基于PDM的注塑模并行设计系统研究

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注塑模制造业的广泛应用，企业的产品设计周期大大缩短，同时，产品设计质量大为提高，为模具企业带来了显著的经济效益。但是，由于注塑模需求量大，而开发过程又是典型的单件生产。同时，由于标准件应用比例不高，模具零件加工费时费力。加上模具企业管理方式呆板。模具设计和工艺等信息常常不能有效地反馈和及时处理，零件返工次数多，试模工作量大，导致注塑模行业出现制造周期长，经济效益较差。技术进步和管理水平的提高并没有同步进行，管理手段和水平明显落后技术进步。长期以来，产品开发一直沿用传统的串行设计方法，遵循需求分析！工艺设计！加工制造！售后服务的基本流程。在设计的早期阶段不能全面考虑下游的各种活动，致使产品的设计缺陷较多，需要反复修改设计、试验，产品开发周期长，成本高。　　面对激烈的市场竞争，模具企业必须根据注塑模的设计、制造特点，以并行设计为中心，在概念设计阶段就能综合考虑设计对下游活动的影响，如可制造性、可装配性等，面向产品生命周期来整体考虑产品的设计、制造。这样可以减少设计的反复修改过程，缩短开发时间，提高企业效益。　　2注塑模并行设计的内涵并行工程的概念是依据美国1988年防御分析研究所在其*R-338研究报告“中提出的，其定义如下：并行工程是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有要素，包括质量、成本、进度和用户要求。　　并行工程的核心内容包括四个方面：第一是产品开发过程重组，把传统的串行开发过程转变成集成的、并行的产品开发过程；第二是产品开发队伍重构，即将传统的部门制和专业组变成以产品为中心的多功能集成产品开发团队；第三是数字化产品定义和CAX./DFX工具的应用；第四是协同工作环境，用于支持集成产品开发团队协同工作的网络与多媒体通信环境。PDM集成框架是实现上述四方面集成的重要支撑环境，是支持并行工程快速实施的重要保证。　　并行工程是一种思想方法和哲理，应用到注塑模产品设计过程就成为注塑模具并行设计；注塑模并行设计是并行工程在注塑模产品设计中的体现。其中心思想是在注塑模产品开发的概念设计阶段就综合考虑设计对产品生命周期各个活动的影响，建立起集成化、智能化的并行设计环境，利用相应的设计支持工具，实现产品设计和下游活动的协调。为了成功实施并行设计，必须有相应的集成框架作支持。要求该集成框架具有以下功能：①支持异构环境，对集成工具实现“即插即用”②在过程控制下实现协同工作，保证在正确的时间把正确的信息以正确的方式传递给正确的人；③对异构数据进行处理。　　3PDM的概念与功能分析产品数据管理（PDM）是一门以软件为基础，管理用所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。　　PDM是一个使能器，它用在模具企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行协作环境。PDM由基于工程数据库上的一组界面、一组实用程序和一个集成工具箱组成。它支持建立、存储、检索和管理在模具产品设计过程中使用的各种数据版本；它对于产品设计数据、产品工程数据、产品工程开发数据以及相关的组织信息提供了集成的、可控制的、安全的多种访问途径。　　PDM主要有以下功能：①电子仓库与文档管理功能；②工作流与过程管理；③产品结构与配置管理；④零件分类管理与检索；⑤工程变更管理；⑥项目管理；阅；⑩电子协作。　　由以上可知，PDM是一个实现所有与注塑模产品相关数据有序管理的工具，它提供了注塑模产品数据管理的基本手段和支持机制，从而可以提高注塑模的设计效率，缩短生产周期，保证设计与制造的准确性和一致性。能够满足注塑模企业产品并行设计的功能要求。　　