企业基于EPDM平台的标准化设计

赵敬 黄建瑞 赵焱

摘要： 制造企业标准化设计是企业发展重要环节，通过标准化设计建设，可以提高企业产品的质量及、效率及成本控制。同时，通过构建高效产品数据管理系统，可以实现产品数据的信息整合，实现协同设计、智能设计与创新的基础。

Abstract： Standardized design of manufacturing enterprises is an important part of enterprise development. Through the construction of standardized design， the quality， efficiency and cost control of enterprise products can be improved. At the same time， by building an efficient product data management system， we can realize the information integration of product data and realize the basis of collaborative design， intelligent design and innovation.

关键词： 标准化;数据管理;智能设计

Key words： standardization;data management;intelligent design

中图分类号：F407.67                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0185-03

1  背景

借助计算机应用技术的快速发展支持，现代制造业的产品研发设计已经逐渐转变为以三维设计为核心的时代，三维设计已经广泛、深入地应用于在机械行业中。三维设计突破二维平面局限，将产品设计提升至立体空间内，使得设计目标更加形象，更加直观，提升设计效率的同时，降低设计交互难度。同时，在产品设计过程中，与产品相关的设计属性、数据信息、工艺要求便添加到三维模型中，直接应用于设计、工艺及制造过程中，实现产品全生命周期的管理。

但企业往往没有有效的数据管理系统，缺少有效的管理平台去实现数据的统一管理，导致企业数据库越来越“臃肿”，安全风险越来越大。再者，由于产品的定制化需求越来越大，设计人员无法得到有效的标准要求约束，对标准数据的调用率越来越低，差异化数据越来越多，设计效率降低，设计周期变长，设计质量也越来越不稳定。

因此，如何有效利用数据管理平台与标准化设计来提高设计效率是目前业界亟待解决的技术问题。

2  标准化设计趋势

产品的标准化设计是对产品的共性结构制定统一的设计标准，并实现通用性应用。适用于技术上成熟，同系列產品的应用。

采用标准设计的优点是：

①提高设计质量，同类产品质量稳定;②减少重复性工作，加快产品设计速度;③有利于产品迭代研发;④便于实行构配件生产工厂化、装配化和施工机械化，提高劳动生产率，加快建设进度;⑤有利于产品设计成本控制，提高经济效益。

3  协同研发平台建设（EPDM）

EPDM取代原始“数据库”为标准化设计提供了一个更全面的建设平台。EPDM系统构建高效产品数据管理系统，整合所有的设计信息（需求信息、原理信息、计算信息、模拟信息、实验信息、模型信息、参数信息、工艺信息等等）实现所有设计信息的统计、汇总、计算与分析、智选、推荐，奠定智能设计与创新的基础。并依托数据交互窗口，以三维数据、三维工艺为载体，贯穿整个产品开发制造流程。

EPDM实现对产品有关的所有信息的管理，包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等;同时通过该系统的实施实现所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的管理，如产品的前期方案、评审、报价、模拟、审批、标准化等。通过系统实施提高生产效率，将产品设计数据全部三维模型化与参数化，利于对产品的全生命周期进行管理，加强对于文档，图纸，数据的高效利用，使工作流程规范化。EPDM能够有效组织企业生产工艺过程卡片、零件蓝图、三维数模、刀具清单、质量文件和数控程序等生产作业文档，实现车间无纸化生产。实现产品的技术、工艺、BOM、组织结构、产品标准、品种分类等信息的无缝共享和自动流转。缩短从设计到生产制造的周期，提高生产效率，降低产品成本，改善产品质量，加速新产品的创新，加强研发优势、生产制造优势、经营管理优势。最终可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境，在逻辑上将各个CAX信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。技术信息系统和管理信息系统的有机集成，构成了支持整个产品形成过程的信息系统，同时也建立了CIMS的技术基础。通过建立虚拟的产品模型，PDM系统可以有效、实时、完整的控制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。

在企业内部固化及内部简化简化同类产品规格数——通过平台固化设计流程及操作规范，实施大量的产品简化、类别整合化，最终产品标准化，在标准产品原形上实施参数化和模块化驱动，建立常规产品的快速研发中心。

