佳木斯电机CAPP解决方案

佳木斯电机股份有限公司

一、企业简介


佳木斯电机股份有限公司(以下简称佳电股份)是我国防爆电机、起重及冶金电机、屏蔽电机(泵)、局部扇风机的创始厂,是目前国内最大的特种专用电机的生产基地和出口基地。企业现有职工2173 人,工程技术人员440 多人。企业现有主要设备1069台,其中金属切削机床330台,锻压设备96台。产品包括152 个系列,1133 个品种,60477个规格,生产能力达300 万千瓦,产品功率范围从0.12kW――10000kW。公司拥有从德国、日本、丹麦等国家引进的先进技术、高精密加工设备和先进的检测系统。先后成功地研制了增安型无刷励磁同步电动机、低温供热核反应堆用屏蔽电机(泵)、加氢装置用防爆电动机、起重冶金用变频调速电动机等新产品。产品广泛应用于石油、化工、煤炭、冶金、交通、水利电力、粮食仓储、通讯、军工等领域,远销四十多个国家和地区。为我国卫星、火箭发射、核电站、核反应堆、葛洲坝、三峡、南极长城站等高科技领域提供了可靠的驱动力。


主要产品为防爆电机、普通电机、起重及冶金电机、屏蔽电机(泵)普通电机、同步电机及局部扇风机等。产品包括152 个系列,1133 个品种,60477 个规格,产品功率范围从0.12kW――10000kW。


佳电股份是黑龙江省扶持的信息化示范企业,是黑龙江省佳木斯市的骨干企业。


二、企业信息化背景


1.企业经济管理目标


佳电股份2004 年年产量达到200 万千瓦,销售额4.3 亿元人民币,2005 年,佳电股份产量将达到300 万千瓦,预计销售额6 亿元人民币。佳电股份年生产能力在200 万千瓦以上,与今年产量有近100 万千瓦的能力缺口,要实现今年的目标,急需借助信息化的手段来提升管理水平,挖掘企业潜在的生产能力。


2.企业产品特点


佳电股份的生产模式为多品种小批量,以按订单生产为主。一般由用户直接在企业提供的产品目录中选购,并根据个性化要求做少量变形设计。因此产品开发部的产品开发及产品变形的工作量都很大。部分产品全部按订单进行设计,交货期一般都较短,设计周期短,工作压力较大。


佳电股份定期发布产品目录供用户选购。生产大纲分A 类大纲和B 类大纲。A 类大纲产品是完全照产品目录的技术要求销售,不做变型设计,直接下达生产计划。B类大纲产品,需要在产品目录技???要求基础上,根据合同要求进行局部变型设计。目前直接生产A类产品的情况越来越少,用户一般都有个性化需求,因此大部分都是B 类变形产品。


佳电股份共有6 大类主导产品,152个系列,1133 个品种,60477个规格。企业的产品系列非常复杂,但单个产品的零部件数量不多。产品间的系列化程度很高,同系列产品之间基本相似。企业的产品种类规格非常多,由于用户的个性化需求也产生了数量巨大的派生型号或规格。


企业单个产品的零部件数量一般在100 个左右,较多的在150 个左右,比如某种起重三相异步电机约含有147 个零部件。但产品的系列多规格多,总的零部件代号的数量庞大。据初步统计,企业已经登记的零部件代号约4 万多个,部分零部件的代号中的流水号已经过千,比如端盖的零件代号已有2077 个,接线盒座/盖的零件代号已有1325 个。


根据企业的产品用途可将企业的产品分为8 大类,而每大类又包括多个产品系列,产品系列中又包括多个产品族,产品族中再包括多个精确的产品。


3.设计部门、工艺部门业务及特点简介


3.1设计部门业务及特点


企业产品设计工作由企业的产品开发部负责组织实施,企业产品开发部下设五个专业室(屏蔽设计室、高压设计一室、高压设计二室、低压电机设计室、起重冶金设计室)和一个档案室。佳电股份的产品数据按照产品大类进行管理,产品开发部的每个专业室各负责一个大类的产品设计工作,各个专业室之间的业务彼此独立,一般不存在设计任务的交叉。但产品大类与大类之间可进行零部件的通用,如铸铁的机座、端盖、轴承装配、冲片、模具等都可被其它产品借用。


