1．前言

西北軸承集團有限責任公司是由原西北軸承廠改制創立的國有獨資公司，是國家重點支持的 521戶大型企業、全國百家現代企業制度試點單位、全國機械行業百強企業、全國軸承行業 6家大型一檔企業之一。其骨干企業西北軸承股份有限公司是中國軸承行業第一家上市公司。

西軸能夠按照國際標準和國家最新技術標準生產各種類型、外徑40毫米至2250毫米的滾動軸承3000多種，產品廣泛用于鐵路、石油、冶金、礦山、汽車、化工、建筑、農機、機床、電機、工程機械等行業的主機配套和維修。軸承作為一種標準件，產品結構較為固定與簡單，在產品設計與工藝方面具有較高的成熟度。產品在需求、設計、工藝方面具有較高的連續性，對產品設計、工藝的更改較少，現行的業務流程適合用軟件實現設計數據、工藝數據的集成。近年來，企業業務量急劇增加、市場競爭日趨激烈，面臨著下面的問題：

·企業信息交互、傳遞缺少統一平臺，存在大量的信息孤島，效率低、準確性差；
·知識資源得不到有效積累，技術資料只限于靜態的管理，查詢、復用困難；
·設計周期、制造周期不斷縮短，而對質量的要求更加嚴格，急需優化業務流程。

當前用戶的業務系統面臨以下問題：

·業務系統(軸承設計和CAPP系統)功能固定，產品大類不斷變化，同一類產品各種客戶又有不同的設計，現有的系統不能滿足這種持續變化的需求。
·業務系統一般為自己開發或者使用舊系統，維護困難，特別是新添功能時，開發周期長，軟件質量無法保證。
·軸承設計系統與CAPP系統之間不能進行數據共享和交互，造成數據的重復，對設計的準確性造成的影響，工作的效率較低。
·沒有統一的管理平臺，很難實現知識的積累和復用，造成重復設計的工作量很大。
·企業中各種產品、零部件和文檔都沒有統一編碼，各業務系統之間交互沒有統一性。
·沒有統一的工作流管理，無法實現產品的協同設計。因為軸承設計時審批流程的時間較長，而審批對于設計的更改又很小，因此在評審初期可以將相關資料發送至工藝設計部門，這樣可以并行工作，工作效率有了很大提高。同時傳統的工作流程使用手工傳遞，速度慢，而且容易造成更改復雜，耗費大量的時間和人力。
·沒有考慮與其他業務系統(如ERP等)的數據傳遞無法實現,系統沒有很好的擴展性。

要克服這些發展中的困難，首先通過構建CAD/CAPP/PDM與業務系統一體化集成系統，以快速增強產品研發能力、縮短研發周期、快速響應市場要求。

2 系統選擇

在本項目中，由于PLM系統與業務系統(軸承設計、CAPP設計)相結合，PLM管理的所有數據都來自軸承設計和CAPP設計系統，因此要兩者需要對系統進行較多的二次開發。

通過分析當前市場產品，西軸選擇了山大華天軟件的InfoCenter系統作為PLM平臺。山大華天軟件有著十年制造業信息化實施經驗，致力于制造業信息化全面解決方案提供商，承擔了多項省部級課題，現已通過CMM3級認證。InfoCenter產品提供了產品全生命周期數據建模，基于Web的產品生命周期管理平臺，同時提供采購外包管理、產品銷售管理、服務維修模塊。在InfoCenter系統基礎上開發相關的軸承設計和工藝設計業務，通過良好的平臺和深度的業務理解來解決當前遇到的問題。

3 一體化解決方案

3.1 總體結構


圖1 系統結構圖

建立基于PDM的設計平臺，分別封裝了編碼系統、軸承設計系統、CAPP系統，可將產品的設計、工藝數據集中管理，實現產品數據的統一管理與共享，支持設計人員有組織地協同工作，并行地設計產品及其相關過程，保證設計、工藝數據的一致性、準確性。模塊結構如圖1所示。各基本模塊數據流關系如圖2所示。


圖2 各模塊數據流圖

軸承設計系統和CAPP系統作為專業化軟件，有著非常強的實用性，能夠為設計人員提供有力的設計工具，能夠大幅度提高工作效率、實現知識資源的積累。

3.2基礎數據子系統

功能：管理各種設計參數，為設計提供數據支持

如圖2所示，基礎數據管理模塊提供軸承設計和CAPP設計的基礎數據。主要包括BOM模版管理、產品類別管理、參數變量、計算公式管理、CAD模版管理和設計標準庫管理等功能，客戶可以自行維護產品類別和模板以及相關的設計參數，來保證軸承設計的靈活性，以滿足產品不斷變化的需求。

3.3軸承設計子系統和CAPP子系統結構

功能：基于基礎數據子系統、工作流子系統和編碼系統進行設計，實現了數據共享

如圖2所示，軸承設計系統從基礎數據管理模塊中的設計數據讀入軸承設計系統，同時計算模塊進行計算并使用CAD模塊生成CAD圖紙，最后將設計好的零部件參數表、計算稿、CAD圖等用PDM系統進行管理。系統提供查詢功能以方便復用歷史設計數據，為新設計提供支持。這樣改變了原來使用手工圖紙時難以查詢和復用設計數據問題。

