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贵州永红:工艺管理系统打造实践与思考

 昵称29460191 2016-09-16


PLM之神导读

在制造业“两化融合”的大背景下,贵州永红公司与武汉开目公司合作,打造以工艺管理系统为切入点,通过工艺管理信息化项目的规划、实施、试用和推广,开启永红公司信息化带动工业化道路,并积累一定的信息化建设经验,可为其他公司信息化项目建设提供借鉴。


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前言


2002年我国首次提出“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”的新型化工业道路的指导思想。2014年“工业4.0”概念被提出,在此概念中,信息技术在工业发展中的重要性再次得到强调。随着信息技术与工业的快速融合,产品、装备、工艺、服务智能化步伐不断加快的背景下,如何抓住机遇,利用信息技术,带动工业发展是中小型制造企业急需思考的问题。同时,每个公司都有自身的发展背景和发展特色,如何引入信息化,如何将信息技术与自身企业的工业制造特点相结合也是每一个期待发展的中小型制造企业要面临的现实问题。


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永红公司工艺信息化框架


成立于1969年的贵州永红航空机械有限责任公司是目前亚洲最大的铝制板翅式散热器研发制造企业。经过多年的发展,永红公司的生产布局从单一走向多元,产品几乎覆盖了国家重点机型发动机的所有附件。目前永红公司现有员工794人,其中包括工程技术人员147人,是典型的中小型制造企业。


作为典型的中小型制造企业,永红公司也存在着许多中小型制造企业面临的实际工艺业务问题,诸如工艺人员利用Excel或CAD非专业工具编制工艺;工艺文件零散存放在工艺人员个人电脑、工艺汇总耗时长、工艺文件查找效率低;工艺变更的及时性和准确性难以保证;设计BOM到工艺BOM转化手工进行易出错等问题。这些问题限制了公司的长远发展,拉低了公司的竞争力。在制造型企业以现代化生产管理为突破口推进“两化融合”的大背景下,利用信息技术解决上述问题,是实现生产流程管理和控制和避免“闭门造车”的必要手段。


永红公司与武汉开目公司于2013年初合作,着手打造永红公司总体信息化框架,如图1所示。在总体信息框架中,重点是开发出工具化、平台化、智能化的工艺设计与工艺管理一体化系统,以实现工艺规划、工艺协同和工艺管理三大业务层面的全生命周期工艺管理业务。


工艺管理系统在企业信息化平台中起着连接设计与制造的重要作用,也是PDM、ERP等企业级管理系统的基础数据来源。因此,公司将工艺管理系统作为企业信息化平台切入点,一方面从工艺设计、工艺管理、工艺数据挖掘利用、工艺数据集成应用、面向特定专业的智能化应用等多个方面解决企业工艺信息化问题,另一方面为企业其他管理体系的构建提供了重要的数据依据和实施经验。



图1 永红公司信息化建设蓝图


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工艺管理系统的搭建


企业不断发展的需求推动了CAPP系统的持续升级与进化。区别于单机单用户、缺乏工艺活动组织、协同和控制,永红公司着力打造以PDM为集成平台的CAPP系统,充分利用PDM技术为产品开发和制造提供并行协作环境。


永红公司工艺管理系统的打造思路是:CAPP为基础工具,PDM为集成平台,产品BOM为核心,工艺资源数据为基础,标准化和规范化为前提,业务流程为导向,打造统一、协同的工艺管理系统,将设计输入、工艺转化、工艺输入与输出进行系统化、统一化,最大程度保证工艺与设计的符合性,工艺输入与工艺输出的符合性。


2.1以标准化和规范化为前提,完善工艺资源数据


工艺资源数据是打造工艺管理系统的基础。信息化和智能化的制造是基于数据分析的制造,缺少工艺资源数据的支撑,工艺管理系统就是无本之木、无源之水,也就无法完成服务生产制造的使命,信息化和智能化也就无从谈起。另一方面,缺少标准化和规范化的工艺资源数据是混乱的数据,混乱的数据必然导致混乱的结果。所以,打造成功的工艺管理系统,以标准化和规范化为前提进行工艺资源数据的整理和导入是必不可少的环节。


永红公司打造工艺管理系统过程中,将工艺资源数据库的建立作为一项至关重要的工作来做。同时对工艺资源库进行分类,共包括设备库、仪器仪表库、工具库、工装库、材料库、工序名称库、焊接参数库、工艺表单库共8大类。


永红公司基础数据整理工作主要分为三个阶段:组建数据整理小组,工艺资源数据整理与规范,工艺资源数据导入系统。


由于公司缺乏对工艺资源数据的有效管理制度,这些数据分散在不同部门或同一个部门的不同电脑中。而且,不同部门因需求不同对同样的数据做了不同的更改,造成了这些数据的“多样性”。所以,收集和整合公司全部工艺资源数据是跨多个部门的细致繁琐且工作量较大的工作,组建数据整理小组十分必要。


