基于Windchill_Creo的集成系统在印刷机械制造中的应用

高璇

摘 要：针对当前国内外市场对大型印刷机械装备的高质量、高可靠性、定制化以及供货周期短的需求，通过实施PLM项目，搭建Windchill系统和Creo Parametric无缝集成的协同设计制造平台，从协同设计环境搭建、标准件及通用件库的构建、研发流程定制开发、自顶向下设计及大型装配体设计、报表定制开发5个方面实现协同设计制造平台的功能及作用。实践表明，协同设计制造平台的应用保证了设计数据的安全及可靠性，提高了产品设计能力，缩短了产品的研发周期。

关键词：印刷机械 PLM 协同设计 Windchill Creo

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（b）-0001-03

随着全球经济复苏，新一轮科技革命蓄势待发，国内也步入了经济发展新常态，传统印刷业赖以生存和发展的经济基础和客观环境发生了深刻变化。《印刷业“十三五”时期发展规划》指出“要以新一代信息技术为核心，加快传统印刷数字化改造，推广MIS（管理信息系统）、ERP（企业资源规划）等信息化管理手段，提升企业精细管理水平。”

在当前背景下，某离散型印刷机械企业开始实施 PLM（Product Lifecycle Management，产品全生命周期管理）项目，利用PTC（Parametric Technology Corporation）公司的Windchill系统平台，集成与产品全生命周期相关的信息、流程和系统，实现集创建、管理、分发和应用于一体的整体解决方案。本文以PLM项目为背景，探索基于Windchill系统与Creo Parametric三维建模软件集成环境下，实现大型印刷机械协同设计制造的数据管理方法，主要围绕协同设计环境搭建、标准件及通用件库的构建、研发流程定制开发、自顶向下设计及大型装配体设计、报表定制开发等五方面进行研究。

1 Windchill系统及Creo Parametric简介

1.1 Windchill系统

Windchill系统是美国PTC公司推出的一套集成应用软件，用于管理产品和流程的整个生命周期，主要包括Windchill PDMLink、Windchill MPMLink、Windchill ProjectLink、Windchill PartsLink等模块。

1.2 Creo Parametric

Creo是美国PTC公司于2010年10月推出的CAD设计软件包，整合了PTC公司的参数化技术、直接建模技术和三维可视化技术。其主要应用程序包括Creo Parametric（参数化建模模块）、Creo View（可视化查看器）、Creo Direct（直接建模模块）。Creo Parametric是Creo软件的基础模块，具有强大的三维参数化建模功能。

Creo Parametric三维建模软件与Windchill系统具有良好的兼容性，通过集成操作可以实现产品的协同设计制造。

2 协同设计环境搭建

2.1 基本环境配置

为保障印刷机械设计标准一致，基于国家标准及企业标准，对模型的外观颜色、材料库、精度、图纸的字体形式等进行配置。

2.2 系统集成界面

设计人员打开Creo Parametric客户端，连接PLM服务，完成Creo Parametric与Windchill系统集成连接。在此集成环境下，设计人员可以像浏览网页一样，检索、查看数据库里的需求数据，并直接在Creo Parametric三维设计软件界面中打开所需数据，减少了繁琐的添加、下载、检出等操作步骤。如图1所示为Creo Parametric集成环境下的操作界面，通过检入检出数据，快速完成设计工作。

3 标准件及通用件库构建

标准件及通用件库的构建过程相似，均包括模型建立、模型参数设置、参数属性设置和分类属性设置4个方面。

3.1 模型建立及参数设置

基于协同设计环境，建立标准件及通用件模型，按照规范对模型的文件名称、公共名称等命名。为了便于提高标准件及通用件的检索性能及后期的报表统计，需对建立的模型添加相关参数。由于前期已经建立了统一的建模环境，参数设定已经标准化。因此，建立标准件模型时，只需填写标准件名称（CNAME）、标准件规格（GBSIZE）、国标号（CINDEX）、类型（PARTTYPE）等相关参数值即可。

3.2 参数属性设置

模型在检入系统前，要为各项参数设置类型属性，建立对应的映射关系。首先使用站点管理员身份进入系统，点击类型属性管理，编辑CAD文档及部件的属性，按照模型参数名称新建相应属性。

3.3 分類属性设置

为提高标准件及通用件的重用度，还需对其增加分类属性。通过使用站点管理员身份进入系统的分类管理界面，新建“插入节点”，进行分类属性结构编制。建立了型材的分类属性后，需要对模型进行属性映射。首先检入标准件及通用件的模型，编辑部件，添加其分类属性值，按照之前设置的标准件节点，添加长度等分类属性值，这时设置的模型参数及分类属性就会映射到系统部件中。