协同研发平台建设（EPDM）主要包括以下两个阶段内容：

阶段一：

①优化设计工艺流程，保证设计工艺的关联性和一致性;②优化企业标准化规范化模板及各类设计库，保证数据重用;③实现图纸及文档的集中管理和关联存储，保证协同设计的需要;④实现图纸及文档的版本管理，电子审批等流程管理;⑤实现异地协同设计，保证各个工厂数据的统一;⑥利用二次开发实现在线编码，BOM表，生产明细;⑦建立企业协同研发平台，提升效率，减少重复劳动和沟通成本。

阶段二：

①在标准化、系列化、模块化基础上，采用参数化设计手段;②实现EPDM表单的结构化开发，将离散数据结构化管理;③实现EPDM到ERP的接口开发，系统之间无缝集成;④实现EPDM到MES的接口开发，实现设计生产一体化;⑤采用MBD三维标及条码技术实现车间无纸化。

4  平台建设与标准化结合过程优化

企业结合EPDM实现相关流程、规范的统一及标准，以便于在平台协同时遵循同一规则，避免新的“个性化”数据出现;

①优化设计流程：需要从改进现有设计方法入手，采用更合适的建模方式，模块化思维，最大程度的使用设计库中的零部件等各方面工作的优化，从而从整体上提升设计的效率。②标准化规范化：统一规范企业数据源（属性），各种设计库，设计模板，文档模板，项目模板，表单样式，报表格式等等。③图文档：将各人电脑上分散的数据统一集中管理，利用EPDM的图文档管理功能，将所有的电子档数据集中储存到企业服务器上，同时将日常工作中的文档与图纸按规定的结构统一存放，实现企业内部数据的实时共享。④工作流：将与研发、图纸审批、文档审批相关的流程统一放在PDM中进行管理，统一管理图纸文档的版本和流程状态，电子化审批可以提升工作效率，保证数据的唯一性。结合流程状态中的权限，可以有效控制图纸的设计、审核、发布、归档的状态，保證数据在安全可控的状态下最大程度的实现共享。⑤属性：统一管理设计、工艺、电气的模型属性，统一设计环境和模板，并且最大程度的减少数据的重复性工作，尽量保证数据录入一次，处处使用。可以根据统一后的属性进行快速检索，提高工作效率。

⑥设计库：统一规范和整理企业在设计过程中使用的标准件库、外购件库、通用件库和电气元件库，保证库编码的唯一和数据的准确，并且统一管理这些库的台账。⑦编码：统一采用在线申请编码的方式，以保证设计阶段的一物一码和设计重用性，减少使用邮件申请编码的繁琐，以及手工编码的错误风险。⑧BOM：统一各类BOM结构及报表样式，如设计BOM，工艺BOM，制造BOM，采购BOM，汇总BOM，报价BOM，小图明细等，统一报表样式，导出EXCEL，为二期ERP集成做好数据准备工作。⑨结构化表单：将企业应用的多种表单进行结构化整理，统一模板和填写的属性及名称，部分表单可以实现数据的结构化导入导出，方便企业进行数据分析和再利用。⑩车间图纸：测试三维尺寸标MBD的应用，使用EPDM的View客户端口下发图纸到车间电脑，初步实现车间电子化图纸下发。{11}异地协同：异地公司服务器部署，实现同步数据同步。{12}实现企业虚拟制造的目标。

企业所使用的三维设计软件应尽量做到统一，如此以来产生的模型属相，数据格式相对统一，管理相对规范，具体内容有：

①建立标准的设计环境，包括颜色、精度、单位、标注用注释类型等等;②建立标准的企业工程详图模板，一般根据企业标准制定，明细表、标题栏等等;③建立标准的企业三维原件库，将这类件使用系列零件设计的方式并储存在网络资源中，使用设计库调用;④建立标准的企业常用特征库，方法与上条相同，例如将常用的沟槽孔等等建立标准并储存到设计库中并共享，将会极大的提高效率并保证设计的准确;⑤建立标准的企业设计流程，这其实是一个范例性质的流程，每个企业都不同，大体是从接到设计任务书开始到完成设计的过程，就是从要求到布局到分部设计再到出详图;⑥建立标准的企业常用件的设计方法，将企业中最典型的零件的设计方法总结出来形成一个标准的画法从而节省时间。