产品开发部设计人员在进行产品设计时,将形状相同、尺寸不同的零件都处理为系列零件,结构相似的装配件处理为系列部件。对于系列零部件,只有少数采用一个零件一张图样的方式进行管理,大部分图样都是用一图多号的方式进行处理,利用参数表进行说明。


企业存在图号相同但产品特征不同的产品。即企业有图号完全相同但是产品特征有差异的产品存在,如图号相同的两个电机,其转子一个是左旋的而另一个是右旋的,对于两种产品虽然图号是一样的,但在生产时按产品特征派工不能混淆。


3.2 工艺部门业务及特点


企业工艺设计工作由企业的工艺部负责组织实施,企业工艺部主要由三个室组成(产品室、专业室、定额室)。其中产品室负责产品工艺路线编制、装配工艺、绝缘工艺、动平衡等工艺的编制;专业室负责铸铝、机加工、冷冲压、铆焊等工艺的编制,指导产品室对新零件工艺路线的编制;定额室:负责材料定额、工时定额的编制。工艺部负责除铸造以外的工艺设计和管理,铸造工艺由铸造车间的工艺人员负责编制。


工艺部主要依靠工艺守则指导加工,单独按工艺卡片很少。由于零部件成系列,同类零件的结构基本相同只是尺寸略有差异,因此企业主要用工艺守则来指导加工,只有当新零件没有现成的工艺守则时,才编制工艺过程卡。工艺守则是抽象出来的通用工艺,适合于同类零部件加工的指导性工艺文件,是企业的技术标准。目前佳电股份的工艺守则有3大本,由于工艺守则的指导作用较粗,无法对零部件的生产加工进行精确指导。


4.企业信息化实施情况简介


佳电股份已经成功实施了OA 系统,至今已经正常使用了3 年。与购买我公司CAPP/PDM 的同时,佳电股份企业采购了ERP 系统(北京自动化研究所利玛ERP),与PDM/CAPP 同时实施,同时实施CAPP/PDM/ERP 的一个很明确目的是想保证企业整个数据流的流畅性,即非常关注CAPP/PDM 的集成、PDM/ERP的接口。


佳电股份设计部门目前使用InterCAD(天喻公司在AutoCAD R14/2000、AUTOCAD中二次开发产品,其内核为AUTOCAD),并已经采购了SolidWorks2004 三维设计软件,其设计图样将逐步采用SolidWorks2004 进行设计。


工艺部门目前主要用AutoCAD R14/2000、InterCAD 进行工艺与工装的绘制工作,其中工艺的编制主要编制工艺守则,一套工艺守则可以用来指导多个零部件的生产,工艺部内有佳电股份信息科用VFP 为其定制的材料定额汇总系统和工艺定额汇总系统进行辅助计算。


企业的网络管理与计算机管理由企业发展部下属的信息化科负责,信息化科设有专人负责企业的网络维护和数据安全管理。企业信息化科具备强大的自主开发能力,科内设有专职的程序开发人员,有近十年的程序开发经验,企业技术部门的部分技术人员也有自主开发能力。目前企业自身已经开发出多套符合企业管理要求的管理子系统。


三、开目公司对企业提供的解决方案简介


1.CAPP 系统解决方案简介


佳电股份企业工艺管理有三大目标:第一、合理界定不同产品、不同零部件间的工艺路线,由生产部门合理组织生产任务;第二、为企业生产制造提供科学的作业指导书文件或工艺规程文件,指导工人进行生产加工;第三、通过各种分析手段逐步量化、标准化作业程序,精确确定工时定额和材料定额,为企业成本核算和生产排产提供准确的基础数据。


1.1 企业业务现状及对应的解决方案


(1)工艺守则太粗


佳电股份主要依靠工艺守则指导产品加工,单独的工艺卡片很少。这种粗放式的工艺管理模式,导致工艺文件缺乏实际的指导作用,无法对企业的生产加工进行细致的指导。由于工艺文件编制太粗,产品质量就完全依赖于操作工人的技术水平、责任心和当时的心情,缺乏质量把关的评判依据,质量没有保障。


