企业PLM系统结构化工艺管理的应用详解

1、工艺管理现状及PLM结构化工艺管理目标

工艺管理在产品的不同时期都发挥着不同的核心作用，特别是在产品成长期和成熟期，产品从研发到市场化批量制造，逐步进入到了工艺提升和产品链延伸阶段，基础性研发项目逐步减少，而工艺性的技术改进项目在企业占主导地位。目前，许多企业都面临设计与工艺协作不畅、工艺与制造脱离、无标准可依等诸多问题。生产中工艺设计、审查过程形式大于实质，从而造成：设计不合理，工序、工艺路线繁杂重复；工艺指导文件不规范完整，形同虚设；设备资源利用率偏低、质量控制难以落实等现象。这些都是阻碍企业发展的主要原因。许多企业虽然使用的是自动化的设备，但还在传承着老旧的工艺管理模式，纯粹以工艺附图和简单的工艺卡片指导生产，产品数据在各个阶段中没有相互关联和集成，使数据之间形成断层，无法实时更新，很大程度上拉低了数据的精准度和有效性。

PLM结构化工艺管理的目标就是建立起集中工艺数据管理中心，实现以PLM系统平台的结构化工艺数据的快速共享和传递，构建以“3P+1R”的工艺模式：产品（Product）、工艺（Process）、车间（Plant）、工艺资源（Resource）模式的数据结构化管理，为ERP提供准确、可识别的数据源，积累和完善工艺知识库，提升工艺管理标准化水平，提高工艺设计质量和效率，建立知识库共享，固化工艺文件审签流程，提高审阅效率，保证数据准确性和可追溯性。PLM系统工艺管理主要包括：工艺BOM的结构及分类、自制零部件的工艺信息（包括工序、原材料编码、刀具、工装夹具、规格及重量等）、作业指导书等工艺数据，工艺信息实现系统中维护流转（PBOM裁剪后生成制造BOM），与企业ERP、MES等系统的集成，是基于研发、工艺、制造一体化的管理理念，从根本上解决了设计、工艺、资源三张皮的问题，实现设计与工艺协同、工艺与制造协同、制造与产、销、售后协同等。系统以“树-表”的结构（如图1）中完成工艺、工序结构的搭建，清晰表达工序、工艺路线、资源之间的关系。建立企业个性化的典型工艺库和资源库、知识库等，便于核心工艺技术的积累，与企业信息化平台融合实现工艺模板管理的创新。实施应用的价值主要体现在：设计、工艺并行，工艺设计数据重用，并可实现工艺路线关联制造目标及目标正反向查询。支持异地多工厂的零部件多工艺加工方式（标准工艺、替代工艺）。

图1 结构化工艺管理图

2、PLM结构化工艺管理实施需注意事项

PLM系统结构化工艺管理是一种较为科学的代技术管理模式，既有独立的可操作性，又有密不可分的关联和集成关系，平台又基于分类、分层级规划的多模式、多工艺决策流程，在统一数据模型的基础上，提出了面向产品族的工艺分类、分层结构树的组织模式，从工艺业务层和资源库分层管理，实现了产品加工及工艺的自动创新。在进行实施推广前的基础准备工作尤为重要，不仅要对相关数据资料的分类汇总，更是对传统工艺思想的一次挑战，实施推广前应注意以下几点：

2.1 数据核查

工艺过程控制检查，PBOM转换为制造BOM时，准确裁剪无效率和重复的工序环节，利用企业有效的自动化设备资源和科学的生产物流体系，使整个工艺制造过程效率提高。工艺核查是工艺管理的重要环节，是衡量技术设计水平和车间制造水平的关键保障，通过工艺核查，发现问题-研究方案-工艺变更-处理解决。工艺核查是进行结构化工艺管理的关键步骤。

2.2 工艺分类

首先要把工艺结构及其业务类型进行分类，便于区分和明晰架构逻辑性，如对资源库（工艺术语库、设备库、刀具库、量具库、工装库）的划分。系统又通过分类属性池进行属性管理，如“工艺术语库”可在分类属性池中进行添加和管理，又可根据企业自身的工艺加工特点创建企业的工艺术语分类库，选择抽象分类，可允许新建下一层子分类（父子结构细分），利用模板输入“分类编码”和“分类名称”等重要属性，批量添加在“工艺术语”分类库中，然后进行业务绑定，最后添加到该“分类”的业务类型实例对象中。

2.3 资源库编码

根据分类属性对企业资源信息进行整理分类，然后进行规范编码，以便于查询和过滤筛选，资源编码和物料编码必须要明显区分，可用类别字母与流水码结合，通过“模板导人”然后添加到分类库中实例管理。对于不同资源库属性要配置不同属性，如设备还应包括技术参数、使用说明书、和保修卡等信息。

