對于制造性的企業,包括機床行業,如何提高企業競爭能力、長遠持續快速的發展是一個系統而復雜的問題,簡要來說包括三方面的因素:優秀的產品、良好的運營和穩健的市場客戶關系。我國企業往往對后兩者給予足夠的重視,當然這是必要的,但前者——優秀的產品對于企業來說也是不可忽視的,從長遠發展的角度來看,尤其是在當今經濟全球一體化、競爭日益激烈的市場情況下甚至顯得更為重要,實踐也證明比競爭對手更快的推出更好的產品是企業創造利潤最有效的方法。產品成功與否在很大程度上決定著企業的成功。機床行業企業要提高設計研發和創建優秀產品的能力,以提升企業的市場競爭力,除了具有很好素質的研發設計人員這一先決條件外,建立一個真正進行產品研發設計的軟件平臺也是必不可少的。
然而據2009~2012工信部信息化推進司及中機聯會同有關部門共同調查機床行業71家樣本企業的信息化建設情況結果顯示:兩化融合取得效果的同時,但還存在諸多方面的不足,具體來說有四個方面:
(1)生產管理理念落後,制造環節信息技術應用水平低。目前,中國機床行業企業的生產方式和管理理念普遍落後,企業缺乏動力和條件發展生產制造環節的信息化,并最終成為提高生產效率和產品質量的瓶頸。
(2)綜合協同創新能力不足。根據兩化融合評估結果,機床行業目前信息化單項應用的情況整體較好,信息集成應用也有了一定的規模和水平,但信息系統之間綜合集成、協同與創新的水平還有待提高。其中,規模較小的企業由於起步較晚、基礎投入不足、管理不規范等制約因素,實現綜合集成及協同與創新更加艱難。
(3)缺乏適應行業需求的信息系統。信息系統是企業兩化融合建設的基礎,目前市場上缺乏較為適合機床企業的信息系統,使得兩化融合工作往往事倍功半,難以達到預期目標。
(4)行業標準滯後,兩化融合規范程度不足。目前中國尚沒有統一的信息化標準規范,機床行業更是缺乏適用的兩化融合標準,這導致機床企業在單項系統應用中往往采用不同的建模標準和業務流程規范,使得各系統之間數據交換、銜接和協同集成困難重重。
為此,充分借鑒世界機床強國的發展經驗,按照國家深化兩化融合方針,強化計算機、信息技術與自動化技術的應用是改變目前由大變強進程中“重硬輕軟”關鍵。
軟件平臺建設離不開工業軟件
工業軟件包含CAD/CAE/PDM/CAPP/NCP/CAM/ERP/SCM//MES/CRM及PLM等。機械工業由幾十個大行業、幾百個小行業組成,因此具有一定的復雜性,各類工業軟件雖然具有機械工業的共性,但各細分行業的個性化需求卻無法一一滿足,尤其是機床工業具有多品種、單件、中小批量且高精度、高耐用特點,導致一般的機械工業軟件在機床行業的應用并不能得心應手,必須進行大規模的二次開發,才能滿足其特別的需求。在機床行業工業軟件的特性關鍵在於機床設計系統,例如CAD/CAE/PDM(稱為支撐軟件)必須進行二次開發後才能成為機床設計CAD系統,包括:方案及報價系統、總體設計系統、結構分析及優化系統、部件(模塊)設計系統、零件設計系統、文檔處理系統及相關數據庫系統等等。
建立機床設計數據倉庫
要構成得心應手的應用平臺,除了軟件系統外還需建立相應的數據庫、圖形知識庫與方法庫,統稱為機床行業設計數據倉庫。在機床行業設計時需要大量的參考資料,如機床設計手冊中的推薦的計算方法、計算公式、常用數據、圖表、典型結構與圖形等等,如果沒有數據倉庫,在機床結構設計及校核中,為了需要查閱大量設計資料、圖表,以獲取各種計算系數,設計人員只好按照手冊及有關資料進行查取,并將數據輸入運算,耗費了大量的時間。而采用程序輸入查詢數據及圖表,則保證了結果的準確性以及節約了時間。另外,對於大件的系數數據庫,用戶在需要時可能無法得到與表中字段值完全相符的數據,需要根據數據庫中的值進行插值計算,以得到符合要求的值。
機床設計系統需開發的具體內容
(1)圖形處理功能。一般支撐系統已提供圖形處理功能,但根據需要,可能要做一些修改、補充。如圖框、標題欄、標題欄位置、標識方法、線型、字體、符號代號、明細表等。
(2)建立產品開發數據庫。
