2012年11月22-23日，“第八届中国制造业产品创新数字化国际峰会”在深圳隆重召开。本届峰会的主题为“数字化技术驱动产品创新”。在22日上午的“构建数字化时代的产品创新体系”主题大会上，开目公司副总经理贾华文做了题为“创新时代的制造企业数字化工艺与制造策略” 的精彩演讲，本文为小编对贾经理演讲内容的整理。论坛由e-works总经理黄培主持。
开目公司副总经理 贾华文
1 开目公司概况
武汉开目信息技术有限责任公司正式成立于1996年12月，是华中科技大学产业集团控股的有限责任公司。开目软件从1991年业已开始自主研发经过20余年品牌积累和探索，已逐步发展成为国内领先的PLM产品和解决方案供应商，开目公司具备了自主创新的系列产品及研发能力，拥有贯穿企业产品全生命周期的PLM系列产品，产品包括 CAD/CAPP/3DCAPP/PDM/PLM/MES/工艺管理系统等一系列独立自主版权软件。多年的发展，同时使开目拥有了宝贵的财富——广泛而深厚的中国高端制造业用户基础，客户遍及航空航天、汽车、船舶、工程机械、电子、兵器、装备、机床等多个行业，在国内客户数量超过6000家。开目公司在全国30个省市、自治区建立了销售和服务网络，为客户提供快速、高效、优质的服务和技术支持，致力于成为世界领先的数字化工艺与制造解决方案供应商。
图1 开目公司发展历程
开目公司一直以来坚持自主创新。除了享誉业界的开目CAD、开目CAPP、开目PDM经典产品外，经过前期长时间的研发准备，从2010年开始又率先逐步推出了几款具有创造性的产品。三维装配工艺规划软件-KM3DCAPP-A，是开目公司专注于产品创新领域研发的中国首创的三维装配工艺规划软件，开启了三维CAPP新纪元；三维加工工艺规划软件-KM3DCAPP-M目前在紧密的研发中，它会是中国首创的将传统加工与三维技术完美结合的三维加工工艺规划软件，预计在明年4月份发布；工艺的规划要依靠制造的实现进行产品的交付，制造执行管理系统- KMMES是中国离散制造业企业首选制造执行管理系统，信息化服务于生产，使制造过程透明无间，打开离散性制造业企业制造过程“黑盒子”。
2 制造业面临的新挑战及应对策略
当前，全球经济阴云密布，中国制造业正面临空前挑战。在劳动力成本迅速提升的同时，各个行业都呈现出供过于求的市场格局。因此，制造企业要想在激烈的国内外竞争中胜出，唯有大力提升自主创新能力，提升产品的性价比和附加值。过去四十年的实践表明，以CAD、CAE、CAM、CAPP和PLM为代表的数字化技术是制造业创新的基石，深化应用数字化技术，是世界级制造企业建立差异化竞争优势的必由之路。
图2 数字化技术支持下的产品创新
虽然就产品全生命周期而言可能包含更多的阶段，但当前大多数企业核心的需求是以设计、工艺、制造（包括装配）阶段为重点，打通这三个环节之间的业务链和信息流，实现这三个环节与采购、成本、质量、计划、服务等的信息集成与信息交互。其中提高工艺设计和制造过程信息化水平是当前的重点和难点。基于上述的认识，开目公司提出了自己的PLM解决方案。开目PLM的解决方案分为几个相互独立又可以无缝集成的部分。首先是针对产品生命周期的需求和设计阶段的管理，主要包括KMCAD、KMPDM、KMBOM、编码管理、CAD集成工具等软件产品；其次，针对产品生命周期的工艺规划阶段，我们有工艺规划与工艺过程管理解决方案，包括工艺管理系统、CAPP工具、参数化CAPP、三维装配、三维机加、工时管理、工装管理等软件产品；针对产品制造过程，有制造过程管理解决方案，包括车间资源管理、生产调度排产、生产过程管理、生产现场质量跟踪、看板监控系统等软件产品。这三个部分的数据，可以统一集成到开目的数据中心里，数据中心包括产品数据中心、企业数据资源管理、编码中心、用户权限管理中心、数据挖掘引擎、知识管理、决策支持等软件产品。
图3 开目PLM整体解决方案
3 数字化工艺策略—KM3DCAPP-A
工艺规划与过程管理是我目前制造业企业相对关注的问题也是较为薄弱的环节，下面以装配工艺规划为例跟大家分享应对的策略。设计手段从“甩图板”到“三维”已经过了多年，而在工艺方面，广大的制造业企业仍然在采用二维卡片的形式编写工艺指导现场生产。传统的装配工艺毫无疑问面临着巨大挑战：设计三维化后，工艺、生产怎样三维化？大段的装配过程如何更简洁准确地描述？装配前如何保证装配可行性？如何实现虚拟数字化样机？ 三维产品展示、维修、售后文档？等等……那么，制造企业该如何提升装配工艺设计能力？
三维装配工艺规划软件-KM3DCAPP-A复用产品在三维设计阶段的成果，可以直接导入三维模型结构，在虚拟的实体环境下完成装配动作设计；用“拆卸”的方式定义“装配”，设计数据共享，操作简便易用；提供多种定义装配方法，在定义动作的时候可以加入大量的工艺的图解及步骤说明，包括装配清单，在装配过程当中可以实体引入工装夹具等制造资源还可以实时的进行机构的运动仿真；除了机械零部件以外，KM3DCAPP-A还可以实现实体的电缆电线建模，在建模之后可以实现三维布线仿真，模拟手工真正的线缆放线动作实现，整个线的走向缠绕动作。