数据整理小组成员由车间工艺、工艺主管、设备主管、库房保管、标准化主管、信息中心技术员等组成。本着“谁主用谁整理”的原则,由车间工艺负责仪器仪表库、工具库、工装库和工艺表格库的整理,库房保管负责材料库的整理,设备主管负责设备的统计,工艺主管按工种分类建立工序名称库,主管焊接的工艺主管负责焊接参数库的建立和完善。数据整理后由信息管理中心负责汇总和保管。


对工艺资源数据进行规范是整个基础数据整理工作中的重点与难点,也是保证导入系统的数据的正确性和工艺管理规范化的前提。为了解决数据不规范的问题,在基础数据整理之前,由主要使用单位提出数据属性需求要求,标准化主管负责数据标准化审查。明确数据要求和数据规范后开始数据整理工作,整理出的数据在迁移至系统之前还要进行最后一轮标准化审核。


2.2梳理业务流程


对于中小型制造企业,除技术实力外,实际业务流程也是反映企业竞争实力的重要方面。信息技术通过线上流程管理和权限管理对业务流程进行管理和固化。



图2 工艺管理系统业务范围


打造工艺管理系统、建立线上工艺业务流程不是将现有工艺业务流程完全“搬迁”至工艺管理系统,这是因为一方面现有工艺业务流程能否与引入的工艺管理系统完全匹配,达到线上业务流最优需要线上业务验证,另一方面由于公司快速发展,部分现有工艺业务流程环节需重新调整才能更好地满足发展需要。综合考虑,打造工艺管理系统,按照下列流程开展:明确业务范围,梳理业务流程,优化业务管理链,修改或完善程序文件,固化业务流程。图2所示为工艺管理系统业务范围,图3为工艺管理系统业务流,图4为工艺管理业务链。



图3 工艺管理系统业务流



图4 工艺管理业务链


2.3EBOM数据迁移与标准件问题解决


EBOM,产品设计物料单,是工艺管理系统的数据源头。永红公司与开目公司进行长期合作,打造集成PDM平台的工艺管理系统,将PDM系统中的EBOM作为工艺管理系统的数据输入源头,所以整理和迁移EBOM数据也是打造工艺管理系统的必要环节。


由于公司设计有效文件一直是以纸张为载体,即使有电子存档,但是,“依法”不能作为有效技术文件,对于历史较旧的产品,甚至无电子文件,因此,EBOM数据的迁移工作量大,要求高。经过公司领导开会决定,选择新入厂大学生组建“青年突击队”,归口工艺处和信息技术中心管理,专一攻克此难关,同时决定,只“迁数”不“迁图”,用时一年完成公司全部EBOM数据迁移工作。


EBOM迁移工作中遇到的最大问题为标准件问题。


永红公司遇到的标准件问题是指设计图纸中标准件图号、名称不统一、造成同一零件多种表达的现象。此问题不解决,EBOM数据迁移后势必导致信息系统中数据不唯一,标准件库管理不便;采购标准不明确,采购浪费等一系列问题。


为解决此问题,公司多个技术部门召开协商会、座谈会十余次,前往其他兄弟单位考察一次,邀请主机厂专家现场指导一次,前后历时九个月的时间,最终达成初步意见:下发《标准规范化管理通知》。《通知》中要求,一所有标准件编号一致按标注示例写,代号中不出现文字,标准件名称按全称书写;二标准年代号统一用四位,推荐性国家标准一致写成GB/TXXX-XXXX。


至《标准规范化管理通知》下发之日起,所有涉及标准件的工作按通知要求执行。对于之前存在的标准件问题如何进行清理也成为一项难题。经研究发现,原有标准件问题的清理工作存在以下几个难点:1、更改工作量大;2、底图老化,存在底图损坏危险;3、更改后将对设计、工艺、采购、制造、质量等各个环节产生影响。多个技术部门沟通协商后很快拿出标准件清理工作方案和工作流程,如图5所示。



图5 标准件清理工作流程


由“青年突击队”制作标准件更替表,依据更替表制作设计更改单,主管标准化负责标化审查,设计所负责设计更改单的校对和下发,设计资料和分工定额、工艺规程、配套表等工艺文件依次做相应更改。对于部分底图老化不便于刮改的情况,采取以下两种方式解决:


(1)对于能够刮改的图纸在更改单备注栏中上注明——“明细表相应更改,不作更改标记。”将《标准件更替表》附于原明细表之后;

