三维工艺设计相关综述报告

三维工艺设计相关综述报告

1、现阶段船舶配套企业车间生产现状

为适应制造业的发展形势，镇江某船用柴油机厂迫切需要解决车间生产过程中存在的诸多问题，特别是在工艺管理、现场可视化及信息化方面，存在如下几个比较显著问题。

a) 工艺文件现场应用模式古老

工艺文件是指导工人进行生产作业的依据，其现场应用模式的好坏将直接影响其指导效果。当前的工艺文件应用多采用纸质下发方式进行，工艺文件跟随流转单下发至相应工位，供作业人员浏览。若有临时工艺文件需要修改，都要通过纸质文件的形式提交给工艺人员，反馈速度慢，响应滞后，易导致生产周期的延长。同时大量的纸质文件无法进行重用，造成资源的浪费，违背环境保护原则。

b)信息化效果不佳

在车间信息化方面，虽已实施了制造执行系统（MES），但效果不尽如人意。突出问题是，MES所提供的信息量不能充分满足需求，容易遗漏；且一些重要信息不够实时准确，作业人员只能将其列为参考数据，而无法按其要求执行，反而增加了作业人员的工作量，违背了信息化的初衷。

二维平面工程图是制造业用于描述产品生产制造相关信息的重要依据，且曾经是唯一依据。然而人的思维是多维的，产品信息在全生命周期过程中流动时，传递过程的二维需求和人们理解过程的三维需求产生巨大矛盾，不断的转换造成了巨大的思维浪费，同时也容易出现表达不清或表达错误的情况。如下图所示，产品设计师以三维的方式设计出产品，将其转化为二维图之后传递给制造阶段；工艺人员拿到二维图纸之后，首先在思维中转化为三维模型以理解设计，从而编制出使用于生产作业指导的二维工程图纸；作业人员拿到二维工程图之后，通用首先要在思维中将其转化为三维模型以理解产品和工艺。过程中四次转化将产生四次不必要的浪费，同时伴随着潜在理解错误的危险。然而这种浪费和错误的代价却已在制造业存在了百年之久。

当前，为应对当前船市低迷，提升产品加工质量和效率势在必行，大力推广三维工艺的应用在我司议题上议程，上述问题在三维工艺环境下尤为突出。特别是在工艺下发至车间的过程中，脱离二维、纸质文件后，如不革新车间生产模式，

将难以进行。因此船舶制造企业迫切需要一种符合其行业特点面向三维工艺环境的全新的车间生产模式，实现三维工艺的现场应用。

2、实现三维工艺的优势

自此，基于三维模型的概念应运而生，它将产品整个生命周期中的产品信息和工艺信息均以数字化的方式呈现。特别是对于工艺信息的呈现，基于三维模型的三维工艺免除了大量的3D和2D的转换，在降低脑力浪费、体力浪费和资源浪费的同时最大化了生产制造的效率和效能。三维工艺相关技术是目前制造业研究的热点问题。

生产车间摒弃了传统的纸质工艺文件，而使用三维作业指导书的时候，车间便实现了三维工艺的现场应用。其具体作用如下：

a)提高生产效率作用。作业人员使用三维作业指导书之后无需二维向三维的转换，减少了思维转换的时间浪费。并且，三维作业指导书一般情况下是经过专业的工艺人员对产品的结构，材料属性，加工方法，加工步骤，加工要点，加工的经济性等作了较全面的分析而编写出来，它综合以上加工因素，对生产中易造成各种浪费：如多余的动作引起的作业时间浪费，作业方法错误而引起不良品，造成材料浪费和加工时间浪费，工具设备操作不规范而引起的机器损坏，人身伤残等经济上的损失等问题，IE 一般都会在作业指导书内提出一些预防方法及措施；故正确作业可减少或避免这些对作业本身没效，但又会引起严重后果的时间及经济上的损失。IE一般都会对作业内容进行优化，所以按预订好的作业方法作则可消除工时及不良品方面上的浪费，而提高产出，也就达到提高生产效率目的。

b)起指导正确作业作用。对一个新产品或新员工来说，有一份明确的数字

化作业指导文件至关重要。它可避免盲目作业，减少摸索时间；因有三维作业指导书而有方法可循，则可迅速正确地完成相应作业内容。

c)在生产中保证产品质量作用。因每人操作都按相应作业指导书内容与步骤操作，就相当于不同的作业人员按同一个模式作业，结果就是做出的产品象一个模子印出来一样，产品质量就达到统一，也就产生了标准化效果。所以产品质量就有了保证。

d)提高公司的形象。三维作业指导书是客户对我们公司制造工艺水平了解的一个主要窗口，通过对它的了解就可知道该公司制造工艺水平状况，也可预见到产品的质量可达到怎么样的效果。一份好的作业指导书是会让客户对公司的制造工艺有直观的认识，并产生好感，也对我们制造工艺潜力更加信任与放心。3、如何实现三维工艺设计

