長沙汽電汽車零部件有限公司系一家汽車電機電器研發與制造企業。公司有機械加工、沖壓、鑄造、熱處理等生產線，擁有各種生產設備和測試儀器600多臺（套），具有一支高素質的研發、管理和生產人員隊伍。
隨著信息技術的迅速發展，以信息化技術為標志的現代化管理手段紛至沓來，計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝(CAPP)、計算機輔助工程分析(CAE)、計算機輔助制造(CAM)、產品數據管理(PDM)、企業資源計劃管理(ERP)等技術，使得產品從構思到批量生產的周期縮短。面對日益激烈的市場競爭，公司意識到“創新是公司發展的靈魂，而CAD/CAE/CAM/PDM等技術的應用是創新的切入點”。為此，利用公司進行技改的良機，實施了“長沙汽電汽車零部件有限公司CAD/CAE/CAM/PDM/ERP系統集成”項目，從根本上提高公司設計手段和管理水平，縮短產品的設計、生產周期，把公司建設成為用先進信息化技術，將產品設計、工藝、圖紙管理和各種數據管理完整集成的現代化企業，增強企業對市場的反應能力和競爭能力。
1 信息化單元應用技術
1.1 三維CAD系統
公司早在20世紀90年代采用二維CAD系統完成了甩圖板工程，但二維CAD設計難以完成設計干涉檢查，裝配圖與零件圖修改不能進行關聯更新，二維圖紙也不能直接用于各種應力校核、運動分析和數控加工。
如今，三維技術已成為企業產品信息系統集成的基礎，如采用SolidWorks實體建模，除能夠進行“無差錯、高效率”設計外，建立的模型可以直接用于仿真分析和工藝分析。同時，三維模型可以傳遞到制造部門，為加工中心所利用。并且，三維建模技術與文檔動畫插件結合制作產品演示和產品文檔，在項目申報中節約70%以上的申報資料準備時間，通過模擬裝配進行員工培訓和工藝卡制作，也相比傳統的二維圖紙方式效果更好。三維CAD系統的應用免去了多部門的圖紙轉化與重建的過程，縮短了生產周期。
1.2 CAM系統
公司擁有多臺數控加工中心及其配套設備，組建了一個數控加工車間。CAM（計算機輔助加工）系統是充分發揮數控加工中心效率的工具，如CAMWorks、Powermill、Cimatron系統等都是常用的CAM軟件，可以和SolidWorks等設計軟件無縫集成。設計部門設計的3D零件模型通過網絡傳遞到數控車間，由數控車間的技術人員用CAM系統生成數控代碼傳給機床，并對產品設計的工藝性進行審核，加快了產品從設計到生產的制造過程。
1.3 三維工藝卡系統
傳統的工藝卡只適合于某一版本的產品設計數據，不能自動跟蹤產品設計更改或設計版本的變化，需要工藝人員隨時根據設計更改通知單進行工藝卡的更新。通過在SolidWorks建立各類基于3D的工藝模板卡，結合PDM產品結構管理功能，實現了基于三維的工藝卡管理系統。基于三維的工藝卡，既面向三維CAD，實現產品模型進行三維參數化的工藝模型定義，將產品的工藝設計過程進化為三維數字制造階段，充分體現三維設計給企業帶來的品質和效率，又發揮其擴展性，與PDM、ERP等系統緊密集成。三維工藝卡在PDM系統中的流程，通過可視化的工作流圖形象地描述了產品的加工過程，流程節點表示加工工序，工藝人員可方便地交互定義零件的工藝流程。
1.4 PDM（產品數據管理）系統
企業以SolidWorks PDM作為企業產品數據管理及信息系統集成平臺，解決企業基礎數據管理和信息系統集成問題，實現設計、制造、管理的全面信息化構想，實現了從產品設計直到生產各環節的產品數據通道。
PDM的電子倉庫提供多種安全模式，有效地保證了企業技術資料的安全性。PDM的電子倉庫結構通常可分為按文檔類型和按產品種類等分類方式來構建。根據對企業文檔類型的分析，可分為：設計模型、分析數據、工藝數據、數控加工圖形、數控加工程序、生產文件等。PDM的應用將原先單一的信息化應用單元有效地整合為一個系統。工藝從PDM系統中讀取3D設計模型信息，組織工藝和建立工藝模型，并把工藝信息傳回PDM系統進行管理。加工車間通過PDM系統瀏覽自制件，生成加工代碼，讀取裝配BOM，進行裝配。
1.5 ERP系統
通過ERP系統將訂單轉化為企業內部的生產需求和采購需求，制定生產計劃和采購計劃，提高計劃準確性、及時性。ERP系統的數據源主要從PDM系統中導入。
2 產品信息系統集成框架
長沙汽電汽車零部件有限公司是以研發與生產為主體的企業，服務產品創新是企業產品信息化系統集成的主導方向。因此，公司采用了以PDM作為企業產品信息化系統集成的樞紐，將CAD/CAM/CAPP/ERP緊密聯系成一個整體過程的主要集成模式，如圖1所示。
圖1 基于PDM的企業產品信息系統集成框架