2.4 工艺关联

结构化工艺管理通过数据关联和ERP数据链进行打通，工艺路线关联制造目标，制造目标又通过关联工艺查询工艺路线及相关资源信息，作业指导书与制造目标进行关联，工作区域与设备关联等，在创建工序、工艺路线时，通过添加“资源”后，即可自动按“树-表”的结构搭建并进行维护。可以节省工艺设计时间，工序指派工作区域不限定为仅允许选择一个区域，以满足物料多工艺多场地生产的需求，具体有工艺人员设定。

2.5 典型工序、工艺路线

PLM系统在工艺分类库中提供了“典型工艺库”模型，并可扩充下级分类，典型工艺通过独立的类型进行管理，系统建立了“典型工艺路线”和“典型工序”两个业务类型，其特征：没有投料和制造目标，没有工时、资源。新建工艺路线时，可从典型工艺路线库中引用，快速生成新的工艺路线，企业也可把通用率高的实例化工序和工艺路线创建成“典型工序”和“典型工艺路线”来管理，可满足批量系列化产品的的工艺路线直接引用。

3、推广实施中存在的问题及解决方法

3.1 从重研发到重工艺的转变

目前，许多企业的工艺管理在整个开发设计过程中往往重视度不够，根本原因是对于工艺管理的需求并不明确，只是把工艺管理泛泛的认为就是工艺附图和工艺环节的参与，其发挥的作用远远低于实际的效用价值，错误的认为优秀的研发就会生产出优秀的产品。从重研发到重工艺的转换是现代企业发展变革的方向。目前的基础研发越来越少，大多都是在引进、吸收和集成研究，企业管理者必须重新定义工艺管理的重要性，并且要认真对工艺管理所涵盖的资源信息、知识库进行分析，才能准确的做出产品规划策略和市场定位策略。不仅只是简化了工艺过程，提升了资源利用率，更是对生产管理的一次科学再分配、在利用的过程，也是企业节能降耗的一个重要环节，未来的企业更关注的应该是这种结构化的工艺利用率。

3.2 工艺人员素质的提升与结构化工艺管理匹配

PLM结构化工艺管理对工序中的工艺技术人员及其操作人员都有严格的要求，工艺技术人员必须能熟悉系统的结构和操作过程，对工艺资源分类架构充分的了解，才能准确有效的对这些资源进行合理匹配应用，这是企业推行精益化生产的必要条件，比如：工艺人员既要对场地设备的加工能力及其精度准确掌握，还要对现场的物料流转、在制品是否有效分配和控制；工艺人员能否对工装库中的工装进行通用化研究和集成设计；工艺人员还要对关重件和重要的工位加工人员进行区分要求等，重要的焊接部位是否选择自动机器人焊接还是人工焊接，对于操作人员等级是否要求等，还要对于实际用工工时的核定统计，这些在PLM结构化工艺管理中都有很清晰的体现，更重要的是利用基线对比，分析同期的生产率和质量合格率等，工艺人员素质的提升是直接影响产品质量的关键因素。

3.3 图文并茂的作业指导书代替传统工艺卡片

在传统指导制造生产中还依赖于工艺附图和工艺卡片相结合，简单明了，但对于目前市场个性化需求的增量加上现代化的设备多工艺模式，工艺卡片的作用远远滞后，表达不够清晰、制作过程繁重费时，目前利用电子版本的作业指导书操作不仅简便，集成了工艺卡片的优势，也利用更多的科技手段，图文（3D/2D）并茂、同步更新并可在其作业场地的大屏幕看板式查询等，形成具有实质指导意义的工艺操作指导。与制造目标进行关联后，做到清晰明了、简单易懂、规范操作的效果。更可以把企业长期积累出的制造技术核心转化为生产力和竞争力。更深层次的是企业核心的工艺技术知识能够通过作业指导书得到传承、保存和管理，降低人员流动造成的产品质量下降的风险。

PLM结构化工艺管理是实现面向管理、单一数据源的产品工艺数据管理，同时减少工艺人员的重复性劳动，柔性可扩展的工艺信息管理框架，能够适应企业的业务扩展和成长；基于知识积累和管理规范的工艺管理体系，不仅提高生产工艺的规范化、标准通用化，实现资源匹配、知识共享，也有效的提升了产品质量，降低总体生产成本。还为企业管理层的精细化生产和科学决策提供实时数据依据。成为企业实现产品一体化研发、制造密不可分的信息化平台。结构化工艺管理在实施过程中应注意分析企业的实际生产特点，对产品链中的过程进行分类梳理，并对工序结构进行标准化、通用化率的控制，提升资源利用率、严格控制材料消耗定额。企业通过PLM系统结构化工艺管理平台，积极探索新工艺、新方法，积极改变传统工艺管理模式，针对关键工艺和质量薄弱环节，整合有效资源，深入挖潜，为企业创造更大的市场竞争力。