工藝管理系統在衛浴五金製造行業中的首次應用

路達(廈門)工業有限公司 黃科文 龔曦

引言


隨着科技進步,企業對知識和信息的管理也日益重視起來。對於製造業來說,以信息化帶動工業化,以信息技術、各種先進製造工藝技術及其管理技術等武裝製造企業,全面提升面向PLM產品全生命週期的工藝、工裝等設計及管理水平,是提高製造業競爭力和經濟效益的基礎和關鍵。企業的工藝管理水平以及企業的工藝技術水平直接決定着各種投入資源在生產過程中的變換效率,決定着企業經濟效益的優劣。作爲產品設計與製造生產之間的中間橋樑,工藝設計是PLM產品全生命週期管理的重要組成部份,工藝管理及其工藝編輯軟件作爲工藝設計的輔助設計管理工具,在製造行業中得到了廣泛的應用。實踐證明,工藝管理系統有助於提高工藝管理標準化,提升工藝設計效率,杜絕重複維護數據,減少錯誤發生,使工藝員與管理人員從繁重的重複工作中解脫出來,集中精力投身到技術工藝研究中去。


但是,在衛浴五金製造企業中,工藝信息化系統建設方面一片空白,如何提高工藝管理水平,使工藝設計質量與效率,推動工藝技術的進步,促進工藝技術轉化爲生產力,成爲衛浴五金製造業管理者急需解決的問題。路達作爲國內衛浴五金製造業的領導者,率先進行了工藝信息化管理的規劃與投入,引進並實施了工藝管理系統及其CAPP工藝編輯軟件項目,爲衛浴五金製造業的工藝信息化管理做了大膽的嘗試。


1 卫浴五金制造行业的特点


衛浴五金製造行業是一個離散性特徵很強的製造業,生產過程主要是金屬加工和部件的裝配爲主,日常運作中的各個環節通常都以傳統人工管理的方式進行的。其主要的生產工藝包括鑄造、壓鑄、鍛造、衝壓、脹形、熱表處理、車、銑、刨、磨、鑽或鈑金成型等,產品種類繁多,規格各異,同時其原材料品種繁多,不同尺寸、不同顏色、不同規格的搭配,以及各種表面處理的加工需求,致使產品的生產工藝相當複雜,而且工藝的通用性差。另外,五金製造業一般遵照訂單生產,產品結構複雜、零部件多而且外協、自制兼有。再加上其產品製造週期長、工序多、異常情況多(涉及到返工、報廢、拆分、補料、替換、緩衝物料等)等特點,如何科學管理五金製造業的生產、研發設計、製造工藝等課題成爲了擺在各五金企業決策者面前的首要課題。


隨着信息化技術的發展,很多衛浴五金製造企業都已成功的實施與應用了ERP系統,爲企業發展注入了全新的動力,而且,少部份已成規模的企業在近年來也加大了設計端信息化建設的投入。但是,在工藝管理方面,還沒有任何衛浴企業實施與應用工藝管理系統(CAPP),這種現狀與衛浴五金製造業的工藝管理需求形成了巨大的反差。所以,工藝管理系統(CAPP)必將成爲衛浴五金製造企業信息化建設不可或缺的一部份。


2 路达信息化建设及工艺管理现状


路達公司的生產囊括了五金製造業的大部份生產工藝,包括低壓鑄造、鋅壓鑄造、鍛造、冷衝、脹形以及注塑等成型工藝,同時還有車、銑、刨、磨、鑽等機械加工工藝,表面拋光研磨工藝,電鍍、PVD、雜色表面處理工藝等。複雜多變的生產工藝給工藝制定部門帶來了極大的困擾,機械工程師的工作量繁重,工藝信息數據也難以統一及共享。尤其是近年來用戶需求的不斷變化,市場變化快,小批量訂單增多,再加上公司業務的急速增長,促使新產品快速更新換代,新產品開發量與變更量成倍增長,急劇增加了生產工藝的需求量,導致工藝的管理上出現瓶頸,急需專業的信息化管理軟件幫助管理。


在引進開目工藝管理系統(CAPP)之前,路達公司已經部署應用的信息系統有Windchil PDM、ERP(金蝶K/3)、Lota 車間管理系統(MES)、SRM(供應商管理系統)等系統,研發設計、製造生產、外製供應商採購均採用了系統管理,各部門的信息化程序應用較高,其它部門系統的高效運作同樣對工藝制定管理部門提出了信息系統化管理的需求。


