离散制造业概述

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生产-加工: 信息
加工 计划 概念设计 详细设计 设计验证 生产 生产
• 该阶段需要什么样的信息?
– CAD 几何和制造要求文档
• 该阶段创建什么样的信息?
– 定义材料去除过程的刀具路径 – 描述切削刀具如何从毛坯上切除材料的加工机床代码.
• 这些信息流向何处?
– 到设计评估, 准备生产的车间 – 到工摸具生产
计划 计划
概念设计
????? 详细设计
设计验证
Approval • 该阶段需要什么样的信息?
– 详细规格和产品规范. – 概念设计团队创建的2D 草绘, 3D 模型 , 原型
• 该阶段创建什么样的信息?
– 2D & 3D 的图纸和文档，数字化 CAD 模型 – 明细表 (BOMs),详细规格和工作指导 – 操作手册，服务支持文档
• 这些信息流向何处?
详细设计: 谁参与其中?
计划
概念设计
????? 详细设计 设计工程师 , 结构工程师 , 电气工程师 , 技术插图和文档工程师
• 他们关注什么?
– 产品符合技术要求并且所有部件能够组装到一起 – 产品可以被制造 – 让产品按时上市并低于或等于预算
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详细设计: 信息
• 流程制造行业
– 产品为非构造型，即通过化学分解、合成或生物发酵使物质改变成另外一种物 质 – 钢铁、有色冶金、化肥、石化、化工等
• 离散、流程混合行业
– 产品前半段为流程，后半段为离散。产品成本中包装占较大比例 – 制药、食品加工、酒、烟草等
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术语
Injection Mold Work instructions PDP Shop floor Globalisation Sheetmetal CAE Digital model definition 2D Design optimisation CAD 3D models Surface finish Mock-up CAM Deliverables Form, fit & function Model clean-up & repair
离散制造业概述 History of Discrete Mfg
什么是离散制造业?
制造业按其产品制造工艺过程特点总体上可概括为流程制造和离散制造。相 对于连续制造，离散制造的产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序 的加工最终装配而成。 • 离散制造行业
–产品为构造型，生产过程只有形状的改变，没有质变 –包括计算机、家电、汽车、航天和机械设备
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详细设计: 问题和挑战
概念设计
????? 详细设计
• 手动的工程计算且缺少文档 – 手动的过程容易出错 > 质量问题 “这个的紧迫性是什么 ? – 没有保证用途的跟踪 为什么是这样?” > 缺乏质量控制 • 当和外部合作伙伴和供应商工作时保护知识产权 – 设计可能被其他公司拷贝 > 丢失市场份额. “这个的紧迫性是什么 ? – 增加入市时间 > 增加的成本 为什么是这样?” • 不能开始技术文档准备直到详细设计完成 – 没有文档产品不能发货 > 延长产品交货 “这个的紧迫性是什么? • 技术文档图纸由手工创建或是导入的 为什么是这样?” – 手工过程易出错 – 增加入市时间 “这个的紧迫性是什么? – 增加的成本 为什么是这样?”
• 这些信息流向何处?
– 到设计评估，市场和客户关注小组听取反馈. – 到原型制造、测试和分析 – 设计完成后到 生产
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设计验证: 谁参与其中?
计划 计划
概念设计
详细设计
设计验证 • 分析人员 , • 结构工程师 (有时是设计师), • 测试工程师
生产
• 他们关注什么?
– 产品的安全性 – 产品的耐久性 – 产品是否达到所有的性能要求
产品生命周期管理
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传统PDP的问题和挑战
工模具 生产 生产
加工
概念设计
详细设计
设计验证
检测
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问题和挑战 – 改变!!
工模具 生产 生产
加工
概念设计
详细设计
设计验证
检测
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概念设计: 问题和挑战
概念设计
• 当前的软件设计工具很难使用
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概念设计: 谁参与其中?
计划 计划 • • • •
概念设计 概念设计工程师, 工业设计师 , 工业工程师 , 分析师
• 他们关注什么?
– 易用性，柔性和创造过程. – 通常喜欢用铅笔、笔和马克笔快速生成定义产品外观和感觉的概念设计.
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概念设计: 信息
计划 计划
– 抑制了创新过程和柔性 – 设计意图不能被捕捉或交流
• 设计不能如：意图 > 艺术吸引力妥协 > 不能吸引客户 • 设计意图混淆 > 入市时间延长 “这个的紧迫性是什么 ?
为什么是这样?”
• 创造原型和模型缓慢
– 增加成本 >入市时间延长 “这个的紧迫性是什么? 为什么是这样?”
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术语
• PDP
– 产品研发过程产品研发过程
计划
概念设计
详细设计
设计验证
生产
支持
产品研发过程
• Art to Part艺术到实物
– Concept (sketches & ideas) to Finished product
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术语
• CAD – Computer Aided Design计算机辅助设计
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设计验证: 信息
计划 计划
概念设计
详细设计
设计验证
• 该阶段需要什么样的信息?
