CAXA数码大方-CAD软件-PLM系统-数字化转型-三维CAD-PDF转CAD

前言

當今時代，制造業面臨著的市場環境，具有不斷追求交貨速度、價格競爭激烈、個性化定制需求日益增加等特征。為了適應快速變化的市場環境，國內一些制造業企業較早地開展了數字化技術的研究與應用，并進行了生產模式（從按庫存生產到按訂單生產、按訂單組裝或按訂單設計）的轉變，數字化技術在產品研發、制造和管理過程中得到了大量應用。數字化技術的應用，集中體現在縮短新品上市時間、增加產品品種、快速滿足定制需求、降低產品成本、提高產品質量、降低運營成本、改善客戶關系、加強對供應商的管理、機構扁平化等諸多方面，極大的增強了企業的綜合競爭能力。

制造業在我國國民經濟中有著舉足輕重的地位，制造業信息化是落實國家"以信息化帶動工業化"的重大舉措，利用數字創新技術，建立產品數字化模型，開展電子圖檔管理及產品數據管理、開展基于數字化產品模型的設計、分析、仿真、工藝規劃和制造，開展基于產品數字化模型的設計制造業務集成與協同，構建數字化的創新體系是未來發展的必然趨勢。

制造業信息化發展歷程

70年代初，西方發達的工業化國家用二維CAD取代了手工繪圖；80年代，當產品結構越來越復雜時，二維圖的表達方式已經難以滿足設計需求，繼而三維CAD系統出現；90年代，隨著全球經濟一體化和制造業競爭加劇，只有在最短的時間內提供高品質創新產品的制造商，才能獲得最大的生存和發展機會。因此，基于三維CAD的DMU（數字樣機技術）、VPD（虛擬產品開發）和PLM（產品全生命周期管理）等多種數字化的技術應運而生。

我國制造業中開展CAD/CAE/CAM的應用起步較晚，90年代初期國家科委確定以"甩圖板"這個形象生動的工程目標來實現繪圖設計自動化作為推廣應用CAD技術的突破口，從而強有力的推進了我國制造業信息化的進程，為后續的傳統生產到現代制造的變革奠定了堅實的基礎。伴隨著經濟全球化及信息產業的迅速崛起，今天，產品創新領域已經引發了大的變革，CAD、CAE、CAM、CAPP、PDM、EDA、RP、逆向工程、ERP等數字化技術在制造業中得到廣泛的應用。然而，這些信息系統的應用主要是針對產品全生命周期中某些階段的解決方案，難以支持企業作為一個整體來獲得更高的效率、取得更多的創新以及滿足客戶的特殊需求，迫切需要一種將這些單獨的系統結合到一起的企業信息化策略。

為此，國家科技部提出的十一五期間我國制造業信息化工程要實現“甩圖紙”和“甩帳表”的兩甩目標，這既是制造業發展的必然趨勢，也是中國制造業發展的必要要求。所謂“甩圖紙”，實際上就是以三維CAD創建產品數字化樣機為中心，實現CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM的集成應用，以提升企業產品創新能力為目標，建立以三維產品模型為核心的產品設計、分析仿真、工藝規劃和數控加工的數字化設計與制造集成環境，實現產品研發制造協同，實現以“甩圖紙”為標志的設計制造一體化和無紙化應用，主要內容包括CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成與應用，產品開發過程管理與優化，設計數據共享、模型共享，產品生命周期管理等；而所謂“甩帳表”，則是以銷售訂單為中心，實現CRM/ERP/SCM/PDM/MES的集成應用，針對企業內部生產、銷售、成本、采購等業務提高經營管理水平的需求，開展企業經營管理、生產管理與制造執行的信息集成及業務協同應用，實現以“甩賬表”為標志的企業信息流/物流/資金流及經營管理業務的集成應用，實現生產系統與財務系統、產品設計系統、供應鏈管理系統、客戶關系管理系統的集成，實現市場經營管理過程的一體化。

