导读：“配置”和“构型”虽然是两个不同的词，却极具混淆性。在很多飞机构型管理里经常把这两个概念混为一谈，但它们却有着根本不同的管理诉求，飞机构型管理有着更大的范畴和管理内涵，希望把整个飞机研制过程都能够管理起来。而配置的管理，主要定位在飞机的平台化、系列化的产品数据管理范畴。 　　【英文条目】Configuration Management   【中文条目】“配置”和“构型”虽然是两个不同的词，却极具混淆性。在很多飞机构型管理里经常把这两个概念混为一谈，但它们却有着根本不同的管理诉求，飞机构型管理有着更大的范畴和管理内涵，希望把整个飞机研制过程都能够管理起来。而配置的管理，主要定位在飞机的平台化、系列化的产品数据管理范畴。   根据ANSI/EIA-649B(2011)定义，构型管理是维护产品性能、功能和物理属性与它的需求、设计和操作信息之间一致性的综合性过程（注原文为：CM is a comprehensive process for maintaining consistency of any product’s performance, functional and physical attributes with its requirements, design, and operational information）。构型管理作为一门综合性管理学科和最佳工业实践，强调如下观点：   （1）利用适当的过程和工具来建立和维护产品属性和产品需求之间的一致性。   （2）产品属性用产品构型信息来定义，并能足够详细地标识和记录。保证产品信息的当前性和一致性，保证产品的运作、安全和维护。   （3）对产品和产品信息的更改是受控的和有效的，以改进产品的能力，纠正缺陷，改进性能、可靠性、维护性，延长产品生命，减少成本、风险和债务。   （4）要求构型管理的功能、原则和实践经验在产品生命周期内得到平衡的和一致的贯彻执行。   （5）构型管理与时俱进，持续改进和常态化。   由此可见，构型管理服务于产品的研发者和客户、促进新产品尽快上市、推动产品创新，并覆盖产品从项目启动一直到验证和维护的完整的生命周期。   图 1：构型管理支撑产品全生命周期   由构型管理的实践和飞机产品的特点得知：产品结构（BOM）是进行整个飞机研制的重要基础之一。产品配置管理的工作将主要围绕产品结构的建立和管理展开。   现代飞机设计已不再是设计“一个产品”，而是设计“一个产品平台”，通过变型，实现产品的系列化和个性化。   产品的系列化和个性化具有重要的意义：   （1）加速新产品的开发。利用平台的通用性，通过过滤和组合，进行改型设计，减少新设计的工作量，加快新产品入市速度，提高客户满意度。   （2）提高产品质量，方便使用和维修，优化供应链。  …

  实施PLM战略，可以帮助制造企业全面规划管理模式、技术和设备升级、组织结构、业务过程、合作伙伴和客户关系，并在装配过程种实现工艺可视化。 前言 PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。PLM是结合汽车行业的最佳实践融合企业文化和管理理念，建立一个集中统的信息系统平台，可实现项目的功能： 1)管理产品数据，达到信息一致、资源共用，企业系统深度集成减少无谓的成本浪费； 2)建立标准流程，使设计、制造采购相关部门的工作得以顺利的衔接； 3)统一的IT平台及工具，提高工作效率； 4)统一的数据源头减少资料误用造成产品开发的成本增加； 5)形成企业知识库，真正意义的实现企业的知识共享。 1 企业使用存在的问题 目前，装配工艺人员利用CAPP编辑工具可以完成工艺卡片的编辑工作，但装配工艺文档完成后是以文件的格式保存在PLM系统里，不同类型的装配工艺文件没有进行有效的关联，一旦涉及到变更时，变更的范围无法有效的统计，难以做到变更的有效控制。 在新产品研发时，研发的各个阶段将产生不同阶段（样件、试制、批量生产等）的装配工艺。目前，企业遇到转换阶段工艺文档，由工艺人员进行手工修改，工作量比较大，而且很容易出错或遗漏。传统的装配工艺首先是通过装配工艺卡片，这种方式的容易描述不清楚、理解有歧义，MBOM不准会导致停工待料，装配工艺的正确性缺乏验证。如图1所示。 图1 装配工艺 在装配工艺完成后，需要将装配工艺卡片中的各类数据进行有效的分类汇总统计，如工装汇总表等，将此类报表提供给相应的职能部门做相应的生产准备。目前，工艺卡片以文件的形式保存在PLM系统中，没有做相关的分类统计汇总，目前由装配工艺人员通过手工的方式进行汇总统计，数据量大，容易造成数据丢失。 其次，在设计完成后，EBOM转MBOM为手工进行。装配工艺人员接收到EBOM，在现有的系统或工具中无法完成EBOM转MBOM的工作。需要装配工艺人员通过手工的方式再完成MBOM的编制。由于EBOM变更较为频繁，导致装配工艺人员在编制MBOM时工作量非常大，也存在疏漏情况。 综上所述，需要有一个装配工艺系统来解决设计BOM转装配BOM的功能，除此之外，还有相关的工装资源库的管理、工艺模板的优化、质量文件文档模板的确定、工艺信息的发布等需求，需要一系列系统管理软件及应用软件统一平台集成应用。 2 项目实施目标 根据汽车行业设计和生产过程中存在的诸多问题及用户需求，企业希望通过对PLM系统实施，实现项目研发目标： 1）PLM系统的用户权限管理 根据权限管理的严谨及灵活性，通过权限定义满足不同用户对数据的使用需求。用户通过组织进行管理，通过角色设置，对不同用户分对象、分阶段设置相应权限，同时结合项目功能对权限进行再细化，从而实现用户权限的定义与控制。 2）零部件的版本管理 零部件版本用于标示产品开发过程对应的阶段及状态，它的管理是一项重要的工作，因为它不单能够记录零部件版本的变迁，还对零部件进行分类归档保存。并能追溯和快速检索零部件版本的变化。PLM系统中采用导航器模块进行零部件的版本管理，版次管理通过基线功能实现。 3）产品结构及配置管理 用户通过产品结构配置管理模块（PSE）进行整车结构及配置管理。它方便查询整车结构关系、装配位置信息。并指导生产部门生产装车；同时配置管理可以实现同一款车的不同配置、不同车型BOM之间的差异比较及输出等功能。 4）轻量化模型及DMU分析 PLM系统提供查看器及转轻量化模型（JT）功能，不需要打开相应的CAD程序便可在系统中直接查看模型。设计人员可通过独立查看器（VISMOCKUP）中进行DMU分析，提高了设计及总部置人员的工作效率。结合零部件的版本及版次管理，通过DMU分析，将设计存在的问题在样车试制前尽早发现并解决。 5）流程管理设计方案 流程管理不仅从产品的整个生命周期角度、也从某个具体的工作对象审批的角度控制着企业产品工程数据的形成。所以对其工作流的有效控制能规范产品设计开发过程，缩短设计周期，减少人为失误造成的设计返工，将设计工作纳入规范的管理流程。 6）竞品数据管理 汽车行业的竞争车型对整车厂的后续新车研发起到借鉴作用，通过PLM系统对竞争车型照片、调查分析文档、拆解结构、过程中产生的试验报告、CAE分析等数据进行管理，方便研发部门借鉴零部件及整车相应参数信息。 7）其它文件管理 PLM系统可实现对整车零部件试验报告管理，方便用户查询试验结果。工艺文档模块主要管理工艺生产过程中产生的作业指导书、过程流程图、控制计划过程等，在工艺生产过程中起到指导作用。 3 项目实施 为实现以上目标，需要做到以下几个大的模块建设，完善改进现有CAPP功能模块，使之适应工艺人员编制工艺作业文件需要，直接由系统导入并在装配线终端显示，以指导操作工现场装配，实现装配工艺数字化。 