培訓-模具開發(fā)中的協(xié)同設計科學管理

-.z模具開發(fā)中的協(xié)同設計與科學管理王輝,程玲玲,姚曉東0前言隨著車燈市場的快速開展，對新型車燈要求越來越多。由以前的小模具、修理模具業(yè)務，開展到如今的雙色模、大規(guī)模復雜型腔模具等，并向國外出口模具。對模具數(shù)量和質量都提出了很多新的要求。在這種情況下，如何協(xié)作模具開發(fā)，使整個模具制作過程更有成效，保證模具按質按量準時完成.協(xié)同各方面要素，充分發(fā)揮各相關部門的職能和潛力，是我們在實踐中摸索出來的好方法。與VDA6．4質量認證系統(tǒng)相配合，貫徹協(xié)同設計和科學管理思想，是新模具生產走向未來的必由之路。協(xié)同設計的實質是工程進展各方通力合作，到達資源的最大整合；同時，對工程進展中出現(xiàn)的沖突，進展合理的消解和處理，以實現(xiàn)整體最優(yōu)。1協(xié)同設計背景資料1．1協(xié)同設計協(xié)同設計是實現(xiàn)并行工程的有利手段，也是實現(xiàn)并行工程的關鍵，協(xié)同設計強調設計者采用群體工作方式，從而不同程度地改善了傳統(tǒng)設計中工程管理與設計之間、設計與生產之間的脫節(jié)，設計與設計之間，以及設計周期過長、設計費用高、設計質量不易保證等弊病。它注重為多功能小組提供多種信息交流方式和設計過程監(jiān)控，強調設計決策過程是一個動態(tài)的群體協(xié)同行為，并注重研究設計活動的動態(tài)特性。1．2協(xié)同系統(tǒng)設計的功能及特點協(xié)同設計系統(tǒng)功能概括3個層次，即通訊、合作和協(xié)調?！裢ㄓ崳和ㄓ嵤垢髟O計單位在設計過程中能夠方便地交流信息；●合作：合作是協(xié)同設計的工作方式，是在共享產品模型的根底上，使不同的設計單位能夠同步或異步參與到一個產品的設計過程中；●協(xié)調：協(xié)調通過控制各設計單位的合作速度，保證設計的準確性，提高設計效率，使設計過程或結果到達最優(yōu)。協(xié)同設計過程具有以下特點：〔1〕分布性：參加協(xié)同設計的人員可能位于一樣地方，也可能位于不同地方。〔2〕交互性：協(xié)同設計中人員之間經常進展交互。交互方式可能是實時，可能是異時?！?〕動態(tài)性：在整個協(xié)同設計過程中，產品開發(fā)的進度、工作人員的任務安排、設備狀況等皆在發(fā)生動態(tài)變化?！?〕協(xié)作性與沖突性：在協(xié)同設計中，開發(fā)人員之間需要密切合作。同時，由于產品開發(fā)的多樣性以及實際情況的復雜性，合作過程中的沖突不可防止，需要進展沖突消解?！?〕活動的多樣性：協(xié)同設計中的活動多種多樣，除了產品造型、工藝設計、NC編程等活動外，還有工程管理、設計評審等。協(xié)同設計就是這些活動組成的有機整體。〔6〕網絡環(huán)境：協(xié)同設計一般建立在網絡環(huán)境根底之上，具有計算機軟硬件的異構性等特點。1．3協(xié)同設計的藕荷方式由于一個復雜工程的各個子任務間聯(lián)合方式的不同，導致信息交流的水平也不盡一樣。根據(jù)協(xié)同設計信息交流的深度，即設計的協(xié)同程度可將協(xié)同設計分為3類：松散、適度和嚴密耦合，如圖1所示。松散耦合的特點是小組間信息直接交流，信息阻抗大；適度耦合的特點是通過共享數(shù)據(jù)庫交流信息，信息阻抗適中：嚴密耦合的特點是通過約束網絡建立小組間的聯(lián)系，信息阻抗小。圖13種協(xié)同設計耦合組織方式在嚴密耦合的協(xié)同方式中，問題的解決通常是分層次的，各子任務間嚴密耦合，信息阻抗也非常低，甚至沒有。設計者、管理程序組成一層，并在這一層上對產品的描述進展創(chuàng)立和修改。下一層由約束網絡、規(guī)則、實例庫等組成，表示了各子任務間內在聯(lián)系。2協(xié)同設計與科學管理過程2．1協(xié)同設計和科學管理產能的急劇擴大是新模具開發(fā)采取協(xié)同方式的最主要原因。