齊齊哈爾汽車公司CIMS案例

1、齊齊哈爾車輛廠鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程一、 企業(yè)概況 齊車公司始建于 1935 年，固定資產(chǎn)原值 9.5 億元，職工一萬(wàn)二千余人，年新造鐵路貨車能力 8,000 輛，占全路年產(chǎn)量的 1/3 左右，其規(guī)模和能力居亞洲之首，連續(xù) 7 年被評(píng)為全國(guó) 500 家最佳經(jīng)濟(jì)效益企業(yè)。 二、需求分析 從齊車公司以往的鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來看，在實(shí)施并行工程之前影響產(chǎn)品開發(fā)周期與水平的主要因素如下： (1) 鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、剛度分析及動(dòng)力學(xué)性能分析不盡人意。鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及動(dòng)力學(xué)性能直接影響鐵路貨車產(chǎn)品的質(zhì)量與水平，是新產(chǎn)品開發(fā)成功與否的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。 （ 2 ）沖壓模具設(shè)計(jì)與制造周期長(zhǎng)。

2、沖壓模具設(shè)計(jì)與制造一直是新產(chǎn)品車體生產(chǎn)準(zhǔn)備中主要“瓶頸”問題，由于在設(shè)計(jì)沖壓模具時(shí)，采用 autocad 環(huán)境的二維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方式，雖然設(shè)計(jì)效率有所提高，但其設(shè)計(jì)過程仍沿用類比設(shè)計(jì)方式，對(duì)于工件成型過程中能否或者何時(shí)產(chǎn)生裂紋、皺褶等制造缺陷以及如何控制尺寸精度，只能夠憑借經(jīng)驗(yàn)來判斷 , 這大大延長(zhǎng)了新產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 （ 3 ）鑄鋼件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、試制費(fèi)用高、成品率低。作為鐵路貨車主要生產(chǎn)基地的齊車公司，鑄鋼件產(chǎn)量和質(zhì)量一直位居全路之首，但傳統(tǒng)的鑄鋼件新產(chǎn)品試制工藝方法是用木模、砂箱等工裝鑄造搖枕、側(cè)架，只能用鑄件驗(yàn)證工藝、工裝，若鑄件尺寸不合格，需修改工藝、工裝，直到鑄件尺寸合格為止

3、，然后進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗(yàn)，若靜強(qiáng)度試驗(yàn)不合格，還需要修改圖紙、工藝及工裝，直到鑄件產(chǎn)品合格為止。新鑄鋼件在生產(chǎn)準(zhǔn)備中產(chǎn)生的問題已經(jīng)制約了該廠鑄鋼轉(zhuǎn)向架的新產(chǎn)品開發(fā)。 （ 4 ）計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品開發(fā)需要從 cax 上升到 cax 與 dfx 結(jié)合。齊車公司現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)應(yīng)用停留在 cax 的層次上，其基礎(chǔ)是二維設(shè)計(jì)。基于二維的設(shè)計(jì)難以考慮到產(chǎn)品在下游階段的制造、裝配等要求。齊車公司新產(chǎn)品開發(fā)對(duì)在三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)、裝配性能分析提出了需求。 （ 5 ）缺乏數(shù)字化產(chǎn)品主模型。由于缺乏可供共享的數(shù)字化模型，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要重復(fù)進(jìn)行產(chǎn)品建?；蛄悴考＃粌H加大了工作量，而且增加了出錯(cuò)的可能性。

4、齊車公司現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用二維 cad 系統(tǒng)，其用途僅限于繪制二維工程圖。產(chǎn)品開發(fā)中的結(jié)構(gòu)件有限元分析、動(dòng)力學(xué)計(jì)算、鑄造過程分析以及工裝夾具設(shè)計(jì)等需要重新獨(dú)自建立分析模型或輔助模型，增加了工作量，延長(zhǎng)了產(chǎn)品開發(fā)的周期。 （ 6 ）缺乏產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，不能對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)及其開發(fā)過程進(jìn)行有效監(jiān)控和管理。這具體表現(xiàn)在： 1) 設(shè)計(jì)過程中，數(shù)據(jù)傳遞速度慢，不能集成與共享，數(shù)據(jù)的一致性與完整性難以保證； 2) 更改管理過程不規(guī)范，易產(chǎn)生意外錯(cuò)誤。 3) 不能有效利用已有資源，進(jìn)行快速開發(fā)：手工紙質(zhì)管理方式管理繁雜、查詢困難，使利用已有資源受到限制，而鐵路貨車產(chǎn)品的繼承性較強(qiáng)，這就嚴(yán)重影響了產(chǎn)品開發(fā)周期。

