长沙汽电汽车零部件有限公司系一家汽车电机电器研发与制造企业。公司有机械加工、冲压、铸造、热处理等生产线，拥有各种生产设备和测试仪器600多台（套），具有一支高素质的研发、管理和生产人员队伍。
随着信息技术的迅速发展，以信息化技术为标志的现代化管理手段纷至沓来，计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺(CAPP)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、产品数据管理(PDM)、企业资源计划管理(ERP)等技术，使得产品从构思到批量生产的周期缩短。面对日益激烈的市场竞争，公司意识到“创新是公司发展的灵魂，而CAD/CAE/CAM/PDM等技术的应用是创新的切入点”。为此，利用公司进行技改的良机，实施了“长沙汽电汽车零部件有限公司CAD/CAE/CAM/PDM/ERP系统集成”项目，从根本上提高公司设计手段和管理水平，缩短产品的设计、生产周期，把公司建设成为用先进信息化技术，将产品设计、工艺、图纸管理和各种数据管理完整集成的现代化企业，增强企业对市场的反应能力和竞争能力。
1 信息化单元应用技术
1.1 三维CAD系统
公司早在20世纪90年代采用二维CAD系统完成了甩图板工程，但二维CAD设计难以完成设计干涉检查，装配图与零件图修改不能进行关联更新，二维图纸也不能直接用于各种应力校核、运动分析和数控加工。
如今，三维技术已成为企业产品信息系统集成的基础，如采用SolidWorks实体建模，除能够进行“无差错、高效率”设计外，建立的模型可以直接用于仿真分析和工艺分析。同时，三维模型可以传递到制造部门，为加工中心所利用。并且，三维建模技术与文档动画插件结合制作产品演示和产品文档，在项目申报中节约70%以上的申报资料准备时间，通过模拟装配进行员工培训和工艺卡制作，也相比传统的二维图纸方式效果更好。三维CAD系统的应用免去了多部门的图纸转化与重建的过程，缩短了生产周期。
1.2 CAM系统
公司拥有多台数控加工中心及其配套设备，组建了一个数控加工车间。CAM（计算机辅助加工）系统是充分发挥数控加工中心效率的工具，如CAMWorks、Powermill、Cimatron系统等都是常用的CAM软件，可以和SolidWorks等设计软件无缝集成。设计部门设计的3D零件模型通过网络传递到数控车间，由数控车间的技术人员用CAM系统生成数控代码传给机床，并对产品设计的工艺性进行审核，加快了产品从设计到生产的制造过程。
1.3 三维工艺卡系统
传统的工艺卡只适合于某一版本的产品设计数据，不能自动跟踪产品设计更改或设计版本的变化，需要工艺人员随时根据设计更改通知单进行工艺卡的更新。通过在SolidWorks建立各类基于3D的工艺模板卡，结合PDM产品结构管理功能，实现了基于三维的工艺卡管理系统。基于三维的工艺卡，既面向三维CAD，实现产品模型进行三维参数化的工艺模型定义，将产品的工艺设计过程进化为三维数字制造阶段，充分体现三维设计给企业带来的品质和效率，又发挥其扩展性，与PDM、ERP等系统紧密集成。三维工艺卡在PDM系统中的流程，通过可视化的工作流图形象地描述了产品的加工过程，流程节点表示加工工序，工艺人员可方便地交互定义零件的工艺流程。
1.4 PDM（产品数据管理）系统
企业以SolidWorks PDM作为企业产品数据管理及信息系统集成平台，解决企业基础数据管理和信息系统集成问题，实现设计、制造、管理的全面信息化构想，实现了从产品设计直到生产各环节的产品数据通道。
PDM的电子仓库提供多种安全模式，有效地保证了企业技术资料的安全性。PDM的电子仓库结构通常可分为按文档类型和按产品种类等分类方式来构建。根据对企业文档类型的分析，可分为：设计模型、分析数据、工艺数据、数控加工图形、数控加工程序、生产文件等。PDM的应用将原先单一的信息化应用单元有效地整合为一个系统。工艺从PDM系统中读取3D设计模型信息，组织工艺和建立工艺模型，并把工艺信息传回PDM系统进行管理。加工车间通过PDM系统浏览自制件，生成加工代码，读取装配BOM，进行装配。
1.5 ERP系统
通过ERP系统将订单转化为企业内部的生产需求和采购需求，制定生产计划和采购计划，提高计划准确性、及时性。ERP系统的数据源主要从PDM系统中导入。
2 产品信息系统集成框架
长沙汽电汽车零部件有限公司是以研发与生产为主体的企业，服务产品创新是企业产品信息化系统集成的主导方向。因此，公司采用了以PDM作为企业产品信息化系统集成的枢纽，将CAD/CAM/CAPP/ERP紧密联系成一个整体过程的主要集成模式，如图1所示。
