電子作業(yè)指導(dǎo)書在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用

趙曠世，張 騰，苑 鑫，周學(xué)理

(中國船舶重工集團公司第七〇三研究所，哈爾濱 150078)

0 引言

企業(yè)面臨著全球化的競爭和挑戰(zhàn)，為了改善企業(yè)管理狀況，提高產(chǎn)品研發(fā)能力，各企業(yè)相繼引入產(chǎn)品全生命周期管理PLM(Product Lifecycie Management)平臺[1]。Teamcenter的電子作業(yè)指導(dǎo)書(EWI)解決方案是基于Web的應(yīng)用，幫助工人在制造現(xiàn)場獲取所有工藝信息，包括工步、二維圖紙、三維模型、批注、標(biāo)準(zhǔn)文檔和三維標(biāo)注信息等。車間工人能夠通過一種簡單的導(dǎo)航、直觀展示的用戶界面來登入電子作業(yè)指導(dǎo)書。EWI用戶界面支持觸摸屏幕導(dǎo)航，用于移動終端，它的輕量化結(jié)構(gòu)確保其不需要占用終端的大量計算資源。另外，電子作業(yè)指導(dǎo)書與Teamcenter數(shù)據(jù)庫直接連通，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計或制造工藝出現(xiàn)任何更改時，都將通過EWI立即反映在車間的終端上。

1 電子作業(yè)指導(dǎo)書技術(shù)

電子作業(yè)指導(dǎo)書是基于Web的在線作業(yè)指導(dǎo)，它能夠直接從Teamcenter服務(wù)器獲取工藝內(nèi)容，展示內(nèi)容包括工藝結(jié)構(gòu)、工藝流程圖、工步描述、工藝資源、零組件配套表，包含PMI的三維工序模型和機加、裝配仿真動畫，也可以在Web上直接下載或打開瀏覽工藝附件中的NC代碼文件、刀具清單文件、數(shù)控加工指導(dǎo)書、快照等。電子作業(yè)指導(dǎo)書能夠做到實時更改，立即貫徹，可以在網(wǎng)頁上直接發(fā)起更改申請流程。

2 傳統(tǒng)工藝卡片及其缺點

過去使用的傳統(tǒng)工藝卡片，工藝文件按照設(shè)計部門給出的設(shè)計圖紙在工藝員本地電腦上利用CAD軟件進行工藝卡片編制，編制完成后再打印成冊進行線下的“編制-校對-審核-標(biāo)準(zhǔn)化檢查-會簽-批準(zhǔn)-用戶代表確認”等流程審批環(huán)節(jié)，當(dāng)發(fā)生設(shè)計變更時，要先將工藝員本地電腦中的CAD文件進行修改，再將裝訂成冊的所有紙質(zhì)工藝進行手動更改、蓋章，對于改動較大的部分要將受影響的工序頁重新打印并對所有已經(jīng)成冊的工藝文件進行替換，工作量大，效率較低，還存在較高的出錯可能，無法保證所有紙質(zhì)工藝版本的統(tǒng)一。

工藝卡片及零件圖是多要素內(nèi)容的綜合表達，要想正確識讀零件圖及工藝卡，不但需要掌握識讀方法，還需要理解各要素之間的宏觀結(jié)構(gòu)及內(nèi)在聯(lián)系，預(yù)計加工過程中可能會出現(xiàn)的問題[2]。由于二維紙質(zhì)工藝卡片在信息傳遞方面的局限性，使得現(xiàn)場操作者的識讀只能停留在紙面的文字和符號上，信息輸入模式急需優(yōu)化升級。

3 典型制造業(yè)用戶的應(yīng)用分析

3.1 某企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)過程

某企業(yè)研制的產(chǎn)品從整機方案設(shè)計開始，依據(jù)成熟度標(biāo)準(zhǔn)在各階段設(shè)計完成時進行設(shè)計工藝評審，設(shè)計完成后，下發(fā)至生產(chǎn)運行中心進行工藝分工，工藝部門依據(jù)編制任務(wù)計劃開始結(jié)構(gòu)化工藝的編制工作。通過電子流程簽審發(fā)布，供生產(chǎn)制造端查看。

3.2 企業(yè)遇到的困惑和需求

傳統(tǒng)工藝卡片的特點是信息扁平和靜態(tài)，執(zhí)行效率很低?，F(xiàn)場工人除了工藝文件外，還需要仔細翻閱大量的關(guān)聯(lián)圖紙、標(biāo)準(zhǔn)，且工藝卡片上的描述往往很簡單，需要結(jié)合自身經(jīng)驗消化理解。執(zhí)行過程中，工人具有一定自主性，會導(dǎo)致整個制造生態(tài)過于依賴工人經(jīng)驗和技能，從而可能影響產(chǎn)品定型和質(zhì)量。另外，傳統(tǒng)制造模式中，更改多、貫徹慢、貫徹難，這些都是影響產(chǎn)品質(zhì)量、研制周期和成本的管理型問題。傳統(tǒng)的作業(yè)指導(dǎo)也是造成這一結(jié)果的重要原因，紙質(zhì)卡片不便于修改、刪除、插入，打印之后在空間上分布也很廣，導(dǎo)致更改不及時，貫徹不徹底[3]。