WIT-CAPP為工藝設計人員提供工藝設計工具，以PDM為基礎實現產品工藝設計全過程的管理、數據分析和工藝流程，把產品信息和設計、生產過程有機地集成起來，為企業生產提供準確的數據。

CAPP系統從工作流系統中接受設計任務，通過在軸承設計審批流程中激活CAPP設計流程，這樣實現并行設計，提高設計效率和時間。

從基礎數據管理模塊中，讀取設計數據進行設計
方便地進行工藝與工裝設計，避免工藝工作的重復勞動
CAPP封裝在PDM中，利用PDM系統的管理功能實現對工藝數據的管理
支持工藝工作業務流程重組
實現典型工藝的積累和維護
實現工藝規程設計過程的可視化，根據設計參數和工藝方案、工藝規則知識庫獲取和計算工藝參數，自動生成工藝卡片、工序圖等工藝文件
提供設備、工裝等工藝資源的管理
提供工裝、設備、工時、材料等的統計

3.4 編碼子系統

為企業提供一個方便、獨立的編碼管理工具。用戶可以把制定的編碼規則供所有的軟件系統使用。通過建立科學、完整、有序信息編碼標準體系，保證信息的準確收集、有效地存貯和傳輸，實現信息的共享。編碼系統示意圖如圖3所示。


圖3編碼系統示意圖

編碼規則定義：可把編碼方案中編碼規則定義到系統中，定義靜態碼段、可變碼段、獨立固定碼段、獨立順序碼段、受控順序碼段、日期等幾種可用碼段類型，滿足用戶需求
編碼庫：針對編碼規則定義編碼的具體含義
編碼：根據已定義的編碼規則進行動態編碼，自動賦予相關對象唯一的編碼
解碼：反向解出編碼的含義

實現編碼系統、軸承設計系統、PDM、CAPP之間的一體化集成， PDM為整個系統運行的平臺。編碼系統、軸承設計系統、CAPP都不能單獨運行，均只能運行在以PDM為平臺的系統之上，各系統生成的數據不需要發布即可以在其它模塊中使用。

3.5各子系統集成方案

各子系統緊密集成，實現數據交互和共享，提高效率。

3.5.1 編碼系統和PDM、CAPP的集成

編碼系統被集成到PDM系統中。在PDM系統、CAPP系統中通過菜單、按鈕方式或編程方式都可以隨時調用編碼系統，進行解碼、編碼等操作。按照編碼規則編好的碼，可以直接引用到當前系統中應用。

3.5.2 PDM系統和CAPP系統的集成

采用的集成方式是將CAPP緊密封裝在PDM系統中，CAPP中不再擁有單獨的產品樹管理、系統管理、人員管理等公用性模塊。CAPP可以直接使用PDM中定義的產品型號、類型等信息，在PDM中可查看CAPP的卡片文件，并且卡片文件同其它圖文檔一樣可以在PDM中被管理。

3.5.3 PDM系統和軸承設計系統的集成

我們采用的集成方式是將軸承設計系統緊密封裝在PDM系統中，軸承設計系統作為PDM的一個模塊運行，軸承設計系統運行時可以直接使用PDM中的信息，生成的文件、參數可以直接被PDM管理。

3.5.4 PDM系統、軸承設計系統與CAD的集成

軸承設計系統將設計好的產品數據提交給PDM系統管理，同時將所需參數值送入CAD比例圖、零部件圖模板，并替換尺寸變量，實現自動生成圖紙。將軸承設計系統作為數據產生的源頭，而CAD系統只作為圖紙的生成工具。當產品尺寸調整時應當在軸承設計系統中進行，調整完成重新生成圖紙、更新PDM中的產品數據。而不允許在CAD環境中直接修改設計圖紙尺寸，以保持數據的一致性。

3.5.5 CAD/CAPP/PDM一體化集成系統與ERP的集成

實施ERP系統是西北軸承將來的信息化重要內容，因此必須充分規劃、綜合考慮與CAD/CAPP/PDM一體化集成系統的集成。

在集成內容上，CAD/CAPP/PDM一體化集成系統中提供的產品BOM、技術數據、零部件設計及工藝屬性、加工工藝路線、工藝方案、工時、材料定額、毛坯類型等信息，是幫助ERP系統需管理好制造資源的相關數據（庫存信息、成本信息、制造BOM等）的重要數據。

在集成方式上采用中間文件或者中間表的形式，PDM系統將ERP系統所需的信息生成中間文件或中間數據表，ERP系統直接讀取中間文件或中間表中的信息寫入數據庫中。當PDM完成新產品設計或老產品改造后執行發布，形成發布報告，將其內容采用增量的方式實時生成中間文件或數據表。PDM系統將通知相關人員利用ERP系統批量處理，更新ERP的數據。

4．結束語

西北軸承CAD/CAPP/PDM一體化系統當前整體方案已經確定，當前編碼方案的確定和基礎數據的整理已基本完成，這些準備工作為后期的實施鑒定了很好的基礎。系統實施完成后，將為產品設計、工藝設計提供統一的運行平臺，實現優化的產品開發模式和流程、產品數據的統一管理與共享、設計知識的積累和重用，從而提高產品和服務質量，縮短產品開發周期，降低產品開發和制造成本，快速響應客戶請求，增強企業的核心競爭力。