4基于PDM框架的注塑模产品并行设计4.1体系结构基于PDM的注塑模产品并行设计是注塑模并行工程在产品设计、开发活动中的关键部分，其中心思想是在产品开发的概念设计阶段就综合考虑设计对产品生命周期中各个活动的影响，建立集成化、智能化的并行设计环境，利用相应的设计支持工具，实现注塑模产品设计与后续活动的协调。PDM作为支持并行设计的框架，它与注塑模产品并行设计的体系结构如所示。　　表示注塑模并行设计的组织与系统结构，其基本思想是：以基于网络的产品数据理系统为集成平台，封装了CAX、DFX等应用工具，建立注塑模并行设计的系统环境，以支持term-work成员选用相应的工具进行任务规划和模具开发。　　系统的主要功能如下：可以实现广义注塑模产品数据的分布式管理，为用户的查询与共享数据提供了极大的方便。　　可以在计算机环境中组织集成开发团队，规定其任务和权限。　　能够方便地实现对应用工具的封装，并能进一步实现接口集成和紧密集成。　　可以监控与管理注塑模设计过程，为注塑模并行设计的协同工作与过程集成提供必要的支持。　　注塑模并行设计系统模具报价制订生产计划4.2关键技术要想实现注塑模产品的并行设计，必须处理好以下几个关键技术：组成并行作业的多学科小组、BOM表的动态维护和一致性、产品开发过程重构、并行设计支撑技术。　　4.2.1多学科协同工作小组法注塑模并行设计要打破人员部门的隶属关系，以产品为核心把不同专业的人组成多学科工作小组，利用网络技术把他们紧紧联系在一起，在异构环境下，建立起协同工作环境，提供设计人员在同一时间段对设计的评价和修改。这种协同工作环境可以使设计人员在设计之初就尽可能地把设计数据共享给下游进行评价，从而获得多种反馈信息。多学科小组的人员进行协同开发活动，可以发挥团队、多学科的优势，减少反馈，缩短产品开发周期，保证设计一次成功。　　4.2.2BOM表的动态维护和一致性BOM表是注塑模产品的技术文件，是模具制造业的核心数据，它的正确性、完整性对模具制造企业的各种活动产生很大影响。BOM表还是联系经营管理和工程设计的桥梁。企业的各个部门从不同的侧面对BOM表进行使用和管理，形成了BOM表的多种视图。为了满足不同的BOM表的描述，必须将注塑模产品结构中的零部件按照一定的条件进行重新编排，得到该条件下的特定的产品结构。　　4.2.3产品开发过程优化与重构产品并行设计的开发过程是跨学科群组在异构环境下，通过规划合理的信息流给协调组织、资源和逻辑制约关系，实现动态可变的开发任务流程。实现注塑模产品的并行设计，要求对原有的系统进行重组，重组并不是简单地从手工工作方式到计算机辅助工作方式或从一个系统到另一个系统工作方式的拷贝，重组是优化一个复杂的过程。在重组过程中对系统的信息流程和数据进行简化和优化，从而提高系统的效率。　　4.2.4并行设计环境和支撑技术注塑模并行设计提供的仅仅是一种方法，这些方法只有与设计技术紧密结合，应用在工程实践中，才能发挥作用。注塑模并行设计需要许多的设计工具的支持，以获得快速、准确的设计、评价修改。与并行设计相关的支撑环境和技术有：统一的电子模型基础上的CAX技术；影响产品竞争力因素的DFX技术；并行工程的支撑框架-PDM；虚拟产品技术；便于小组内部和小组之间信息交流和协调的通讯、数据库、网络技术等。　　注塑模并行设计以缩短产品开发周期、降低成本为目标，而并行设计的支撑框架-PDM平台提供了强有力的数据集成、管理的手段和方法。实施注塑模并行设计可以提高模具制造企业的产品设计能力，采用PDM可以提高企业的管理水平。把PDM技术和并行设计理念有机地结合起来可以使模具企业处于技术领先和管理手段先进等同步提升的位置。　　5结束语实现注塑模产品的并行设计，能够缩短注塑模产品的设计和开发过程，使企业能够对市场的变化做出快速的响应，从而提高企业竞争能力和经济效益，因此具有广阔的应用前景。本文对实施注塑模并行设计的框架平台-PDM进行了功能分析，并研究了基于PDM的注塑模产品并行设计的体系结构和有关关键技术。　　对模具企业实施产品并行设计具有一定的价值。