特別是通過VDA6．4質量評審后，如何將VDA6．4質量管理要求和模具開發(fā)的具體實踐密切結合起來，創(chuàng)造出適合部門開展的設計和管理模式.是一個必須面對的問題。圖2是**小糸車燈廠模具部新產品開發(fā)流程圖。從圖2可以知道，新產品開發(fā)所涉及到的主要部門有CAM科、CAD科及模具工裝車間；而技術管理科在其中處于協(xié)調作用。如果套用協(xié)同理論，模具新產品開發(fā)過程完成可以作為一個嚴密藕荷的協(xié)同設計系統(tǒng)來處理。其中所涉及到的協(xié)同小組有CAM和CAD相關人員、NC班組及鉗修人員以及技術管理科。模具部內部網絡、DNC系統(tǒng)、CATIA軟件設計局域網、Dr．工程及Dr，本錢軟件構成了嚴密藕荷協(xié)同系統(tǒng)的網絡環(huán)境。模具協(xié)同開發(fā)的上游是產品設計〔技術開發(fā)部〕，下游是注塑生產〔生產部〕。與模具協(xié)同設計體系有密切的聯(lián)系。圖2新產品開發(fā)過程在整個協(xié)同設計及管理過程中，技術管理科是重要的協(xié)調者，在模具協(xié)同開發(fā)環(huán)境中，居于核心地位。所有相關信息及標準均由它備案。2．2與上游產品設計部門的合作與協(xié)調產品設計部門是模具開發(fā)的上游，與其合作和協(xié)調主要通過3種途徑：〔1〕產品開發(fā)部數(shù)據(jù)到模具部，為防止模具開發(fā)中出現(xiàn)錯誤，必須對產品數(shù)據(jù)進展檢測。為此，專門制定了3D數(shù)據(jù)檢測單。3D數(shù)據(jù)檢測單有2種版本：一種只有單一模式，主要從模具加工工藝上考慮；另一種經過開展，綜合各主要職能部門如模具部CAD、CAM、機加工及鉗修和生產部反應意見，分大燈配光鏡、飾圈、反射鏡、雙色模以及有無內抽芯構造等。數(shù)據(jù)檢測單由技術管理科負責制定和管理，CAM科相關人員負責執(zhí)行。拔模分析、壁厚檢測、抽芯構造、分型面R角是數(shù)據(jù)檢測重點〔見圖3〕。圖3模具開發(fā)前的數(shù)據(jù)檢測流程〔2〕與產品開發(fā)部門的前期協(xié)溜會議是一個重要的途徑。模具部門提前參與到產品開發(fā)部門，對減少由于產品設計不合理導致的模具開發(fā)困難、工期延長及設計反攻等具有積極的作用。2．3模具2D/3D協(xié)同設計模具2D/3D協(xié)同設計是模具開發(fā)中最重要的一步。協(xié)同過程涉及模具CAM和CAD科，見圖4。圖4模具2D/3D協(xié)同設計過程3D造型人員〔CAM科〕和2D構造設計人員〔CAD科〕的密切協(xié)同配合，是實現(xiàn)模具開發(fā)科學管理的最根本保障。CATIA軟件和AUTOCAD軟件平臺的互通，是實現(xiàn)協(xié)同管理的軟件根底。設計過程中需要CAD科與CAM科人員的通力合作。由圖4可見，前后道工序相互關聯(lián)，需要雙方人員的協(xié)商合作，與技術管理科配合，共同完成。由于CAM科在模具開發(fā)過程中的特殊地位，模具CAM科為協(xié)同設計的根底，以CAM科所涉及的上下游管理及CAM科內部的技術管理過程，模具開發(fā)協(xié)同設計和科學管理的應用。2．4模具CAM科協(xié)同設計和科學管理2．4．1模具3D設計與2D設計及產品開發(fā)的協(xié)同〔1〕當拿到產品3D數(shù)據(jù)后，CAM科除了檢測數(shù)據(jù)外，依據(jù)產品材質，放收縮率，生成產品3D實體，以方便后續(xù)模具造型，同時可將此實體數(shù)據(jù)生成STL格式傳輸給CAE分析人員，利用Mold－flow軟件進展流動、冷卻、澆注等輔助分析。CAE分析結果可以反應給產品設計部門，同時也可以給模具CAD人員作參考。實現(xiàn)模具CAD/CAB/CAM與產品CAD之間的協(xié)同合作?！?