对应解决方案:一图一卡


一图一卡,即实现一个零件一套工艺规程(一套中包含多本不同专业的工艺规程),摒弃了多个零件共用一套工艺规程。利用KMCAPP 提供的CAPP 编辑模块编制详细的生产加工信息,包括工序加工顺序、工序内容、设备、工艺装备、工时、工种、加工中心等;利用工艺简图绘制模块对某些复杂的工序绘制翔实的工艺简图。从而利用一套工艺规程严格控制一个零件的生成过程,对生产加工进行详细的操作指导,同时也为ERP 系统供准确有效的数据。


(2)由于工作量巨大而没有细化工艺:


工艺部门也希望将工艺文件细化,但一直未找到合适的方法。由于企业的生产任务繁重,工艺部的领导希望通过此次CAPP 的实施,能够实现在不增加或增加很少工作量的前提下,提升工艺管理的水平,能通过工艺规程更好地去指导企业的生产加工,提高质量水平,减少浪费,为其它部门和ERP 系统提供准确有效的数据。


对应解决方案:参数化CAPP 工具


开目参数化CAPP 不同于以往的创成式或派生式CAPP 系统,参数化CAPP 并不刻意强调由计算机来替代工艺人员自动产生工艺,而是提供一个可视化的工艺定义环境,让经验丰富的工艺师利用参数化CAPP 开发工具(利用VISO 流程图来定义实现),根据工艺规程自行定义一些典型的、常用的工艺流程,所定义的工艺流程可以通过参数化模块直接输出给CAPP 使用,也可以将生成的工艺流程保存到数据库之中,生成对应的工艺流程库。以后再设计相似零件的工艺时,便可以从工艺流程库之中选取已经定义好的工艺流程,通过修改特征参数便可生成新的工艺文件。由于相似、相近零件工艺大部分内容可以自动或半自动产生,这样便可以在相似、相近零件的工艺设计上节约大量的时间,达到提高整个工艺设计效率的目的。


(3)工装种类多,查找不方便:


电股份的工装、工具、设备、材料种类很多,目前初步估计的钻模就有3 千多种。大部分工装仍是采用纸质台帐进行管理,在编制工艺时查找不便。而且工装间通用性和重用率都较低,重复的工装种类较多,浪费了大量成本。


对应解决方案:将工装纳入PDM 进行管理


将工装纳入PDM 进行管理,利用PDM 的图档管理对工装进行统一归档管理,并提供编码管理对工装进行统一编码,方便以后查询使用;利用PDM 的流程管理对工装的设计审核进行严格控制,保证了工装设计的有效性。同时提供CAPP/PDM 的工装模块的集成,在CAPP 中选用工装时,能够方便实时的选用已经纳入到PDM 中进行管理的工装。


(4)工时定额与工艺卡片脱节,工时定额与生产计划排产脱节


工艺部的工时定额和工艺卡片分别编制,编制工时定额时没有参照工艺卡片,造成工时定额卡的工序和工艺卡片的工序不一致。目前工时定额没有提供给生产计划编制部门,生产计划排产没有依据工时定额。工时定额与生产计划脱节会使生产计划不准确,可能导致车间或工段的不均衡生产。


对应解决方案:工时信息与工艺卡片同步编写


在编制工艺卡片的时候,工时信息直接反映到工艺卡片上,与工艺卡片的工序一一对应,从而解决了工序与工时脱节问题;利用CAPP/PDM 集成机制,将工序、工时等信息提取到PDM 数据库中,再利用PDM/ERP 接口,将工序、工时等信息传给ERP 系统,为ERP 系统的生产计划提供数据保障。


(5)工艺数据汇总工作量大,准确性不高


工艺数据的汇总采用的手工方式从相关工艺文件获取,工作量大,重复工作且容易出错,数据的二次处理由手工实现难度大且非常不灵活。


对应解决方案:利用CAPP/PDM 集成,在PDM 中进行报表输出


利用CAPP/PDM 集成接口,将CAPP 工艺文件的相关信息提取到PDM 数据库中,由PDM 的报表输出模块(BOM工具),对数据进行提取,此模块提供了强大的数据汇总、数据二次处理功能,由于数据的来源是工艺文件,因此也保证了数据的一致性、准确性。


