專用設計系統(tǒng)的研究與應用

專用設計系統(tǒng)的研究與應用

1前言

專用汽車種類繁多，不同類別之間的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異大，運輸貨物的品種繁多，區(qū)域化、個性化需求多，屬于典型的大規(guī)模定制業(yè)務。沒有設計系統(tǒng)用于接收銷售訂單參數(shù)，實現(xiàn)訂單的公式計算，完成訂單設計，是導致專用汽車行業(yè)設計效率低，設計質(zhì)量不高的根本原因，也使企業(yè)在實施ERP、MES等與產(chǎn)品相關(guān)的信息化系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)滯后并且不準確，限制了企業(yè)信息化應用的整體水平。新研發(fā)的專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)，為訂單設計提供了一個全新的解決方案。2專用汽車技術(shù)設計的特點和難點

a.總成的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。即使同一類的專用汽車，各個總成的結(jié)構(gòu)形式也有很多種，如自卸車的廂體結(jié)構(gòu)有田字格、U形廂、礦用廂等。普通欄板半掛車的車廂板結(jié)構(gòu)也有小立式、大立式、平板式等。

b.同樣結(jié)構(gòu)的一個總成，尺寸變化多。通用型圖紙多，尺寸通常以L、W等代號表示，以適應訂單尺寸的變化。例如車輛的車廂板，會有很多長、寬、高等不同的品種，如欄板半掛車，每臺車的車廂板都會有3種左右的長度。

c.同樣結(jié)構(gòu)的一個總成，材料變化大。材料多根據(jù)運輸環(huán)境和裝運介質(zhì)不同而定。例如自卸車，裝運沙土料的車廂和裝運石塊的車廂，要求的材料厚度相差很大。比如液罐車，裝運的介質(zhì)不同，材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、鋁合金等，材料厚度也相差很大。

d.訂單OEM件變化大，用戶點牌現(xiàn)象較普遍，車軸、輪胎、板簧、鋼圈等都存在大量的用戶點牌現(xiàn)象。

e.專用汽車訂單設計中，會有大量的手工處理清單的工作量，提供精確的BOM單難度很大。這給下游的生產(chǎn)、供應、倉儲、成本核算等部門帶來困難。

f.訂單設計過程中，需要計算的參數(shù)多。比如半掛車，為了達到與牽引車的最佳匹配性能，需要保證與牽引車連接后的前后高度差在允許范圍內(nèi)。每個訂單要根據(jù)牽引車鞍座高度，輪胎、板簧的配置，調(diào)整半掛車的板簧支架等總成：常會因為計算錯誤造成設計失誤，導致返工返修。

g.訂單的整備質(zhì)量計算難度大。如何在車輛配置變化多、零件尺寸變化多的情況下，準確地計算出訂單車型的整備質(zhì)量，也是專用汽車生產(chǎn)企業(yè)的一個難題。3專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)的研發(fā)

筆者曾經(jīng)嘗試使用三維軟件來解決以上問題，雖然三維軟件有參數(shù)化的功能，有自頂向下的設計理念，理論上可以實現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅(qū)動模型，生成訂單BOM，但實際上可操作性不大；三維的參數(shù)化是基于零件之間的相互參照而進行變化，一個總成如果包含數(shù)量較多的零件，其內(nèi)部的相互參照關(guān)系較為復雜，經(jīng)常會有模型不能再生的問題，修復一個模型需要較長時間。如果將一個車型的所有總成裝配在一起，實現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅(qū)動模型再生，只有軟件應用水平非常高的人員才能實現(xiàn)，小組內(nèi)其他人員都要接近這個水平才能實現(xiàn)協(xié)同工作。每個外購件都有多個廠家同時供貨，僅通過三維設計軟件無法對眾多的外購件進行管理，更難以實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的集成。

現(xiàn)有的PDM/PLM系統(tǒng)只能實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、圖文檔管理、設計變更管理、流程管理等。它管理的是靜態(tài)的設計的結(jié)果，但不能管理動態(tài)的設計計算過程。雖然PDM/PLM有配置管理的功能，但是只能根據(jù)配置變量確定各總成是否被選擇以及選擇后的數(shù)量，不能進行公式計算。所以，配置管理只適合于客戶定制較少的行業(yè)，如乘用車等，而在專用汽車行業(yè)，還沒有配置管理成功的應用。

通過與某軟件公司三年多時間的共同研發(fā)，到2011年底在PLM平臺上完成了專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)研發(fā)，2012年進行了系統(tǒng)實施。該系統(tǒng)以訂單設計和新產(chǎn)品研發(fā)為目的，以模塊化和參數(shù)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎，以銷售訂單作為驅(qū)動，以訂單BOM為主線，根據(jù)銷售訂單的參數(shù)進行公式計算，完成訂單的技術(shù)設計，生成完整的訂單BOM；對CRM、流轉(zhuǎn)單、PLM、ERP(K3)系統(tǒng)進行了集成，打破了系統(tǒng)間的信息孤島；訂單處理實現(xiàn)了銷售、技術(shù)、供應、倉儲、生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)信息化的無縫集成，建立了訂單處理的信息化高速公路。該系統(tǒng)已成為本公司進行專用汽車訂單處理的設計系統(tǒng)和技術(shù)管理系統(tǒng)。

專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)由三個大的層級構(gòu)成，第一層級為車型模板，第二層級為參數(shù)化總成，第三層級為零件。車型模板包含有流轉(zhuǎn)單參數(shù)和模板變量，包含總成選擇公式和總成計算公式，還包含有不同的模板副本；參數(shù)化總成包含總成變量，還包含各零件的材料公式、尺寸公式、數(shù)量公式。各層級之間通過參數(shù)、變量和公式進行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系如圖1所示。圖1系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系

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