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1、智能制造试点示范项目申报书项 目 名 称:开关智能制造项目申 报 单 位（盖章 ）: 推 荐 单 位（盖章）: 申报日期: （一）项目概述智能开关柜智能制造项目以公司新投产的现代化智能开关柜生产车间为基础，通过提升制造企业综合集成水平，实现企业活动的可知、可视和可控，促进企业与市场深度交融，提高生产效率和灵活度，培育企业核心竞争力，从而大力提升企业的赢利能力和发展潜力。公司新投产的现代化智能开关柜生产线装备有焊接机器人设备、数控冲床、全自动端子压着机、装备机器人、AGV小车、立体仓库等先进自动化设备，以及相配套的电气三维布线软件、电气CAD设计软件、ERP、MES、PLM、自动化测试软件等相应
2、的应用软件，自动化和信息化水平处于国内行业领先水平。公司引入了精益六西格玛生产管理，通过对精益六西格玛管理思想的导入，对生产线的工艺流程各工序环节进行了反复优化，并利用仿真技术进行了模拟,生产效率和管理水平得到了显著提升，在行业内具有显著的示范效应。智能开关柜智能制造项目将在全自动生产线改造、网络建设、信息系统规划整合及MES完善、工业现场分析及设备状态监测、数字化设计与仿真、云计算技术研究与应用、智慧用能研究及应用、技术体系标准化等方面进行持续改造升级。本项目的实施，有望进一步完善车间内部互联互通网络架构，提升企业综合集成水平，实现企业设计、工艺、制造、管理、物流等环节的集成优化，推进公司在
3、数字化设计、装备智能化升级、工艺流程优化、精益生产、可视化管理、质量控制与追溯、智能物流等方面的快速提升。（二）项目实施的先进性1、智能制造行业发展现状近年来我国电力装备智能制造技术及其产业化发展迅速，并取得了较为显着的成效。但相比国际先进水平，在基础设备设施建设、先进制造工艺、自动化技术、生产管理和核心技术等方面存在严重不足。1、基础设备设施电力装备制造行业中，机床、刀具、夹具、检测仪器等设备的关键零部件我国还不能自己生产制造，完全依赖进口，这在很大程度上限制了我国电力装备制造业的发展。2、制造工艺高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工
4、技术以及复合加工技术等新型加工方法在我国普及率不高。3、自动化技术数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等柔性自动化、智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化技术、柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。4、生产管理准时生产（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生产（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技术仅限于在我国只有少数大型企业局部采用，多数小型企业仍处于经验管理阶段。5、核心技术我国对外技术依存度高达50%，而美国、日本约为5%左右，一般发达国家这一比率也在30%以下。并且我国的关键技术自给率低, 占固定资产投资40%左右
5、的设备投资中, 有60%以上要靠进口来满足, 高科技含量的关键装备基本上依赖进口。2、项目实施的先进性（1）行业领先的自动化生产技术福州天宇电气股份有限公司智能开关柜生产线采用了焊接机器人设备、数控冲床、全自动端子压着机、装备机器人、AGV小车、立体仓库等先进自动化设备。相比以前开关柜的生产过程全部靠人工来完成，装配过程需要人工送料、安装、焊接，测试过程需要人工装卸，工序之间人工转运等，即浪费时间，又需要大量人力，生产效率低下，质量难以保证；项目确定后，通过改进产品设计，开发自动接线技术，自动物料传送等，解决可靠性焊接等技术难题，设计并搭建了从装配、测试到包装工序的全流程自动化智能开关柜生产线
6、。目前，该生产线在行业内自动化程度处于领先地位。（2）智能柔性化生产技术通过在零部件上配置条形码、在生产线关键部位安装RFID标签和产品内设置标示码等多种识别技术的综合运用，实现了生产过程中产品的实时跟踪,可以实现多种规格产品的同时在线生产。不仅满足了大批量产品生产需要,又能满足在大批量生产的同时，可随时插入小批量定单。同时也为实现产品质量全生命周期追溯提供了技术保障。（3）生产智能调度通过开发各种智能化设备,并依据工业互联网通信及其它各种通信接口,借助MES制造执行系统等实现设备间的互联互通,设备在线、离线、忙碌、空闲及设备故障等状态，及上道工序进展等工艺进程实时传送到信息中心，并通过MES