5、（ 7 ）齊車公司現(xiàn)行產(chǎn)品開發(fā)采用部門制，設(shè)計(jì)處完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后交給工藝處進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行產(chǎn)品試制。這種部門制不利于在產(chǎn)品開發(fā)的上游階段全面考慮下游的一些因素，從而導(dǎo)致修改次數(shù)多，產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)。 上述這些問題一直制約著齊車公司鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)周期和水平，目前，通過并行工程的實(shí)施已經(jīng)得到了解決。 三、工程目標(biāo)： (1) 建立高水平的并行化鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)體系，提高鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)水平，使其整體水平達(dá)到 90 年代國(guó)際先進(jìn)水平； (2) 提高鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、剛度分析及動(dòng)力學(xué)性能分析水平。 (3) 縮短沖壓模具、鑄造模具設(shè)計(jì)與制造周期，從而縮短沖壓件、鑄鋼件生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 (

6、4) 在原來設(shè)計(jì)處、冷工藝處、熱工藝處的基礎(chǔ)上組建產(chǎn)品開發(fā)中心，建立包含設(shè)計(jì)、工藝、制造等部門技術(shù)人員的集成化產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，建立以產(chǎn)品為中心的產(chǎn)品開發(fā)模式； (5) 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程管理； (6) 實(shí)現(xiàn)并行化產(chǎn)品開發(fā)中的沖突仲裁與協(xié)調(diào)； (7) 建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成化管理 ; (8) 開發(fā) qrrs-ce 應(yīng)用協(xié)議，建立全數(shù)字化產(chǎn)品主模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的集成與并行。 (9) 在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本評(píng)估與產(chǎn)品價(jià)格估算，建立齊車公司產(chǎn)品報(bào)價(jià)體系。 (10) 提高 cad/cam 集成與應(yīng)用水平。 (11) 改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)并行化產(chǎn)品開發(fā)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 3

7、0 40% ； (12) 減少新產(chǎn)品試驗(yàn)、試制次數(shù)，爭(zhēng)取每年節(jié)約試驗(yàn)、試制費(fèi)用 200 萬(wàn)元； (13) 提高企業(yè)知名度，擴(kuò)大企業(yè)銷售額。 四、鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程的總體結(jié)構(gòu) 及分系統(tǒng)介紹 它包括三個(gè)分系統(tǒng)： (1) 產(chǎn)品開發(fā)管理分系統(tǒng)：管理子系統(tǒng)包含產(chǎn)品開發(fā)過程建模與改進(jìn)、產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)與沖突仲裁、工作流程管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理共四個(gè)功能模塊。這些功能覆蓋了產(chǎn)品并行開發(fā)過程中的過程建模、分析、改進(jìn)與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)工作流程的管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，并且，可以建立產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)模型，檢測(cè)和化解設(shè)計(jì)過程中的沖突。 (2) 工程設(shè)計(jì)分系統(tǒng)：工程設(shè)計(jì)分系統(tǒng)由與產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)的一些關(guān)鍵技術(shù)功能模塊

8、組成。該分系統(tǒng)包括產(chǎn)品二維、三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)、沖壓與鑄造模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)、數(shù)字化產(chǎn)品建模與 cad/cam 信息集成，工裝模具制造仿真系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析（ cae ）、等功能模塊。以信息集成和 cad/cam 為基礎(chǔ)，擴(kuò)展面向成本的設(shè)計(jì) (dfc) 、 cae 功能；基于 step 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品信息集成。 (3) 支持環(huán)境分系統(tǒng)：該分系統(tǒng)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)子系統(tǒng)。 齊車公司產(chǎn)品開發(fā)的各環(huán)節(jié)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ pdm ）的支持下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程和數(shù)據(jù)的集成。 pdm 子系統(tǒng)一部分功能可直接由商用 pdm 系統(tǒng)提供，另一部分功能需在 pdm 平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)。 pdm 子系統(tǒng)需包含文

9、檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置管理、零件庫(kù)管理、數(shù)據(jù)流程管理和變更過程管理、應(yīng)用系統(tǒng)集成等功能。 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)是 qrrs ce 應(yīng)用工程的支持平臺(tái)。齊車公司的技術(shù)中心、冷工藝部、熱工藝部、工裝模具分廠、公司辦等在網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的支持下聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分布式處理和信息集成。建立了客戶機(jī) / 服務(wù)器 (client/server) 結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和廣域的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使異地分布的產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍能夠通過 pdm 和群組協(xié)同工作系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作產(chǎn)品開發(fā)。 五、達(dá)到的水平 1 該項(xiàng)目建立了高水平的并行化鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)體系。實(shí)現(xiàn)了并行化產(chǎn)品開發(fā)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 30% 40% ；降低了產(chǎn)品開發(fā)成本，提高了齊車公