根據公司整體信息化建設的規劃,實現工藝信息系統化管理成爲了公司發展的必然。工藝信息系統的實施將改變工藝制定管理部門工藝管理的沿用手工編制、人工管理的傳統方式,將分散在車間系統及PDM系統的工藝管理業務,如工藝文件在PDM管理、成本動因、部分工治具在Lota 車間管理系統管理等,以及人工管理的業務集成到同一平臺上進行統一管理。新的管理方式不僅使工藝制定管理部門減少大量的重複工作,提升工藝設計效率;在信息共享方面,也可以實現與其它環節的匹配,解決公司信息流在工藝管理這座“獨木橋”上嚴重塞車問題。尤其是BOM管理環節,由於行業與公司的特殊性,公司的BOM分爲設計組裝BOM、表面處理工藝BOM、製造工藝BOM三大塊,而且不同的BOM由不同的部門管理與維護,不同BOM之間經常出現重複管理與銜接不正確的情況,BOM數據的準確性與唯一性同樣需要系統管理的幫助。


因此,引進先進的工藝管理系統(CAPP),實現PDM、工藝管理(CAPP)、ERP三大系統的集成,消滅技術部門的“工藝信息孤島”,成爲推動公司業務發展和提升工作效益的重大舉措。


3 路達工藝管理系統(CAPP)的規劃、實施及效益分析


在路達信息化系統羣中,工藝管理系統(CAPP)將成爲連接設計與生產的中間橋樑,是產品設計(PDM)、工藝開發(CAPP)、製造生產(ERP)全流程的PLM產品全生命週期管理體系的重要組成部份,是整個系統羣集成的核心,有效的控制了工藝數據的唯一性和安全性。工藝管理系統(CAPP)在路達信息化體系中的位置如圖所示:




圖1 工藝管理系統(CAPP)在路達信息化系統羣的位置分佈


作爲工藝制定管理部門的日常工作環境,工藝管理系統(CAPP)必需有效的控制與合理的組織產品的工藝資源,保證工藝技術資料與工藝裝備資源的一致性、完整性與安全性,並且推動工藝設計過程的協同作業管理;工藝管理系統(CAPP)在路達公司系統羣中作爲連接設計與生產的中間橋樑,在繼承研發Windchill設計數據的同時,還要實現設計BOM、表面處理BOM、製造工藝BOM的完美結合,實現爲製造生產提供唯一基礎數據資源的功能。工藝管理系統(CAPP)功能模塊設計如下圖所示:



圖2 工藝管理系統(CAPP)總體設計方案


3.1  PDM零件管理


爲保證數據的一致性與完整性,工藝管理系統(CAPP)需要繼承產品設計數據的信息,通過系統集成開發,將PDM內的設計BOM、電子圖文檔、產品結構、零件共用屬性等信息集成到工藝管理系統(CAPP),在工藝管理系統(CAPP)內分門別類的地進行管理,爲系統的工藝管理模塊、BOM管理模塊、項目管理模塊提供數據源,保證了數據的唯一性,杜絕了重複維護數據。在本次系統集成中,電子圖文檔的處理採取了一種新的方式,Windchill並沒有傳遞電子圖文檔實體文件到工藝管理系統(CAPP),只是傳遞了文件鏈接,工程師在工藝管理系統(CAPP)中可以點擊文鏈接直接打開Windchill內的電子圖文檔,此種集成方式的好處在於減少了系統的數據存儲與負載的同時,消除了兩個系統重複管理同一文件的情況。