汽车企业M公司采用的PLM系统提供完备的视图功能，包括：需求视图、功能视图、设计视图、工程视图、仿真测试视图、制造视图、售后服务视图、成本视图等，该系统具备图形化的BOM视图编辑工具，可以通过该模块实现BOM视图的创建、编辑、流览功能。该模块不仅可以对系列产品的配置进行管理，还能方便的对产品结构视图。大规模定制模式下需要以标准配置为基础加装、减装快速形成订单BOM，以支持混线生产；各企业都在生产线、物流管理、工位作业方面积极改进、应用TPS丰田管理模式，需要通过工艺系统支持看板管理；产品的零部件数量巨大，但大多数零部件属于外购件，对工艺路线的编制、借用、更改控制是工艺工作的重要内容之一；MBOM与EBOM存在较大差异，设计BOM不能直接用于制造环节，需要经过较大工作量才能转化为MBOM，指导加工和装配装配过程中，PLM系统架构如图2所示。 图2 系统架构图 基于PLM的3D装配工艺采用了一种结构化的工艺，会将一个产品的装配，分解为零部件的装配，至上而下设计，现在总装，部装，零件，实现装配的过程。可以实现装配流程定义；制造资源申请及选用以及零部件装配次序定义。还也可以装配线上是否能确保合适的工作空间以保证零部件能准确地装配在预定位置，生成装配体的装配路径，并采用装配路径优化方法对已生成的装配路径进行优化，并用于对虚拟产品和虚拟工作环境进行人体工程学分析,可以利用虚拟人物改善工作场所的安全状况、提高工作效率，并增加工作环境舒适度。 3D的一个装配工艺设计将与产品有关的信息附加在模型上，将模型作为数据信息存储于服务器上，模型随着业务进行流转，做到单一数据源的数字连续性。模型中包含几何、制造基准、标注信息、属性等内容，以主模型为载体，实现设计、工艺、制造、检测的协同。从而实现了企业全三维化、全数字样机、企业内外的协同，可以大幅缩短产品上市时间。 图3 3D工艺设计 新的装配工艺可以基于3D的电子作业指导书，或者是基于视听语言制作的装配工艺，在车间配置数字化车间看版，用每个工位旁边的电脑在车间呈现电子作业指导书或者基于动画的装配工艺。三维工艺内容随同任务的分配一起下放到车间指定的终端，工人通过车间终端可以浏览工艺内容，三维模型，以及相应的三维工艺仿真以指导生产在车间使用低端的软硬件平台即可顺畅的浏览相应的工艺内容。PLM的数字工艺改变传统的车间工艺发布方式，简化工艺文件管理，实现无纸化消除工人对二维图纸的阅读负担，减小因理解偏差导致的工艺失误，提高工作效率在保证功能的前提下，利用轻量化技术极大的降低了成本。 PLM系统的集成模式的方案的实施，项目流程梳理的关键问题得以解决。再加上完善产品开发、工艺开发流程，根据产品EBOM，创建MBOM，集成整合公司现有PLM、ERP、MES、WMS等系统软件，最终实现了从产品开发、工艺设计到生产制造等整个工厂体系的装配数字化工程。 图4 工艺文件数字化 4 结论 PLM已经成为企业装配管理实现设计、制造和服务等过程信息化的基础。实施PLM战略，可以帮助制造企业全面规划管理模式、技术和设备升级、组织结构、业务过程、合作伙伴和客户关系，并在装配过程种可以达到工艺可视化。在工厂实施后产生的直接效果：减少了在制品库存10%；产品周转天数大大降低；生产过程更透明化；实现了装配质量保证，提高装配生产效率，降低成本和减轻工人劳动强度等有积极的作用，并且对完善企业的信息流通具有重要意义。

APQP简介 01 什么是APQP   APQP是项目管理的工具 全称为Advanced Product Quality Planning，即产品质量先期策划。 按照有序的步骤，把客户的要求（SOR/图纸/数模/标准）转换为质量稳定的供货。 3W1H: When/What/Who/How  三大要素：交付/质量/成本   APQP应用的意义 02   APQP任务   17项任务 任务1~3由SGM 主导; 任务4的第一阶段由SGM主导； 其他任务都由供应商主导。   任务分类 03   进度跟踪   APQP进度表横坐标为时间线，纵坐标为任务线；时间线，把APQP分为六个Gate； 任务线，把APQP细化为多个子工作项； APQP 六个Gate 的建议时间设定 04   工作重点 05   Gate Review监督机制   EP系统关注点   01项目基本信息 关注：任务号、APQP描述：某车型某项目、所属项目、制造供应商、项目经理、SQE。 02零件号添加 可通过字体颜色判断零件号是否在系统中。 03特殊工艺生产线认证   关注：特殊工艺、特殊工艺供应商、特殊工艺生产线、认证状态。 04实验室认证   关注：实验室类型、实验室名称、证书状态。 05工作项清单  …

IPD产品研发管理体系是一种集成了市场管理、产品开发、生命周期管理等多方面的系统性解决方案。它融合了IPD（集成产品开发）、CMMI（能力成熟度模型集成）、OKR（目标与关键结果）和PLM（产品生命周期管理）等管理理念和方法，旨在帮助企业从市场管理到产品开发、从项目进度控制到团队积极性调动等各个环节实现全面而高效的研发管理。通过这种体系，企业能够确保产品研发方向的正确性，提高产品开发效率和质量，从而在竞争激烈的市场中获得优势。   一、IPD+CMMI一体化研发管理体系 1.1 研发管理范畴通常包括以下方面：   立项决策：确定产品或项目是否值得投资，以及如何进行投资。 产品目标：明确产品应达到的性能、质量和市场目标。 项目进度控制：制定详细的项目计划，并监控项目进度，确保按时完成。 产品完善：确保产品能够根据市场反馈和技术进步不断迭代和完善。 团队积极性：调动团队成员的积极性，提高研发效率和创新能力。 1.2 IPD+CMMI融合一体化的研发管理体系： IPD（Integrated Product Development，集成产品开发）：强调跨部门合作、市场驱动和产品开发流程的集成，以实现高效的产品开发。 CMMI（Capability Maturity Model Integration，能力成熟度模型集成）：提供一套过程改进的框架和方法，旨在提升组织的能力成熟度和项目管理水平。 融合一体化：将IPD和CMMI的理念和实践结合起来，形成一个统一的研发管理体系，以提高研发效率和产品质量。 1.3 结构化的产品开发流程体系： 产品规划：包括市场需求分析、产品定位、产品线规划等。 概念阶段：生成产品概念，进行可行性分析。 计划阶段：制定详细的产品开发计划。 开发与测试：设计、实现和测试产品。 验证：确保产品满足预定的要求和标准。 生命周期管理：管理产品的整个生命周期，包括发布、维护和淘汰。 1.4 研发体系IPD流程的层次结构：   一个流程：指的是整个产品开发流程。 六个阶段：概念、计划、开发、验证、发布和生命周期管理。 七项要素：包括决策、项目小组构成、开发活动的结构、开发工具与技术、产品战略流程、技术管理和管道管理。 二、产品规划原则和框架 2.1 产品规划的原则： 支持企业战略目标：产品规划应与企业的总体战略目标一致。 盈利性：产品应有明确的盈利模式和市场潜力。 整体性：产品规划应考虑产品的整体结构和各部分的协调一致。 实施便利性：产品应易于开发、生产和维护。 可扩展性：产品设计应考虑未来可能的扩展和升级。 2.2 产品战略及规划的框架： 明确方向和竞争定位：确定产品在市场上的位置和差异化策略。 产品线选择：选择有潜力的产品线进行重点开发。 产品基本架构：确定产品的技术架构和核心要素。 业务计划：制定详细的产品线业务计划和项目组合。 产品平台生命周期规划：规划产品平台的生命周期和演进路径。 2.3 企业研发流程框架： 产品战略：定义企业的长期研发目标和方向。 市场管理及产品规划：基于市场研究，制定产品规划和业务计划。 集成产品开发流程（IPD）：包括概念、计划、开发、验证、发布等阶段。…