10、司的鐵路貨車產(chǎn)品的質(zhì)量，取得了顯著的應(yīng)用效果。當(dāng)年節(jié)約產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用約 500 多萬(wàn)元，贏得出口額約 3 千多萬(wàn)元。 2 對(duì)鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)過程進(jìn)行了建模、分析與改進(jìn)。組建了產(chǎn)品開發(fā)中心，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)的團(tuán)隊(duì)化。 3 基于商品化 windchill 軟件建立了支持鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)的并行工程集成框架等，實(shí)現(xiàn)了鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)的信息集成、過程集成和應(yīng)用軟件集成。 4 實(shí)現(xiàn)了用 三維軟件（ pro/e 軟件）進(jìn)行鐵路貨車產(chǎn)品設(shè)計(jì)、沖壓和鑄造模具設(shè)計(jì)， 采用特征技術(shù)建立了數(shù)字化產(chǎn)品模型，實(shí)現(xiàn)了基于 step 的板金 cad/capp 的產(chǎn)品信息集成；提出了產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)模型，開發(fā)了協(xié)調(diào)和沖突化解軟件

11、，在鐵路貨車關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)中發(fā)揮了十分重要的作用。 5 利用商用軟件實(shí)現(xiàn)了鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、沖壓成型、鑄造過程及動(dòng)力學(xué)性能分析?？s短了設(shè)計(jì)周期， 提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量；并 開發(fā)了產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)，在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)階段，即可進(jìn)行產(chǎn)品成本評(píng)估與產(chǎn)品價(jià)格估算，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的報(bào)價(jià)。 “鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程”項(xiàng)目首次在國(guó)內(nèi)鐵路貨車制造領(lǐng)域系統(tǒng)地、全面地研究與應(yīng)用了并行工程理論和方法，解決了許多關(guān)鍵技術(shù)，充分體現(xiàn)了并行工程的特色，并通過在多個(gè)產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。該項(xiàng)目在過程管理、協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、 cae 應(yīng)用、產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)等方面有創(chuàng)新，達(dá)到了同行業(yè)國(guó)際 90

12、 年代先進(jìn)水平。 六、效益分析 齊車公司并行工程實(shí)施的完成，標(biāo)志著齊車公司現(xiàn)代鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)體系的誕生，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是非常顯著的，主要表現(xiàn)為： 1 直接效益 從澳糧車的產(chǎn)品開發(fā)來看，由于試驗(yàn)次數(shù)的減少，可節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用 65 萬(wàn)元，由于降低沖壓模具和鑄造模具制造的返工次數(shù)，可節(jié)約制造費(fèi)用 64 萬(wàn)元，因此，通過實(shí)施并行工程，澳糧車僅產(chǎn)品試驗(yàn)和模具制造兩項(xiàng)費(fèi)用就節(jié)約 129 萬(wàn)元。依此類推，齊車公司每年可開發(fā)類似產(chǎn)品 4-5 個(gè)，因此，每年產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用的節(jié)約可達(dá) 500 多萬(wàn)元。 2 間接效益 由于采用了先進(jìn)的產(chǎn)品性能分析軟件，可以大大提高我國(guó)鐵路產(chǎn)品質(zhì)量，使其整體水平達(dá)到 90 年代國(guó)際先進(jìn)水平，從而加速了我國(guó)鐵路產(chǎn)品與世界先進(jìn)水平鐵路產(chǎn)品抗衡的進(jìn)程，增加了齊車公司國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的可能性。贏得了出口額合計(jì) 3000 多萬(wàn)元。 3 社會(huì)效益 齊車公司實(shí)施并行工程不僅大大降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，而且降低產(chǎn)品的運(yùn)用、維護(hù)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。首先，實(shí)施并行工程，提高了齊車公司的鐵路貨車產(chǎn)品的質(zhì)量水平。由于齊車公司設(shè)計(jì)制造的鐵路貨車代表著中國(guó)鐵路貨車產(chǎn)品水平，因而，齊車公司并行工程的實(shí)施將帶動(dòng)我國(guó)鐵路貨車的總體水平的提升，促進(jìn)中國(guó)鐵路貨運(yùn)行業(yè)的發(fā)展。其次，實(shí)施并行工程將提高齊車公司的產(chǎn)值、利潤(rùn)和利稅，為國(guó)家作更