离散制造业产品全生命周期管理PLM应用研究
随着智能制造的提出和相关技术的不断发展 ， 传 统 PDM已无法满足离散制造行业的发展 。 作为PDM的扩展 ， 产品生命周期管理PLM已成为企业发展的必经之路 。
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引言
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离散制造业在我国工业领域长期占据重要位置 ， 但是传统的离散型制造企业在创新能力、生产效率和 效益、生产模式、信息化建设、研发能力等方面仍有待提高 ， 这些因素制约着智能制造模式在我国工业中的 快速发展 。 产品数据管理平台PDM技术已在很多制造行业中得到广泛应用 。
由于离散制造行业产品品种多、批量小 ， 在离散制造行业中产品数据管理 PDM 的功能依然以管理设计图纸模型数据为主 。 随着智能制造的提出和相关技术的不断发展 ， 传统PDM已无法满足离散制造行业的发展 。 作为PDM的扩展 ， 产品生命周期管PLM已成为企业发展的必经之路 。
离散制造行业基于订单进行设计 ， 设计周期长 ， 出错率高 ， 同时仿真复杂 ， 设计与产品使用脱节 ， 产品交付后往往难以追踪 。 通过PLM平台的建设 ， 可以实现设计、工艺仿真、制造一体化 ， 使得产品设计周期和设计质量得到大幅提升 ， 产品升级改进周 期大大缩短 。
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产品全生命周期管理平台的架构
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现代产品生命周期管理平台中的内容相当丰富 ， 为智能制造提供了许多信息化工具 ， 其主要功能如图1所示 。
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工厂层：通过对工厂整体工艺规划、生产设备布局、生产过程进行仿真 ， 确保产品生产过程顺利进行 。 离散制造由于生产节拍不一致 ， 各生产工位之间、生产工位与物流系统之间都需要协同 ， 因此在建厂或者工艺改造时 ， 应充分考虑各种因素 ， 避免工厂工艺节拍失调和投资浪费 。
产品设计层：在产品设计时利用三维参数化设计工具、设计成本控制、产品性能仿真等手段 ， 在缩短设计周期的同时保证设计质量 ， 并从设计端控制设计成本 ， 实现目标成本管理功能 。
工艺设计层：工艺包含结构化三维工艺、三维加工仿真、三维装配仿真等内容 。 通过结构化的三维工艺 ，将工艺数据传递给下游MES系统 ， 指导各工位按工艺要求进行相应工序内容 。 通过三维加工仿真与三维装配仿真 ， 确保产品工艺设计的合理性和准确性 。
制造层：将制造所需数据通过WEB、3D-PDF等形式进行分发展示 ， 使得车间生产员工更直观地看到产品和工艺内容 ， 将工艺人员编写的加工程序发送给现场数控设备 ， 并将现场数控设备的最终程序保存至PLM系统 。
售后层：通过现场采集的数据对产品进行不断改进 ， 通过售后数据的整理分析 ， 实现产品售后追踪 ， 解决产品存在的问题 ， 进行更新换代 。
平台层：通过项目管理、资源库管理、知识库管理、BOM管理、协同管理以及集成接口等 ， 实现平台与设 计分析工具软件以及各系统的互联互通 ， 并对平台内的数据进行归档分析 ， 保证数据传递的正确性和及时性 。 与此同时 ， 实现企业内部设计到制造、企业外部上下游企业对模型的重用和同一平台协同 ， 达到提质增效和知识积累的目的 。
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数字孪生模型的发展与应用
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随着PLM技术的不断发展 ， 西门子公司提出了数字孪生模型的概念 。 数字孪生模型不是一种全新的技术 ， 它具有现有的虚拟制造、数字样机等技术的特征 ， 并以这些技术为基础发展而来 ， 如图2所示 。
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虚拟制造技术以虚拟现实和仿真技术为基础 ， 对产品的设计、生产过程统一建模 ， 在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用及回收整个生命周期的模拟和仿真 ， 从而无需进行样品制造 ， 在产品的设计阶段就可以模拟出产品及其性能和制造流程 ， 以此来优化产品的设计质量和制造流程 ， 优化生产管理和资源规划 ， 达到产品开发周期和成本的最小化、产品设计质量的最优化和生产效率最高化 ， 从而形成企业的市场竞争优势 。
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