借鉴国外航空企业先进经验，在国内，飞机型号的研制通常采用基于模型定义（MBD）的三维数模作为唯一的设计制造协同数据源，从而有效减少了设计和制造部门之间的模型沟通成本和重构所需的时间，也减少或避免了下游因为理解的偏差在重构模型时导致质量事故[1]。而在构型管理中引用模块化技术，把传统的以零组件为更改单元更改为了模块，产品构型管理的复杂度也大大降低了。在大运、C919、AG600等国产大飞机项目中也得到了广泛应用和推广，效果明显。 大飞机研制是一个典型的复杂多阶段工程，成功完成这一型号研发任务需要各个供应商之间的紧密协作。但是由于供应商业务流程体系不一致、数字化平台不互联、协同网络环境复杂等原因，造成一系列的协同问题，比如设计和工艺数字化平台不统一，无法保证数据的准确性；制造供应商无法深刻理解主供应商的MBD技术要求；总体设计单位和分包单位的模块划分原则不一致，导致构型管理失控；部分供应商数字化能力水平有限，仍然处于使用二维图样的时代；缺乏能够对一些先进的管理理念进行理解并运用的人员；对数据进行分析并利用的缺乏有效手段，对产品研制生产周期造成较大影响。 针对上述问题，本文以国产大型水陆两栖飞机AG600飞机研制为项目背景，从研制一体的角度分析基于MBD技术的供应商协同业务体系，提出一套基于广域网络环境的数字化协同研制平台框架，并对其中若干关键技术进行阐述。 1.飞机模块化与MBD的结合 基于模块的构型管理和基于MBD的全三维设计是飞机数字化研制的两大核心技术[2]。模块化是一种产品规划和组织的方法，通过将产品的各个系统按照不同的模块进行组合管理来实现。在飞机研制过程中采用模块化管理技术可以有效简化飞机的构型管理复杂度[3]。产品结构管理是构型管理的核心要素，飞机产品结构通常会划分为三层，即顶层结构、构型层、底层结构[4]。（如图1）。在模块化的构型管理模式下，飞机的架次有效性信息会关联到到设计方案（DS）对象，零组件不再标识架次信息，制造商需要根据DS架次信息自行计算零组件架次信息。在进行工程更改时，如果架次信息不变，则可采用升版方式，如果架次信息发生变化，则会裂变出现的DS，与改前构型同时存在。 图1 AG600模块化构型管理 MBD技术将产品的设计及制造信息集中在三维模型中定义，从而有效减少了设计和制造部门之间的模型沟通成本和重构所需的时间，也减少或避免了下游因为理解的偏差在重构模型时导致质量事故。它的应用影响了整个产品研制过程，对工艺而言，可以不必重构而直接使用设计模型进行工艺仿真优化和数字化制造验证，提高了工艺设计的准确性和可操作性；对于检验而言，可以直接通过三维模型提取关键特征和尺寸，使得自动化检测成为可能。因此，对于制造企业来说，在实施智能制造改革和创新的过程中，MBD技术的应用与生产各个环节的协同合作是实现数字化、信息化和智能化的关键因素，有助于实现信息流畅通和生产的高效性。 模块化管理的主要目的是为了简化构型管理，使得构型管理和产品设计职能解耦，管理与设计可并行协同。而采用MBD技术将模型、属性、参考标准、引用资源等元素进行了一体化表达，更加简单、准确、高效，进一步简化了产品设计。两者相辅相成，促使产品研制体系更加规范、便于开展多学科协同以及供应商联合研制工作，但同时也给各供应商协同管理提出了更高的要求。 2.基于MBD的模块化广域协同研制框架 2.1总体业务框架 AG600飞机的研制采用了广泛的协作模式，通过与主制造商和供应商之间的密切合作，充分调动了产业链上下游的参与力量，共同推动了研发工作。AG600的主要供应商体系如图2所示。根据AG600飞机的研制分工，主制造商负责大飞机的总体设计与总装，其他任务按照工作包的形式委托给各供应商完成。 图2 AG600型号的主要供应商 围绕“主制造商-供应商”的研制模式，基于全生命周期制定AG600总体协同业务框架，如图3所示的。在这个框架的指导下，完美体育WM从AG600飞机项目的全生命周期不同阶段和供应商级别两个维度，重点描述了主要的协同业务。可以明显发现，在飞机研制的各个阶段，都需要供应商积极参与，并在不同层次与主制造商展开协同活动[5]。 图3 AG600飞机“主-供”模式全生命周期协同总体业务框架 2.2总体应用框架 AG600型号的供应链协同业务体系复杂且周期长，传统的独立发展和手工对接方式已经难以满足型号发展的需求。因此，通过采用先进的PLM软件，完美体育WM建立了一个针对全生命周期的供应商数字化协同平台，其总体应用框架如图4所示。 图4 AG600供应商协同平台总体应用框架 该框架将首先以PLM为核心底层平台，通过集成CAD、CAPP等设计工具，打通设计、工艺数据流；构建基于MBD的资源库和技术体系，在主制造商内部的基于模块的多专业协同管理。然后基于统一的AG600供应商管理要求，将内部的协同研制环境进行功能扩展,实现主制造商与供应商之间的协同研制管理。主要协同模式如下： 1）机体结构供应商协同：供应商基于统一门户参与飞机机体结构工艺会签、更改贯彻、交付协同及维修支持等工作； 2）设计分包协同：供应商在广域网络环境下，基于主制造商规划的模块和统一的MBD资源库，通过独立的数据协同区进行自顶向下的设计； 3）系统/成品供应商协同：供应商基于统一门户进行上下文协同、成品数据提交、成品更改协同、各类单据协同、维修支持协同等； 4）试验/试飞供应商协同：供应商基于统一的MBD规范与设计资源库进行试验件/测试改装设计、试验构型管理等。 3.关键技术研究 3.1基于模块的多专业MBD设计集成技术 为了简化和统一主制造商和供应商的三维数据提交方式，实现总体、结构、系统等专业设计协同及构型管理的紧密融合，提高MBD模型数据规范化程度，需要通过三维CAD工具与PLM系统进行集成。通过设计资源库等保证数据源头的正确性，通过设计构型管理保证数据的状态有效、可控、可追溯，并支持架次有效性配置。集成架构如图5所示，主要功能点如下： 1）数模在线检入/检出：实现CAD端与PLM端的双向操作功能支持，包括数据检入、检出、更新、批量检入、规范化检查、BOM结构及可视化模型在线浏览等。 2）MBD属性及装配关系的映射:实现CAD端模型MBD属性及其装配关系与PLM端零部件属性及装配关系的匹配映射。 3）可视化转换：在PLM端配置可视化转图服务器，CAD数模检入时，PLM端自动进行可视化转换，生成轻量级模型格式。 4）MBD资源引用：由于资源库在PLM中进行集中管理和维护，PLM端需要提供引用接口，以实现CAD端数据的规范化引用，需要引用的资源库包括标准件库、材料及辅料库、注释库等。 5）数据解析及提取：支持CAD数模检入后的MBD属性提取、R模型/管路等黑包件模型的动态解析，并按照设计方案进行属性匹配和解析后数据的存储、结构化展示、查询及报表输出等。 6）属性信息反写：CAD设计数模经过签署后，支持版本、重量等属性信息向数模属性中反写。 图5基于模块的多专业MBD协同设计集成架构 3.2基于可配置数字样机（cDMU）的审查环境 在飞机研制过程中，主制造商需要与频繁与供应商之间进行设计协同，实现全三维设计环境下的数字样机协调。而可配置数字样机，是在数字样机的基础上，增加不同的配置条件过滤样机模型，以达到形成不同类型样机的目标[6]。为了满足基于cDMU的审查目标，需要建设样机审查环境，应用架构如图6所示。