工艺设计阶段已然成为缩短产品上市时间的瓶颈

 

作者：王海冉   审校：张玮琦从产品设计到生产周期中，约有40%~60%的时间都消耗在生产准备阶段，主要的工作量就是工艺过程的设计规划和量产工艺确认行业现状在产品研发部门，基本实现了CAD产品设计；在车间生产现场，大量采用自动化设备；而生产工艺规划部门的设计手段却十分落后。

可见，工艺设计阶段已然成为缩短产品上市时间的瓶颈随着产品设计理念和信息化进程的发展，目前企业中产品三维数模已逐渐成为工程应用的标准，二维工程图只是设计模型的投影结果而三维数模在工艺过程中的应用的成功率不足5%，仍然以设计部门导出的二维图纸为依据传给工艺部门。

在企业中，目前工艺部门主要通过以下三种方式接收设计数据表达工艺意图：1将二维工程图导入到CAPP系统中进行工艺设计2根据设计图纸，将过程状态截图，插入到工序卡片中指导生产3基于设计图纸和工艺要求，重绘二维工序图，作为工艺信息下发到车间

目前的方式均不能利用三维设计模型，存在以下问题首先，在设计数据到工艺数据的断层阶段，可能出现设计模型中包含的零部件、分类、三维产品特征、几何尺寸及公差、技术和制造要求等信息的不一致甚至丢失其次，重复冗余的工作拖延工艺设计的周期，尤其在设计频繁更改的时候，此问题更为突出。

再次，三维数字化环境中，缺乏基于模型的工艺解决方案可见，对三维工艺的探讨和研究是迫在眉睫，本文将对基于零件模型的三维工艺进行深入分析并给出解决方案需求分析经上述分析，三维工艺的解决方案必然会代替传统工艺设计方式，在设计模型非常成熟的前提下，考虑到工艺在设计和生产之间的桥梁作用以及工艺设计的自身特点，需满足以下几方面的需求

:支持设计模型在工艺设计阶段的重用不同版本的设计模型可进行对比分析支持结构化的工艺数据下发给下游系统设计模型改变后，工序模型有自动更新的能力 工序模型及标注信息能够表达制造过程、操作要求、检验项目等支持工艺路线规划，包含串行工序、并行工序等业务场景

支持工艺数据重用具有发布二维和三维工艺数据的能力支持三维资源模型的使用，为工艺仿真打下数字化基础解决方案联宏科技将基于西门子PLM软件Teamcenter和CAD软件 NX，提出基于模型的零件工艺解决方案。

西门子作为工业4.0概念的提出者和贯彻者，提出了系统、全面、完整的宏观解决方案联宏科技结合国内企业信息化建设现状，提出了更细化、更具体、更符合企业需求的解决方案设计数据浏览Teamcenter在接收到设计数据后，以NX模型数据的格式（prt，JT…） 存储到系统中。

Teamcenter具有强大的可视化功能，支持二维及三维设计数据的查看及对比其中三维设计数据还支持旋转、缩放、剖切、测量等操作，同时支持PMI显示

设计数据对比工艺编制Teamcenter提供了统一的数据管理平台，其Manufacturing模块是数字化工艺主要功能模块，是3PR概念（Product，Process，Plant，Resource）的最佳实践者，采用结构化方式建立数据关联。

工艺结构与零件对象、三维工序模型以及工艺规程等文档相关联，形成整个工艺的数据结构支撑工艺结构的基本构建方式如下：一个零件对应一个总工艺，总工艺下建立具体的子工艺，如机加工艺，热处理工艺等等子工艺下建立其对应的工序，工步对象，嵌套生成BOP结构。

工序及工步均可指派资源在构建BOP的过程中，支持串行工序，并行工序的表达，支持Pert图与BOP同步双向更新

结构化工艺Teamcenter Manufacturing的工艺编辑环境中提供了便利调用知识库及资源库的功能，加快了工艺设计的进程。

资源调用工序模型表达工序模型关联到工序对象上，保证模型数据与工序条目的统一NX支持倒推法技术，将模型从成品或半成品状态还原到毛坯状态对于没有模型改变的工序（如热处理工序，表处理工序等），也需要建立工序模型。

NX通过WAVE Link功能将工序模型和零件模型关联，前工序模型与后工序模型关联，从而在设计模型改变后，工序模型能够即时响应此外，NX中的PMI功能支持对3D制造信息的标注，满足工艺设计师表达公差尺寸要求、加工区域标识、操作说明、检验要求以及特定的工艺参数等。