三维作业指导书主要由以下模块/子系统组成：a）现场可视化管理模块；b）专用工艺管理模块；c）通用工艺管理模块；d）工艺临时更改模块；e）员工管理模块；f）数据管理模块。

a）可视化管理模块

现场可视化模块主要负责三维作业指导信息的可视化浏览和配置。可视化浏览模块主要面向车间应用，为现场作业人员提供三维作业指导信息的可视化浏览界面，该模块根据现场作业人员信息搜索与之相关的作业指导信息，并以一定规则展现，响应并反馈用户请求；可视化配置模块主要服务于车间管理人员，为其提供可视化展示配置平台，车间管理人员可通过该模块实现对展示形式、展示内容的调整和定制，从而实现为不同工艺配置相适应的展示形式，更好地发挥其作业指导的作用。

b）专用工艺管理模块

专用工艺管理模块主要负责专用工艺预设置和数据接口管理功能。专用工艺即为传统意义上的产品工艺，随零部件的变化而变化。专用工艺预设置模块主要提供专用工艺的预定义功能，车间工艺人员、车间管理人员均可通过该模块建立专用工艺与作业人员之间的关系；通用工艺维护功能提供通用工艺的增、删、改等维护性功能，车间管理人员可通过该模块对通用工艺库进行管理维护。

c）通用工艺管理模块

通用工艺管理模块主要负责通用工艺预设置和维护功能。通用工艺是相对于

专用工艺而言的，随岗位的变化而变化，而不随零部件改变，主要指与岗位或工位密切相关的岗位职责和工作规范、岗位安全规程、设备操作与维护规范以及一些经验数据等。通用工艺预设置模块主要提供通用工艺的预定义功能，车间工艺人员、车间管理人员均可通过该模块建立通用工艺与专用工艺之间的关系；通用工艺维护功能提供通用工艺的增、删、改等维护性功能，车间管理人员可通过该模块对通用工艺库进行管理维护。

d）工艺临时更改模块

工艺临时更改模块主要负责工艺临时更改通知和反馈功能。工艺临时刚改通知模块提供工艺更改的通知功能，当工艺发生变更时，工艺人员将通过该模块下发更改通知，通知将以弹出框的形式出现，提醒作业人员注意最新工艺的获取，并提供更新链接，作业人员仅需点击该链接，即可完成工艺的更新；工艺临时更改反馈模型提供更改请求功能，当车间层发现工艺问题并需要请求更改时，可通过该模块提起更改请求，等待工艺层响应：若工艺层认可该更改，则返回请求被接受，等待工艺更改通知即可；若工艺层认可该更改，则返回请求被拒绝，车间仍按照当前工艺进行生产制造。

e）员工管理模块

员工管理模块主要负责员工工时管理、员工绩效管理、员工档案管理和员工组织管理四个模块。员工工时管理主要提供员工个人工作时间统计管理功能，主要是指在线作业时间的统计，通过获取员工登录信息，记录其工作时间，从而对其工作进行统计分析，为绩效管理提供依据；员工绩效管理主要负责对员工工作效率、贡献情况等绩效相关数据的统计与分析，如出勤率、合格品率等，其中需特别强调的是对知识库的贡献，即经验数据的提供。通过对这些数据的分析处理，结合车间绩效管理相关规章制度，获得该员工绩效的参考考核结果，以指导其更好地投身于车间作业中；员工档案管理主要提供员工个人基本信息的管理功能；员工组织管理主要提供员工所在部门、所属职务、主要职责等组织信息的管理功能。

f）数据管理模块

数据管理模块主要负责对整个系统的相关数据进行预定义、设定及管理等操作，主要包括参数管理、报表管理、历史数据管理三个模块，是一个便捷化数据操作入口。