具体功能点如下： 1）重构可配置结构安装视图：在PLM端将原来按ATA章节构建的EBOM，按照结构安装视角进行重构，基于结构大部段进行审查工作包的划分，缩短样机审查前的数据准备时间。 2）基于模块的动态上下文管理：在CAD端动态创建临时会话，用于动态加载多个跨部段的模块数据，并支持快速批量修复关联关系，以便多专业进行在线关联设计。 3）三维模型轻量化与动态装配：在数模检入时实时生成轻量化模型，在模型加载时从可视化服务器下载轻量化模型，可避免本地重复进行模型轻量化转换，节省数模加载时间。 4）可按需切换高/低版本CAD打开模型：高版本CAD对大型装配模型（超过20G）的支持会更好，支持用户自行选择高/低版本CAD客户端打开数模，但需要禁止高版本保存数模，以防止供应商无法打开数据。 5）多级样机审查活动管理：按照样机审查影响范围不同，将审查分为个人审查、专业内审查及跨专业审查三个等级，不同等级对应不同的审查流程。 6）基于流程驱动的审查活动闭环管理：通过审签任务触发审查任务子流程，或主动创建审查任务流程，审查人提交审查报告后结束流程。实现审查报告与审查任务的关联及流程的闭环管理。 图6基于可配置数字样机（cDMU）的审查环境应用架构 3.3基于MBD的广域协同设计管理 主制造商与设计分包供应商为紧密协同工作模式，为了实现供应商和主制造商在广域网络环境下基于统一的协同设计环境进行工作，构建了图5所示的供应商分包设计应用架构。该架构通过协同区的方式进行数据的共享，既能确保供应商按照主制造商的MBD规范和资源进行设计，又能对数据共享范围进行控制，保护数据安全。具体功能点如下： 1）基于协同区的数据隔离：内部设计师角色可以将数据共享至协同区，设计分包用户只能访问协同区的数据，可有效地保护知识产权。 2）统一的MBD模板及资源库：设计分包用户可以通过广域网络调用与主制造商一致的MBD模板和设计资源库（包括标准件库、材料库、注释库），确保分包设计数据规范性； 3）流程驱动的数据提交：分包设计用户完成设计后，可发起审核流程，由内部用户对数据进行评审，评审通过后，数据权限回归至内部用户。评审不通过，可以驳回至分包设计用户，继续完善设计。 图7基于MBD的广域协同设计应用架构 4.工程验证 本文所描述的方案在AG600型号研制过程得到了广泛应用，并取得了良好成效。西飞、成飞民机、陕飞等机体结构供应商通过供应商协同门户进行异地工艺会签、数据接收、更改协同以及单据协同，提升了流程审签效率，确保数据发放的及时、完整且准确，工作界面如图8所示；在机身舱门的分包设计任务中，因为疫情原因，分包供应商无法到现场，最后在异地通过分包协同环境及时、准确了交付了任务；起落架分包设计制造任务中，中航起通过供应商门户提交了供应商协调数模，并通过数字样机审查环境进行了安装协调，最终圆满完成了交付任务，如图9所示。 图8 AG600飞机供应商统一门户界面…

不可预测、缺乏耐心的全球客户需要轻松订购您的产品。以买方为中心的 CPQ 和 cBOM 就是为了使可配置性具有成本效益和时间效益，并且对于按订单生产的制造策略至关重要。 物料清单 (BOM) 是制造产品所需的组件、材料和数量的列表。 在传统制造中，BOM通常是静态的，这意味着它们一旦创建就不会改变。然而，在当今日益复杂和可定制的制造环境中，静态 BOM 可能不足以满足需要定制或可配置产品的买家的需求。让完美体育WM了解一下什么是可配置 BOM。 目录 什么是可配置物料清单 (cBOM)？ 使用可配置 BOM 的好处 可配置 BOM 的用例 使用可配置 BOM 的最佳实践 什么是可配置 BOM (cBOM)？ 可配置物料清单（可配置 BOM 或 cBOM）是一种工具，允许制造商创建和管理可定制的 BOM，以满足个别买家的特定要求。可配置的 BOM 用于各种制造环境，包括生产定制或可配置产品的环境，例如农业设备、工业部件、机械、医疗设备和汽车零部件。 业界创造了多个名称来应对制造组织中通信和产品开发流程的复杂性。因此，可配置BOM又称为150% BOM、可定制BOM、可变BOM、动态BOM、模块化BOM、自适应BOM等等。 可配置的 BOM 具有可选组件或模块化子组件，在正确设置后可定义特定的产品变型。这些 BOM 在一个结构中包含所有可能的产品 BOM。如果未配置，可配置 BOM 会包含超出所需数量的零件和子装配体，因此出现术语“150% BOM”。 使用可配置 BOM 的好处 可配置的物料清单 (cBOM) 为制造商带来了多项好处，包括提高准确性、提高效率、增强定制能力、更好地管理变更和更新、改进供应链管理以及增强协作。 可配置的 BOM 还使制造商能够根据需要轻松更改或更新 BOM，并且可以链接到企业资源规划…

在Suzaki工厂，考察团的成员注意到，并未看到太多的信息系统和显示屏。相反，展现在团员眼前的是各种看板卡片，这些卡片被插在箱子或者小格子里。卡片上的内容简单明了，有的是双面的，正面标记了箱子的种类、数量、客户编码，反面则显示了工厂内部的编码和物料图片等，相当于带着图片的物料编号；有的卡片上可以粘贴数字，对应的是动态库存。   在车间里，团员还看到了有很多小格子的塑料架，这种架子可以到处移动，但是它并不是物料车，而是一个移动的看板架。在这个架子上，一个个小格子将看板架分成了几十甚至上百块，每个格子里都放着若干卡片，最上层则是时间表。举例来说，当架上的时间是9点20时，若是这一列的格子里还有卡片，则说明有工序没有完成，因为每当完成一个工序，卡片就会被抽走，附在完工工序的箱子上。当格子里还有卡片出现时，班组长就会审视问题，并及时解决。 这样一目了然的做法是在几十年前信息系统还未普及的时候就开始了，这样的小方格在Suzaki工厂里有好几个，它们各自关联，形成了一个完美的闭环。小格子+看板卡片的形式让生产过程不需要信息系统的参与，就能做到计划排产和追踪产品信息。对于员工而言，由于这种做法一目了然，并且不必参与太多的信息化培训，很快就能上岗作业。 值得一提的是，该企业能用原始的看板完成工作，还要得益于客户的准确计划。丰田的TPS生产不仅帮助自己做到极致精益，同时也让其供应商们一齐提高了精益水平。Suzaki公司在生产前三个月内得到的丰田订单，准确率大概在90%，而在生产前的一个月内可以拿到近100%的准确计划。正是由于上游客户订单的准确性，才能让 Suzaki做出符合节拍的小格子来满足生产节奏。 对于类似Suzaki这种规模较小的企业，信息系统的建设和维护本身就需要人员的和资金的投入，在产品数量不多，产能固定的情况下，这样极致的精益，同样可以替代一部分信息系统以保证整个生产的高效运转。   一秒换模 给柔性生产提供了可靠保障 鷲崎幹夫先生谈到，为了达到终极的Just In Time，即按照客户的节拍去供货，同时又不让自己有过多库存，Suzaki工厂建立了柔性生产模式，一个柔性屋台里（柔性生产单元），可以生产多种产品。以汽车座椅框架的生产为例，为了加工不同尺寸的汽车座椅架，在这个柔性生产单元内，就需要实现模具的快速反复切换，只有减少换模时间，才能在客户要求的时间内完成订单。为了达到SMED（快速换模），Suzaki的模具都是由Suzaki的研发人员，根据加工机台、加工方式和人员操作特点来设计的，这样的模具能在一秒钟之内就迅速换好，为Suzaki实现柔性生产提供了有力支撑。   Poka-Yoke（防呆防错） 保证产品质量 Poka-Yoke是精益制造过程中运用的一种技术，用于防止人为错误，实现零缺陷质量控制，并实施安全措施。在Suzaki工厂，考察团员没有看到专门的质量检测的环节和人员。