– 2D & 3D 工程图或CAD模型 – 性能规格
• 该阶段创建什么样的信息?
– 测试验证 – 合规验证 – 分析或测试的报告
• 这些信息流向何处?
– 到设计评估
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产品研发过程: 这个阶段是什么?
– Developing designs using software (historically, drawings & designs were created manually on paper by draughtsmen – this was very time consuming & making changes was difficult & time consuming) – The validation of a design using software tools to analyze & optimize the product design & to refine or improve upon design concepts. – Development of manufacturing cutting sequences using software (historically, components were created manually on machines) using CAM, the software drives the cutting machine.
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Design intent Art-to-part IP 3D modelling outsource Ergonomics eBOM PLM Revision Control SLA Tolerances
Technical specifications CL
CMM
Design iterations CNC NC mBOM Prototype
• 该阶段创建什么样的信息?
– 夹具、模具、模架、五金模和生产部件所需要的
• 这些信息流向何处?
– 准备生产的车间
工模具
生产 工模具: 信息
加工
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工模具 生产 生产
生产 检测: 谁参与其中?
加工
计划
概念设计
详细设计
设计验证
• 制造工程师 • 品管
• 他们关注什么?
– 生产出的部件达到质量的要求.
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计划
概念设计
详细设计
设计验证
生产 生产 • 制造工程师 • 工模具生产工
• 他们关注什么?
– 可制造性，质量，精度和自动化.
工模具
生产-工模具: 谁参与其中?
加工
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计划
概念设计
详细设计
设计验证
生产 生产
• 该阶段需要什么样的信息?
– CAD (computer aided design) 几何和描述制造和生产要求的相关 文档
What should it look like? What does it need to do?
Technical specifications Power Weight Duration of use Ergonomics (human interactions)
How much should it cost to manufacture?
检测
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工模具 生产 生产
生产 检测: 信息
加工
计划
概念设计
详细设计
设计验证
• 该阶段需要什么样的信息?
– 场景1: 检测制造出的实物零件是否合符规格和设计误差. – 场景2: 检测工具用于校验理论CAD模型和实物原型的扫描数据. – 场景1: 用于自动检测过程的检测程序 – 场景2: 图形显示物理原型和CAD模型的偏差
• CAE – Computer Aided Engineering计算机辅助工程
• CAM – Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造
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工模具 生产 生产
加工
概念设计
详细设计
设计验证
检测
产品研发过程
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产品研发过程: 这个阶段是什么?
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详细设计: 问题和挑战
概念设计
????? 详细设计
• 经常有变更的要求导致时间的花费 • 支持其他部门 • 和扩展的团队沟通使用了不同的软件 • 已有的数据不容易找到 “这个的紧迫性是什么? – 延长入市时间 > 增加了研发成本 为什么是这样 ?” – Short cuts made to quicken process > quality implications • 不正确的概念设计描述导致美学设计妥协 • 软件设计工具使捕捉复杂设计很困难 “这个的紧迫性是什么? – 设计妥协 > 可能影响效能、功能和外观 为什么是这样?” – 设计和意图不符 > 不吸引客户
在计划阶段会发生什么?
计划
概念设计 ????
1. 2. 3.
There needs to be a PLAN!...some instructions.... Design requirements need to be communicated from customer (marketing) to designer Specifications & requirements documentation...e.g.
概念设计
详细设计
• 该阶段需要什么样的信息?
– 产品概念的详细规格和产品规范
• 该阶段创建什么样的信息?
– 草绘，布局，3D模型，照片级效果图. – 原型和物理样机 (泡沫, 油泥, 木样, SLA (stereo lithography). – 到设计评估，市场和客户关注小组和详细设计部门.
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• 该阶段创建什么样的信息?
• 这些信息流向何处?
– 回到生产和设计评估
检测
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产品研发过程: 这个阶段是什么?
计划
概念设计
详细设计
设计验证
生产
支持
• 产品制造后会发生什么?
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产品研发过程: 这个阶段是什么?
计划
概念设计
详细设计
设计验证
生产
支持
产品研发过程
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设计验证: 问题和挑战
概念设计 计划
详细设计
设计验证 生产
• 制造物理原型并测试是费时费力的 – 无测试 = 产品可能失效 > 产品召回 > 损坏名声 “这个的紧迫性是什么? – 为什么是这样 测试 = 延长过程 ?” > 增加入市时间 • 传统 “分析” 工具没有和设计工具集成且非常昂贵和难于使用 – 需要分析专家完成分析工作
工模具 生产 加工 检测
计划
概念设计
详细设计
设计验证
• 设计验证后会发生什么?
Approval
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生产-加工: 谁参与其中?
加工 计划 概念设计 详细设计 设计验证 生产 生产 • 制造工程师 , • NC 编程员 , • 机械师
• 他们关注什么?
– 加工效率、控制和质量 – 废料 – 多少材料被浪费