在集成框架下，產品信息化建設的首要任務是PDM與CAD的集成，CAD生成3D模型，成為最原始的數據源，是企業產品信息集成的基礎對象。PDM為設計提供知識庫，讀取3D模型內在裝配關系，建立產品結構(EBOM)。三維工藝卡系統從PDM中調用發布的3D模型，提取零部件模型和零部件屬性，完成三維工藝卡編輯，再把工藝過程卡和工藝路線(PBOM)上傳至PDM系統，PDM系統匯總材料定額、工時定額。CAM系統主要獲取3D零部件模型及其加工工藝文件，通過CAM系統建立加工毛坯模型，確定加工參數、刀具選擇、走刀路線等程序項目，與編譯后的數控加工NC代碼回傳至PDM，以便數控機床共享調用。然后，PDM系統與ERP系統的集成，從PDM系統將主物料、EBOM/PBOM傳輸至ERP系統，同時，ERP系統的庫存信息、成本信息及工藝資源庫傳入到PDM中為設計提供參考，打通設計至生產的通道。
該產品信息系統集成模式特點是充分發揮基于三維的設計模式，貫穿三維在設計、工藝、制造中的應用，同時，使PDM能夠將準確的數據源傳遞到下游。
3 基于SolidWorks PDM的信息系統集成應用
3.1 SolidWorks PDM與CAD集成
三維CAD的特點是其文檔間的關聯性、傳遞性、參考性，這是與以往的二維設計的重要區別，PDM與三維CAD軟件的集成不再是鏈接文檔本身、提取文檔屬性變量，更重要的是管理裝配體與零件、零件與零件、零件與特征、零部件與工程圖等之間關聯性，提取文檔內在的結構關系。SolidWorks PDM可以自動提取SolidWorks模型中的內部信息，自動識別產品結構，并維護裝配體、零件及其工程圖之間的相互關系，如圖2所示。基于SolidWorksPDM的設計庫管理，實現了設計庫的多用戶訪問、權限控制，及其各功能單元的版本管理、狀態管理等。也實現了直接將PDM中設計庫配置到SolidWorks軟件環境下，通過以拖放的方式直接引用企業設計庫元素的操作。
圖2 SolidWorks PDM與CAD集成界面
3.2 SolidWorks PDM與3D工藝卡集成
3D工藝卡集成于SolidWorks CAD中，是延伸三維設計，充分利用三維設計的模型和信息，直接面向三維模型，以工藝模型及數據來進行工藝設計。在工藝設計中每道工序的加工尺寸及公差，全部在產品模型中拾取，工序之間是通過“加工余量”進行關聯的，如圖3所示。SolidWorks PDM管理每一模型與其對應多道3D工藝卡之間的內在關聯性，形成關聯結構，如圖4所示，當產品設計發生修改，工藝模型文件也可以自動進行修改。
圖3 三維工藝卡
圖4 SolidWorks PDM管理3D模型關聯的全過程工藝卡
3.3 SolidWorks PDM與CAM集成
SolidWorks PDM提供了開放式的數據庫操作方式，在不離開CAM軟件界面的情況下，能直接下載調用PDM電子倉庫中的3D模型，進行基于三維的加工，如圖5、圖6、圖7所示。CAM軟件形成的加工項目及NC代碼也可直接上傳保存到PDM電子倉庫中，并且，PDM為NC代碼指派對應的屬性卡片，說明代碼適用的零件、版本、數控機床型號等，為以后的調用提供了方便。
圖5 基于三維的電刷端蓋型腔分模
圖6 SolidWorks PDM與CAM集成
圖7 SolidWorks PDM與CAM集成應用
3.4 SolidWorks PDM與ERP集成
PDM與ERP系統集成最主要是主物料和物料清單(BOM)，ERP直接通過PDM的BOM模塊獲取審核發布后的產品結構及零部件裝配數量，如圖8所示，能夠快速完成生產計劃和采購計劃等。
圖8 SolidWorks PDM與ERP BOM集成模塊
4 結論
目前，國內絕大多數汽車電器生產企業早已完成了基于三維的CAD，也有部分企業已經建立了規范的ERP系統，但是，在眾多的產品數據中，數據信息如何有效地管理，仍然處于比較原始的階段。長沙汽電汽車零部件有限公司在國內的汽車電器生產企業中，率先建立起了基于三維的CAD/CAM/PDM/ERP系統的集成系統，從根源上解決了企業產品信息流的集成問題，貫徹了三維數據在設計、工藝與制造全過程應用模式，激活了ERP的潛力，打通了企業從開發到生產的產品數據通道。
我公司的PDM產品數據管理系統的集成應用，經過半年來的運行實踐，規范了企業數據流管理，文檔重用得到了明顯的提高，企業從設計到開發的業務流程更加流暢。
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本文標題：汽車電器企業產品信息系統的應用
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