7、系统完成生产线智能调度，实现高效生产。（4）完善的数据采集体系及实时质量监控系统在生产线各个环节设立500多个数据采集点，通过各种数据采集技术的综合运用，实现生产过程数据全面采集，生产工艺数据自动数采率92%，并建立实时数据库平台，将生产工艺数据实时上传到数据中心；建立质量信息管理系统，利用六西格玛质量管理方法对实时生产数据进行分析，及时对产品质量问题发出预警，预防严重质量问题的发生。3、效益及成果项目实施后，与手工生产模式相比，生产效率提升3倍，节省一线操作人员2倍，直通率由原来的87%提升到97%，产品合格率由原来的92%提升到99%以上，节约能耗30%，生产能力提升4.5倍。4、目标产品
8、市场前景分析据行业统计分析，在国际经济并不太景气的大环境中，配电柜行业也同我国经济一样，仍实现了稳中有进，平稳运行的态势。随着电力设施的建设而逐步扩大，国内外配电柜需求普遍处于扩张状态，市场前景比较可观。从产业环境上看，电力工业发展迅速，预计至2020年发电投资2万亿元，电网建设3-3.6万亿元，智能电网对电气设备有超过1万亿元的市场需求；预计至2020年发电机总装机容量将达17.8亿千瓦，其中太阳能发电装机容量达到2000万千瓦，风力发电装机容量达到1.5亿千瓦，为配电柜行业提供了更多市场空间。因此，在智能电网进入建设重要时期，城镇化建设的快速进行，城乡配电网的智能化建设，智能电网及智能成套
9、设备、智能配电、控制体系已进入黄金发展期的新机遇下，特别是新一代节能、节材、高性能的配电柜产品将得到更大的发展，市场需求日趋旺盛，为智能化升级提供了必要的市场条件。在我国配电柜中，低档产品还在大批量生产。而福州天宇电气股份有限公司生产的智能开关柜属于高端产品，市场竞争力明显。开关类产品有6项达到国际先进水平,7项达到国内先进水平；主要产品获得福建省名牌产品并且有2项国优产品、5项部优产品。尤其是智能开关柜项目的实施能进步提升产品的制造效率和制造质量，满足大批量制造和个性化制造需求，实现制造信息的资源共享。项目实施后有利于向同行业或相关行业进行推广，市场前景广阔，预计达到100亿元以上规模。综上
10、所述，我们目前不仅已经初步满足了智能开关柜智能制造的关键要素，而且具备了全面实现智能制造的良好物资条件和技术能力。三、项目实施现状（一）项目系统模型建立与运行情况福州天宇电气有限公司智能开关柜生产车间的总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型，并进行模拟仿真，实现规划、生产、运营全流程数字化管理。在生产线的设计过程中，我们采用了CAD、SolidWorks、Kmcad/ KMCAPP、superworks等软件实现了生产线产品的可视化设计，并利用先进仿真系统Flexsim等对工厂设计、生产系统在投运前进行模拟仿真研究，同时运用精益生产理念进行反复优化，大大节省了产品生产时间，减少了浪费，并使
11、生产流程做到最优化，布局在短时间内达到合理状态，物流合理顺畅流动。1、工厂&车间仿真图 1工厂&车间仿真虚拟三维工厂设计仿真是建立三维数字化车间或工厂的资源布局，包括工厂中所用的各种资源，从地面和高架输送机、通道、起重机、设备、机床、物料集装箱和操作人员，通过三维工厂设计能清晰的明了工厂设计、布局与安装过程，很容易理解和表达所有工厂资源（从传送带、夹楼层以及起重机到容器、AGV和操作者）。生产过程包括各种生产设备和输送设备，包括特定的工艺过程，生产控制和生产计划。图 2物流仿真物流系统动态仿真可以为生产线中的各种生产设备、生产线、生产过程建立结构层次清晰的模型。这种模型可以包括供应链、输送系统
12、，储存系统，生产资源、控制策略、生产过程、管理过程等。用户通过各种分析工具、统计数据和图表来评估不同的解决方案并在生产计划的早期阶段做出迅速而可靠的决策。研究将包括投入和产出的所有影响因素，包括生产线上的机器工装和夹具、工作站的工人及其生产过程，物料流的距离、频率和成本，物料存储、物料搬运设备，零件包装等等。验证安装操作可达性，装配过程路径分析，物料搬运过程模拟，叉车搬运过程模拟仿真等。智能决策支持：由于制造部门的运行效率和产出的影响因素很多，企业很难确定生产系统的最优配置，也很难获得优化的方案。如很难建立适当的在制品库存水平、正确的生产计划，正确的批量大小以及正确的生产业务策略。数字化工艺布