基礎通用數據庫:標準數系、尺寸公差、配合、形位公差,粗糙度數據及其符號、代號;專業用符號、代號、電器、電子、氣動、液壓、管路、焊接、加工、裝配等;常用材料數據庫:原料、材料的名稱、代號、標準號、性能、規格等;產品標準及技術規范、已頒布的國標、行標及有關國際標準;設計專業數據:機械強度、振動、摩擦、腐蝕、電磁、氣動、液壓等數據;制造工藝數據:鑄造、鍛造、沖壓、剪切、焊接、切削、熱處理等數據;企業工藝裝備:各種加工制造設備及重要工裝的參數、性能。
(3)建立產品圖形庫。
結構要素特征:包括螺紋、鍵、花鍵、齒形、槽(鍵槽、密封槽、退刀槽、燕尾槽、T形槽、皮帶槽等)、圓弧、球、倒角、倒圓、導軌、孔、孔系等;通用零件:支承、防護、操作、控制、緊固、連接、液壓、氣動、潤滑、定位、導向,傳動類中的盤、套、軸、齒、螺、紋、板、條、塊等零件;標準件:各種國標、行標或國際標準的零部件;機電配套類:軸承、電機、電器、電子、原件、線纜、儀器、儀表、液壓、氣動、潤滑、五金、化工等;通用部件、模塊,本企業的通用部件或模塊;典型產品的基礎構件;典型產品的整體模型。
(4)建立方法庫。包含機床優化設計方法;機床有限元分析;機床可靠性分析;機床相似性分析;機床模塊設計分析;機床功能成本分析;其他決策方法分析。
(5)知識庫。用人工智能、專家系統構架工具,總結企業對產品開發、設計的經驗,建立專業性的知識庫。
(6)建立方案設計報價系統。
(7)建立總體整機設計、部件(模塊)設計、零件設計系統,以及電器、液壓(氣動)、電子控制系統設計系統。
(8)建立工程信息管理系統,對全部工程數據進行管理、使用、維護及產品文檔、明細表生成系統。
(9)與工廠其它系統的接口,包括CAPP、CAM、ERP等。
信息化建設標準及規范
數字化標準是數字化設計、制造、管理等全面生命周期活動中所制定和遵守的一系列可重復使用的規則、導則或特性文件,是制造業數字化的基礎保障,在傳統手工作業時有GB/T10609.1-89(國際標準組織7200-1984)技術制圖標準與行業標準JB/5054.1-6054.6-2000“產品圖樣及設計文件”,JB/T9165~JB/T9169,JB/T8514關於工藝文件,工藝管理等一系列工藝標準,這些標準控制產品、工藝設計的圖樣及文件,保證手工作業產品、工藝設計正常運轉,以及生產經營管理的正常運轉。在計算機應用條件下(數字化企業)什么是符合計算機應用規范化與標準化的產品數據?目前圖形數字化有STEP標準,但其它無標準,包括產品模型、屬性數據、產品結構數據、各種工藝數據(工藝路線、工藝規程、工藝定額等)等。因此制訂企業全面信息化數字化標準是促進企業信息化發展,落實中央信息化與工業化融合,轉變經濟發展方式的重要步驟。
目前中國尚沒有統一的信息化標準規范,機床行業更是缺乏適用的兩化融合標準,這導致機床企業在單項系統應用中往往采用不同的建模標準和業務流程規范,使得各系統之間數據交換、銜接和協同集成困難重重,因此開發行業工業軟件必須制定行業的信息化標準及規范。
為了制訂企業全面信息化數字化標準,首先必須建立企業全面信息化數字化標準體系。
CAD系統的二次開發步驟與方法遵循應用系統開發的方法
二次開發雖然不從頭開始,而是在通用軟件的基礎上,根據實用情況進行應用性開發,但是由於機械CAD是復雜系統,二次開發仍有大量的工作,即要建立工程數據庫,也要開發專業應用的軟件,所以必需遵循系統開發的原則。對二次開發的目標,系統功能,結構進行詳細的調查與分析,然後對應用系統進行的詳細設計并按實際需要與可能組織實施,這樣可以避免無必要的返工,而保證開發、應用、維護的完整性。
開發策略
(1)凡是通用、標準、選用的二次開發內容,應該由國家、行業統一組織開發,或由有能力的大企業集團、軟件公司進行開發,便於企業應用,防止重復開發。如果暫時沒有商品化的軟件,企業又急需使用,可以根據情況急用多少開發多少。
(2)對過去已開發的成果,要推廣。有問題的要組織解決,防止重復開發。
(3)對專用部分、選用部分企業要抓緊開發,沒有力量的要委托外單位,合作開發。
(4)通過開發逐漸完善各種標準。
文章來源:中國機床商務網