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关于Teamcenter MPM,你绝对要看的超详细讲解!

PLM软件 发布于 2020-11-24 18:40

文/沈小冒 肖连新 邓小云 导读简要介绍了Teamcenter 8.0平台的制造工艺管理(MPM)的基本特点,基于企业用户的角度从系统构架、用户体验、与CAPP模式的对比、系统集成等方面分析了基于Teamcenter的MPM相关软件模块( ...

文/沈小冒 肖连新 邓小云


导读


简要介绍了Teamcenter 8.0平台的制造工艺管理(MPM)的基本特点,基于企业用户的角度从系统构架、用户体验、与CAPP模式的对比、系统集成等方面分析了基于Teamcenter的MPM相关软件模块(TCM)的工艺规划设计的实用性,提出了TCM在企业应用中增强适应性的建议。


  • 来源:互联网


引言


竞争激烈的市场环境迫使制造企业从传统的大规模生产模式转变为大规模定制模式,生产手段也逐步从机械化过渡到自动化、数字化、智能化,产品设计和工艺规划不仅需要先进的CAD及其它软件快速高效地产生图纸和文档,也需要PDM、CAPP/MPM、ERP、MES等信息系统高效协同地开展各种数据的信息管理。


国内制造企业已广泛使用计算机信息系统管理产品研发及工艺规划的各种数字资源,PDM、CAPP等已得到广泛的应用,但具有结构化工艺设计数据管理功能的MPM、CAPP应用较少。结构化工艺规划数据管理系统是在细化工艺数据类型、强化系统集成的基础上产生的,采用结构化工艺设计系统能更好地实现数据与PDM、ERP、MES的集成,同时能提高工艺规划设计的重用效率。


目前市场上支持结构化工艺设计的国外系统有Siemens的Teamcenter Manufacturing Process Management (TCM)、Dassault Systèmes的DELMIA、PTC公司的Windchill MPMLink等,国内支持结构化工艺设计的系统有清华天河T5-CAPP2014、华天3D-CAPP、天喻3D InteCAPP等。


Teamcenter构架与功能简介


1.1 Teamcenter的特点与功能


Teamcenter是基于一个单一的、开放的、面向服务的体系构架,是业内首个将单个软件应用转变为在SOA的基础上建立的,跨专业、跨项目阶段和计划的真正集成化的PLM解决方案,为大小制造企业平台提供可扩展性、应用丰富性以及可配置性。Teamcenter将各种工作流程统一在单一的产品和流程知识源内,保证了单一数据源,为并行协同工作提供保证。 Teamcenter PLM针对产品研发到制造的三大模块的简要功能划分如图1所示,主要包含了PDM、MPM、ERP/MES三大部分。


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图1 Teamcenter PLM平台的三大功能区域


Teamcenter主要功能模块包含:1)系统工程和需求管理;2)产品组合和计划及项目管理;3)工程过程管理;4)物料清单管理;5)法规符合性;6)可持续性和环境合规性;7)内容和文档管理;8)配方、包装和品牌管理;9)供应商集成管理;10)机电一体化过程管理;11)制造流程管理;12)仿真过程管理;13)维护和维修及大修;14)报告和分析;15)社区协同;16)企业知识基础;17)平台可扩展性服务;18)生命周期可视化。


其中“制造流程管理”也称作“制造工艺管理”,是工艺数据管理的专业功能模块。


1.2 Teamcenter软件构架


Teamcenter系统根据应用需要可采取两层构架或四层构架,采用四层构架对中文的支持、易用性比两层的较好,四层构架包括客户层(Client Tier),网络层(Web Tier),企业层(Enterprise Tier),资源层(Resource Tier),如图2所示。


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图2 Teamcenter 系统四层技术架构


Teamcenter 8是基于Eclipse开发平台的解决方案。其中的每个应用程序(比如说My Teamcenter、PSE、Workflow Designer)都是一个Eclipse插件(plug-in),而整个Teamcenter 8实际上是改装过的Eclipse,因而系统配置及定制开发较为灵活,且易于实现跨平台移植。


企业TCM应用需求及规划


2.1 MPM简介


学术上将以MPM为代表的数字化制造系统定义为:连结设计和制造之间的桥梁,它通过一系列工厂、工艺设计及管理工具,仿真产品制造的全过程,在实际产品制造之前用可视化的方式规划和优化产品的制造工艺方案。