3.2 工藝管理


工藝管理系統(CAPP)把工藝管理主要分爲:工藝文檔管理、工藝資源管理、工藝裝備管理三大模塊,提高工藝標準化,優化文件管理制度,實現工藝信息高度共享。


3.2.1 工藝文檔管理


首先,根據不同工藝的要求進行工藝規範,包括工藝分類、工藝規程、工藝文件格式、工藝資源、PDM零件信息的繼承、工作流程、各類編號規則等;其次,優化文件管理制度,將紙質文件有選擇性的納入系統管理,減少存儲,優化與減少人工發放的流程;再次,共享PDM零件設計信息爲工藝服務,關聯工藝資源庫、工藝裝備庫,提升工作效率。結合項目管理與工作流管理實現工作任務逐級分配,工作進度控制。利用系統共享資源與郵件抄送等功能,減少中間傳遞環節,將工藝信息第一時間傳遞給生產部門。通過系統的版本控制解決工藝文檔管理混亂的現狀;第四,設立通用工藝庫,供工藝員編制工藝時參考與引用;最後,工藝數據需傳遞給製造BOM模塊,通過製造BOM模塊的功能將工藝數據集成到下游ERP系統中。通過工藝文檔管理工作的整合與系統管理,工藝文件編輯速度大幅度提升,工藝部門的工作效率得到了極大的改善,提高了工藝的標準化,保證了工藝數據的正確,使工藝工程師與管理人員從繁重的重複工作中解脫出來,集中精力投身到技術工藝研究中去。


3.2.2 工藝資源管理


由於五金製造工藝複雜、產品規格各異,而且原材料品種繁多,不同尺寸、不同顏色、不同規格等特點,使工藝工程師在編制工藝文件時很難做到數據統一,必需爲工藝工程師量身訂製工藝設計相關的標準資源庫。在系統中建立了標準工序基礎資料、標準設備資料、工步基礎資料、檢驗加工項目、量檢具標準庫,而且根據不同成型工藝設立共用資源資料。各類標準資源連接到CAPP編輯模塊,將CAPP編輯模塊的打字錄入方式升級爲點選方式,工作效率得到極大的提升。同時,標準資源庫實現了與下游ERP的集成,保證各系統間各種工藝資源的統一性。



图3 标准资源库


3.2.3 工藝裝備管理


針對工藝裝備圖文檔管理不善的現狀,將模具、工裝夾治具電子圖文檔、刀具電子圖文檔、產品毛坯圖電子圖檔納入系統管理,並結合自動編碼功能、版本管理、項目管理以及工作流程管理等模塊,實現工藝裝備自動編碼、設計任務逐級分配、計劃進度控制、系統審批發圖、系統自動派工給製作單位的業務自動化流程、版本控制等功能,提高了工作效率,取消了人工參與的中間環節,減少了錯誤的發生。同時建立了工藝裝備圖文檔與工藝文檔關聯關係,方便工藝工程師在工藝裝備、工藝文件、工藝資源之間的互動。


3.3  BOM管理


衛浴五金製造產品結構複雜、零部件多、產品製造週期長、工序多、異常情況多(涉及到返工、報廢、拆分、補料、替換、緩衝物料等)等特點,路達公司的產品BOM實現了零件產品工序級的BOM管理,每個產品的每一個工序都有其唯一的物料編碼進行標識,上下道工序間的物料編碼通過父子的關係搭建工藝BOM結構,與設計BOM一起記錄了零件原材料、製造加工、表面處理精加工、組裝裝配的全工藝加工過程,而且工藝制定管理部門在給定工藝路線同時,提供了MRP運算所需要的產品工藝BOM。由於五金製造產品的加工方式複雜多變,路達工藝BOM根據生產加工方式分爲設計組裝BOM、表面處理工藝BOM、製造工藝BOM,而且由不同工藝制定部門分開管理,最大程度地保證了工藝BOM與工藝的一致性。


由於不同的工藝BOM由不同的部門管理,如何正確銜接工藝BOM,減少重複維護數據,杜絕錯誤發生長期困擾着BOM維護人員。作爲PLM產品全生命週期管理體系的中間橋樑,工藝管理系統(CAPP)定製開發了表面處理工藝BOM、製造工藝BOM,集成了Windchill設計BOM,將原來分散管理的設計BOM、表面處理工藝BOM、製造工藝BOM集中起來形成一個整體,通過與ERP集成,實現了一次輸入,全局共享。


3.3.1 表面處理工藝BOM


在工藝管理系統中的Windchill設計BOM上,由維護人員根據預設的表面處理工藝路線,進行選擇性地製作表面處理工藝BOM,經審批後發佈給ERP 金蝶K3系統。通過二次開發,實現了根據Windchill設計信息與規則自動生成表面處理物料編碼、自動生成物料編碼屬性的功能;實現了根據預設的表面處理工藝路線自動派生表面處理工藝BOM;實現了同時派生多個表面處理工藝BOM的批量派生功能。同時,表面處理工藝BOM在發佈ERP金蝶K3系統時,除了將設計組裝BOM、表面處理工藝BOM發佈外,還通過表面處理工藝BOM最後一階物料編碼自動匹配配件製造工藝BOM,且將製造工藝BOM同步發佈到ERP系統,解決了工藝BOM銜接的問題。