13、局及生产线仿真的研究将使我们具有智能化的基于模型的定量的方案模型对比和分析的能力，为业务决策提供支持和优化的方案。2、零件制造仿真图 3机加零件制造仿真机加工零件制造仿真零件加工刀具轨迹需要进行仿真模拟，以确保其正确性。在进行模拟仿真时，以当前工序的三维工序模型为零件对象，以上一刀工序的三维工序模型为毛坯对象，利用CAM软件系统的加工仿真功能来完成。加工模拟仿真提供了刀轨可视化验证功能，用于模拟切削运动和材料去除，也提供了机床运动模拟功能，用于检查加工过程中的干涉碰撞。在统一的数控编程及管理系统中进行加工模拟仿真时，加工机床直接来源于资源库，可在数字工艺管理环境中进行统一的管理。3、零件检测仿
14、真图 4机加零件检测仿真机加零件检测仿真将在检测仿真工具中利用3D模型和其中产品制造信息（PMI）尺寸和公差自动生成检测路径。经仿真优化后生成数控测量检测程序（DMIS 5.1），可直接或通过i+接口用于相关测量设备。根据专检或复检的需求，数控检测工作包（程序、指导书（流卡）、资源清单等）通过工艺系统的车间通道下发至测量设备管理执行系统CMM IE，进而传递到测量机执行检测程序。4、数字化制造执行管理图 5数字化制造执行管理（1）工厂建模工厂模型由物理模型（实际设备）和逻辑模型（业务流程）结合形成，完整的体现整个制造单位设备的组成结构、生产运行以及生产管理逻辑。（2）工艺与制造一体化同步能够实
15、现“一体化”，保证各种主数据信息，如产品编号、物料编码、工装刀具编码、以及人员编码等信息数据唯一。全盘考虑数据传输的效率和完整性，保证制造单位是在一个统一数据源的基础上实现智能工厂的建设。数据内容不但是文字性的、静态的、局部的，而且包括了结构化参数、生产指导文件和三维数字模型等全局数据的完备数据包。（3）生产计划管理计划管理是衔接制造单位项目管理系统中生产计划与生产现场或设备级的作业计划的重要管理功能。具体包括订单的创建和维护、生产批次管理、生产派工、工程变更管理、生产插单、订单进度跟踪与订单查询打印等功能。通过计划管理，能够有效协调多项目管理的项目驱动生产模式，并且能够完美地支撑科研生产模式
16、下的多品种，小批量，以及工艺数据频繁变更的管理需求，实现生产计划、设计与现场生产的实时联动，杜绝因多个项目间的管理信息不对称，管理手段不匹配造成的各种浪费。生产计划排程完成后，生成工序任务，这些任务是可用于指导实际生产的工序级详细生产计划。数字化制造执行管理可以按照设备、人员下达生产任务，生成派工单，系统将生产作业指令直接送达到生产现场。在数字化制造执行管理将生产任务下达给具体设备和操作工的同时，也将生产指导文件一并下达给现场操作终端。操作工在生产准备阶段，可以通过查阅电子化的生产指导文件，完成对生产工艺的消化，提高对生产加工过程的掌控能力。数字化制造执行管理可以直接将生产采集页面发布到现场的
17、触摸屏，在生产完工后，操作工仅需对系统进行有限步骤的操作，即可完成当前的数据反馈和录入操作。数字化制造执行管理实时分析生产计划和生产进度的匹配情况，并在异常情况发生时（如设备宕机、物料短缺等）进入自动运算模式，对当前的任务队列进行滚动排产，即进行实时调度，最大程度地降低生产变化对计划的影响和冲击。数字化制造执行管理提供多角度、多类型的现场过程监控手段，以直观简便的方式，满足各方面人员对整个生产过程的监督和管理需要。（4）生产现场管理生产现场管理包括物料控制，电子看板功能和产品追溯的管理。通过物料控制将投料环节，零件加工环节和产品交付环节进行综合管控，并对过程数据进行实时数采，统计和分析。通过电
18、子看板，显示生产过程中的物料、设备、质量、人员和任务执行信息，实时反映生产实际情况。显示屏将具体显示生产线名称，生产线日期，当日生产计划，日、月、年累计产量，动态显示生产线上各设备的状态报警信息。数字化制造执行管理按照单件对产品的生产过程信息进行全面精准的追踪，提供原材料向产品的正向追踪，以及从产品向材料和生产过程的反向追踪，获取产品的原材料、生产批次、质量标准、工艺路线、操作者、设备及工装工具使用情况、质量检验情况、返工返修等等生产过程信息。通过产品追溯体系的建立，使用者可以在出现问题时或者在进行生产工艺过程分析时，获得准确、真实、全面的信息。（5）在制品管理实现物料的条码管理，提高物资投料
