基于工艺装备在设计、使用、维护、报废等全生命周期内的诸多问题和对企业竞争力构建的重要性，很多企业引入了工艺装备信息化建设，主要优势有：1）提高设计效率，降低设计难度；2）使设计标准化，降低运营成本；3）保留设计师的设计成果，促进设计更新改进；4）通过关联相关行业的数据，让设计专业化，提高工装设计制造的竞争力。同时，各个企业产品间存在差异，工艺装备的信息化建设也因此具有了特异性，但这些特异性不是信息化建设的阻碍，反而是信息化建设的意义所在，本文旨在通过普适性的方式在技术端和管理端提供信息化建设的启发和思路。

1 工艺装备信息化建设基础要求

为了解决企业工艺装备在其全生命周期中需求、设计、制造、使用及报废环节的数据方面的一致性问题，开发的工装管理系统基本要求如下。

1）工装设计过程中，设计人员可以对相似工装信息进行汇总和查询，避免工装的重复设计；为了确保工装在后续制造、使用、维护和报废环节的低成本和便利性，零件设计的时候需要通用化、标准化；

2）能与现有的软件系统共享数据。既可以与所需要保障的产品数据系统（PDM）的集成，又可以与生产的计算机辅助工艺过程设计（CAPP）的数据集成，起着呈上启下的作用；

3）工艺装备设计部门、使用部门、所有部门可以在同一平台进行审核、审批，实现信息及时、准确的传递；

4）工装的采购合同，制造费用等实现信息化统一管理；

5）对工装分类管理，建立工装出入库管理台账、库存台账；

6）对在库工装进行账务管理，日常维护等；

7）实现工装盘点，保证账务一致；

8）有相应的单据打印、Excel 导出等功能，有数据导出接口以便和外部数据信息交互；

9）对库房工装利用情况、出入库情况进行分析，统计分析工装的使用频率、损坏程度、返修状况等。

2 工装管理信息化建设核心内容

通过对工艺装备全生命周期的流程节点和相关人员职责的梳理，将信息化建设核心内容简化为工艺装备过程管理和工艺装备实物管理。工装信息化建设相关的人员职责如表 1 所示。

表 1 各相关人员职责

2.1 工艺装备过程管理

为了保证企业各部门在生产过程中对工装信息能及时跟踪和预测，获取工装需求、设计、生产、使用、报废等过程中的足够信息，使工装管理的业务部门、人员能协同作业，工装管理系统需要集成关联软件系统，实现工装管理全企业范围内的数据共享。

2.2 工艺装备实物管理

工装实物管理的重点是确保工装有效。状态良好的工装可以保证产品加工时的时效性和质量稳定性，为了避免耽误生产或导致批量产品质量问题，需要制定工装使用规范，做好工装预防性维护和备件安全库存，对问题工装及时维修，并定期巡查盘点，每个环节的预防性措施都是为了确保工装实物的有效性。总之，良好的工装管理系统可以确保企业生产不受影响。

3 工艺装备系统建立方式

在产品开发初期就需要启动工装的构思设计和全生命周期规划，从工装需求、设计、制造、使用、维护到报废，涉及的节点多，每一个节点中需要把控的关键点也很多，这些节点和关键点的管控手段各种各样，使用传统的纸质化、表格化等方式难以实现精细化管控，结合现代化信息管理系统及工具则可以有效地实现全生命周期横、纵向的管控，有效提升管理水平。建立全流程的信息化系统，利用信息化管理使工装设计数据、资源重复利用，从而实现知识积累，达到工装快速设计、精益制造与数据管理的目的，信息系统的建立有以下方式。

3.1 基于 UG 平台的工装数据管理

UG 是现代化制造业数据设计、管理的虚拟化平台，软件内嵌入了工装的技术模块，充分利用其在数据设计、管理和虚拟化仿真方面的能力构建一套工装设计数字化平台是一种简单有效的方式。建设独立的工装标准库，标准库中包含有关的标准文件、标准件和相关数据模型，以公司工作站为数据存储位，工装设计单位对数据有读、写权限。

3.2 基于 PDM 的工装管理系统

PDM 作为 2D/3D 标准化、通用化、模块化数据库的载体，通过 CAPP 获取产品工艺规程，实现产品设计和工装设计间的信息交流，实现无缝对接。

4 基于 UG 平台的工装数据管理

工装数据管理平台的宗旨是为产品开发提供保障，与产品开发协同是其存在的必要条件。产品开发过程中为了验证工艺可行性和可实现性需要调动工装管理系统中的数据。为了保障产品和工装数据的安全性，系统需要对操作人员的权限进行管理，避免错误修改或删除数据。