〕對生成的3D實體模型，拉模具分型面，2D構造設計人員可以對產品數(shù)據(jù)投影，完成模具初步設計〔AutoCAD〕。整個拉分型面與生成動定?？蚣苓^程，是在與2D構造設計人員的反復協(xié)商中實現(xiàn)。隨后，按根本構造簡圖，3D設計人員完成模具實體生成、模具各種構造3D造型。〔3〕同時按照CAM加工要求，對模具3D模型進展修飾，如放低外分型面、導工藝圓角等。由于模具3D造型與NC編程都屬于模具科工作*疇，造型時的加工針對性很強，可以防止以后模具加工時可能出現(xiàn)的問題?！?〕等待CAD人員提供模具冷卻回路信息圖，確定3D冷卻水管深度；同時3D造型人員給2D構造設計人員各種相關設計信息，輔助完成模具構造設計工作?！?〕在整個過程中，如果碰到一些問題，技術管理科協(xié)助處理。整個協(xié)同設計過程見圖5。圖5模具CAM科3D協(xié)同設計過程協(xié)同控制方法：〔1〕3D設計錯誤防止。通過與模具2D設計圖5模具CAM科3D協(xié)同設計過程人員的交互，確認3D造型。由于3D設計中，很容易發(fā)生槽、抽芯尺寸等數(shù)據(jù)錯誤，專門制定了造型互檢制度。即3D設計數(shù)據(jù)需要其它設計人員檢查，并簽字〔有專門的模具3D造型互檢單〕。〔2〕3D數(shù)據(jù)草圖和正式圖的嚴格管理。只有經過確認的圖紙才能下發(fā)模具制造車間。〔3〕模具3D設計和NC編程的協(xié)同管理。以前模具3D設計人員與NC編程人員是同一個人，這樣可以防止3D設計與NC的不協(xié)調；由于模具部開發(fā)任務日趨繁重?，F(xiàn)在由不同人處理。因此，我們制定了嚴格的模具3D設計標準：這些標準是依據(jù)以前的NC編程經討論決定：〔4〕當3D數(shù)據(jù)出現(xiàn)設計變更后，模具3D設計將及時通知NC編程人員，以保持數(shù)據(jù)的唯一性。目前，主要是通過晨會方式傳達。以后，將建立統(tǒng)一的公共數(shù)據(jù)賬戶，使最新數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在公共數(shù)據(jù)庫中，杜絕新舊文件不一致的現(xiàn)象。2．4．2模具CAM科NC編程協(xié)同管理過程NC編程是CAM科的重要任務。當模具3D數(shù)據(jù)完成后，緊接著是任務分配。任務是按照動模、定模、其他零部件完成的，CAM科每個人員的工作性質都比擬籠統(tǒng)，零部件編程工作經常互換。但隨著模具開發(fā)量的日趨繁重，形成了目前流水線式的NC任務分配方式〔見圖6〕：即按照模具零部件類型分類，如動模、定模、型芯/抽芯等機加工由專人負責，同時，所有涉及到電極加工的部位，也有專人負責。由于每個人工作任務的相對單一，保證了其NC程序的“精〞。相對提高了模具開發(fā)效率，從而保證了大批量模具開發(fā)任務的順利完成。但是，也給協(xié)同管理帶來了一定困難，通過以下方式可以保證協(xié)同的有效性?！?〕NC編程時，必須采用最新數(shù)據(jù)。圖6模具CAM科NC編程協(xié)同設計〔2〕NC編程前，對數(shù)據(jù)3D模型的處理要細化；做符合加工實際情況的3D造型〔考慮模具切削現(xiàn)狀〕。不同類型NC編程人員，對加工造型/編程有不同特點要求。在CAM科內部制定相應的動模、定模、型芯、抽芯、電極及花紋加工/造型標準，形成手冊。由技術管理科負責保管。每個NC編程人員，都要嚴格按照標準要求編寫程序，從而保證了NC程序質量的穩(wěn)定性?！?〕在正式NC程序下發(fā)前，程序互查，只有經過確認的數(shù)據(jù)才能下發(fā)，從而最大幅度減少出錯的概率?！?〕每個NC程序都要模擬〔TRYCUT軟件〕。要求每個程序單背后，都附TRYCUT模擬效果圖。〔5〕在NC編程前，碰到比擬特殊的工藝問題，技術管理科協(xié)同制定工藝方案。目前已形成了對每個型芯/抽芯復合構造定工藝方案的制度；同時，NC編程人員感到比擬復雜的問題，也需要和工藝人員協(xié)商處理。