19、，零件加工过程的在制品流转，以及产品交付过程的效率和准确率，透明化在制品的生产状态，提高产品的可控能力。数字化制造执行管理对毛坯进入工段到产品交付为止的整个生产过程，对在制品在工段的流转行为进行严格地监控和记录。在数字化制造执行管理中能够实时查看在制品的位置、数量和状态信息，提供统计分析功能，对在制品的种类、数量等进行统计，方便在制品的随时清点和台帐的查看。（6）制造资源管理建立统一的资源库，对工装、刀具等资源进行统一管理，包括资源的维护保养、借用、维修等的管理，并对资源状态进行实时监控。按照品种定义工具的基本属性，规格和刀具工装的工艺特征参数。实现刀具工装库存的一体化管理，可按照权限访问，用
20、于库存监控和统一调配。对刀具工装台帐进行精细化管理（如按照项目进行分类管理），对需要个别管理的工装、刀具建立个体台帐，管理每一个工具个体的状态。用条码对制造资源进行标识，以供借用和检修刃磨时使用。对刀具工装的出入库进行管理，并对在线刀具进行管理，实时记录刀具的实时寿命信息。另外，对刀具组件和组合刀具进行管理，对刀具工装的盘点计划的管理、以及盘点结果记录，刀具工装的报损管理等。 (7)质量检测管理通过预先定义的数据采集点，从工厂各类测量设备里获取质量数据后上载到技术管理模块中央数据库中储存。这些存储的检测数据包含了与其对应的测量设备、测量时间、零件号/名称、检测人等。这些质量数据和各类指标可以来
21、自CMM测量、光学或数字测量设备、手持测量仪器、以及一些其它的物理测量系统。在数据的采集和处理过程中，系统还可以按照用户设定的规则利用现代通讯技术对质量问题进行即时报警提示，并记录问题的解决过程。(8)质量管理对生产过程中的产品质量状况和质量各种指标进行实时监控，及时诊断分析出问题的根源并找到相应的解决方案和后续问题状态的追踪是数字化制造执行管理的一个重要功能。数字化制造执行管理生产质量监控系统以技术管理模块为数据管理平台，基于网络技术对生产过程实测质量信息（譬如各种CMM、白光和手持测量设备的测量结果等）进行实时采集、管理（质量文档管理、生产过程质量管理、质量统计与目标管理）、监控、分析和发
22、布（质量归零管理）。实现对产品到整个加工过程的追溯，包括工艺路线、加工设备、加工时间、工装工具、操作人员的追溯。系统中的生产质量监控系统具有完整的数理统计功能和高级的深度关联交互分析功能。通过多种数据采集手段获取的各类生产制造数据（设备、物料、质量、计划等）经过转换重构后存入系统数据库，利用相关计算、报告、查询、分析和挖掘工具生成各类质量关键性能指标（KPI），对生产过程尺寸质量进行实时分析与监控。（9）数据监控与采集 NC程序管理：DNC系统把所有的NC程序保存在服务器上，通过DNC系统界面管理这些NC程序。操作人员可以按实际情况对NC程序进行组织划分，并可以对NC程序进行版本管理，NC程序
23、编制、修改和审批，NC程序信息管理等工作。 MDC系统对各种厂家和型号的数控设备实现运行状态、参数和报警等信息的自动采集。采集到的实时数据通过自动数据压缩计算后存储在实时数据库中。采集数据分为机床运行数据和机床工艺数据三大类：机床运行数据包括机床运行模式、加工、故障、人工状态等，机床工艺类数据包括运行程序号、加工进度、主轴转速、进给速度、进给倍率、主轴电机电流、主轴功率、使用刀具号、程序起止时间数据等，在线检测数据包括检测尺寸等。MDC系统同时可以监控工段所有机床的当前状态。每个机床状态可以通过相对应的颜色代码显示。当机床发生故障时，监控系统可以立即显示当前的报警信息。在MDC中定义多种机床的
24、状态，包括机床关机、机床开机、生产或技术中断、组织中断、手动状态、维修呼叫等。机床中的报警和讯息记录在服务器的数据库中，并被压缩成统计表。设备维护部门利用MDC的远程诊断功能进行预防性和必要性的维护。未被响应的、当前的报警和讯息可以在实时监控图中显示，包含报警号，起始时间和报警文本。操作员能够创建他们自己的分析过滤器，能通过它搜索和分析操作员关心的停机原因和故障信息。除了最小持续时间和最小频率之外它同样能定义来自不同报警组的报警号的范围。报警分析过滤器可以从报警源中设置转换报警文本，可以把不关心的报警排除在外，例如，描述/日志讯息或操作错误等。（二）先进设计技术应用和产品数据管理系统（PDM）