上線Teamcenter工藝管理系統(tǒng)后，通過和MES系統(tǒng)的集成接口，將在TCM中編制的工藝數(shù)據(jù)傳輸至MES系統(tǒng)，并在車間的終端上通過MES系統(tǒng)界面進行工藝展示。但是此方式需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并不是直接訪問TCM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，無法將設(shè)計變更和工藝變更實時反映到車間生產(chǎn)現(xiàn)場。在MES系統(tǒng)中額外保存全部的工藝和設(shè)計信息，造成了極大的資源浪費。

3.3 企業(yè)EWI項目的實施過程

某企業(yè)于2015年12月開始數(shù)字化工廠項目的實施，在PLM系統(tǒng)改造的同時，將企業(yè)原有的Teamcenter從10.1.2升級到10.1.5，先后部署安裝了AWC3.0和EWI3.0。在2016年7月，數(shù)字化工廠項目上線后，采用新的工藝編制方式，按照總工藝---主工藝---子工藝的層級關(guān)系編制結(jié)構(gòu)化工藝，所有主工藝和子工藝全部采用系統(tǒng)默認的MEProcess類型，以最大限度地貼近EWI默認設(shè)置，更好地契合軟件自身邏輯規(guī)則。

3.4 企業(yè)EWI的定制應(yīng)用

通過Teamcenter和MES系統(tǒng)的集成，操作人員在車間掃描生產(chǎn)訂單上的二維碼后，即可以在車間終端機上通過瀏覽器直接查看EWI中當(dāng)前加工工序的工藝規(guī)程界面。為了使現(xiàn)場終端機上展示的工藝規(guī)程能夠顯示所有操作者需要的信息且便于查看，在EWI應(yīng)用過程中，通過Teamcenter中的首選項(preference)和渲染文件(XMLRenderingStyleSheet)對EWI進行了定制化的配置和應(yīng)用，幾類典型需求的定制應(yīng)用方法如下。

通過修改EWI相關(guān)首選項EWI_Mfg0BvrOperation.DisplayTitle，在“值”中添加“{bl_sequence_no}{bl_rev_object_name}”字段，實現(xiàn)了在工序頁面中展示工序號和工序名稱。

通過在業(yè)務(wù)建模器(BMIDE)的業(yè)務(wù)對象ImanItemBOPline上添加復(fù)合屬性(如“設(shè)備型號”)，在首選項EWI_ToolsTableColumnShown的值中寫入該復(fù)合屬性(Compound)，將“工具”類零組件上自定義的如“設(shè)備型號(EquipmentModel)”等屬性顯示在EWI的“工具”標(biāo)簽下。

通過在業(yè)務(wù)建模器的業(yè)務(wù)對象ImanItemBOPline的屬性標(biāo)簽上添加復(fù)合屬性(如“機型”)，在首選項EWI_Mfg0BvrProces.DisplayTitle的值中寫入語句以顯示零件名稱、版本和復(fù)合屬性信息“{bl_rev_object_name}({bl_rev_item_revision_id})版 機型: {t6DFProductModel1}”，效果：“XXX工藝(001)版 機型:XXXX”。將工藝對象上的自定義屬性(如“機型”)顯示在EWI的工藝名稱、工藝版本的后面。

通過在業(yè)務(wù)建模器的業(yè)務(wù)對象Bomline上添加復(fù)合屬性(如“圖號”、“材料牌號”)，之后在首選項EWI_package_header_product_properties中添加該復(fù)合屬性(t6DFMaterial、t6DFDrawingNo)，將制造目標(biāo)零組件的屬性添加到工藝名稱、版本等信息的右側(cè)，方便直接進行查看。

圖1 EWI中某制造工藝的80工序

通過在首選項EWI_package_header_process_properties中添加“awb0RevisionRelStatusList:狀態(tài)”，將工藝發(fā)布狀態(tài)也顯示在工藝名稱、版本等信息右側(cè)，方便直接進行查看，確認該工藝為已發(fā)布的固化版本。

經(jīng)過以上在業(yè)務(wù)建模器、首選項和渲染文件中的配置，將電子作業(yè)指導(dǎo)界面按照企業(yè)需求定制為便于現(xiàn)場操作者閱讀的顯示風(fēng)格，并且能夠直觀顯示出項目、零件、工藝、工序、工步、工藝資源、圖紙、技術(shù)文檔、三維模型、機加仿真和裝配仿真指導(dǎo)動畫等信息。

4 結(jié)論

通過EWI在數(shù)字化工廠中的應(yīng)用，使企業(yè)在生產(chǎn)制造端通過Web訪問數(shù)字化定義包和技術(shù)數(shù)據(jù)包,通過工藝部門和信息化部門的配合，對EWI進行配置和開發(fā)，使操作人員和管理者關(guān)注的信息能夠直觀顯示在車間的終端上，有效提高了現(xiàn)場執(zhí)行效率，提升了現(xiàn)場管理水平，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了研制周期[3]。