從而杜絕了NC完成后出現(xiàn)問題的可能性?！?〕NC編程依據(jù)技術管理科制定的工藝方案完成。每個NC編程人員都可以得到一份相當詳細的工藝方案流程圖，此圖由技術管理科制定。這樣做有利于CAM人員理解整個流程和NC程序的關鍵點?！?〕NC編程人員依據(jù)工藝規(guī)劃員制定的工藝規(guī)劃動態(tài)確認自己的編程進度，保證不延誤工期。同時任務分配時，填寫工作方案單，確保任務按時完成。同時，此方案單也可以作為監(jiān)查工作效率的依據(jù)。2．4．3模具CAM科與模具NC班組的協(xié)同管理模具NAM科與NC組的協(xié)同管理見圖7。圖7模具CAM科NC班組的協(xié)同管理〔1〕協(xié)同管理機制。通過DNC系統(tǒng)傳輸NC數(shù)據(jù)；機床操作人員不能隨意更改CAM員設置的NC參數(shù)，以到達標準化管理的目的。此參數(shù)按照已制定的標準設置，由技術管理科保存：〔2〕優(yōu)點。減少機床操作人員出錯的援率；通過工程數(shù)據(jù)管理軟件Dr．工程Dr．本錢的銜接，實現(xiàn)對模具開發(fā)過程的適時監(jiān)控．有利于標準化管理，同時符合VDA6.4貢量管理的各項要求?！?〕控制方法：機床操作人員與CAM人員協(xié)商，制定相關模具加工標準。預先設定各種參數(shù)，形成規(guī)*化文件：以舌任何參數(shù)的更改．都要經過系統(tǒng)化處理。DNC的貫徹實施．睡格實施各種標準化管理措施。目前已制定了模具DNC加工參數(shù)工藝規(guī)*，對機床的進刀量、步距等參數(shù)都有嚴格的規(guī)定。機床操作人員對不合理程字編制方法的有效反應，形成固定協(xié)商反應機制：嚴格貫徹測點措施〔程序測點單完備〕，便于控制模具加工質量的穩(wěn)定性。2．5鉗工協(xié)同管理鉗修和總裝是模具開發(fā)的最后一關，前期開發(fā)出現(xiàn)的問題，都會在這里得到表達。如果沒有發(fā)現(xiàn)，將會直接影響注塑生產和產品質量。在鉗修部門，開場逐步制定嚴格的操作規(guī)程。鉗修部門的任何意見，都會直接反應給模具設計與數(shù)據(jù)制作部門。2．6與注塑生產部門的協(xié)同管理過程控制措施：〔1〕每次試模時，模具部均有相關技術人員跟隨，隨時反應試模狀況。及時總結問題點，并通報部門，目前已形成了制度化，有專人負責?！?〕依據(jù)VDA6.4質量管理標準，定期與模具修理部門、注塑工藝師舉行協(xié)調會議，并及時反應，以促進模具設計與制造水平的提高?！?〕此外，對于比擬復雜的模具構造，同生產部門，在模具開發(fā)前期就杜絕不適宜構造，并讓生產部門一起協(xié)商比擬好的模具制造方案?！?〕所有記錄都要由技術管理科記錄各案，并形成制度。3模具協(xié)同設計中的沖突消解與動態(tài)性維護如果按照正常模具流程，模具生產過程會比擬順利，但是，當出現(xiàn)突發(fā)情況時，沖突必然產生。為保證模具生產的正常進展，必須及時消除沖突。沖突一般包括：模具部內部由于失誤，造成的模具開發(fā)進度延誤；出現(xiàn)緊急模具制造任務；任務出現(xiàn)沖突，人員調度不及。3．1模具開發(fā)進度延誤〔1〕新模具開發(fā)時，出現(xiàn)突發(fā)情況而影響模具開發(fā)進度。通知技術管理科。通過協(xié)調〔如模具部中午的點檢會議〕，工藝規(guī)劃人員在模具CAD人員的配合下，協(xié)同CAM、NC相關人員重新制定模具進度?！?〕協(xié)調模具開發(fā)各方面人員，制定出緊急應對措施。技術管理科敦促補救措施的實施。〔3〕制定“再發(fā)防止書〞，形成固定預防措施；相關人員檢查錯誤原因，并內部交流經歷教訓，由技術管理科歸檔?！?〕失誤責任人協(xié)同監(jiān)視、提醒相關人員完成補救措施，形成制度。3．2出現(xiàn)緊急模具制造任務〔1〕技術管理科工藝規(guī)劃人員重新制定模具開發(fā)進度；〔2〕技術管理科協(xié)商各