.2 设计思路产品制造都是围绕图纸展开，生产加工需要图纸，检验需要图纸，因此，图纸是生产活动中各个部门的桥梁，这就需要使用一个统一的管理平台，即PDM（统（产品数据管理系统）。设计部通过3D设计软件将图纸文档存入 PDMK统。生产部通过与3D设 计软件件集成的CA峨件调取图纸并生成机代码，再利用DNC分布式数控控 制）系统，将机代码通过网络传输至指定加工设备以待调试员作业。品管部使用与3D设计软件集成的Inspection软件获取检验图纸，并自动生成检验登记表，通过数字化检测工具将测量结果自动采集到电子表格中，形成完整的检验报告。生产车间使用与 3D软件集成的MBD件查阅3D图纸，获取图 纸加工相关尺寸等重要信息。当图纸发生变更后，通过PD源统自动推送更新消息给生产部、品管部, 并且在更改处特殊标注。按照以上设计，在整个生产过程中，将实现图纸无 纸化、工单无纸化，提高信息传递速率，最终提升生产效率。通过本项目的 实施，实现产品设计、产品制造、产品检验，通过检验反馈至设计，形成制 造闭环。4实施计划按照“总体设计、分步实施”的原则，本项目实施计划如下:步骤实施内容实施期间实施目标1Solid Works 3D设计软件及PDM（统2017.102017.111 .实施完成后，米用三维图 纸代替原先二维图纸进行 产品设计与制作；2 .将公司原标准品资料全 部导入PDMS统，以后所有 产品资料都存入PDMS统2实施 Solid works MBD 和 Inspection 插件， 实现车间产品3D阅览及检验无纸化2017.122018.11 .车间无纸化生产；2 .检验无纸化；3实施CAMt DNC（分布式数控）系统2017.2-41 .通过CAM1件，对3D图 纸自动生成机代码，编程员 集中在办公室工作。2 .通过DNC实现对数控设 备远程机代码导入，无需人 工在机床上输入；3 .通过LE屏幕，实现设 备运行状态实时监控；5预算费用汇总在舁 厅P项目预算（万）1软件1282硬件16.29总计144.29 万软件预算清单在舁 厅P项目描述预算1Solid Works 3D设计软件用于绘制3D图纸。新厂3个点，上厂3个 点，总计6个点。35万2Solid Works PDM产品数据管理系统，用于存储每个产品的 尺寸及图纸，同时实现图纸的版本控制及 流程审批。新厂3个点，上厂3个点，总 计6个点。15万3Solid WorksMBD基于模型的尺寸标注，用于三维图纸平板 显示。新厂1个点，上厂1个点，总计2 个点。3万4Solid Works Inspection自动生成工程图及检验报表，实现质检无 纸化。新厂终检1个点，上厂终检1个点， 总计2个点。3万5DNCb布式数控系统机床联网，程序管理，设备监控与数据采 集。数控车间58台，加工中心15台，总 计72台72万总计128万硬件预算清单在舁 厅P项目描述预算1联想电脑，作站技术部3D设计软件使用的电脑，配置较高， 使用专业绘图配置，可满足未来5-10年的 要求。新厂3台，上厂3台，总计6台。3.6万2车间15寸平板用于新厂数控车间、加工中心作为第一期 实施对象，总计72台设备，按每2台配一 台平板，总计36台。10.29万3工业级无线AP用于车间平板网络连接，安装与车间办公 室屋顶，数量2台。0.4万4VPN用于各设备之间安全连接与控制2万总计16.29万