4 研发流程定制开发

一个完整的业务流程需要先后经过业务流程规划、类型及属性定义、工作流定义、生命周期定义以及流程的对象初始化规则定义等步骤。

4.1 业务流程规划

梳理本企业目前施行的业务流程，去除不合理或不规范的步骤，确定最终的业务流程方案，如图2所示为图纸签审业务流程图。

设计人员完成设计后，首先可以通过邮件形式通知审阅人员进行图纸的预先审阅工作。完成预先审阅后，正式启动电子签审流程。任务活动到达校核人员，校核者接收任务，按照任务提示审阅图纸及模型数据的可视化文件，并进行电子化注释说明，若校核不通过，则任务驳回至设计者。若校核通过，判断是否需要工艺人员继续审阅，如需要任务流转至工艺审查节点，如不需要流转至标准化节点。标准化人员接收任务后，按照提示完成图纸标准化审核，进行必要的电子化批注，任务不通过可以驳回至设计或校核节点，若任务通过，标准化人员判断是否需要审定，如需要继续走审定或批准节点，不需要的话则结束本次图纸签审流程活动。

4.2 类型及属性定义

固化了企业签审流程后，下一步就是流程中的相关类型及属性定义。使用站点管理员身份登录系统，进入类型和属性管理界面，在文档及部件类型下添加校核、标准化、审定等活动属性，并要求名称、内部名称与Creo参数设定值保持一致性。

4.3 工作流定义

流程中的类型属性定义后，需要按照业务流程图要求进行其工作流模板的建立。Windchill系统提供了完整的图形化模板定义工具，按照流程图要求，通过或連接器、条件路由器、执行表达式、方法自动机等方式连接每个校核、标准化等已分配活动节点。完成对这些连接器、已分配活动的属性配置，指定活动角色、控制权限等任务操作。

4.4 生命周期定义

工作流模板建立后，需要建立其生命周期模板，设置文档每个状态的属性。首先新建阶段，然后为每个阶段设置转变条件、参与角色以及角色人员的访问控制权限，同时还要关联之前建立的图纸签审流程模板。

4.5 工作流进程管理

通过工作流进程管理可以追踪每个流程的进展状况，点开流程，实现查看该流程的角色人员、路由/处理历史记录、处理状况等信息。

5 自顶向下设计及大型装配体设计

本企业设计制造的印刷机械属于大型印刷装备，设计数据繁多，整机三维数据量达到10G以上，本地客户端无法打开总装模型，只能分单元打开部装模型进行检查和设计。Windchill系统上线后，利用Creo软件的自顶向下设计方法以及整机轻量化解决方案，可以轻松解决上述问题。具体实现过程如下。

先由产品经理建立整机的骨架模型，然后把包含位置、大小等信息的子骨架发布到相关三级组件中，检入产品相应文件夹后，在Windchill系统中人工搭建产品结构，最后分配给团队成员进行详细部件的设计开发。分部件详细设计完成后再检入系统中，由系统自动生成其部件可视化模型。在客户端利用Creo View查看总装部件时，系统可根据骨架中统一采用的坐标系位置自动完成分部件的可视化模型组装。

采用Creo软件的自顶向下设计方法，有效避免了产品结构的重复编辑，完成了设计信息的快速传递，实现了产品的协同设计。同时，总装数据转换成轻量化数据后，数据量锐减，从而大大降低了电脑的硬件配置，节约了企业生产成本。

6 报表定制开发

在大型印刷机械行业中，报表清单是产品设计制造过程中的重要数据，在零件加工、标准件采购、装配生产调试以及后期的维护保养过程中扮演着重要角色。在Windchill系统与Creo集成平台上线前，报表都是采用人工统计方式，不仅效率低下而且容易出错，给企业造成了许多不必要的损失。在集成平台上线后，基于平台设计开发的产品均具有产品结构树关联关系（EBOM），通过定制开发按照企业的报表逻辑规则要求，以关联部件中的参数值为标识，实现一键自动输出企业所需的零件目录、标准件目录等报表，极大地提高了报表统计的效率及准确性。

7 结语

通过在大型印刷机械制造行业中实施基于Windchill系统和Creo Parametric集成的产品全生命周期管理，一方面有效优化了现有的业务流程，加快了产品数据的快速流通，提升了企业的协同管理水平；另一方面大大推进了Windchill系统与ERP、MES等企业信息化平台的集成，真正实现了产品数据和信息的共享。

“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段，也是我国印刷业由规模速度型转向质量效益型的关键时期，持续深入推动印刷业提质增效、转型升级，印刷机械企业要主动+互联网，着力开发云平台、智能化工厂等产品，以使印刷业能够实现规模定制、柔性生产加工、网络化营销，以模式创新促进传统产业焕发生机。今后，企业也将继续不遗余力的探索适合大型印刷机械领域的信息化生产管理方式，以进一步提升协同设计能力和技术创新水平，带动企业实现精细化、高端化、高质量发展。

参考文献

[1] 赵刚.《印刷机械行业“十三五”发展规划》的编制及重点工作[J].今日印刷，2016（8）：15-17.

[2] 程俊，熊峰，蔡红霞，等.基于Windchill PDM系统产品结构树的研究及其性能优化[J].机械设计与制造，2009（12）：59-61.

[3] 邓越，赵长成，向生洲，等.Creo-Windchill平台的橡塑机械产品协同设计流程的分析与应用[J].橡塑技术与装备，2016（23）：72-75.