4.1 系统构成基础

工装数据管理平台服务于多个部门和多个节点，需要有主机和从机协同的网络拓扑，理想的系统网络拓扑关系如图 1 所示。

图 1 系统网络拓扑关系

工装数据管理的基础是构建一个工装标准系统，包含国标件、企标件、外购件等，根据零部件的特性，将各个子零件纳入不同的标准里面，标准系统为工装标准化和平台化构建了基础，有写入权限的人员可以将日常工作中必须的零件放入对应的标准库中，便于随时调用。系统构成如图 2 所示。

图 2 工装标准系统构成

4.2 工装标准系统界面展开

按照逐级展开的原则，对构想的工装标准系统从宏观到微观进行逐级阐述。

4.2.1 登录工装标准系统进入首页

首页简单明了地展示了各个标准库，如图 3所示。

图 3 工装标准系统首页

4.2.2 工装标准系统进入子系统

点击外购件库、国标件库、设计件库等，其展开如图 4 所示。

图 4 工装子系统展开图

点击子系统中具体的零件，打开具体零件界面（以 KOSMEK 外购件为例，如图 5 所示），至少应包括以下功能：2D/3D 输出、图片展示、返回键等。

图 5 工装零件级展开示意

4.2.3 系统开发时的注意事项

1）为确保系统数据的安全性，根据工程师在工装标准系统中的作用和职责，建议只对数据管理员设置读、写、改权限，其他工程师只配置读的权限；

2）以开放的姿态，降低访问权限门槛，让企业设计人员，使用人员都能登陆、访问、查看；

3）写、审、准都变为绿色的时候表示数据写入完成，可以下载使用；

4）输入包括相关件的 2D/3D/PDF 文件，输出至少要满足 2D/3D 数据下载，下载的数据要和设计软件格式匹配；

5）数据的输入、转出要开放，让其相关子项有自我更新、改正、存储的功能；

6）结构相同，尺寸不同的零件应该以参数化设计的方式建立数据库，调用的时候只需改变参数就能正确调取。

5 基于 PDM 的工装管理系统

PDM 系统是功能全面的分布式产品管理平台，适用于工装全生命周期内的全部信息共享。PDM 主要有以下五大功能，如图 6 所示。

图 6 PDM 五大功能

PDM 系统融合了产品设计、工艺管理、生产制造等，在 PDM 系统上开展产品和工装的全生命周期活动是现代化企业的必经之路。该系统能实现快捷迅速的数据传递，与多种应用系统集成，支持并行工程、缩短开发周期。

由于 PDM 系统中已存在企业产品标准件库，再建立工装标准系统时，只需在 PDM 平台上建立工装管理模块即可。工装管理系统业务框架如图 7所示。

图 7 工装管理系统业务框架

综上所述，基于 PDM 工装管理的体系包含应用级、数据级和客户级，如图 8 所示。

图 8 基于 PDM 工装管理的体系结构

基于 PDM 的工装管理系统包含数据管理、权限管理、系统集成和过程管理，每个管理模块包含多个子功能，如图 9 所示。

图 9 工装管理系统的功能

根据以上分析，构建的基于 PDM 的工装管理系统界面展开如图 10 所示。

图 10 基于 PDM 的工装管理系统界面示意

界面包括了类、项、件、2D/3D 图、搜索功能、操作功能，还应该增加数据更新输入模块。

6 工装数据标准化和知识管理

6.1 工装数据的平台化和标准化

平台化和标准化是构建工装管理系统的基础，涉及工装全生命周期的每一个环节，包含工装需求技术规范的平台化、工装设计方法和流程的平台化、工装制造工艺的标准化、工装使用的规范化和工装报废的标准化。

6.2 建设工装知识库

当前大多数公司的工装设计水平依赖于工程师的能力，构建一个可以协助工程师进行开发的工装知识库可以有效地提升工装设计水平，该知识库集成了大量的标准、规范、手册或案例，能够适时地提供给工程师进行失效规避和预防，提升企业工装设计能力和管理能力。

7 结束语

信息化建设是制造型企业现代化建设的途径。本文结合 UG 平台在数据设计方面的优势和 PDM 系统在全生命周期管控方面的优势，提供了一种建设服务于制造型企业各相关人员的工装信息化系统。通过基于 UG 平台的工装数据管理信息化建设可以将技术人员从大量繁重、无意义的工作中解放出来，让他们将更多的精力投入到新设计等具有创造性的工作中。通过基于 PDM 的工装管理系统信息化系统的建立，将工艺装备管理全生命周期化，利于需求、设计、制造、使用、维护、报废所有环节的相关人员，也有利于公司的资产管理和工艺装备持续更新。

作者：比亚迪汽车有限公司新技术院 魏志奇