25、建设情况公司采用了西门子的产品全生命周期管理系统(PLM)，业务范围涵盖产品决策、项目管控、需求定义、产品设计、工艺设计、产品制造、变更管理、售后服务等产品全生命周期的各个阶段。其中包括了产品数据系统（PDM）的全部功能。图 6 PLM整体架构1、产品设计与验证管理（1）产品标准化和模块化管理基于标准化和模块化理念的产品设计和制造规划，将改变设计和工艺人员的传统工作模式，使工作效率和质量都将产生质的飞跃。利用基于知识库的快速设计系统完成产品开发的过程将会发生如下变化：从产品知识库中寻找最近完成的类似产品（即典型案例库），并以该产品为基础进行新产品的设计。在产品设计过程中，设计人员将利用知识库，
26、快速访问公司和行业标准（即标准和规范库），以及零部件等各种库（重用库），实现数据的重用，减少风险。使新设计的产品能符合公司和行业的规范。针对一些典型零部件的设计，可以充分利用专家的知识和经验，例如，利用以专家知识为基础开发的专业工具（即过程向导库），来帮助快速、高质量地完成设计任务。l 对完成的设计任务可以利用企业的检查工具对设计的结果进行质量检查，以确保设计的结果满足标准的要求。l 在设计完成后，还可利用专家的建议，对设计的结果进行优化。l 当设计定型后，从标准工艺库中查找标准的工艺流程并自动生成相应的工艺表单及附件。l 对典型加工特征，可以基于加工知识库，创成式地快速生成相关工艺及其工艺参
27、数。为实现以上效果，首先需要针对典型产品，进行标准化和模块化梳理。图 7标准和规范（2）机电产品概念设计机电一体化概念设计解决方案（MCD）是一种全新解决方案，适用于机电一体化产品的概念设计。借助该软件，可对包含多物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为的概念进行 3D 建模和仿真。MCD 支持功能设计方法，可集成上游和下游工程领域，包括需求管理、机械设计、电气设计以及软件/ 自动化工程。MCD可加快涉及机械、电气和软件设计学科的产品的开发速度， 使这些学科能够同时工作，专注于包括机械部件、传感器、驱动器和运动的概念设计。MCD 可实现创新性的设计技术，帮助机械设计人员满足日益提高
28、的要求，不断提高机械的生产效率、缩短设计周期和降低成本。 图 8 MCD机电产品概念设计原理(3)结构设计与管理1)规范化设计结构设计规范由NX基础规范（如：NX建模规范、NX装配规范、NX二维制图规范和PMI技术规范）以及NX专业技术应用规范（如：自顶向下设计规范、NX管路设计规范、NX运动分析规范等）组成。2）在线设计在线设计是指一个团队围绕一个产品展开的协同设计，而且在设计的过程中，相互可以可视地看到对方的最新设计进度。在线设计体现的是一种真正的协同设计模式，团队之间通过设计平台随时看到对方的及格过，有问题及时沟通并解决；而不是单个工程师各自分配一部分建模任务，然后闭门造车，等到装配的时
29、候才发现问题。3)基于模型的定义（MBD）MBD 是产品数字化定义的先进方法，它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型，所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中，一般情况下不再有二维工程图纸。MBD 改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时，MBD 使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主，以三维实体模型为辅的制造方法。4)WAVE自顶向下设计WAVE (W hat if Alternative Value Engineering) 产品级
30、参数化设计技术，特别适应于复杂产品的设计。NX/WAVE技术使产品总体设计更改自上而下自动传递。该技术可用于从产品初步设计到详细设计的每个阶段。NX/WAVE技术帮助用户找出驱动产品设计变化的关键设计变量并将这些变量放入NX/WAVE顶层控制结构中，子部件和零件的设计则与这些变量相关，对这些变量的更改将自动更新顶层结构和与其相关的子部件和零件。由于NX采用基于变量几何的复合建模技术，这些关键设计变量既可以是数值变量，也可以是如一根样条曲线或空间曲面的广义变量，无论数值变化还是形状变化都将自动根据NX/WAVE的控制传递到相关的子部件和零件设计中去。NX/WAVE技术提供了规范设计过程、捕获公司