鷲崎幹夫先生解释说，这是因为员工的培训过程中，产品操作手册已经明确包含了质量检测的标准，要求员工在操作过程中确保不合格的产品不会传入下一道工序，从而有效预防了质量问题的发生。 同时，Suzaki还将检查分为连续检查、自我检查和根源检查。连续检查是下道工序的操作员立即向上道工序反映问题，停止生产改正错误；自我检查是操作员自己对工作进行检查；根源检查则是操作员检查那些还未铸成大错的小问题。Poka-Yoke的核心就是把一个个小问题逐一解决，从而寻找到问题的根源，杜绝问题的发生。 考察团员们在参观时还注意到，在焊接的过程中，所有需要的焊头都会按照顺序摆放好，这样能提高焊接的效率。在参观焊接座椅前后调解管的单元时，鷲崎幹夫先生还介绍了一个精益的小案例。由于塑料储货箱的熔点低，焊接后的管子温度较高，放在塑料箱里经常会将箱子融化。因此，工程师们根据箱子的熔点，算出焊接管的冷却时间，做了一个置物架，当置物架放满16个焊接管，就可以再逆序放进塑料储货箱里。这个置物架不仅可以冷却钢管，还能防止焊接错误，如果焊反钢管，就不能正确放入架子上，一举两得。相较于增加温度传感器或应用机器视觉防错装置，这样的做法，更为简单高效，且经济成本低廉，非常值得同类型的小型企业学习。   后  记 在本次考察中，Suzaki株式会社的参观成为了难忘的一站。对精益改善的不懈追求，赋予了这家小型汽车零部件企业强大的生命力，使其在面临破产危机时成功逆转局面。通过极致的精益管理和对丰田TPS的深刻理解，让Suzaki在没有大量信息化投入的情况下，依然能够保持高效的生产运转。这不仅是精益生产的成功案例，也是小型企业在资源有限的情况下，通过创新和坚持不懈的努力，实现卓越制造的典范。

在现代制造业的复杂环境中，有效地管理和优化生产流程是企业持续增长的关键。其中，制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）作为连接企业资源计划（ERP）与车间现场的重要桥梁，自20世纪90年代由美国AMR公司首次提出以来，便迅速成为提升生产效率和灵活性的重要工具。 MES系统的核心任务是强化ERP的执行层面，确保计划与生产实践之间的无缝对接，通过集成PLC编程控制器、数据采集器、条形码技术、精密测量仪器及自动化设备等，实现实时监控与精准控制。 MES系统的核心优势 MES系统的魅力在于它能够为制造业带来一系列变革性的效益，这得益于其设计上的几大特点： 数据采集与融合：MES整合了包括RFID、条码、传感器、工业PC在内的多样化数据来源，覆盖工厂每一个角落，确保数据的实时性、准确性和全面性，为决策提供了坚实的基础。 扩展性与兼容性：构建了一个高度灵活的数据采集平台，不仅满足当前的管理需求，还为未来技术升级预留了空间，降低了系统更新换代的成本和风险。 供应链透明度：通过先进的追踪技术，实现从原材料采购到成品销售的全链路可视化，增强了产品的追溯能力，提升了供应链的整体反应速度。 实时监控与决策支持：提供了WIP状态监控、即时库存管理、看板系统及SPC（统计过程控制），帮助企业快速响应市场变化，优化生产计划，提升产品质量。 为何MES备受青睐？ MES的兴起并非偶然，它与工业4.0倡导的智能化、网络化、数据驱动的理念不谋而合。随着全球制造业竞争加剧，企业越来越意识到提升生产效率、降低成本、保证质量的重要性。MES正是在此背景下，凭借其“实战型”特质，帮助企业解决了诸多实际问题，例如： 远程监控与控制：管理人员无需亲临现场，即可通过MES系统监控工艺参数，确保生产过程受控。 品质控制与问题追溯：实时监控生产过程中的品质问题，迅速定位问题根源，实施有效改进措施。 物料与库存优化：精确追踪物料流动，减少浪费，优化库存水平，实现JIT（准时制）生产。 生产调度与订单管理：合理安排生产计划，确保订单按时完成，提高客户满意度。 异常预警与应对：实时报警机制，快速响应生产异常，减少停机时间。 设备维护与效率提升：基于OEE指标分析，优化设备维护计划，提高设备利用率。 自动化数据处理：自动采集数据，减少人为错误，提升决策的客观性和时效性。 电子化管理：自动生成报表，推动无纸化办公，降低运营成本。 员工绩效管理：基于客观数据评估员工表现，促进公平公正的绩效考核。 成本控制与决策辅助：快速核算成本，为订单报价和成本预算提供科学依据。 MES的11个核心模块深入解析 MES系统的强大功能，体现在其精细划分的11个核心模块之中，每个模块都是实现高效、智能生产的基石： 生产调度与优化：通过智能算法对资源能力进行排序和调度，优化作业计划，提升生产效率。 资源分配与状态监控：确保劳动力、设备、工具及物料的最优配置，实时掌握资源使用状态，提升资源利用率。 生产过程执行：利用生产指令精确控制生产流程，确保每一步骤有序执行。 文档与知识管理：高效管理生产相关的文档和知识，确保信息的准确传递与历史记录的完整性。 产品追踪与清单管理：实现产品全生命周期的追踪，从原材料到成品，提供完整的产品历史记录。 性能分析与改进：基于实际生产数据，对比分析，识别效率瓶颈，推动持续改进。 人力资源调度：实时掌握员工状态，优化人员配置，提升团队效能。 维护管理与预防：科学规划设备维护，减少故障发生，延长设备使用寿命。 生产过程控制：持续监控生产过程，优化作业流程，提升加工质量和效率。 质量管理体系：实时分析生产数据，实施质量控制，确保产品符合高标准。 数据采集与整合：自动采集多源数据，为生产决策提供准确、全面的信息支持。 MES系统不仅是实现智能制造的关键环节，更是企业数字化转型的加速器。它通过深度集成与优化生产流程，不仅提高了生产效率和灵活性，还显著降低了运营成本，增强了企业的市场竞争力。随着技术的不断进步和工业4.0的深入发展，MES系统在未来制造业中将扮演更加重要的角色，引领制造业迈向更高水平的智能化、网络化和绿色化。

  前言 根据笔者多年实施PLM项目的经验，深刻地体会到企业在实施PLM项目的过程中，配合业务流的数据流梳理以及数据流与企业整体信息化系统建设的合理关联对项目建设成功与否几乎起到了关键作用。这一环节的缺乏，并非PLM不能使用，而是大多数情况下只是使用了PLM的基础功能，仅当做一个工具来使用，无法帮助企业研发部门（设计和工艺）实现协同设计。与工具类软件相比，PLM更侧重其管理功能，本文主要阐述在企业实施信息化过程中，如何通过PLM系统管理主数据在系统中的流转和动向。 1.企业主数据框架 本文从广义的角度来梳理企业主数据，企业的研发、生产制造、采购、销售等都将围绕这些数据展开，这些数据在企业信息化建设过程中本着一个原则：谁产生谁维护。维护结果共享给企业的各信息化系统，避免同样数据在不同系统重复维护。基于这一原则，数据的源头及如何流转首先要在线下梳理清楚，然后才是线上各系统中的维护与流转。 图1是以PLM为中心梳理企业主要数据的关系图，从图中完美体育WM可以看出，数据流的有效流转是企业信息化系统整体建设成功的保障。因此，企业在实施PLM初期，一定要和软件商深入探讨现有的业务以及将来想要实现的期望和愿景，实施顾问务必做到比企业还了解企业的业务流程，以便更好地协助用户做出有效的方案，为后续实施周期的控制和上线后的应用打好基础。 图1企业信息化系统数据流关系规划框架 2.数据类型 企业信息化系统中管理的数据包括： 动态数据：随着产品研发不断新增的数据，如BOM以及与BOM相关的各类数据：2D\3D设计文件、工艺路线、工艺文件等。 相对静态的数据：物料主数据、制造资源、工艺资源、企标件资源等，这些数据在信息化系统建设初期进行梳理，作为系统起初数据批量维护进入系统，后续少量动态增加。 