企业通过实施EPDM系统，搭建统一稳健的信息化平台，提升企业整体信息化水平，建立统一、集成、共享的企业管理信息平台，支撑财务集中管控，支撑集中采购、销售的管理，实现内部交易的集成化处理。主要体现在以下几个方面：①实现订单、物料、设备、作业班组的后台管理;

②实现到产品、机床、作业班组的智能、精准排产;③实现加工程序及图文档的在线管理，与设备间的程序交互;

④实现设备实时状态在线监控;⑤打通产供销上下游业务连接，实现财务业务一体化;⑥建立符合SOA架构的数据服务总线，用于实现各独立企业信息系统之间的信息传递，有良好的开放性，通过建立统一、标准的接口服务，形成一套独立的数据接口平台。

全面应用EPDM系统，结合标准化管理，建立可视化、透明化、规范化的生产过程，改善和优化相关业务的产品信息管理等多个核心业务流程，制定严格的生产过程管理规范，建立高标准的生产管理系统，构建与生产过程密切结合的信息管理体系。通过生产BI，对生产过程数据进行实时统计分析，使得生产过程更加合理、高效。通过计划管理，严格控制订单信息、BOM数据、智能排产、计划下达、生产执行、工序汇报、检验入库等各个生产环节，并实时采集数据，及时对数据进行统计分析，加强生产管理决策支持，提升运营效率，降低生产成本，提高市场竞争力，构建快速、高效、精细化的生产管控体系。

5  行业案例

5.1 EPDM平台对内燃机的管理

在互联网+大趋势下，产品数据信息可以有效的实现EPDM平台化管理，并以此应对当前产品短周期、高质量的发展要求，这就要求企业能有效利用EPDM平台进行标准化模块设计管理，对市场需求做出快速响应，实现快速设计。

内燃机作为汽车管件部件，其特点是热效率高，体积小，质量轻，便于移动、启动性能好等。按照不同的分类方法可以把内燃机分成不同的类型，比如按照燃料分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机;按照行程可分为四行程和二行程;按冷却方式不同，可分为水冷发动机和风冷发动机;按照汽缸数目可分为单缸发动机和多缸发动机;按照汽缸排列方式可分为单列式和双列式;按照进气方式分类不同，可分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增壓式）式发动机。我们可以根据不同分类去进行化类别模块设计，这是一个很清晰的方向，依据不同形式的内燃机结构及特性，制作标准机型或者标准模块，并由EPDM进行统一管理，方便产品分类设计及标准参考。

同时，对于内燃机的结构，我们也可以进行细节设计划分，比如对内燃机的曲柄连杆机构、曲轴系统、连杆组、活塞组等部件优先进行模块设计，完成模块参数的定义、模拟与验证，并形成最终的、正确的标准化模块数据。并将此类数据利用EPDM系统进行有效管理，设计终端通过平台进行调用及协同设计，可以达到体质增效的最终目的。

同样的形式应用到内燃机附件产品管理中，也是非常有效的。通过不断细化模块、标准定义模块，形成模块数据库，并依据客户需求实现快速配置，完成产品最终设计。

5.2 EPDM平台协同标准化设计管理助力企业研发生产管理

目前，我国部分企业的发展总体呈现为：产品技术研发手段相对滞后，生产组织模式、生产智能化程度及加工工艺与国际一线品牌企业差距较大，精益管理和现代服务的水平急需提高。生产工艺活动大部分还依靠人工、单机加工，生产效率和产品质量一致性较低;设计方面主要采用CAD软件的应用，无设计系统管控。绝大部分企业还停留在劳动密集型的模式上，所以基本停留在以生产为主的人员、材料管理，实施ERP系统，基本上处于半透明的管理模式。在整体数据集成方面，尤其是与关键工序关键设备集成方面进展不足;单项应用未有效形成综合应用，数据模型建设不完善;数据未有效驱动业务，数据分析场景未有效与业务场景进行结合，工作模式未进行彻底转换;相同产品各个企业的产品及过控参数未形成一套标准，导致整体建设发展较慢。