1.2 CAPP 模块及系统框架


开目公司为佳电股份提供的KMCAPP 包括:表格绘制定义模块、工艺规程管理模块,CAPP 基本编辑模块、工艺简图绘制模块,工艺文件浏览器模块、打印中心模块,工艺资源管理器模块、公式管理器模块、CAPP 参数化工具模块、典型工艺模块,二次开发接口。


2.PDM 系统解决方案简介


通过实施PDM 系统,解决技术资料安全性、共享性和一致性问题;消除重复设计,减少产品的内部多样性;建立知识的积累和高效复用机制,提高技术创新能力;实现CAPP/PDM 系统与CAD、ERP 等系统的集成,避免信息孤岛和数据重复输入,并为后续的信息化工作奠定基础。最终达到缩短市场响应周期,提高产品质量,降低成本,在竞争激烈、用户需求多样化的市场环境中增强盈利能力和竞争优势的目的。


2.1 企业业务现状及对应解决方案



(1)重复设计,产品的内部多样性

随着市场的细分及客户个性化要求的增多,佳电股份的产品设计业务已经由原来计划经济下的面向产品的单品种大批量转变为市场经济下的面向客户的多品种小批量。而在企业传统设计惯性指导下,工程技术人员还是习惯于用定制的方法满足客户个性化的设计内容。因此企业接受到的订单越多,其个性化的零部件就越多,由于企业缺少共享的数据知识平台,工程技术人员无法对企业现有的数据进行高效、准确的查询,导致常常发生同类型同规格的零部件被重复设计的问题,零部件之间的成族及复用性都很差。


产品数据查询困难。经过几十年的生产积累,企业中存在大量的图样及文档,工程技术人员在进行产品设计工作时,常常需要花费大量时间在档案室进行数据的查找工作。而这种查询工作浪费了工程技术人员大量的时间,而查询的结果也并不理想。


对应解决方案:采用零部件族管理,提供产品配置、快速查询功能


开目PDM 中的基于零部件对象的相似零部件的管理及基于产品族的产品管理,通过相似零部件的成组及同种产品的成族技术,对企业的零部件数据按特性来进行统一管理,可以极大的提高产品设计时的零部件的复用率,降低零部件的数量。更可为企业提供一种基于零部件的快速配置功能,使得企业的产品配置工作更加容易。提供多种形式的数据查询、数据过滤功能,保障工程技术人员能要根据属性,进行数据的查询;提供对零部件数据使用范围的查询功能,工程技术人员可以方便的查询到所选零部件的使用范围即被借用的产品信息。


(2)产品设计任务周期长


佳电股份的产品设计过程中,需要对产品数据进行大量的审核工作。因此很多工程技术人员不是将精力放在产品设计行为本身,而是将精力放在产品设计业务过程的计划、控制、协调和监督上。根据对业务调研数据的统计,佳电股份工程技术人员将很多的时间都浪费在过程的等待和沟通上。随着佳电股份订单的增多,产品开发部面临的个性化设计任务越来越系统繁重,工程技术人员要管理的产品设计数据也越来越多,在面临大量需要审核的产品数据时,为保证产品设计的进度,工程技术人员常常牺牲数据审核的质量,让数据审核工作流于形式。而质量不高的过程控制必然会带来大量的后续数据更改工作。


对应解决方案:利用流程管理模块、项目管理模块,缩短产品设计周期


利用开目PDM 的流程管理、项目管理,将合理、标准、规范的业务流程用PDM 软件固化下来,形成合理的工作节奏,使所有的工程技术人员都可以按照同一业务模式规范的进行产品设计工作。同时提供了项目进度、个人任务的汇总功能,对项目整体进度进行监控,并对个人设计任务进行统计,以便实现任务分工的合理化。


(3)数据完整集中存储以及安全性问题


多年的产品设计,已经积累了大量的电子和纸质设计图样、工艺文件和技术文档,信息量大,目前还是用传统的方式进行管理。电子文档基本上存放在个人机器上,如果个人机器出现故障,则损失严重,同时还存在安全性问题。纸制文档越来越多,目前资料室已经占满了三个房间,不利于图档的管理。企业中的所有图样,都保存在设计人员或工艺人员的计算机中。没有形成将产品图样、产品明细表、工艺路线、工艺守则、工艺规程等技术资料以电子数据形式加以集中管理。