还可以进行装配尺寸、装配干涉检查等工艺性验证，支持多种形式的工艺信息的输出，包括三维的视频、二维工艺卡片、PDF格式，还可以加入音频说明。除此之外，这款软件也可以用于进行用户手册、维修指南、产品推介等其它场合的应用。
图4 KM3DCAPP-A多样、全面的工艺图解
图5 KM3DCAPP-A工具安装过程干涉检查
图6 KM3DCAPP-A三维布线仿真
4 数字化制造策略—KMMES
有了好的工艺规划怎么样来实现产品的制造和交付呢？如今，离散制造企业面临的挑战重重，计划赶不上变化，计划难以指导生产；人员流动频繁，生产安排困难；重金买回的设备利用率到底是多少；定额工时难以确定，同时统计任务繁重；生产进度难以监控、质量责任难以界定，等等问题成为生产管理者函待解决的问题。我们如何改善生产管理呢？
图7 开目制造过程管理解决方案
开目制造执行管理系统（KM Manufacturing Execution System，简称KMMES）是针对制造现场的制造过程管理，位于上层的计划、设计管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统。基于ISA-95 的标准，秉承“信息服务生产、制造透明无间”的理念，包括车间资源建模、计划管理排产、任务调度管理、作业执行管理、物料跟踪管理、质量过程管理、车间事件管理、人员管理、工装管理、设备运行管理、看板监控、统计分析核心业务功能模块。
由于时间关系，每个模块不可能给大家详细介绍，在此仅仅简要介绍一些重点模块。
人员管理模块：对于离散型制造企业而言人、机、料是最为重要的。流程性行业而言人的因素非常重要，包括人员的技能、经验、考勤等等，甚至一个工人的心情好坏与否都有可能影响进度。开目MES结合刷卡考勤，在MES中管理人员是否到岗。管理人员技能等级及考试。两者结合优化后续的人员任务安排。出具日报、周报、月报评价人员的工作表现、绩效考核。
设备运行管理：开目MES中利用设备联网，实现设备的数据采集，这里红、黄、绿颜色表示不同的设备状态。采用可视化看板监控设备的基本信息、状态、执行的任务。分析各台关重设备的开机率、关机率、故障率、利用率以及OEE设备综合效能分析，找到瓶颈所在。
物料跟踪管理：全面对生产过程中的物料进行跟踪管理，从采购计划的生成，到物料入库检验、齐套出库、在制品的跟踪，提高生产中的批次物料齐套率、物料配送的准时性。实现企业在正确的时间生产正确的物料的目标。
高级计划排产管理：介绍完人、机、料，我们接着看看开目是如何实现生产计划优化的目标。开目公司内嵌全球领先的高级计划排产引擎，实现工序级的计划排产。这个引擎在全球的离散制造业的市场占有率第一。开目公司在此基础上，进行行业定制，并实现排产—结果分析—重新设置策略—再排产的模拟优化迭代过程，直至得到一个优化的作业安排，进入到任务调度中。
作业执行管理：计划生成派工后，MES采用多种方式在第一时间将任务下达到执行者手中，并将进度采集上来。开目MES提供触摸屏的操作方式，简单方便，傻瓜式的。条码的采集方式，我们支持一维、二维条码。打印带条码的派工单或企业的其它单据，在现场扫描条码采集数据。
现在很多企业都在提三维模型下车间，因为越来越多的企业都在使用三维CAD，这是不可挡的趋势。开目MES实现各种技术文件的现场可视化。通过触摸屏终端，加工的工人可以查看自己加工任务参考的技术指导文件、二维图纸、三维模型、工艺文件、三维仿真、操作规程等等。显示三维仿真：如对装配，我们很难用语言表达清楚一个装配过程，为了快速指导工人装配新产品，我们可以将装配仿真发布到车间供工人学习。
质量过程管理：产品质量就是企业的生命。JIT生产理论中最重要的一条就是：制定技术标准并保证维持。开目MES根据工艺文件生成质量检验计划，并将检验计划随同制造计划下达到车间，在车间进行质量数据采集、质量问题处理跟踪，并实现质量统计分析，从而改进质量。
看板管理：在车间设置看板，对于提高管理效率至关重要。一方面提高管理信息的可视性，另一方面提高员工执行的规范意识。开目MES中提供10余种行业通用的看板，并支持用户根据自己的需要扩展定义。如计划任务进度的看板、报警看板、任务日报看板、设置虚拟现实的车间看板。看板可以展液晶屏幕上、触摸屏上或者LED显示屏上，形式多样。
统计分析：对于企业的管理者来说，最重要的是及时获知企业的各项KPI指数完成如何，因此为他们提供丰富便捷的统计报表是必须的。开目MES提供40多种离散制造行业的所用报表，这些报表不仅仅提供C/S模式，还可以直接基于IE访问，无需安装任务软件。这些报表之间的信息彼此关联，用户可以层层挖据相关信息。如在任务汇总月报中，我们希望查看哪些任务未达产完成，进一步我们希望知道这些未达产完成的任务执行的设备运行效率如何。
图8 KMMES系统中质量过程管理体系
图9 看板管理
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本文标题：创新时代的制造企业数字化工艺与制造策略
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