制造業信息化的現狀和趨勢

“九五”、“十五”期間，國家科技部通過“甩圖板”工程、制造業信息化工程營造信息化氛圍、支持企業信息化示范建設、推廣信息化新技術，在制造業企業的設計、制造、管理、試驗、測試等方面取得了卓有成效的結果，為十一五推動“兩甩”工程奠定了堅實基礎。但是，與已經取得的成效相比，制造業信息化在推進中仍還存在一些亟待解決的問題，必須引起企業各層領導的重視：

（1）頂層規劃不夠，系統分散建設，“信息孤島”問題突出

很多企業由于各方面原因，信息化總體發展思路、規劃不夠，造成本集團內企業、企業內各部門之間各自為戰，形成了不同的軟硬件環境、不同的數據結構、不同的規范標準，信息系統分散建設、獨立運行，相互之間不能得到有效地集成，難以形成體系和發揮整體效益。

（2）缺乏一體化集成應用及數字化協同手段

產品的數字化設計、制造、測試和項目管理仍處于單點、分散、局部的應用狀態，相互隔離，未能有效地與企業生產經營的實際需求和業務過程相結合，缺乏系統間的信息共享、一體化集成以及流程的協同與優化。

（3）企業管理信息化有待深化

現有的企業管理模式，與信息化技術的應用相互脫節，未能夠通過信息技術的應用，有效地促進管理模式的變革，使得信息技術未能發揮有效的作用。

近年來，隨著企業務量急劇增加、市場競爭日趨激烈，制造業企業普遍面臨著下面的問題：

1. 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；

2. 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；

3.  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。

而企業由于在信息化過程中采用了不同軟件供應商CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM系統，造成業務部門的信息系統面臨以下問題：

1. 隨著客戶需求個性化，產品大類和產品規格不斷變化，同一類產品各種客戶又有不同的設計，以至現有的CAD系統成為產品工程師從事高強度低技術的繪圖工具，現有的產品開發環境和CAD系統不能滿足這種持續變化的需求。

2.  產品設計的CAD軟件與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。

3. 沒有統一的產品全生命周期管理平臺，很難實現知識的積累和復用，造成重復設計的工作量很大，產品在客戶處總是出現同樣類似的故障或者生產的工藝水平不能持續改進提高。

4. 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，銷售部門和售后服務部門難以查找、利用產品設計、制造過程的信息。

5. PDM和CAPP實施時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，企業首先應通過構建CAD/ CAE /CAPP/PDM甚至與ERP、CRM、SRM等業務系統的一體化集成系統，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，實現以下目標：

1. 實現產品設計、工藝、生產數字化，以達到甩圖紙的目的；

2. CAD、CAPP、車間生產管理系統有機整合在統一的數字化平臺上；

3. 通過項目管理控制產品設計、工藝、生產的過程；

4.  實現產品數據與文檔集中有效的管理，使產品數據全過程共享和利用；

5. 實現可視化審批，優化產品設計、工藝、生產過程；

6.  建立集成、可擴充的生產管理環境，實現車間生產計劃合理編制、調整、跟蹤、查詢及反饋；

為實現以上目標，企業應采用統一的PLM平臺，只有通過PLM系統共享統一的數據庫，統一的數據模型，這樣才能實現真正的單一數據源，消除數據的復制傳遞，絕對保障數據的一致性；同時大家能共享統一的用戶訪問權限控制機制，共享統一的工作流，實現跨部門的審批流程、工程更改流程，提高業務流程效率，實現企業信息系統的一體化。

CAXA設計工藝制造一體化PLM平臺的方案優勢

CAXA V5是新一代的集成化并易擴展的二維和三維PLM解決方案，融入了CAXA十多年來對中國制造業的深入了解和研發應用經驗，沉淀不同行業的業務流程和管理模式，提煉我國工程技術人員和管理者的使用習慣，可完整覆蓋從接受訂單、概念設計、技術設計、工藝設計到生產制造管理和售后服務的各個業務環節，不但做到將制造企業前期大量投資購買的國外CAD軟件(如三維設計CAD軟件有CATIA、UG、Pro-E，二維繪圖軟件AutoCAD等)和大量積累的二維圖紙和三維模型等產品數據很好的管理起來，實現存量兼容，使企業的產品創新能力延續提升，而且適用于不同規模、不同行業特點和不同發展階段的企業，實現保護投資，使企業的信息系統可擴展，不斷拓展新的PLM價值。