(2)对于老旧不能刮改的图纸,在更改单的备注栏中注明——“由于图纸老旧不便刮改,相应图纸及明细表不作更改,由《标准件更替表》代替”。附于原明细表之后,相关内容在后续PDM系统上线后陆续更改。

最终,永红公司上下共同努力完成了所有标准件更改工和标准件库的建立工作。同时,在EBOM数据迁移过程中还实现了通过工艺管理系统提取零件和企业通用件建立零件库和企业通用件库。这些工作的完成极大地促进了工艺管理系统的顺利上线与推广。


2.4工艺数据输入与输出验证


工艺管理系统系统打造成功与否需要工艺数据输入和输出验证。


2.4.1车间分工、材料消耗定额输入与输出验证



相对于工艺规程而言,车间分工、材料消耗定额文件数据较少,便于数据迁移,相对于工艺通知单、工装设计图等其他指导性工艺文件,车间分工、材料消耗定额包括工艺信息数据丰富,因此,车间分工、材料消耗定额是工艺数据输入输出验证的首选。


“青年突击队”负责公司原有车间分工、材料消耗定额的数据迁移工作,主管工艺负责各自主管产品新出分工定额的编制、原有分工定额的线上校对和所有分工定额的线上审签。实践证明,借助产品EBOM数据和系统运算功能可以快速实现分工路线编制和材料消耗定额的计算,尤其是线上审签流程大大减少了跑部门、等签字的时间。


在分工定额验证过程中永红公司遇到了诸多问题:零件毛坯尺寸格式不符合系统计算格式、消耗定额和材料用量显示位数问题、材料规格格式系统不识别问题,一个零件两种加工方式对应不同分工问题、封面版本版次识别问题、包装材料问题等等一些了问题。为了解决这些问题,公司多次组织召开技术协商会议,也多次与开目公司进行深入沟通,最后,这些问题都得到一一解决。工艺管理系统5次大的升级过程中,涉及车间分工、材料消耗定额的升级达3次之多。


由于产品EBOM结构中缺少辅料信息,辅料库的建立是在车间分工、材料消耗定额输入与输出验证过程实现的,系统在车间分工材料消耗定额中提取辅料属性,然后归类、赋码、建库。


2.4.2零组件状态卡片和铸件毛坯图的输入输出验证



随着公司订单的增多,从2012年开始,公司的外包加工订单数量成井喷式增加,外协厂家也相应增多。外包加工零件数量较少时,外协厂家根据公司内部工艺规程进行零件加工,当外包加工零件数量较多时,如果外协厂家继续根据内部工艺规程进行加工,则存在以下风险:


(1)工艺资料外借存在保密风险;

(2)外协厂实际设备与人员可能与公司工艺技术文件要求不符,存在加工风险;

(3)外协厂工艺能力与公司工艺能力不同,加工的零件与公司内零件的检验要求不同,存在管控风险。所以零组件状态卡片作为与外协厂进行技术交流和入厂检验依据成为公司新生工艺技术文件。


零组件状态卡片的出现正值公司打造工艺管理系统且完成部分产品EBOM结构迁移完成之时。公司遵循信息化发展思路,当机立断采用信息化工具进行零组件状态卡片的编制、修改和审签,并号召车间工艺人员集中大量编制零组件状态卡片,通过下发卡片数量考核和奖励工艺人员,使零组件状态卡片自诞生就进入了无纸化办公阶段。而且,随着信息化建设的深入推进,我公司又通过两次工艺管理系统的升级增加了数据统计和工艺装备自动汇总功能,实现了零组件状态卡片的数据汇总统计和深度挖掘,工艺装配的汇总功能大大促进了零件生产和检验的前期准备效率。


铸件毛坯图是永红公司原有工艺文件,目前,我公司铸件合格供应商共6家,由于各个供应商的技术状态管理特点不同,造成毛坯图内容和表达各式各样,这既不便于技术交流,更不利于入厂验收。而且,我厂《铸件入厂验收尺寸明细卡片》图纸是按照供应商毛坯图进行编制,这就导致一个产品零件由多个供应商提供时检验尺寸明细卡片存在多个的现象,导致文控管理“多对多”,引起文控管理混乱。


信息化为统一军品铸件毛坯图和改善文控管理提高了更高效工具。由工艺处牵头组织年轻的车间工艺员、工装设计员、主管标化员成立项目统一军品铸件毛坯图项目小组,总结6家铸件供应商毛坯图特点,挑出表达最简单明了直观的一家,以其为蓝本,利用工艺管理系统的CAPP为工具对其余五家供应商毛坯图进行从新绘图,并在线完成文件审签。确保一个产品零件对应一个铸件毛坯图和一份《铸件入厂验收尺寸明细卡片》,减少了铸件毛坯图数量,优化了文控管理。