图4 表面处理BOM派生示意图


3.3.2 製造工藝BOM


製造工藝BOM相比表面處理工藝BOM更復雜,主要是因爲每一個零件的原材料、成型方式、機械加工路線都不同,零件的製造工藝BOM必需根據零件的不同的加工工藝進行搭建。雖然製造工藝BOM是整個產品BOM結構的最後一階,但是,由於行業的特殊性,製造工藝BOM需要先於設計組裝BOM、表面處理BOM發佈,纔可以滿足生產出貨的要求。針對這種特點,工藝管理系統(CAPP)規劃在Windchill設計基本型上派生製造工藝BOM,並在派生製造BOM的同時將其對應的工藝文件上的加工工藝路線、工序信息、工步信息、材料規則等信息彙總到派生界面上來,實現了在一個界面內完成製造工藝物料編碼的自動派生、BOM結構的自動搭建、加工工步的信息自動獲取等智能化功能。並在製造工藝BOM的對象屬性上維護原材料相關信息,完成製造工藝BOM與原材料的銜接完整。同時,製造工藝BOM發佈ERP時,通過製造工藝BOM最頂階物料編碼自動匹配表面處理工藝BOM,再通過表面處理BOM與設計組裝BOM銜接,形成一套完整的產品BOM傳遞給中間表,ERP可以根據自己的需要獲取信息。另外,針對同一產品在不同ERP製造工藝BOM路線的特點,在工藝管理系統的通過同一產品多個製造工藝BOM對象管理的方式進行區分,確保滿足ERP的靈活多變的需求。



图5 制造工艺BOM维护示意图


3.4  项目管理


以集成到工藝管理系統的Windchill零部件爲入口,並以零件新品開發項目流程爲業務主線,在工藝管理系統內實行零件項目管理。實現了項目計劃編排(自動計算里程碑日期功能),工作任務逐級分配,項目進度過程控制(可記錄項目的完成時間、狀態、備註相關信息、結合郵件任務通知與標記項目進度等),項目狀態跟蹤(如項目狀態、任務完成情況等),項目報表輸出(各責任人、責任單位的績效報表數據)等功能。項目的每一個里程碑任務所需的項目文檔(如工藝文件、工裝電子圖檔、刀具電子圖檔、轉試產通知技術文件、工藝BOM任務等)由責任人交付至系統共享,優化了項目文檔管理,並有效的監督與管理了工作任務。通過項目系統化管理與BOM管理、工藝管理的結合應用,工藝管理系統(CAPP)爲工藝制定部門的工藝設計創造一個協同工作環境,除了實現工藝部門的共享資源與交流信息以外,關聯部門所需的工藝信息都可以在同一平臺內獲取。使工藝業務的共享以及流程的規範自動化得到了質的改善,提高工作效率,杜絕了重複維護數據,減少錯誤的發生。



图6  项目管理进度控制图


3.5  基础资源管理


基礎資源模塊基本採用了工藝管理系統的原有功能模塊,包括用戶管理、權限管理、工作流程定義、屬性&文卷&對象定義、日誌管理、配置管理等,該系統的基礎模塊能很好地滿足用戶的需求,尤其是權限管理模塊,靜態權限與動態權限相互配合的權限設計機制,保證的系統數據的安全性。


4 结束语


由於企業以及行業的特殊性,工藝管理系統(CAPP)業務在路達的應用中,除發揮了其工藝編輯、工藝電子圖文檔管理、工藝資源管理方面的優勢外,還在BOM管理、項目管理、技術文檔管理方面也提供了很好的解決方案,尤其是BOM管理功能的實現,使工藝管理系統真正成爲路達公司系統羣的中間橋樑,完成了路達PLM產品全生命週期管理的最後一塊拼圖。本次項目的實施,工藝管理系統(CAPP)在滿足了路達公司工藝管理需求的同時,拓展了工藝管理系統(CAPP)的應用與功能,實現雙贏,爲衛浴五金製造行業的工藝管理系統實施提供的參考範例。


工藝管理系統(CAPP)是開放、柔性的系統平臺,具有可擴展性,能夠滿足企業的個性化要求,並能很好地適應企業的業務變化,爲後續企業持續的工藝管理改進提供有力保障。