三维工序模型数控编程数控编程作为零件工艺的独有特征，是数字化生产的必要条件使用NX CAM功能，直接在设计模型及工序模型上编制数控工序，并建立虚拟机床和装夹环境仿真验证可有效提高加工效率和精度且预先发现和规避问题。

经验证，可减少机加工编程时间达90%，通过虚拟验证机加工切削过程也有效的缩短现场调整时间最终生成的NC数据，同样关联在Teamcenter系统的工艺结构中，通常作为工步数据进行管理

数控编程

管理数控文件工序数据发放工序数据可以以二维PDF格式的工序卡片发放到车间，也可以通过EWI（电子作业指导书）的方式发放PDF格式的工艺卡片，是对传统二维工艺卡片的保留，方便交流和批注将对Teamcenter中产品、工艺工序、资源信息按照模板格式输出，支持插入三维模型和二维工程图形式的工序简图，支持插入动画。

工艺卡片EWI是西门子工业软件PLM的一部分，采用BS架构设计，用于将工艺信息传入车间及下游系统支持结构化的展示工艺信息及其相关的文档信息等，支持三维模型的在线浏览，可以旋转、刨切、缩放、测量模型

EWI展示工艺知识库建设工艺知识库建设主要包含以下两个方面：典型工艺模板库和常用术语库的建设典型工艺库按零件类型分类，可分为轴类 、盘套类 、支架箱体类 、六面体类、机身机座类等等其下包含具体的典型零件工艺，如机身机座类可存放挂钩座工艺。

典型术语库，可先按工艺类型分类，再按加工方法分类，以机加工艺为例，可分为车削、钻削、铣削、刨削、磨削等等最后根据需要确定是否再细分以及细分的条件以磨削加工为例，可按加工面再分为外圆、内圆、锥面、平面等工艺资源库建设

工艺资源库包含刀具、量具、夹具、辅具、模具、设备等。Teamcenter可根据企业需求建立树状结构，可实现按特征搜索、存储和展示三维模型，内嵌的查看器可多角度、多视图浏览资源模型。

工艺资源库企业价值实施联宏科技的基于模型的零件工艺解决方案，将给企业带来以下价值:填充了工艺数字化的缺口以设计模型为基础，解决了设计工艺数据断层所带来的一系列问题提高了工艺设计的效率，缩短了产品上市的时间

工艺知识库建设为企业做好知识储备工作，同时也可以缩短工艺设计的时间和规范工艺内容表述为工艺工程师在工艺设计时提供了规范实例和设计依据，减少了企业对有经验工程师的依赖结构化的工艺数据管理方式，解决了管理混乱及数据定位困难的问题，为上下游数据同步带来了极大的便利。

工序模型作为设计工艺信息的主要载体，更丰富完整构建工序及资源的三维模型，为数字化工厂建设打下了数据基础多种工艺数据的输出手段，满足多种业务场景的需求三维工艺数据的输出，有效弥补了二维数据不直观、片面化的缺陷，车间工人操作更方便

关于联宏科技上海联宏创能信息科技有限公司（以下简称联宏科技）是在西门子工业软件公司支持下成立的，旨在为中国国内重点用户提供西门子工业软件公司全线产品的专业授权分销和深度应用服务技术支持主要为汽车、航空航天、通用机械、电子等机械制造业领域的用户提供包括软件产品以及技术服务在内的完整数字化产品工程解决方案。

联宏科技员工由从事多年软件业务的专业人士组成联宏科技拥有西门子认证的培训中心、培训专家联宏科技打造4大技术服务中心，分别在上海、北京、重庆、盐城；并在其他重要城市分别设有技术专家；实施服务范围覆盖全国，涉及西门子全线产品。

其中NX技术团队拥有绿带工程师5人，白带工程师12人，专业NX教员认证17人；特别值得一说的是北京和上海的技术中心，是我们重点打造的高端PLM解决方案技术中心

2009-2017连续8年获得西门子最高级别铂金代理商称号2010-2017 连续7年获得西门子大中华区最佳合作伙伴2015-2017 连续2年荣获西门子亚太最佳合作伙伴联宏科技的技术团队具有很强的工程知识背景和为用户提供技术服务的技能及经验，联宏科技技术团队在软件服务方面深得广大用户的赞誉及西门子的认可，并在2013年获得了西门子工业软件颁发的“最高服务质量奖”。

联宏科技能为用户按时保质提供合同所规定的软件资料、安装介质和授权许可证等，并及时提供软件安装、调试，能为用户提供多种层次多种形式的软件技术培训以及定制开发解决方案，在售后服务方面能及时响应，排解各种技术问题，并为用户今后的系统升级、软件扩充提供技术咨询和相应技术方案。

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