图1 基于PDM的企业产品信息系统集成框架
在集成框架下，产品信息化建设的首要任务是PDM与CAD的集成，CAD生成3D模型，成为最原始的数据源，是企业产品信息集成的基础对象。PDM为设计提供知识库，读取3D模型内在装配关系，建立产品结构(EBOM)。三维工艺卡系统从PDM中调用发布的3D模型，提取零部件模型和零部件属性，完成三维工艺卡编辑，再把工艺过程卡和工艺路线(PBOM)上传至PDM系统，PDM系统汇总材料定额、工时定额。CAM系统主要获取3D零部件模型及其加工工艺文件，通过CAM系统建立加工毛坯模型，确定加工参数、刀具选择、走刀路线等程序项目，与编译后的数控加工NC代码回传至PDM，以便数控机床共享调用。然后，PDM系统与ERP系统的集成，从PDM系统将主物料、EBOM/PBOM传输至ERP系统，同时，ERP系统的库存信息、成本信息及工艺资源库传入到PDM中为设计提供参考，打通设计至生产的通道。
该产品信息系统集成模式特点是充分发挥基于三维的设计模式，贯穿三维在设计、工艺、制造中的应用，同时，使PDM能够将准确的数据源传递到下游。
3 基于SolidWorks PDM的信息系统集成应用
3.1 SolidWorks PDM与CAD集成
三维CAD的特点是其文档间的关联性、传递性、参考性，这是与以往的二维设计的重要区别，PDM与三维CAD软件的集成不再是链接文档本身、提取文档属性变量，更重要的是管理装配体与零件、零件与零件、零件与特征、零部件与工程图等之间关联性，提取文档内在的结构关系。SolidWorks PDM可以自动提取SolidWorks模型中的内部信息，自动识别产品结构，并维护装配体、零件及其工程图之间的相互关系，如图2所示。基于SolidWorksPDM的设计库管理，实现了设计库的多用户访问、权限控制，及其各功能单元的版本管理、状态管理等。也实现了直接将PDM中设计库配置到SolidWorks软件环境下，通过以拖放的方式直接引用企业设计库元素的操作。
图2 SolidWorks PDM与CAD集成界面
3.2 SolidWorks PDM与3D工艺卡集成
3D工艺卡集成于SolidWorks CAD中，是延伸三维设计，充分利用三维设计的模型和信息，直接面向三维模型，以工艺模型及数据来进行工艺设计。在工艺设计中每道工序的加工尺寸及公差，全部在产品模型中拾取，工序之间是通过“加工余量”进行关联的，如图3所示。SolidWorks PDM管理每一模型与其对应多道3D工艺卡之间的内在关联性，形成关联结构，如图4所示，当产品设计发生修改，工艺模型文件也可以自动进行修改。
图3 三维工艺卡
图4 SolidWorks PDM管理3D模型关联的全过程工艺卡
3.3 SolidWorks PDM与CAM集成
SolidWorks PDM提供了开放式的数据库操作方式，在不离开CAM软件界面的情况下，能直接下载调用PDM电子仓库中的3D模型，进行基于三维的加工，如图5、图6、图7所示。CAM软件形成的加工项目及NC代码也可直接上传保存到PDM电子仓库中，并且，PDM为NC代码指派对应的属性卡片，说明代码适用的零件、版本、数控机床型号等，为以后的调用提供了方便。
图5 基于三维的电刷端盖型腔分模
图6 SolidWorks PDM与CAM集成
图7 SolidWorks PDM与CAM集成应用
3.4 SolidWorks PDM与ERP集成
PDM与ERP系统集成最主要是主物料和物料清单(BOM)，ERP直接通过PDM的BOM模块获取审核发布后的产品结构及零部件装配数量，如图8所示，能够快速完成生产计划和采购计划等。
图8 SolidWorks PDM与ERP BOM集成模块
4 结论
目前，国内绝大多数汽车电器生产企业早已完成了基于三维的CAD，也有部分企业已经建立了规范的ERP系统，但是，在众多的产品数据中，数据信息如何有效地管理，仍然处于比较原始的阶段。长沙汽电汽车零部件有限公司在国内的汽车电器生产企业中，率先建立起了基于三维的CAD/CAM/PDM/ERP系统的集成系统，从根源上解决了企业产品信息流的集成问题，贯彻了三维数据在设计、工艺与制造全过程应用模式，激活了ERP的潜力，打通了企业从开发到生产的产品数据通道。
我公司的PDM产品数据管理系统的集成应用，经过半年来的运行实践，规范了企业数据流管理，文档重用得到了明显的提高，企业从设计到开发的业务流程更加流畅。
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本文标题：汽车电器企业产品信息系统的应用
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