圖1   CAXA V5功能結構體系

CAXA V5由平臺和應用兩大層組成，如圖1。CAXA V5平臺采用開放的、標準的體系架構，具有完整的PLM功能集合及強大的擴展能力，CAXA V5應用以產品數據為核心，通過統一的用戶入口、統一的工作流、統一的產品數據電子倉庫，可構建企業級的設計、工藝、生產一體化數字平臺，如圖2。

圖2 企業級設計、工藝、生產一體化數字平臺

CAXA V5可適應不同行業的制造企業的業務流程和管理模式，提供豐富應用，包括圖文檔管理、產品配置管理、工程變更管理、工藝設計、工藝數據管理、制造過程管理、異地協同等；而且CAXA V5平臺采用了國際先進的構件，具有良好的穩定性、高度的安全性和易擴展性。

圖3  CAXA V5數字化車間管理解決方案

對于以機械零部件加工制造為主的接單生產型企業或者集團下屬數控車間，可以采用CAXA V5數字化車間管理解決方案建設數字化生產線，如圖3，搭建企業數字化車間的網絡平臺，實現所有數控設備的程序傳輸、程序管理以及機床運行狀態數據的采集，為跟蹤生產任務進度情況、生產關鍵問題、質量檢驗情況、半成品及工具庫存狀況等生產信息等，加強生產控制，監督產品質量，提供重要的決策依據。

對于既有產品研發試制性質或按單設計的單件、小批生產，又有標準化產品按單配置、組裝的大批量生產的企業集團，則可以構建統一的CAXA V5平臺，先以產品數據管理為基礎構建快速研制平臺，再建立集成化的工藝設計環境和工藝數據管理平臺，最后擴充到車間作業計劃、加工作業管理、加工過程控制、加工檢驗等面向制造過程集成化管理的功能，為建立數字化生產線、實現無圖紙生產奠定基礎：

1. 提供產品數字建模、工藝設計準備、生產加工、維修與售后服務各階段的數字化解決方案，保障車間生產準備時直接使用產品設計和工藝設計的數據（經過工藝配置），無須轉換和重復輸入，保證數據的一致性；

2.以訂單生產任務（制造指令）為主線，包括生產計劃、加工過程管理、質量管理（檢驗）和庫房管理等圍繞生產環節的主要功能，以及相應的查詢和反饋功能，包括加工能力查詢、制造資源查詢、生產信息查詢和質量預警、延遲預警等；

3.對制造資源進行集中管理，包括設備、刀量具、工裝、毛坯、原材料等，為企業提供以生產為核心的作業成本管理；

4.支持多車間的協同生產和廠際外協生產管理。

結論

PLM技術作為新一代的產品創新與協同管理解決方案，正在逐漸成熟，它可綜合應用于產品設計、制造、管理、試驗、測試的各個階段和各個方面，實現產品生命周期不同類型數據的綜合管理、過程管理以及跨部門、跨區域和供應鏈協同。中國正在加速成為全球制造中心，我國制造業正在信息化的推動下呈現跨越式發展。隨著PLM技術進入普及應用階段，以產品設計、工藝、制造和管理信息化為主線的PLM應用，將有效促進企業生產模式變革和流程再造，推進國家十五期間“兩甩”目標的實現。CAXA作為長期服務我國制造業的PLM供應商，通過整合國內外及國際PLM產業資源，引進國際一流的先進軟件技術、專利和產品構件，發展出具有自主知識產權和核心關鍵技術的CAXA V5 PLM解決方案，為我國制造業企業設計工藝生產一體化數字平臺的建設提供了切實可行的途徑。