对应解决方案:利用图档管理模块、产品结构管理模块实现图档的完整、集中、安全的管理


通过PDM 系统对企业产品生命周期过程中,产生了大量的、复杂的数据,进行合理的组织和有效的控制,采用集中存放到PDM 数据库中,结合权限管理、组织管理等实现图档的集中和安全管理。利用产品结构管理,将产品相关的设计数据、工艺数据、其它技术资料、商务资料以产品结构为主线,实现产品数据的完整性管理。


(4)技术部门之间、技术部门与管理部门间信息共享问题


佳电股份的各技术部门、管理部门已经普遍应用各种计算机辅助设计软件来提高设计效率,但不同的软件其内部机制不同,所服务的对象和业务也不尽相同,其存储的数据格式更是千差万别,导致部门与部门间的数据交换和信息传递非常困难,因此随着计算机深入应用,往往更容易形成部门级的“信息孤岛”。


对应解决方案:实施CAPP/PDM 集成模块、PDM/ERP集成模块


PDM 系统不仅可以实现对单元软件的集成,更为企业提供了一个产品数据管理的平台。通过实施CAPP/PDM 的集成,实现设计数据、工艺数据的统一性,可以方便的实现技术部门间的信息共享。通过实施PDM/ERP 的集成,将技术数据经过处理后,传递给ERP,从而实现了技术部门与管理部门之间的信息共享。


2.2 PDM 模块及系统的体系结构


开目公司为佳电股份提供的PDM 模块包括:图档管理、产品结构与配置管理、组织及权限管理、版本及更改管理、流程管理、项目管理、其它辅助模块。


KMPDM 系统运行于Windows2000 平台,服务器端支持Windows XP/Windows2000S,客户端支持Window XP/Window 2000P/Windows 2000S。采用多层体系结构,遵循TCP/IP 网络协议。数据库基于SQL Server2000,采用面向对象技术及组件设计技术。可对绘图软件(AutoCAD14/2000、InterCAD、SOLID WORKS2004/2005)和办公软件(Microsoft Office 系列产品)提供集成管理。通过项目管理、产品配置、产品数据管理、权限日志管理等功能组件,实现对佳电股份产品数据和管理过程的集中、安全管理。通过系统的接口组件库,实现与AutoCAD、SOLID WORKS、KMCAPP 以及佳电股份ERP系统的信息集成。


四、企业实施效果分析


1.KMCAPP 实施效果分析


在佳电股份工艺部门进行了为期4 个月的参数化KMCAPP 的实施,其中对KMCAPP编辑模块、工艺简图模块、工艺资源管理器模块、参数化工具模块4 个模块进行了重点实施。


通过对编辑模块、工艺简图模块的实施,企业自行对各种工艺卡片格式、填写规范等进行了整理和规范统一,在企业内部统一了工艺编辑平台和工艺卡片模板。


通过对工艺资源管理器模块的实施,企业自行对各种工艺术语、工艺资源,如工序名称、工序内容、机床设备、工艺装备等的规范性进行了统一收集、整理。同时将规范化后的工艺资源导入到开目工艺资源管理器模块中,可供工艺编制时直接选取,统一并形成了企业级的工艺知识库。


通过对参数化工具模块的实施,企业自行对工艺守则、工艺卡片进行了整理、归纳、总结,编制了主要零部件的工艺参数化文档,同时利用KMCAPP 参数化工具编制成了参数化工艺流程图,导入到数据库里,生成了大量的参数化工艺流程,以后再设计相似零件的工艺时,便可以从工艺流程库中选取已经定义好的工艺流程,通过修改特征参数便可快速生成新的工艺文件。企业对主要零部件的工艺进行了工艺总结、归纳,在这个过程中,就不知不觉中对主要零部件工艺进行了细化、优化,从而提高了企业工艺编制的水平。


总之,通过参数化KMCAPP 的实施,佳电股份的工艺标准化工作提升了一大台阶,工艺编制的水平也得到了很大提高,实现了工序与工时定额的统一管理,为企业成本核算和生产排产(通过CAPP/PDM/ERP 集成实现)提供准确的基础数据。


