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在上核信息化建設的過程中,已成功利用 CAD/CAE/CAM 等技術實現了核電設備研發、設計、優化分析和制造的數字化,極大地提高了核島蒸汽發生器和核島主設備等產品的設計質量和設計速度。但核電設備的加工和制造需多專業協作加工,實施的周期較長,屬于典型的離散型制造。因此,其生產過程較復雜、文檔繁多、跟蹤困難、數據種類多且使用者多、存儲格式多樣,從而造成數據的共享程度低、數據傳遞速度慢、業務數據難以集成、數據的管理水平低,更嚴重的是將導致設計和制造中的一些失誤,制約企業進一步縮短產品研發和制造的周期。為了解決這個問題,上核采用PDM/CAPP 來對產品信息進行有效的組織和管理,以保證產品設計、工藝和生產信息的一致性和同源性,從而為企業的信息化管理打下堅實的基礎。
一、生產特點及數據管理存在的問題
PDM系統的開發和實施是一個非常復雜的系統過程。必須要考慮到被實施企業的實際特點,結合該企業的產品特點、經營模式和現有的、可實施的計算機技術,從PDM的基本思想入手,建立企業PDM系統的基本框架,在此基礎上才能分階段地開展具體實施工作。開目公司通過前期對上核的產品 特點以及開發、制造流程進行了詳細的調研和分析,為后續PDM/CAPP系統的設計奠定了基礎。
1.企業產品生產特點
上核作為國內核島主設備和化工設備的主要供應商,相對于其他行業的產品來說,其產品生產具有以下特點:①生產模式:單件小批量生產。②設備狀況:以數控設備和加工中心為主,大型設備較多,投資巨大。③設計模式:按照業主或核電研究院提供的紙質圖樣轉化設計。④工藝模式:以機加工、冷作和焊接工藝為主,多專業協作加工流轉型。
2.企業產品數據管理存在的問題
一個核電設備項目的完整過程包括訂單處理、項目策劃、技術準備、采購、制造和質控等幾個階段,而每個階段都由不同部門的人員進行處理,每個階段都有不同的下級任務,過程中輸入輸出的文檔數以萬計,不同的輸出文檔有不同的簽署確認流程。但在項目執行的過程中卻沒有信息的反饋,導致高管和項目管理員看不到整體直觀的項目進展情況。同時,相關文檔的長期流轉和分散保存,易丟失且不易查詢和借閱,更不利于相互協作。更嚴重的是,多種因素(如外來設計變更、內部生產工藝的變化或材料供應變化等)引起的技術文件變更,由于更新、換發的不及時,會造成版本管理上的混亂,降低技術文件的有效性和權威性。加之不同技術文件的調閱權限控制不力,易造成技術密秘泄漏和埋下安全隱患等。如圖 1。
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二、項目解決方案
1.網狀多視圖數據管理
核電設備數據種類多、使用者多且存儲格式多樣,必須對其進行有效的管理,以保證數據的完整性、一致性、安全性和快速可用性。PDM通過提供產品數據多視圖功能,為不同崗位上的用戶提供不同角度的數據視圖,從而使不同人員對數據的使用和查詢能夠各取所需。如圖 2。
在對產品進行多視圖管理的同時,建立各類產品數據之間的網狀聯系,將所有產品數據聯系為一個整體,在不同對象之間形成一個脈絡清晰的關系網,從而能夠方便地從一個對象順藤摸瓜找到與它相關的其他對象。如圖 3。
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2.自動化流程管理
由于核電設備自身所具有的質量要求高、制造周期長、過程復雜和配套鏈長等特點,造成文檔繁多,跟蹤困難,管理難度大,過程遵從性和研發效率存在矛盾等問題。針對企業業務流程存在的問題,項目組提出流程管理自動化的解決方案,在按質量保證體系和用戶要求管理研發過程的同時,滿足進度要求:①設置項目管理規范,自動分解項目任務;②設置過程文檔模板,自動創建符合規范的輸出文件;③設置圖文檔簽審流程規范,文檔自動流轉,電子簽名;④自動通知任務執行,自動報告任務超期;⑤對階段任務的完成自動進行文檔完整性和狀態正確性檢查。如圖4。
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3.數字化工藝與制造
工藝數據是制定車間作業計劃、加工裝配的關鍵數據,而工藝方案的優劣只有在制造中才能得到真實反映,且車間制造的反饋數據是進行工藝優化的重要依據。
在上核原有的設計制造模式中,工藝規劃和制造相脫離,兩者以串行方式進行,實際制造情況與工藝方案存在較大的偏差。通過實施PDM,將產品的設計和工藝信息無障礙、無衰減地發布并傳遞到制造部門,將工藝與制造相融合,真正地實現數字化工藝與制造。
4.全范圍數據安全保障
核電設備關系到重大人身和社會安全,因此對其數據管理的長期安全性、歷史可追溯性和保密性都有很高的要求。
PDM基于角色與用戶自定義權限的授權,通過全面而細致的靜態權限和動態權限分類安全機制,保證數據不被非法訪問和破壞。動態權限可隨著工作流程的流轉自動授予和收回,在保證數據安全的同時,也極大地減輕了授權管理的工作量。
5.標準化工藝設計
由于核電站的特殊安全性和可靠性的要求,核電設備普遍具有高標準、高性能和高可靠性的要求,具有多種強制性的行業標準,因此需要建立基于行業標準的設計過程管理。據此,在PDM/CAPP系統中實現工藝信息模型標準化、工藝文件標準化、工藝流程標準化、數據來源標準化、數據內容標準化、輸入輸出標準化及工藝流程標準化等。同時,PDM/CAPP系統還應擁有強大的統計匯總和報表定制功能。
三、實施效果
1.實現核電設備企業工藝制造一體化
核電設備企業以前的工藝設計都是以二維工程圖為基礎進行的,CAPP也主要采用基于二維的工藝規劃模式。實施PDM/CAPP后,企業突破傳統的工藝設計模式,進行三維產品模型環境下的工藝設計。通過面向制造的工藝規劃和工藝信息在制造現場的集成應用,實現工藝設計與制造的一體化, 提高數控設備的利用率,解決了困擾企業的高端數控設備利用率低的問題。
2.全方位數據安全策略,保證數據的歷史可追溯性
在上核PDM/CAPP項目中,從最底層的數據庫信息存儲到數據庫訪問的開發工具和環境,以及應用組件、信息系統等每一個層次都設置安全措施,并將數據安全管理與項目管理相互配合,強調項目數據關聯性追溯,實現了基于項目的數據安全管理,構筑全范圍的強大的安全屏障,保證核電設備幾十年歷史數據的可追溯性。
3.建立起適合核電設備企業信息化的總體解決方案
上核PDM/CAPP信息化支撐平臺的實施,提出了適合支撐核電設備行業“數字化工藝與制造”的信息化平臺解決方案和實施方法,主要包括核電設備企業的業務模型、產品數據模型、工藝知識庫和標準庫,以及完整的實施過程規范等,成為核電設備企業信息化的整體解決方案樣本。
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