張博 齊曉莉 王聰

摘 要：本文主要對產(chǎn)品設(shè)計過程中設(shè)計與工藝的關(guān)系進行分析，并對其中的工藝協(xié)同設(shè)計進行了詳細分析與研究，闡述如何實現(xiàn)工藝協(xié)同設(shè)計的過程，從而提出通過數(shù)字化管理平臺來實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計和工藝協(xié)同設(shè)計的理念，以期為研究產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計并將其協(xié)同起來的學(xué)者提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化管理平臺；產(chǎn)品設(shè)計；工藝協(xié)同設(shè)計

中圖分類號：TH166；TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）16-0057-02

Analysis and Research of Process Design Synergy in Product Design Process

ZHANG Bo QI Xiaoli WANG Cong

Abstract： In this paper， the relationship between design and process in the process of product design was analyzed，and the process collaborative design was analyzed and studied in detail. The process of how to realize the collaborative design of process design was described. The process of how to realize the collaborative design of the process was expounded， and the concept of product design and process collaborative design was realized through the digital management platform.It is hoped that the research in this paper can provide a reference for researchers studying product design and process design.

Keywords： digital management platform；product design；process collaborative design

隨著設(shè)計與制造數(shù)字化進程的發(fā)展，產(chǎn)品數(shù)字化的要求越來越高。在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)得到了廣泛推廣和應(yīng)用，很多企業(yè)引進CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)一起構(gòu)建數(shù)字化管理平臺，對整個產(chǎn)品進行數(shù)字化管理。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，工藝協(xié)同的重要性也越來越凸顯，因為在同一平臺下共享數(shù)據(jù)資源，使得產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)的交互變得越來越緊密，也大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。為此，本文對產(chǎn)品設(shè)計過程中的工藝協(xié)同進行深入分析及應(yīng)用。

1 產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的關(guān)系分析

產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計相互依賴，互為反饋：工藝設(shè)計應(yīng)支持產(chǎn)品設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計確定的產(chǎn)品功能，同時也反饋產(chǎn)品設(shè)計的不足；反過來，產(chǎn)品設(shè)計也應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)能力，確保產(chǎn)品能以適當(dāng)?shù)某杀?、交期和質(zhì)量生產(chǎn)出來[1]。隨著設(shè)計制造理念的發(fā)展及數(shù)字化在產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用，產(chǎn)品的研發(fā)過程也發(fā)生了翻天覆地的變化，實現(xiàn)了從過去單一的串行設(shè)計模式到并行設(shè)計模式，再到現(xiàn)在的數(shù)字化平臺協(xié)同設(shè)計模式的發(fā)展?，F(xiàn)將這三種模式以圖（見圖1）的形式進行比較。

從圖1中可以清晰地看到，在整個產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)過程中，并行設(shè)計要比串行設(shè)計縮短研發(fā)周期T1，協(xié)同設(shè)計要比并行設(shè)計縮短研發(fā)周期T2，協(xié)同設(shè)計的效率最高。在協(xié)同設(shè)計過程中，整個產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計是在同一個環(huán)境下進行的，通過數(shù)字化平臺共同進行產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。協(xié)同設(shè)計能讓工藝設(shè)計更早地參與進產(chǎn)品的設(shè)計過程中，在進行產(chǎn)品概念設(shè)計時，就能通過數(shù)字化平臺讓工藝設(shè)計人員參與進來，了解設(shè)計師的設(shè)計理念，從而讓工藝設(shè)計人員參與整個產(chǎn)品的設(shè)計過程，這樣能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，進行工藝性研究，提出好的建議，提高設(shè)計方案的可行性和可靠性，最終提高產(chǎn)品的研發(fā)能力，縮短研發(fā)周期[2]。

2 產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計分析

圖2為產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計原理。從圖2可以看出，在產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程中開展的設(shè)計活動、工藝活動、實驗活動及其他和設(shè)計相關(guān)的活動，都是圍繞設(shè)計圖紙在同一個平臺空間下展開的[3]。這樣設(shè)計師和工藝師可以同時看到設(shè)計圖紙，工藝師就能更早地參與產(chǎn)品設(shè)計，對設(shè)計圖紙進行工藝性審查并提出改進意見，或者進行工藝性試驗，為最終設(shè)計圖紙的定型提出技術(shù)支持，從而提高產(chǎn)品設(shè)計的效率和成功率。

3 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)及其應(yīng)用

3.1 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)

基于協(xié)同原理的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的集成，以Web的項目管理與工作流程管理系統(tǒng)、協(xié)同工具集為基礎(chǔ)，實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的過程集成、信息集成和知識集成。協(xié)同工作模式下，協(xié)同平臺的建立是實現(xiàn)分布式系統(tǒng)間知識集成的基礎(chǔ)[4]。

協(xié)同設(shè)計是指區(qū)域分散的設(shè)計群體，借助計算機及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，共同協(xié)調(diào)與協(xié)作來完成一項產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)。在協(xié)同設(shè)計過程中，協(xié)作群體利用協(xié)同平臺的工作流管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、應(yīng)用工具集（CAD/CAPP/PDM等）和協(xié)同工具集（電子郵件等）等，通過知識共享、文件傳遞等方式，對群體聯(lián)盟內(nèi)的共享顯性知識進行借鑒、引用和采納，實現(xiàn)知識的融合和內(nèi)化，并且通過必要的溝通與交流，完成產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計[5]。

3.2 基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)的應(yīng)用

基于協(xié)同工作模式的CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)集成是一個新的事物，其能較好地處理設(shè)計系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互問題，將產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計有機協(xié)同起來。一個產(chǎn)品在設(shè)計階段，往往需要使用不同的設(shè)計軟件，如用AutoCAD繪制二維模型，用UG建立三維模型，因此，就產(chǎn)生了不同系統(tǒng)之間的信息交互問題。此外，在工藝設(shè)計中，也存在從設(shè)計內(nèi)容中獲取信息時，由于設(shè)計軟件的不同造成數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)導(dǎo)入出錯等問題。通過PDM和CAPP系統(tǒng)可以解決上述問題。由于PDM統(tǒng)一管理與產(chǎn)品相關(guān)的全部信息，不同設(shè)計軟件的信息傳遞通過PDM系統(tǒng)進行，CAD、CAPP通過PDM提取需要的信息，并將結(jié)果反饋給PDM系統(tǒng)，最終實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計在數(shù)據(jù)上的交流和共享[6]。

根據(jù)上述分析，在實際應(yīng)用中，筆者將CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)整合在一起，達到協(xié)同工作的目的。產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程見圖3。從圖3可以看出，設(shè)計師在CAD系統(tǒng)下進行產(chǎn)品模型設(shè)計，通過PDM系統(tǒng)對設(shè)計的產(chǎn)品模式數(shù)據(jù)進行管理，最終生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（EBOM）。然后，由工藝師在CAPP系統(tǒng)中進行工藝設(shè)計，并生成工藝結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（PBOM），最后將數(shù)據(jù)推送給ERP系統(tǒng)。整個過程是通過CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)將設(shè)計和工藝結(jié)合起來進行的，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和共同研發(fā)的目的。

4 結(jié)語

通過本文的分析可知，工藝協(xié)同設(shè)計是基于CAD/CAPP/PDM等系統(tǒng)整合的數(shù)字化管理平臺下產(chǎn)生的產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計協(xié)同工作的一種模式，其處于同一個空間，通過系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進行信息交流、共享和傳輸?shù)?，最終將工藝過程和設(shè)計過程協(xié)同起來。這有助于產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)，也大大提高了產(chǎn)品研發(fā)的效率和可靠性。

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