產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中工藝協(xié)同的分析及應(yīng)用

張博 齊曉莉 王聰

摘 要：本文主要對產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)與工藝的關(guān)系進(jìn)行分析，并對其中的工藝協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究，闡述如何實(shí)現(xiàn)工藝協(xié)同設(shè)計(jì)的過程，從而提出通過數(shù)字化管理平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝協(xié)同設(shè)計(jì)的理念，以期為研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)并將其協(xié)同起來的學(xué)者提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化管理平臺(tái)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；工藝協(xié)同設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH166；TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）16-0057-02

Analysis and Research of Process Design Synergy in Product Design Process

ZHANG Bo QI Xiaoli WANG Cong

Abstract： In this paper， the relationship between design and process in the process of product design was analyzed，and the process collaborative design was analyzed and studied in detail. The process of how to realize the collaborative design of process design was described. The process of how to realize the collaborative design of the process was expounded， and the concept of product design and process collaborative design was realized through the digital management platform.It is hoped that the research in this paper can provide a reference for researchers studying product design and process design.

Keywords： digital management platform；product design；process collaborative design

隨著設(shè)計(jì)與制造數(shù)字化進(jìn)程的發(fā)展，產(chǎn)品數(shù)字化的要求越來越高。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)得到了廣泛推廣和應(yīng)用，很多企業(yè)引進(jìn)CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)一起構(gòu)建數(shù)字化管理平臺(tái)，對整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化管理。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，工藝協(xié)同的重要性也越來越凸顯，因?yàn)樵谕黄脚_(tái)下共享數(shù)據(jù)資源，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)的交互變得越來越緊密，也大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。為此，本文對產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的工藝協(xié)同進(jìn)行深入分析及應(yīng)用。

1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的關(guān)系分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)相互依賴，互為反饋：工藝設(shè)計(jì)應(yīng)支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)確定的產(chǎn)品功能，同時(shí)也反饋產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足；反過來，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝的實(shí)現(xiàn)能力，確保產(chǎn)品能以適當(dāng)?shù)某杀尽⒔黄诤唾|(zhì)量生產(chǎn)出來[1]。隨著設(shè)計(jì)制造理念的發(fā)展及數(shù)字化在產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用，產(chǎn)品的研發(fā)過程也發(fā)生了翻天覆地的變化，實(shí)現(xiàn)了從過去單一的串行設(shè)計(jì)模式到并行設(shè)計(jì)模式，再到現(xiàn)在的數(shù)字化平臺(tái)協(xié)同設(shè)計(jì)模式的發(fā)展?，F(xiàn)將這三種模式以圖（見圖1）的形式進(jìn)行比較。

從圖1中可以清晰地看到，在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，并行設(shè)計(jì)要比串行設(shè)計(jì)縮短研發(fā)周期T1，協(xié)同設(shè)計(jì)要比并行設(shè)計(jì)縮短研發(fā)周期T2，協(xié)同設(shè)計(jì)的效率最高。在協(xié)同設(shè)計(jì)過程中，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)是在同一個(gè)環(huán)境下進(jìn)行的，通過數(shù)字化平臺(tái)共同進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)。協(xié)同設(shè)計(jì)能讓工藝設(shè)計(jì)更早地參與進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，在進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)時(shí)，就能通過數(shù)字化平臺(tái)讓工藝設(shè)計(jì)人員參與進(jìn)來，了解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，從而讓工藝設(shè)計(jì)人員參與整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，這樣能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，進(jìn)行工藝性研究，提出好的建議，提高設(shè)計(jì)方案的可行性和可靠性，最終提高產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期[2]。

2 產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)分析

圖2為產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)原理。從圖2可以看出，在產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)過程中開展的設(shè)計(jì)活動(dòng)、工藝活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)及其他和設(shè)計(jì)相關(guān)的活動(dòng)，都是圍繞設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谕粋€(gè)平臺(tái)空間下展開的[3]。這樣設(shè)計(jì)師和工藝師可以同時(shí)看到設(shè)計(jì)圖紙，工藝師就能更早地參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行工藝性審查并提出改進(jìn)意見，或者進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，為最終設(shè)計(jì)圖紙的定型提出技術(shù)支持，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和成功率。

3 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)及其應(yīng)用

3.1 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)

基于協(xié)同原理的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的集成，以Web的項(xiàng)目管理與工作流程管理系統(tǒng)、協(xié)同工具集為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的過程集成、信息集成和知識集成。協(xié)同工作模式下，協(xié)同平臺(tái)的建立是實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)間知識集成的基礎(chǔ)[4]。

協(xié)同設(shè)計(jì)是指區(qū)域分散的設(shè)計(jì)群體，借助計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，共同協(xié)調(diào)與協(xié)作來完成一項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)。在協(xié)同設(shè)計(jì)過程中，協(xié)作群體利用協(xié)同平臺(tái)的工作流管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)、應(yīng)用工具集（CAD/CAPP/PDM等）和協(xié)同工具集（電子郵件等）等，通過知識共享、文件傳遞等方式，對群體聯(lián)盟內(nèi)的共享顯性知識進(jìn)行借鑒、引用和采納，實(shí)現(xiàn)知識的融合和內(nèi)化，并且通過必要的溝通與交流，完成產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)[5]。

3.2 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的應(yīng)用

基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)集成是一個(gè)新的事物，其能較好地處理設(shè)計(jì)系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互問題，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)有機(jī)協(xié)同起來。一個(gè)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段，往往需要使用不同的設(shè)計(jì)軟件，如用AutoCAD繪制二維模型，用UG建立三維模型，因此，就產(chǎn)生了不同系統(tǒng)之間的信息交互問題。此外，在工藝設(shè)計(jì)中，也存在從設(shè)計(jì)內(nèi)容中獲取信息時(shí)，由于設(shè)計(jì)軟件的不同造成數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)導(dǎo)入出錯(cuò)等問題。通過PDM和CAPP系統(tǒng)可以解決上述問題。由于PDM統(tǒng)一管理與產(chǎn)品相關(guān)的全部信息，不同設(shè)計(jì)軟件的信息傳遞通過PDM系統(tǒng)進(jìn)行，CAD、CAPP通過PDM提取需要的信息，并將結(jié)果反饋給PDM系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)上的交流和共享[6]。

根據(jù)上述分析，在實(shí)際應(yīng)用中，筆者將CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)整合在一起，達(dá)到協(xié)同工作的目的。產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)過程見圖3。從圖3可以看出，設(shè)計(jì)師在CAD系統(tǒng)下進(jìn)行產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，通過PDM系統(tǒng)對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品模式數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，最終生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（EBOM）。然后，由工藝師在CAPP系統(tǒng)中進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，并生成工藝結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（PBOM），最后將數(shù)據(jù)推送給ERP系統(tǒng)。整個(gè)過程是通過CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)將設(shè)計(jì)和工藝結(jié)合起來進(jìn)行的，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和共同研發(fā)的目的。

4 結(jié)語

通過本文的分析可知，工藝協(xié)同設(shè)計(jì)是基于CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)整合的數(shù)字化管理平臺(tái)下產(chǎn)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)協(xié)同工作的一種模式，其處于同一個(gè)空間，通過系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交流、共享和傳輸?shù)?，最終將工藝過程和設(shè)計(jì)過程協(xié)同起來。這有助于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)，也大大提高了產(chǎn)品研發(fā)的效率和可靠性。

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