绝大多数企业的数据管理出现分散无序的状态，企业内部呈现各自为政管理各部门的数据或信息，导致企业整体数据信息分散、应用效率偏低、信息统计数据不准确。然而随着企业发展壮大，业务板块扩增，对企业产品质量、生产效率、研发效率等要求不断提高，随之而来的业务数据量指数级别大幅度增长，企业发展过程中的信息化建设、数据管理平台搭建、信息数据管理标准化程度的不足之处逐步显现出来：

企业生产过程中参与研发的人员部分存在所在的部门不同，所在的领域不同，研发过程中导致信息存储在不同的部门、不同的领域，形成异构数据，造成信息分散管理，不能统一存储、统一分类、统一查询使用。日积月累，企业内部就会产生大量的异构数据，如果采用人工管理和维护这些数据就会占用大量个人力资源和空间资源，这极大限度影响了信息数据的管理效率和使用效率。

企业产品结构有难易之分，在产品设计、生产过程中，涉及生产计划安排、原材料采购、现场装配配餐、物流转运发货等环节，将产生大量的统计数据，企业没有好的产品数据管理平台，没能形成完善的数据管理标准。就会有各种核算报表，需要大量的人力才能完成这些报表，这样既没有实效性，又不能保证数据的准确性，还有可能造成返工和浪费。如果缺少信息沟通渠道，经常会发生设计重复、工艺编制重复、生产重复的问题，最终影响了企业的生产节拍，增加了生产成本，降低了生产效率。

EPDM平台的建立协同标准化设计管理可以综合解决上述企业在信息数据管理方面的薄弱环节，节约人力成本、缩短信息数据统计时间，保证了企业研发生产过程中使用信息数据的及时性、准确性。方便企业大量的信息数据统一管理，可追溯，避免了异构数据给企业发展带来的困扰。依托EPDM的搭建，可以形象地描述产品全部数据的相互关系，系统内部各部件之间的约束关系一目了然，使得数据分析场景与业务场景进行结合，转换了工作模式，改善了设计数据模型库的建设，优化了生产工艺，提高了生产效率。同时相同产品各个企业的产品及过控参数形成一套标准，企业通过标准化设计管理，在提高产品设计质量的基础上缩短了企业产品的研发周期，提高了经济效益作用和劳动生产效率。企业借助EPDM平台，打通信息沟通渠道，可以助力企业创新转型，更好的发展。

6  总结

标准化设计是为了提高产品设计的规范性，保证产品的稳定性，结合EPDM数据管理平台可以实现有效的数据及数据流管理，无论是从数据版本有效管理还是从建立标准库来说，都可以有效的固化规范，让标准化有标准平台管理，让流程彻底固化实施。各个企业的实际情况不同，但基本出发点一直，用有效的管理平台去管理标准化成果，方可以有效开展执行下去。

对于EPDM标准模块化平台建设，每个企业的需求或现状都不一样，还要涉及客户定制化的内容更是如此，明白了这个道理，我们一定要分清楚主次，把重要的先做好，再去关注细节，随着应用的深入和大家对系统的理解，我们有更多机会、有富余的时间精力去关注更为细节的问题。否则，本末倒置，一无所是。把事情做成远比把事情做完美要有意义的多，同样保证项目成功运行远比打磨项目细节要重要的多。

总之，平台建设实施需要企业各方积极参与进来，多动手多实践，多想办法解决重要问题。各方如果能够相互理解，相互配合，懂得解决问题，更懂得适当的妥协，建立在这样的基础之上，成功便是水到渠成的事情。

参考文献：

[1]李伟生，曾盛绰，翟红云.柔性工作流在PDM中的应用研究[J].现代制造工程，2005（12）.

[2]张英梁，郝怀明，赵玉萍.标准化在科研开发中的作用[J].石油工业技术监督，2006（12）.

[3]宋国建.企业标准化[M].中国标准出版社，2018.