在企业信息化整体建设的过程中，图2中动态数据一般在PLM系统中维护并共享至后续的ERP、MES、质量等系统使用；相对静态数据要整体看企业信息化建设的情况，如果ERP建设在前，可能会在ERP中维护，只需要在建设PLM系统时做好数据的共享即可，也可以视情况进行分类并迁移至PLM系统中。 其中BOM和工艺路线在企业上PLM之前如果已经实施了ERP和MES，为满足MES的生产需求很有可能已经在ERP中进行了维护，由于这些数据是产品设计和工艺设计人员维护的，那么在上PLM时一定要迁移至PLM系统中。 接下来阐述由PLM、ERP、MES所组成的企业信息化系统，如何围绕PLM系统进行数据管理。 图2数据管理类型 2.1 BOM 随着企业销售订单确认、研发、生产执行、装箱交付活动的进行，每一个阶段都会有不同BOM的需求，销售阶段的报价BOM→产品研发阶段的设计EBOM→工艺设计阶段的PBOM→生产制造阶段的MBOM→大型设备装箱交付时的装箱BOM等。这些不同类型的BOM彼此关联却又不尽相同，一般系统建设时应考虑每一个阶段的BOM继承于上一阶段的BOM并在本阶段完成补充，同时，BOM还会输出各种与BOM相关的清单。企业的一切生产经营活动几乎全部是围绕各种BOM在进行，因此，确保各阶段BOM数据的准确性、一致性成为企业信息化建设的重中之重。一般情况下，报价BOM、设计BOM、工艺BOM均会在PLM系统中维护，其它BOM会通过PLM共享的BOM数据进行二次维护。 2.1.1销售阶段的报价BOM 对于模块化设计制造做得比较好的企业，在产品销售阶段可以通过组合不同模块来进行比较准确的销售报价。这项工作可以在建设PLM系统时考虑放在PLM系统中进行，同时需要共享ERP系统的物料价格，ERP系统的物料价格可以通过原材料价格+设计成本+生产成本+其它分摊成本的方式来核算。成本价格的核算粗放的一般会包括人工成本、设备成本和分摊成本。ERP系统要获取这些不同阶段产生的成本需要实现PLM系统与MES系统的数据共享集成。PLM系统的项目管理功能可以提供研发设计阶段的工时，MES系统可以提供生产制造阶段的人工工时和设备工时，实际发生工时可以作为ERP核算成本的基础。 2.1.2研发设计阶段的EBOM EBOM一般是以两种方式组织：按装配结构组织和按功能模块组织。具体主要使用哪种则要根据企业设计模式来选择，通常情况下，企业会按照产品的装配结构来搭建EBOM。 一般软件商在企业实施PLM时，会结合企业已有的设计工具来决定产品设计人员的主工作环境：一种是日常工作基于PLM开展，通过PLM的基本功能及CAD设计工具提供的接口实现EBOM搭建和图纸标题栏明细表信息的同步；另一种情况是日常工作基本在CAD工具中进行，只是在需要审批协作时才将数据上传至PLM，这种情况一般完美体育WM会使用CAD中的轻量化项目管理器管理使用者客户端设计数据，并实现和PLM系统数据的交互，或者使用者只设计图纸，然后通过PLM系统的批量工具上传图纸数据时实现BOM的自动搭建、图纸自动挂接和更新，同时通过BOM清单导入的方式也归为此类。 2.1.3工艺设计阶段的PBOM 一般情况下，PBOM会和EBOM分开维护和使用，PBOM的维护可以继承EBOM数据后做调整，同时要承接EBOM的变更处理。如果企业的EBOM是按照装配结构搭建的，则PBOM承接EBOM会更顺畅，尤其是不改变设计BOM结构只是增加坯料等结构的情况，有时企业也会选择与设计共用一个大BOM。 这里更广义的PBOM则包含了工艺路线中涉及到的内容，尤其装配工艺中装入件会细化到工序级别，但是这样的工作量会比较大，企业需要酌情考虑使用。 2.2物料主数据 物料主数据在产品研发设计阶段的使用场景主要是：CAD设计时编制明细表时的调用、PLM中搭建各种BOM时对物料的调用和工艺编制时对坯料的调用等。 通常情况下，物料数据的维护是ERP系统的任务，是其它各信息化系统物料数据的源头。但是，对于新制造件来说，产品的研发设计人员在产品设计阶段会给出相应的物料基础属性，包括代号、名称、材料标准、制造标准、牌号、规格等（这些属性各个企业也不一定都相同），这些属性在图纸设计或者PLM中搭建BOM时会维护一遍数据，这种情况下就不需要在ERP中再维护一遍，只要共享PLM中的物料数据即可。 物料主数据一般在实施PLM的时候会分为两大类：制造件和采购件，当然每一类会在后续生产采购阶段根据不同的需求进行详细的拆分。在PLM中这两大类的分类主要是为了区分数据的维护系统。需要重点关注处理的物料属性就是物料编码，因为后续生产出入库、采购等活动都是基于物料编码来处理实物与系统中数据的对应关系，实施PLM过程中，一般研发部门新增物料会有三种物料主数据档案的维护模式。 第一种：物料档案新增全部在ERP，但是统一经过PLM进行申请（主要是新增物料数据的属性维护），研发设计人员不需要操作ERP。 图3物料档案维护流程1 第二种：物料档案新增全部在PLM系统，然后同步到其它系统。 第三种：混合方式，制造件在PLM中直接赋码新增，采购件在ERP系统直接通过ERP系统的物料维护界面进行维护，两个系统之间对于物料编码约定好码段差异，然后两个系统同步各自新增物料给对方。 以上这三种模式是在设计阶段即引入物料编码，以方便数据的后续流转。有的偏研发的企业，可能在设计阶段难以处理物料编码，则可以在设计数据包审批结束后通过匹配ERP物料档案赋码流转，此时需要处理新增物料的赋码。 图4物料档案维护流程2 2.3工艺路线 本文所说的工艺路线包含的信息一般是结构化信息的数据组织模式，范围比较广泛，数据信息包含以下结构形式的数据： 物料（物料编码+物料其它属性） ∟工序1（工序号、控制或加工标识、工序名称、工时、技术文件路径） ∟装入件（物料编码、数量、备注等） ∟车间（生产车间） ∟设备（加工设备） ∟工具（工装、夹具、刀具、量具、仪器仪表等） ∟检验规程（检验项目、检验内容及要求、标准值、上下限值等） ∟…… ∟工序2 这个数据包就是MES系统能否运转起来的关键，本文详细的说明一下。 工序：每一道工序在MES系统中会对应一道工单，是MES派工的基础，并且是ERP系统核算工序级成本的基础。因此，在实施PLM系统时企业需要做整体规划，最好是将工序标准化，尽量和车间工作中心、工位、工段等有一个对应关系，标准化的工序作为企业所有用到工序的系统的规范化数据使用。大中型制造业企业CAPP上线普遍比较早，当时作为一个工艺部门的工具并没有和其它系统做数据上的共享，工序工步编制比较随意，工步基本以工序级别编制，导致一份作业说明书能有上百个工序，这样在MES系统和ERP系统建设时就会遇到麻烦。所以在PLM建设时，软件商需要协助企业进行工序的标准化梳理，原来编制的工艺部分工序可降级为工步处理。 控制或加工标识：在ERP系统输出工序级外协清单和车间加工需要特别处理的工序时需要工艺人员在编制工艺路线的过程中加以标识。 工序号：这个就不用多说了，就是决定了MES中制造的流转顺序，需要特别说明的一点是可以在工序上进行一些加工标识，如：并行标识、配做标识等等，作为在MES中执行阶段调整顺序或限制的依据。 工时：这个工时指根据以往经验获取的平均定额工时，粗放一点可能只有辅助工时（准备工时）和操作工时，细致管理的就会将人员工时和设备工时分开，尤其是机加工车间设备自动化程度相当高的情况下，一个人会同时管理多台设备，因此会产生多种工时：人员定额准备工时、人员定额操作工时、设备定额准备工时和设备定额操作工时。