31、最佳设计流程的框架，是业界评测的“今后复杂产品设计最重要的CAD技术创新”。(4)知识驱动的设计知识驱动的设计是指把产品设计原理和知识融入到过程的设计。这些知识可以是设计的要求，如体积、重量、尺寸、强度等，也可以是产品的不同配置。基于知识的设计可以简化设计过程，提高设计效率，提高知识的重用，降低设计工作对人的依赖。图 9典型产品模板在该模具模板中，已经对模具的可变参数和规则进行了总结，如下表：可变参数AlphaL1L2L3L4L5d1d2值60-310310166191328640400可变参数d3d4d5d6d11d22h2h22值350570600350640570130145当需要进行新
32、的模具设计时，只要基于该模板，改变模板中上述表中的可变参数的值，就可立即得到新模具的模型数据。（5）电子电气设计管理在机电一体化产品中集成机械、电子和电气组件至关重要。这些制造商所面临的挑战是将其开发过程转变为支持跨不同部门协同的并行设计和系统工程方法。 电气设计师、机械设计师和控制系统设计师之间的实时信息共享对于在预算范围内按时交付高质量创新产品来说非常重要。机电一体化解决方案通过提供可实现机械、电子和自动化部门之间协同的端到端解决方案，帮助您提高设计速度、提升设计质量。 这能够缩短上市时间，重用现有知识，通过概念评估做出更好的决策。借助Teamcenter对电子、电气设计的管理，机械设计师
33、可以利用 NX进行产品设计，电子设计工程师可以开展原理图、PCB设计，电气设计师可以利用模型数据来选择传感器和执行机构等。(6)软件设计管理与机械、电子、电气设计管理相似，软件设计也是以系统工程为指导，通过产品性能要求（需求）为驱动，组织包括系统设计、子系统设计、单元测试、功能测试、系统测试等活动，基于流程和最佳实践对软件设计进行优化和迭代，最终交付满足产品性能要求的软件代码、测试用例、可执行程序等交付物。 (7)面向制造的设计面向制造的设计只在设计阶段就考虑产品的可制造性，把工艺甚至生产/服务才可能发现的问题提前到设计阶段解决。从而大大降低出错成本，减少返工，缩短产品上市时间。事实上，根据
34、Wohlers行业报告，一个小的工程更改在概念设计阶段可能花费不超过100美元，如果在生产环节再来完成这个更改可能成本会膨胀到100万美元。（8）专业仿真能力 NX是目前全球领先的将高端CAD与高端CAE产品完全集成的产品，CAD与CAE一体化的重用好处是设计模型与分析模型同步关联，设计变更后，CAE模型可以自动捕捉到几何模型的变化，而能够可控地自动更新。也就是说更改设计或者重用以前的设计，有限元模型不需要重新走一遍仿真建模过程，这样能够快速获得新的模型的分析结果，极大地减少了重复建有限元模型的时间。NX CAE是真正的多学科多物理场一体化图形界面环境，就是在一个界面环境中可以进行结构静力/动
35、力分析（线性/非线性）,流体计算，机构运动，热分析，热流耦合，热结构耦合，热结构流体耦合，机电液联合仿真，疲劳分析，优化分析等。所有的操作界面风格完全一样。（9）仿真数据管理在PLM一体化平台内的设计、仿真数据的共同管理，可以做到很好的协同管理，从而提升仿真驱动设计的作用。这个可以从两个层次来理解，第一是流程协同，比如项目管理，需求管理等可以把整个产品研发流程中设计和仿真业务综合关联起来；一个工作审批流程也可以把设计、仿真以及工艺等不同部门的纳入到同一个业务审批流程中，依赖系统提高不同部门的协同效率。另一方面是数据协同，分析师如何快速地要找到分析所用的几何模型，如何知道当前所获取的设计模型是否
36、是最新的版本，如何获取工程属性文件？同一系统提供站内版本更新通知订阅功能，可以随时将设计版本更新的信息提供给仿真人员，此外仿真人员通过结构管理器可以比较CAEBOM所引用CADBOM的版本变更信息，之后针对变化作出网格是否基于几何变化的决定。 图 10 多专业设计和仿真、试验管理传统复杂产品设计过程中，设计、分析仿真、试验验证的工作流程，工具应用等积累了大量经验，在此基础上进行各个平台的协同和专业化管理，打造更为高效的工作流程环境，复杂产品协同仿真平台建设的构想，以解决设计阶段CAD/CAE数据、过程和工具的管理问题中的仿真数据管理这一重点问题，为复杂产品的虚拟和实物验证数据管理打下基础，有效
