数字化制造驱动产品生命周期管理.doc

黄河科技学院毕业设计（论文） 第4页 数字化制造驱动产品生命周期管理 引言 产品生命周期管理（PLM）是一种使制造业公司从他们的产品中获得更大利益的经营策略。在产品生命周期管理下，凭着历来对设计产品的很多关注，有一些设计好的工具来做到这一点。在产品生命周期管理中，数字化制造是一个新的快速发展的学科，一个开发和部署最佳制造流程的战略方针。数字化制造由新的业务流程、设计方法、组织方法和软件工具组成，通过规划，设计和实施更好的制造工艺来帮助制造商提高他们的竞争力和产品的盈利能力。 数字化制造开发和部署最佳制造流程的战略方针 让我们退一步来看看现代设计环境，以了解为什么数字化制造对制造商越来越来重要。理想的情况下，我们都可以在脑海中想象一个产品，并通过口头或书面形式互相之间对设计进行通信表达。这对于一个简单的物体或许是可能的，但是今天的产品远远复杂的多。为了对复杂设计进行通信表达，产品工程师们求助于可视化设计工具和通讯工具来吧他们的产品转换成一个数字表达式。这些设计一旦被数字化，就可以通过电信号与他人共享、通信和协作。现代的计算机辅助设计系统减轻了口头及书面表达通信的负担，让产品设计超越了地点、时间、甚至语言上的差异。由于计算机辅助设计工具变的越来越强大，并且已经纳入了三维实体造型，数据交换已得到显著改善。即使是包含数千部件的复杂产品，现在也可以准确的仿照并有效地传达给其他工程师、客户、供应商和制造人员。 如今，人们想象一个复杂的产品可以用与加工实际非常接近的数字化的方式创造出来，仅仅按一下CAD文档的打印按钮就可以产出产品，如此简单将会多么美好啊尽管已经有一些很好的工具能够派生出简单零件的原型，我们离“打印”CAD里的特征还有很常的路要走。在现实世界里，复杂的制造环境，错综的产品生产过程及分散的用来加工日趋复杂的产品的生产设备。就象用口头描述一个复杂的产品一样，想象制造一个零件的生产线、设备、物流、加工、过程和作业指导也非常困难。就通用汽车来说，描述一个产品生产的信息要大于1000倍产品设计本身所代表的信息，这样的数据爆炸是必须要的用来合适记载和通信制造过程的复杂性。对许多工程师来讲，很不尽人意的是，数字化的通讯和可视只能停留在产品设计阶段。当开发工厂的布局，工作单元，生产流程，物流途径和其他制造过程设计时，许多工程师必须依赖旧的，毫无关联的技术。制造和工艺流程规划工程师没有那些曾经帮助产品设计师创造出更加复杂和更有活力的产品的优势，不得不将各自的工作挑选出来，分头去做。 有的领先厂商正通过向工程师提供强有力的工具的方式来处理制造工程设计工具的差距，以用于规划、设计、模拟与通信制造流程。这些厂家正在虚拟的、数字化的设备上生产虚拟的、数字化的产品，以便于在对现实设备做出完善制造工艺。更重要的是，有些厂家甚至发现了更好的方法，即通过把数字化产品的功能与数字化进程和资源的功能相结合来建立一个“数字化制造”的环境。通过数字设备生产的模拟产品，公司可以在投资前在一个模型中对多种设备和设计过程进行评估，从而以生产实施和工艺更快速、更有效率、更符合成本利益和无差错的方式发展起来。此外，在产品设计过程之前通过在虚拟设备中模拟生产出虚拟产品，产品本身的设计也能获得提高以使制造和装配更有效率，从而使产品成本显著减少。 产品生命周期管理中的数字化制造 数字化制造在产品生命周期管理中是一个关键的因素。如果预设的产品不能有效及时的制造出来，即使再创新的产品，它的价值也是极低的。同样，预设产品如果不能有效率地制造出来，预设的能为公司带来效益和市场的产品反而是一种阻碍。在一项产品生命周期管理战略中，数字化制造是一项及其重要的因素，它确保对产品的设计可以转化成有利可图的产品。