基于PLM系统数字化三维制造工艺平台建设及应用

    PLM系统是产品的生命周期管理系统，将其应用到制造领域，进而建立数字化三维制造工艺平台，有助于管理制造成本，做好工艺路线的规划，明确工艺产品的分类，从而完成组装制造工艺的三维设计和机械加工工艺的仿真。企业通过加强各种工艺设备的管理，能提高工艺设计水平和工艺管理质量，同时还能缩短制造工艺准备时间，加快工艺产品的研发速度。

1 将PLM系统应用到数字化三维制造工艺平台存在的问题

    PLM系统应用到数字化三维制造工艺平台建设中，不但有助于提升ERP系统的工作效率，而且还能显著提高产品开发水平和企业产品加工能力。不过需要注意的是，在企业产品制造环节和生产调整环节，该系统并没有起到显著作用。究其原因，设计部门在设计数字化样本设备时，没有全面顾及产品制造的实际情况，导致数字化样本制造设备投入到生产阶段之后，与设计样本不符，从而出现了一系列实际问题。设计部门改进和修正这些问题不仅需要花费大量的时间成本，还需要一定经济成本，导致企业效益大幅度降低。因此，要使数字化样本制造设备能切实、有效地投入到数字化制造工程中，设计部门应全面、详细地分析数字化样本设备的三维数据，并以此为理论依据，进行生产产品的三维设计。在投人生产之前，设计部门可以对零件的加工环节和产品装配环节进行三维仿真，从而实现对制造类物料清单和工程类物料清单进行综合管理和配制，并向生产环节提供必需的技术数据、物料清单、报表等信息，确保产品采购、配制、加工等过程的顺利开展。接下来，本研究将具体阐述基于PLM系统的数字化三维制造工艺平台的建设及应用。

2 将PLM系统应用到数字化三维制造工艺平台建设的可行性方案

2．1 数字化三维制造工艺平台总体架构设计

    本研究以上海思普PLM系统软件为例，分析在产品研发环节，将PLM等系统应用到设计系统中。上海思普PLM系统软件是一款数字化企业的互动制造应用软件，本研究将其应用到数字化制造产品的研发阶段，将产品制造、工艺流程、产品资源等环节有机结合起来，并通过设计模型，实现对以上信息的全面管理。另外，本研究还将ERP与PLM系统集成到一起，使两个系统之间的数据信息能实现共享和交流。

    系统数据的共享流程如下：① 上海思普PLM系统软件数字化平台从PLM系统中获取数据信息；② 由PLM系统制定出产品的数字化模型，并将其通过集成系统传送到DPE环节，然后进行工艺规划和设计；③将产品的数字化工艺设计流程传送到DPM环节，然后对其加以数字化的制造仿真，具体包括机器加工仿真和装饰配置仿真；④ 利用3D Composer对整个数字化制造过程加以编制；⑤ 从集成系统中发送出实际工艺过程所需的工艺信息和物料清单。

    数字化三维制造工艺平台能实现工艺设计中数据输出和数据接收的同时进行，还能加以变更管理。输出的所有工艺信息、物料清单、丰富的数字化资源，都可以为工艺工程师提供巨大的价值。除此之外，对于生产企业的ERP系统而言，数字化平台实现了PLM系统与ERP系统的信息交流和共享，集成化管理模式有利于提高制造工艺过程的管理质量和管理效率。

2．2 以上海思普PLM系统为基础建立物料清单模块

    制造物料清单能够为三维数字化工艺平台，在生产环节以及物料进购环节提供参考依据。与此同时，制造物料清单模块中涵盖的层级信息，还能够为生产环节提供必要的技术支持。本研究以河北宣工为例，对其物料清单模块的建立加以研究。该企业结合自身发展需要，在制造物流清单模块中，加入了工艺流程中的物料数据(如喷漆、加工零件)、虚拟物料数据(如组合零件)等。除此之外，物料清单模块还有物料添加流程、装配流程、加工零件的分类、工艺制造辅料、原材料、加工材料等，并相应地明确每种材料的用量。

    企业通过PLM 系统平台，能得知制造物料清单以及制造物料清单模块中涵盖的每种物料的具体属性，制造物料清单模块能够在上海思普PLM系统软件中，通过以下流程实现各种功能，进而满足工艺制造对物料清单模块提出的各种需求。首先，在物料清单模块编辑完成后，应对其进行发布，也就是将物料清单模块发送到PLM系统中，审批通过后，物料清单模块即可开启发布功能，此时，PLM系统会将完成发布的物料清单模块连接到ERP系统中，实现物料清单模块与ERP系统之间的信息交流和共享。实践结果显示，以上海思普PLM系统软件系统为基础建立的物料清单模块，能满足河北宣工对于物料清单业务的要求。

2．3 以上海思普PLM系统为基础的三维机加工艺模块

    三维机加工艺模块是以完成编制的机加工艺流程为基础，涵盖加工设备、辅助设备等在内，对虚拟切削工艺采取的仿真，进而增强数控加工的施工效果。三维机加工艺模块与传统机加模式相比，同样属于三结点结构，不同之处在于三维模块的数据类型属于三维模型。三维机加工艺模块的编程，需要由PLM系统导人数据，通过STEP接口将产品的三维模型传输到三维机加工艺模块中，同时还会导入工装夹具等数据信息。在全部相关模型导入模块之后，PLM系统将开始工艺设置环节，具体包括制造零件及材料的设置，安全范围及加工范围的设置。在完成工艺设置后，还要计算刀具轨迹，从而确定仿真结果的真实性，并开始机加工工艺仿真，通过对切削过程的仿真，验证加工精度和余量。

2．4 以上海思普PLM系统为基础建立三维装配工艺模块

    以上海思普PLM系统为基础建立的三维装配工艺模块，是对三维模型的装配环节和拆分环节进行仿真。从系统类型来看，三维装配工艺模块是以ERP系统的结构形式加以编制的，因此应属于流程类工艺模块。在三维装配工艺模块中，工艺人员需要将产品的三维模型，借助PLM系统的STEP接口，输入到ERP系统中，传输内容包括装配流程、使用工具、工艺材料等各项数据信息，并对工艺工程加以仿真验证，确定三维装配工艺模块的实践可行性。根据产品的复杂程度不同，其编制难易程度也有所不同，具体有并行工序和工序嵌套两种结构类型。在运用三维装配仿真之前，工艺人员应利用工序图对装配工序加以动态化分析，通过工序图，能够体现工序之间的联系，以及装配过程的重要环节，使工艺人员能更加便捷地调整工艺顺序与结构。

3 结语

    本研究主要分析了借助上海思普PLM软件建立三维数字化工艺平台的可行性，以物料清单和三维加工等建立工艺平台为主要内容，分析了实际应用效果，并通过仿真验证了PLM系统集成的可行性。PLM 系统实现了对制造工艺平台整个流程的全面管理，并与ERP系统形成有效的结合，进而实现工艺设计水平、产品设计能力的提升，降低了整个制造过程的经济成本和时间成本，进而显著提升了制造效率。