37、整合企业内软、硬件资源，提高设计效率，增强对市场快速反应能力。为了突破传统CAE仿真工具体系的局限性，分立的计算机辅助设计环境需要向着集成化、综合化的集成平台方向发展。协同CAE平台未来会成为企业的知识平台、工具平台、协作平台、管理平台，同时也承载企业产品研发的核心竞争力和核心智力资产。协同CAE仿真平台的建设，目的是通过平台完成多学科仿真工具应用集成环境的组成，流程化仿真操作，规范操作的工具和步骤，最终提升对产品的仿真精度和效率的提升，加快现在的产品设计流程。详细设计多专业协同和仿真管理方案的应用，能够覆盖研发产品的全生命周期的协同设计和仿真过程，实现流畅的产品研发过程、项目团队的高效协同、
38、跨系统和组织的技术状态管理、提升企业知识和资源的使用效率，实现由以结果管理为主向仿真流程全过程管理转变，由以单纯数据管理为主向全面知识管理转变、由以分散研制为主向数字化协同研制转变、由分散的信息孤岛向统一的集成平台转变，从而帮助整合研制业务、转变创新流程，持续提高产品研发和创新的执行力。2、项目管理无论产品设计进行怎样的活动，例如设计、仿真、验证，都需要考虑“T：时间、C：成本、Q：质量”等因素，尤其是需要通过人力资源的组织来完成。因此，集成化的项目执行管理可以有效地保证人员高效地完成整个产品的研制过程。项目管理要实现项目的建立，项目一级计划的建立，项目副总师与业务部门的协调，项目一级计划的发
39、布（科技部），项目计划的审批，项目二级计划的分解即任务在执行部门的任务分解，分解任务的人员指定，详细任务的执行，项目的监控（计划执行的反馈）及项目执行过程中的计划调整，最终是项目归档。Teamcenter项目管理针对任务交付和跟踪有如下特点：1)支持手动提交和流程自动提交任务交付物的能力。2)支持任务与需求管理、系统工程的集成，确保任务交付与产品需求匹配。3)基于任务、交付物、需求双向关联报表，跟踪控制项目范围、变更、质量和符合性。此外，Teamcenter项目管理提供实时监控状态和绩效的仪表板功能，支持快捷地实现诸如：关键监控指标图形化报表、挣值管理（EVM）和绩效管理，为研制过程提供重要的
40、项目实时执行参考数据，以辅助决策管理。项目管理包括项目计划下达和执行状态管理，结合Teamcenter项目管理的实际功能，提出项目进度管理框架如下。 图 11 项目进度管理框架项目管理主要包括如下内容：1）项目范围管理为了实现项目的目标，对项目的工作内容进行控制的管理过程。它包括范围的界定，范围的规划，范围的调整等。2）项目时间管理为了确保项目最终的按时完成的一系列管理过程。它包括具体活动界定，活动排序，时间估计，进度安排及时间控制等项工作。很多人把GTD时间管理引入其中，大幅提高工作效率。3）项目成本管理为了保证完成项目的实际成本、费用不超过预算成本、费用的管理过程。它包括资源的配置，成本、
41、费用的预算以及费用的控制等项工作。4）项目质量管理为了确保项目达到客户所规定的质量要求所实施的一系列管理过程。它包括质量规划，质量控制和质量保证等。5）项目人力资源管理为了保证所有项目关系人的能力和积极性都得到最有效地发挥和利用所做的一系列管理措施。它包括组织的规划、团队的建设、人员的选聘和项目的班子建设等一系列工作。6）项目沟通管理为了确保项目的信息的合理收集和传输所需要实施的一系列措施，它包括沟通规划，信息传输和进度报告等。7）项目风险管理涉及项目可能遇到各种不确定因素。它包括风险识别，风险量化，制订对策和风险控制等。8）项目采购管理：为了从项目实施组织之外获得所需资源或服务所采取的一系列
42、管理措施。它包括采购计划，采购与征购，资源的选择以及合同的管理等项目工作。9）项目整合管理指为确保项目各项工作能够有机地协调和配合所展开的综合性和全局性的项目管理工作和过程。它包括项目集成计划的制定，项目集成计划的实施，项目变动的总体控制等。3、数字化工艺管理（TCM）（1）零件mBOM（Part mBOM）零件加工解决方案包括产品设计（数据获取）、Part mBOM、工艺设计、工装设计、工艺仿真、工艺卡片与统计报表、MOM/ERP集成、知识管理及资源管理等核心功能，实现了从产品设计到工艺、制造的业务集成。Teamcenter Manufacturing是西门子公司提供的基于模型的工艺解决方案