连同计算机辅助设计（CAD）、产品数据管理（PDM）和其它与产品生命周期有关的应用程序，数字化制造有利于改善与生产相关的进程和提高产品的最终盈利能力。数字化制造提升了制造流程的重要性，因为制造流程涉及到一个产品的生命周期，并为规划、设计和制造工艺的部署提供了具体的改善措施。 数字化制造是确保产品设计转换为产品的一个关键因素 数字化制造的概念已经开发，以解决在制造业方面日益增加的需求，以满足企业的目标。要求更高质量的产品、更快速的引进和新产品的后续创新一直是很多厂家所要求实行的任务水平。同时，持续的市场压力已决定了公司必须不断提高效率、降低生产成本和增设吞吐量的设施。此外，现在制造者正工作在一个更为分散的和复杂的供应链内，通常包括合约制造商或合约设计公司，他们要求更快的响应速度和更高级别的共享信息。这些因素都影响了数字化的需求，同时潜在的价值从这些概念中得到利用。 数字化制造提升了制造流程的重要性。 值得注意的是，一个特殊的整体目标是“精益制造”。许多制造商已采用精益制造技术来确定设计和杜绝浪费。精益并不总是与产品生命周期管理相关，但它是另外一种可以从数字化制造中受益的企业策略。一个精益的制造方法包含有消除非增值成果的系统。除产品生命周期管理方案外，数字化制造提供合适的环境和资料，以加速、加强和制度化精益的生产过程。运用数字化制造概念所取得的成就是引人注目的，正如2003年由安.阿拉伯出版的密歇根企业计算机集成制造数据的报告中所说的“数字化制造带来的好处”。从数字化制造上占优包括更快的产品上市时间、更快的时间内推出的产品量、降低产品成本、降低制造成本、提高产品质量，并为新产品和现有产品带来一个更美好的投资回报率。然而制造商们不要期望在很短时间内数字化制造软件中出现“设备打印”按钮。数字化制造软件在产品生命周期整体背景下为较好开发制造工艺提供一个发展创造的条件，但实施数字化制造要改变组织和过程以充分发挥效益。 在投资之前先进行数字化生产 数字化制造提供给制造方面和设计工程师的好处是对可视化的增强。在产品设计方面，功能强大的工具经常用来开发电子产品实物模型，从而让工程师和非工程师具有相同的能力在设计工作没有确定以前对产品的生产施加影响。工具让可视化三维模型用某些更接近现实世界的东西来取代写生和绘画。通过对即将生产的实际产品进行模拟，很多错误得以避免且有很多改进。通过减少在物质世界验证一个产品设计而必须创造的真实物理环境模型的数量，时间和费用也有所降低。 在实际投产前纠正潜在制造错误 然而，除了核定的产品设计之外，工程师们必须验证该产品可以有效的制造和装配，且产品富有效率。数字化制造的可视化扩展超越了现有产品制造业，它能提供在现实的工厂或生产线之前的制造过程的模拟。考虑到设备水平的因素，例如制造方法和物质流在早期阶段的产品开发，可分析产品概念以确定制造产品的最佳方法。数字化制造概念同样工作在细节的层面，让模具、焊接路径符合人体工程学的考虑，并且对其它关键细节提前设计和分析。通过模拟制造过程，部署的物质基础设施比已经部署的物质模型和实物模型提前了许多迭代。这些有利的提供是一直致力于的物质基础设施之前在虚拟环境作出变化的一种能力，一旦物质基础设施被部署，无论它是否是崭新的“绿地”场所或者对现有资产的改动，弹性均开始下降（见图2）。通过改变许多关于如何让产品及时向前发展的选择，数字化制造允许作出为优化制造工艺而更加易于提供的变化和和部署之后大大减少的工程变化。例如汽车行业领导者戴姆勒.克莱斯勒表示，在没有对他们的卡车和机舱转配作业进行模拟之前，他们不会作出任何决定，这导致他们的时间被节省下来，流程得到优化，并且“几乎百分之百是正确的”。