利用工艺管理系统编制零组件状卡片和铸件毛坯图还存在以下优势:

(1)工具工装统计简单快捷,便于检验处提前采购;

(2)模板格式统一,便于文控管理;

(3)从分工定额提取零件数据,而分工定额数据源于产品EBOM,减少人为误差,最大程度保证工艺与设计的相符性;

(4)数据统计耗时大大减少,利于数据挖掘。


工艺规程和其他工艺文件数量较多,其数据在分工定额数据完成迁移工作后开始,并持续在整个工艺管理系统的搭建和完善过程中。

打造工艺管理系统是一项复杂系统工程。在打造工艺管理系统的近两年时间里,为了更好的解决问题,永红公司与开目公司技术人员的正式会面就达10次之多,而非正式的会面更是不可计数。每一次会面都会带来系统的更新和完善,在工艺管理系统功能模块搭接、流程设置和资源建库三大前期工作完成后,系统在设计和工艺数据迁移,工艺文件在线编制审签和与后续ERP对接等工作过程中,系统先后经历5次系统升级。工艺管理系统打造完成后,后续系统的管理和维护也是一个长期工作。


3
工艺管理系统推广与应用的效果


经过近两年的努力,贵州永红公司工艺管理系统搭接工作完成了368份产品EBOM结构(约占全公司全部产品的95%)的迁移工作,和覆盖公司全部设备、仪器仪表、工具、工装、材料、工序名称、焊接参数和工艺表单库等8大工艺资源库的建立工作。同时也完成了1169份工艺规程和228份军品铸件毛坯图的线上编制以及477份零组件状态卡片的线上发布工作。实现了公司新出工艺文件全部线上编制、审签和下发的信息化办公模式。


工艺管理系统在贵州永红公司上下推广应用一段时间后,根据车间工艺人员和工艺管理人反馈信息,在工艺设计方面,该系统将设计到工艺的转化方式由人工式变为计算机式,保证了工艺与设计的一致性,为工艺设计人员解决了借用件问题,而系统内格式统一、属性齐全的工艺资源数据提升了工艺设计规范性和标准化水平,显著提供工艺设计质量,而工艺资源点选功能的设置大大减少了工艺设计员的重复性劳动,让工艺设计员有更多时间致力于工艺改进和新工艺研究。在工艺管理方面,信息技术帮助公司实现了工艺管理模式的转变,建立了规范化、集中化、科学化工艺数据管理制度,有效改善工艺知识积累少与复用率低的现状,系统表单模板和统计功能优化文控管理,降低文控管理成本。据统计,工艺管理系统实施后提高工艺设计效率60%,降低纸质消耗成本40%,文控人员管理成本40%。


通过该项目的实施,运用项目管理及技术人员技术能力规划等手段培养了一批能快速响应公司新形势下业务发展需要的技术管理人员,为公司后期整体转型升级提供强有力的技术支持、人员储备。


4
未来发展方向


当前引入的工艺管理系统是集成PDM的CAPP系统,它注重文本数据的处理,当面对图形数据问题时,该系统即使已经实现了与CAD/CAM等专业二维制图工具的集成,但还是缺乏灵活性和简便性,对于三维制图更是如此。目前,对于已经能熟练使用CAD制图工具的工艺设计人员,在利用打造的工艺管理系统进行工艺设计之初还需要花费时间与精力学习CAPP系统中图形的绘制和编辑,面对复杂图形时,甚至可能需花费比之前更多的精力和时间处理图形文件。这反而拉低了工艺设计效率,导致部分工艺设计人员开始“怀念”原来所用的CAXA和CAD。


目前,引入的工艺管理系统在公司的工艺设计和管理人员中得到了普遍认可,工艺设计和管理效率总体得到了较大的提升。但是,由于车间电子设备和信息化概念的缺乏,工艺管理系统系统只是引入到了工艺设计和管理人员层面,并没有深入到生产制造的“前线”。如果工艺管理系统系统深入车间,在工艺设计确定制造设备的类型、工艺路线和工艺方法的情况下,车间调度则确定具体的制造设备,并根据车间实际情况对工艺路线和工艺方法进行微调,真正实现通过信息化推动制造精细化。


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结束语


企业要想完全实现信息化制造的梦想有一段很长的路要走,其中,单是工艺管理系统的实施就是一个复杂的过程,企业需要根据自己实际情况选择合适的实施方法,制定可行的实施步骤。永红公司打造工艺管理系统过程中团队建立、责任分工、模块搭接顺序、问题解决思路等可为其他公司提供借鉴。


工艺管理系统甚至是信息化都是一种数字化工具,能否很好地使用此工具不仅取决于该工具与企业实际情况的相适应程度,而且更是取决于企业内部的管理方式和管理效果。


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