43、中的主要功能模块，它建立于企业级PLM平台Teamcenter之上，使得mBOM管理与工艺设计成为企业PLM平台中的一个有机部分，实现了与PLM系统共享统一的产品数据，实现统一的可视化管理、更改管理、流程管理和有效的集成工具。用NX打开产品设计模型，通过旋转、缩放、剖切、测量等功能查看模型信息，通过选择PMI视图可以查看在各视图中标注的尺寸公差信息。 图 12查看设计模型(2)零件工艺（Part BOP）编制工艺时，可直接浏览设计模型和标注，可在设计模型基础上生成工艺模型，并互相关联。提供工艺人员可视化的工艺协调功能和集成化的零件工艺规程编辑界面，支持零件数控加工和普通加工、热表、钣金、焊接、
44、锻造、铸造等非数控工艺规程制作和管理能力。提供典型工艺管理能力，支持工艺规程中的工序、工艺资源等对象的结构化建模，能存储工艺规程中的工序、工艺资源、工艺组合件等信息。在Teamcenter 制造工艺管理系统中建立工艺BOM。每个零组件对应一个总工艺节点，在总工艺下建立零件所需要的工艺对象，比如毛坯工艺、机加工艺、热表工艺等，在工艺中建立工序，在工序下添加设备、工装、辅料等物料对象。工艺与工厂结构中的车间（或分厂）关联，工序与车间的工作中心（工位）关联。图 13零件工艺框架通过PMI功能进行3D制造信息标注，比如尺寸公差要求、加工区域标识、操作说明、检验要求等。需要展示内部细节时，可通过PMI剖
45、视图展示。复杂工序可根据表达需要增加标注视图。对于热工艺，表现形式可根据加工特点作相应调整，一般情况下形状变化不多，尺寸公差信息较少，工艺参数较多。(3)装配工艺（Assembly BOP）提供集成化的装配工艺规程编辑界面，具有机装和电装工艺规程制作和管理能力。为建立装配工艺的产品组件建立总工艺节点，并与组件关联。在总工艺下建立工艺节点，比如装配工艺、测试工艺等。工艺与车间或分厂关联。在工艺下建立工序，工序与工位或工作中心关联。在工序下添加设备、工装、辅料、装配件等物料。设备、工装、辅料从资源库中查询、添加，装配件从MBOM中添加。BOM比较功能有助于提示被遗漏或冗余的零组件。如有必要在工序和
46、工艺之间增加一个层次，工序命名为工步。工艺结构利用典型工艺模板建立。图 14装配工艺BOP图在可视化环境中显示设计模型，通过调整显示为当前装配状态，并添加必要的制造、测试要求。记录在3D快照中。根据需要可记录多个快照。用于图示说明装配操作过程或检验要求。可显示设计定义的PMI信息，也可剖切显示内部结构。（4）工装BOM（Fixture BOM）对工装设计相关的流程及数据在NX Manager的统一环境中进行管理，包括工装申请管理、工装设计管理、工装数据管理及工装变更管理。l 工装设计：在UG NX环境中进行工装设计工作；l 工装设计模型数据管理：通过NX 同TC集成接口，将三维模型及工装装配结
47、构保存到TC系统中；l 工装设计审批流程和电子签字：建立工装设计的审批流程，审批后将审批人员姓名和审批日期信息签字到设计模型；l 工装设计更改：建立工装设计的更改流程。l 搭建工装资源库的分类库框架。在数字化工装设计及管理系统中，工装设计员可以直接获取产品或工序模型的三维电子数据。工装，特别是模具和夹具，与产品零件或工序模型的形状和结构直接相关，以它们为参考进行工装设计，可大大提高工装设计效率，保持其与工装之间的相关性。工装BOM的管理与产品数据的管理类似，通过NX设计的工装部件和零件均抽象为零组件对象（Item），并保存在NX Manager管理系统中。以工装零组件编码，作为零组件对象（It
48、em）唯一的身份标识，并支持版本控制（通过不同版本的Item Revision 来实现），以工装BOM来组织工装的结构化信息。（5）工艺模板库&资源库（Process & Resource library）工艺知识是经过验证的典型工艺知识的积累，包括盘轴等典型件工艺模板；典型零件数控加工模板；典型零件铸造、锻造工艺模板、工艺参数；标准热、表处理工艺及参数等。数字化工艺平台对成熟的和可以重复借鉴利用的典型工艺尽心有效管理，形成企业工艺知识库的一个重要组成部分，工艺模板是提高工艺设计效率和工艺知识重用的主要途径。数字化工艺平台为典型工艺管理提供工艺模板库的定制、查找和借用等途径。在编制工艺文件时，根据要编制工艺的零件特性，在知识库分类中查找相对应的典型工艺模板，这样就可以把整个典型工艺内容从库中取出并复制为一新的工艺，包括各工序、工步，以