工时的准确维护是MES系统能准确排产的基础，同时MES系统采集到各种实际作业工时，则可以成为后续校正工艺定额工时的依据。但是大部分情况下，鉴于实作工时采集的难度，MES系统和ERP系统也会使用工艺中给出的定额标准工时进行相关的统计。但是企业在上MES系统时自动排程一直难以满足排产目标的最根本原因也是定额工时的不准确。 技术文件：PLM管理的技术文件一般指设计图纸及工艺作业指导书，对于文件的管理企业在规划时统一至文件管理服务器数据库，提供通用读写接口，实现增、删、改、查功能。PLM系统在管理产品设计文件和工艺文件时将文件本体存入文件管理服务器，并获取路径存储，外享数据时将对应于BOM的设计文件路径和同时对应于工艺路线的工艺文件路径一并共享，其它系统可以根据文件共享路径至文件服务器获取文件进行浏览，实现设计文件的无纸化，这将会大幅度降低企业的文件管理成本，只要PLM系统中设计阶段的文件审批无误，则生产时就会通过系统的角度确保使用的文件以及版本的准确性，减少了纸质文件打印、归档、借阅、换版和销毁的工作量。 装入件：有的企业对于物料出入库管理及成本核算颗粒度要求比较高，对于装配物料管理会细化到工序级，可以作为工序级齐套检查及物料出入库的依据。 车间\设备\工具：生产要素，很好理解，本文不做赘述。…

「 1. 智能工艺设计的基本概念与内涵 」 1）智能工艺设计的基本概念   工艺设计是制造类企业技术部门的主要工作之一，其质量的优劣及设计效率的高低，对生产组织、产品质量、产品成本、生产率、生产周期等有着极大的影响。工艺设计是典型的复杂问题，它包含了分析、选择、规划、优化等不同性质的各种功能要求，所涉及的知识和信息量相当庞大，与具体的生产环境，比如空气湿度、环境温度、设备自动化程度等有密切关联，而且还严重依赖经验知识。工艺设计的涵义（图1）可以概括如下：①考虑制定工艺计划中的所有条件/约束的决策过程，涉及各种不同的决策；②在车间或工厂内制造资源的限制下将制造工艺知识与具体设计相结合，准备其具体操作说明的活动；③连接产品设计与制造的桥梁。 图1 工艺规划的基本涵义——设计与制造的桥梁与纽带 计算机辅助工艺规划（CAPP）是工艺人员应用信息技术、计算机技术及智能化技术，把企业的产品设计数据转化为产品制造数据的一种技术。其主要特点有：能够帮助工艺设计人员减少大量繁琐的重复劳动，把主要精力投向新产品、新技术和新工艺的研发上面；能够增强工艺的继承性，可以实现现有资源利用的最大化，进而减少生产成本；能够让并没有很多经验的工艺规划师完成出高质量的工艺方案，实现缓解制造业设计任务繁重的目的。 随着计算机软硬件技术的不断成熟，计算机辅助工艺规划的理论与方法已发生了质的飞跃。将人工智能理论应用于计算机辅助工艺规划是新近发展起来的研究热点之一，也是工艺设计现代化的发展趋势。它不仅把人工智能领域中的研究成果移植到计算机辅助工艺规划中，而且也扩大了人工智能的应用领域，使两者得到完美结合，促进共同发展。 智能工艺设计在传统CAPP定义的基础上需完整包含两个方面内容，一是工艺设计流程显性化、流程化和模块化；二是工艺设计活动智能化、闭环化。结合传统计算机辅助设计的概念，智能工艺设计的概念可以被概括为：以数字化方式创建工艺设计过程的虚拟实体，利用智能传感、云计算、大数据处理及物联网等技术来实现历史及实时工艺设计数据与知识的感知，借助于计算机软、硬件技术和支撑环境，通过数值计算、逻辑判断、仿真和推理等的功能来模拟、验证、预测、决策、控制设计过程，从而形成零件从毛坯到成品整个设计过程“数据感知-实时分析-智能决策-精准执行”的闭环，最终实现工艺设计的智能化、实时化、显性化、流程化、模块化和闭环化。 2）智能工艺设计的内涵   在机械制造领域中，计算机技术的运用非常普遍，在发展进步的过程中，原本互相独立存在的计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）逐渐融合，计算机辅助工艺规划就是在两者进行有效融合的过程中出现的。传统的计算机辅助工艺规划技术具有以下功能：第一，在计算机中输入有效设计参数；第二，对机械制造过程中应用的工艺流程、基本工序和运用的相关器具等进行确定；第三，明确机械制造中的切削用量；第四，对机械制造资金投入量以及使用的时间进行计算；第五，对相关设计数据进行展现等。智能工艺设计是“传统的以经验为主的设计模式”向“基于建模和仿真的科学设计模式”的转变结果。虚拟样机技术与系统仿真方法相结合，既可以发挥仿真工具的预测能力，也可以将工艺人员的经验融合到仿真过程中，进行工艺设计过程中的各种仿真分析活动。 智能工艺设计以实现工艺数字化、生产柔性化、过程可视化、信息集成化、决策自主化为核心目标，围绕基于物联网的智能化设备、智能化设计、智能化制造与数据集成平台来进行工艺设计，其基本功能体系与技术可以表示为： （1）控制模块。控制模块即系统主控模块，负责整合系统其他模块，提供系统对外访问界面，完成信息在各个模块间的有效通信和传递。 （2）产品数据管理模块。零件信息的输入一般包括基本尺寸、几何拓扑信息、材料要素和技术要求信息等。 （3）工艺设计模块。工艺设计是系统的核心模块，主要完成基于实例推理的工艺设计，包括零件特征编码、工艺实例库检索、提取相似工艺修改和编辑的功能。在工艺设计过程中，系统可以随时调用资源库来查询机床设备、工装夹具、刀具、量具等数据库信息，便于结合企业现有资源情况快速得到符合加工要求和适应实际生产的工艺设计结果。 （4）工艺过程智慧决策优化。工艺过程决策包括生成工序卡，对工序间尺寸进行计算，生成工序图；对工步内容进行设计，确定切削用量，提供形成NC加工控制指令所需的刀位文件；对工艺参数进行设计，基于智能算法，提供最优的工艺参数。 （5）工艺过程管理模块。把编制好的工艺提交审阅是保证投入生产中的工艺信息恰当的有效机制，实现在线工艺审阅是智能工艺设计的重要部分之一。通常工艺审阅分为四个步骤，审核、标准化、会签和批准，分别由不同的用户完成。 （6）工艺文件管理和输出模块。智能工艺设计的最终目的是得到可以指导工业生产的工艺文件，因此，工艺文件输出是智能工艺设计的不可缺少的部分。由于工艺文件主要是工艺流程卡、工序卡和工步卡，因此，选用或者定制合适的报表输出工具是工艺文件输出板块的功能。 「 2. 智能工艺设计的需求 」 1）智能工艺设计需求分析   工艺设计是产品研发的重要环节，是连接产品设计与生产制造的纽带。它所生成的工艺文件是指导生产过程及制定生产计划的重要依据。工艺设计对企业协调生产、保证产品的质量、降低生产的成本、提高产品的生产率、缩短生产的时间等都有重要的影响，因此工艺设计是生产制造中的重要工作。 工艺设计需要分析及处理相当多的数据，不仅要考虑设计零件的结构形状、材料、尺寸、生产等数据，又要了解制造过程中的加工方法、加工设备、制造条件、加工成本等数据。这些工艺数据之间的关系错综复杂，在工艺人员设计工艺方案时，必须全面而周密地对这些工艺数据进行分析及处理。一直以来，工艺方案设计方法都是依靠工艺工程师常年在企业生产活动中积累的技术及经验，以手工设计的方式进行，工艺方案的好坏基本取决于工艺工程师自身水平。工艺方案设计中普遍存在重复性和多样性的问题。随着制造业进入信息化及知识经济的时代，现在机械零件产品的生产以多品种小批量生产为主导，传统的工艺设计方法已经远不能适应现在行业发展的需要，具体表现在： （1）依靠手工进行工艺设计劳动强度非常大，效率极其低，主观灵活性大。据有关资料统计，机械零件有70%~80%的相似性，相似零件的工艺路线也有一定的相同之处，工艺设计中有效的实际工作可能只占工作总时间的8%左右，有很多的企业用在工艺数据的计算、抄写等重复性时间大约占到了工艺准备的55%。