2.KMPDM 实施效果分析


在佳电股份产品开发部及工艺部进行了为期14 个月的实施,分为:KMPDM 图档管理模块、产品结构管理模块的实施,KMCAPP/KMPDM 集成模块的实施,KMPDM 历史产品数据录入实施,KMPDM产品配置功能的实施,数据报表(设计报表、工艺报表)模块的实施,流程管理及项目管理模块的实施,PDM/ERP接口模块的实施等7 个阶段。


通过KMPDM 图档管理模块、产品结构模块以及历史数据导入的实施,企业自行对电子产品数据图纸进行了进一步的规范化、标准化整理,比如图纸模板的统一,选用原材料的标准化(形成了《材料限用表》),系列件明细表的统一格式描述等等,统一了整个企业产品图样,方便了工艺人员、车间生产人员看图识图;特别在原材料的标准选用上,产生了巨大的直接效益,以前设计人员在设计零部件的时候,没有或很少考虑的材料的工艺性能、经济效益,只要材料满足设计性能、强度等要求,不管材料是否具有可加工性、材料是否能够方便的采购等。对部分纸制产品图纸进行了电子化绘制,有利于产品图样的查询和保存。


通过KMCAPP/KMPDM 集成模块的实施,将工艺文档、工装设计图样等都纳入到PDM 管理范畴,统一了工艺文档、设计文档的管理平台,也为PDM/ERP 集成奠定了基础。


通过KMPDM 历史产品数据录入的实施,将企业的历史产品数据录入到KMPDM 系统中,为KMPDM 系统提供了大量的数据,保证了今后PDM 的正常运行,因为PDM 系统的正常运行是需要大量数据的。同时企业也发现了许多正在生产产品图纸的错误,及时对其进行了更正,从而避免了不必要的损失。


通过KMPDM 产品配置功能的实施,企业对产品的特征参数、可变参数进行了整理、归纳、总结,在这个过程中,不知不觉中就对产品的设计进行了细化、优化,同时也为产品创新设计提供了宝贵的知识积累。


通过对数据报表模块的实施,大大提高了各种报表输出的一致性、准确性以及高效性,为企业提供各种灵活的报表,从而提高了生产指导能力和市场相应能力。如设计明细表(自制件明细表、外购件明细表、外协件明细表),工艺部门根据设计图纸,手工将自制件抄录下来形成《自制件明细表》;而采购部需要的时候,他们也从设计图纸手工将外购件抄录下来形成《外购件明细表》;当生产部门需要的时候,他们则根据工艺部门编制的《自制件明细表》上工艺路线信息得到《外协件明细表》……这样的工作大量重复且易出错;当实施本模块之后,KMPDM自动从规范化的设计图纸上获取产品零部件信息,形成产品结构,工艺部门直接在产品结构上做工艺路线和工艺卡片,然后利用KMBOM 报表模块,自动快速的形成多种报表:《自制件明细表》、《外购件明细表》、《外协件明细表》,效率提高十几倍以上。


通过对流程管理、项目管理模块的实施,有效的固化了企业的签审流程。


通过对PDM/ERP 接口模块的实施,为ERP 提供了快速、准确的数据,大大减少了手工重复编制的工作量和错误率。在未实施本模块之前,ERP 所需要的产品数据、工艺数据全部由工艺人员手工录入,重复工作量大,且易出错,手工录入一套产品的ERP 所需的数据,一般需要3 人3 天完成,而实施了ERP 接口模块之后,只需要1 人半天内就可以完成,效率提高了18 倍。


总之,通过KMPDM 的实施,佳电股份实现了技术部门间的管理平台的一致性,并为下游信息化系统如ERP 提供了可靠的数据来源。


五、小结


从总体上看,KMCAPP/KMPDM 在佳电股份的实施是成功的,在具体实施过程中,遇到了许许多多的困难,有的时候一个问题困扰双方项目组一两个月,直到项目验收后,仍然有部分问题未能圆满解决。佳电股份的实施决心、实施力度以及项目负责人、项目组成员的敬业和实干精神是这个项目成功的重要保障。


企业信息化的实施是一个艰巨而长远的工程,需要企业长期扎扎实实工作,不断的去推动信息化这个轮子,让其能不停的运行下去,越滚越大,越滚越快,这样信息化的效益才能更加持续充分的得以体现。