工艺工程师在工艺方案设计过程中，需要把大量的工作时间花费在工艺参数、工序内容、工艺数据的汇总等重复性抄写上，增加了工艺工程师的工作量，使他们缺乏多余时间进行工艺方案的优化等创造性工作，延长了工艺设计的时间，从而影响了整个产品生产的周期。手工工艺设计难以做到方案最优化、标准化，容易造成人力、设备、能源等资源的浪费，增加产品的制造成本。 （2）产品的可制造性难以评估，工艺设计及验证手段落后。大部分制造企业依然应用的是以文字性描述的二维工艺卡片来进行工艺方案设计，工艺方案设计时难以直观的了解现有工艺装备及设备的情况，工艺设计无法进行仿真分析，很难对现有工艺方案进行评价，工艺信息存储在纸质卡片上，纸质资料不易存储，并且容易丢失，难以在大范围内传播、重用。 （3）缺乏对工艺数据进行有效管理。传统的工艺设计采用纸质存档，很难对已有的工艺数据进行重用及有效管理，如何提炼原有工艺文件中的典型工艺，更有效地利用工艺数据资源，更好传承公司常年积累的工艺经验，都是急需解决的重要问题。工艺工程师的知识和经验积累起来相对较慢，企业的技术人员又有较大的流动性，在他们离职或退休后，工程师在工艺制定工作中积累的知识及经验，不能很好地保存下来，企业新入职的工艺工程师需要从新开始学习工艺知识及经验，在一定程度上造成了企业知识资源的巨大损失。 （4）信息化程度低，不利于制造业信息化的建设。随着CAD、CAM、计算机辅助夹具设计（CAFD）、企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）、计算机辅助质量（CAQ）等计算机辅助软件的应用，企业之间的信息都通过计算机信息技术进行传递。然而工艺设计仍然采用落后的手工作业，工艺信息仍然存储在纸质文件之上，严重阻碍了企业各部门之间的信息交流，进而影响了企业信息化建设的进程及工作效率。 随着CAPP的广泛应用，大量的实例表明，实施智能工艺设计可带来重大收益，在对使用生成型工艺设计系统的22个大小型公司进行的详细调查中，采用该系统可以减少58%的工艺流程规划工作、10%的劳动者、4%的材料、10%的废料等，智能工艺设计逐渐成为人们研究的热门课题。企业对智能工艺设计系统功能的需求主要集中在如下几个方面，如图2所示。 图2 企业对智能工艺设计系统功能的需求示意图 2）智能工艺设计模型分析   智能工艺设计应朝工具化、工程化、集成化、网络化、知识化、智能化、柔性化、规范化等方面进一步发展，以使企业信息化建设的基础打得更坚实、更牢靠。 （1）工具化和工程化。智能工艺设计系统强调工具化和工程化，以此提高系统在企业的通用性。将整体系统分解为多个相对独立的工具进行开发，面向制造和管理环境做系统二次开发，并将具有各专项功能的子系统集成在一个统一平台上。 （2）集成化和网络化。智能工艺设计系统实现CAD/CAPP/CAM的全面集成，设计数据双向信息交换与传送；实现与生产计划、调度系统的有效集成；建立与质量控制系统的内在联系。实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。 （3）知识化和智能化。基于复合智能系统、专家系统、人工神经网络技术和模糊推理技术的发展和应用，智能设计系统可以进行各种层次的自学习和自适应，将工艺设计数据进一步转变为先进制造知识，进一步实现工艺设计智能化。 （4）柔性化和规范化。现代智能工艺设计系统以交互式设计为基础，体现柔性设计；以工艺知识库为核心，面向产品实现工艺设计与管理的柔性化；以产品为核心，以工艺路线为依据，根据工艺路线安排工艺工作的流程，实现设计过程的规范化。 （5）交互式和渐进式。现代智能工艺设计面向工艺设计人员提供基于工艺知识和判断的交互式输入输出界面，同时为企业管理层提供可视化管理平台，渐进式地推进智能制造的发展进程。 「 3. 智能工艺设计发展演化 」 新一代信息技术正在加速智能制造发展，3C电子行业面临小批量多品种、市场变化快及大规模定制等难题，必须要加入智能制造创新行列。智能制造是当今时代发展趋势，而工艺设计作为制造业的重要一环更是直接连接着产品设计与生产。实现智能工艺设计，将大大提高企业竞争力。智能工艺设计的发展是在CAPP发展基础上，逐步结合以机器学习为主的人工智能算法，结合数字孪生技术，实现工艺设计的智能化以减少甚至排除人工因素影响，提高工艺设计的效率与质量。   1）智能工艺设计技术的发展历程   计算机辅助工艺规划的开发是从20世纪60年代末开始的，如图3所示。1965年Niebel首次提出CAPP思想。CAPP源于成组技术（GT）在工艺设计中的应用，目前已是计算机辅助制造与计算机集成制造系统的一个组成部分。随着机械制造生产技术的发展和当今市场对多品种、小批量生产的要求，特别是CAD、CAM系统向集成化、网络化、可视化方向发展，计算机辅助工艺规划也就日益为人们所重视。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS，1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是设在美国的国际标准性组织CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系统，取其首字母，称为CAPP系统。 我国研究CAPP系统始于70年代末，国内最早开发的CAPP系统是同济大学的TOJICAPP修订式系统和西北工业大学的CAOS生成式系统，之后具有代表性的有清华大学开发的THCAPP系统，北京航空航天大学开发的EXCAPP系统，西北工业大学开发的GNCAPP系统，南京航空航天大学开发的NHCAPP系统等，其完成时间都在80年代初。迄今为止，在国内学术会议、刊物上发表的CAPP系统已超过50个，但被工厂、企业正式应用的只是少数，真正形成商品化的CAPP系统还不多。 多年以来，国内外对CAPP技术进行了大量的探讨与研究到实施，CAPP系统针对对象，从早期的针对某一类特定零件，如回转体、箱体类、支架类零件扩展到各个类别的零部件。从零部件为主体的局部应用扩展到以整个产品为对象的全面应用。 CAPP技术自出现以来，其研发工作一直在国内外蓬勃发展。但由于技术的限制和工艺的个性化、多样化，以往的CAPP系统应用面较窄，只能适用于某个企业的某种零件，没有比较好的通用解决方案。直到步入20世纪末工具化思想的出现，涌现出一批实用化、商品化的CAPP系统，才使CAPP系统发展到实质性的应用阶段。 随着智能化技术的发展，除了面向传统工艺规划问题的CAPP系统外，对具体工艺问题中知识的表达，工艺的决策优化及三维仿真等设计问题的智能工艺系统也开始逐步跨入大家的视野。然而，尽管有这些巨大的努力，工艺设计的任务还不是完全自动化的，仍然依赖于人类的经验和知识。 随着新一代信息技术赋予智能制造越来越强大的认知和学习能力，极大地改变了人与机器的边界，理想的智能工艺设计系统通过智能感知、模拟、理解、预测、优化和控制策略支持自主制造，将能够收集技术专家的经验和知识，并且能够根据加工过程实时数据和工作历史进行自适应和自学习，将工艺规划嵌入数字孪生制造单元中，不仅可以增强制造单元上游与设计阶段的连通性，还可以增强工艺规划下游与制造阶段的连通性。随着智能工艺设计研究的发展，现在智能化的目标和技术手段跟以前相比都有所不同，更加注重效率和实时性。 2）智能工艺设计技术的演变过程   综合我国智能工艺设计系统的发展过程，智能工艺设计经历了以下的演变过程：…