制造工艺过程管理(MPM),是一种贯穿计划、设计、制造和管理全过程的协同工作环境,旨在对生产过程中的工艺信息进行协调的统一管理。


2.2 企业TCM应用的功能模块筛选及规划


Teamcenter平台在企业实际应用中应遵循整体规划、分步实施的原则,PDM和MPM部分应在保证数据安全的前提下实现一体化,并与ERP/MES集成应用。某企业Teamcenter应用的功能规划构架见图3。


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图3 某企业Teamcenter PLM功能规划架构


由于TCM需要利用产品设计数据并和产品设计数据保持关联,因而在实施次序上应先实施PDM部分后实施MPM部分,或者PDM和MPM同时实施。


2.3 企业产品和工艺结构树模型


Teamcenter系统提供以Root为根的类层次结构,通过为类增加属性、在不同类之间建立关系,为类或者对象定义消息(Message)以及处理消息的方法(Method)来组织整个系统,系统中各业务对象或数据对象都是类的实例。另外它还提供菜单(menu)、菜单选项(Option)以及动态类PdmDialog等来建立用户交互界面。


某企业的工艺结构树(Process Tree)模型如图4所示。


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图4 某企业工艺结构树模型


该模型为PPPR模型,即自制产品(Product)及零部件为制造目标、工艺(Process)与制造目标相关联、工艺与工厂(Plant)和资源(Resource,包含材料、工装工具等)相关联。


TCM实际应用效果


3.1 系统部署及用户使用体验  


企业实际应用中采取了C/S构架,TCM胖客户端的安装一般不超过30min,但配套软件如NX、Autocad、Msoffice的安装时间较长,采用普通方式单台客户端的总安装时间一般需要2h以上,并且需要人为排除安装错误。在引进了Citrix虚拟桌面系统后,部署工作量大大下降,新增单个用户的软件环境部署由原来的2h下降到1min以内。


在操作易用性方面,TCM胖客户端的操作友好性比office、NX等工具软件要差,TCM系统内的操作鼠标点击次数较多,缺乏编辑回退功能,使用过程中经常需要在不同的功能区间切换,如工作时需要根据工作场景在“更改管理器”、“结构管理器”、“工作流查看器”、“制造工艺规划器”等功能模块中切换,如不通过培训,用户很难摸索软件如何操作。


在响应速度方面,TCM胖客户端较一般的工具软件的响应速度慢,由于网络环境和计算机硬件对运行速度有一定影响,TCM胖客户端的操作响应速度具有较大的不稳定性,如打开客户端、工艺流程编辑、调用相关程序、界面切换、可视化启动等的响应时间在不同的计算机硬件上相差较大,在一般的办公计算机、图形工作站及虚拟桌面上执行相同操作的测试耗时分布如表1所示。


表1 TCM客户端下的各种操作耗时分页


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对比于国产CAPP,虽然部分操作不具备可比性,但整体上TCM的响应速度较慢,某企业应用TCM以来其响应速度一直受到工艺人员的指责。


TCM系统内置可视化(Teamcenter Visualization)功能,可在查看器中直接查看图片(jpg、cgm等)、dwg文档、pdf文档、三维轻量化模型(jt)等,可以对支持的模型开展精确 3D 测量、制作基本 3D 剖面、PMI 显示、显示3D CAE结果。Teamcenter 8.0内置的Teamcenter Visualization不完全支持查看Msoffice文档,系统安装MSoffice2003并设置为默认程序时能在查看器中直接查看.doc、.xls等文件,但对只安装了Msoffice2007及以上高版本Msoffice程序不支持,文档管理时需在服务器上将Msoffice文档转化为pdf文档以供系统内查看使用。在产品研发项目管理过程中,纳入项目的工艺人员能直接利用系统可视化工具查看产品图纸,但未纳入项目的工艺人员无权查看。


Teamcenter Visualization内置注释功能,可以在文档工作流程中对pdf、cgm等文档批注,但当文件的页数较多时,编制者不能定位批注的具体位置。


3.2 与其它系统的数据集成


企业级应用根据实际需要与ERP开展数据集成,集成的数据主要有工艺资源(工装、工具、原辅材料)、工艺明细表(PBOM),工艺资源的集成较易实现,PBOM的集成难度较大,由于企业应用中在ERP中的工艺集合规则和TCM中的工艺集合规则不一致导致变更的后的逻辑关系不易处理,因而PBOM变更后的集成暂未实现。


3.3 非结构化工艺设计的实用性


非机构化工艺设计以文件管理为中心,在TCM中的应用操作较为简单,包含工艺文件(如指导书、工艺卡片、工装图纸)的文档管理、变更管理、审核流程(签字流程)管理、编码管理、权限管理、资源分类管理等。


某企业实施TCM后,已实现50多种工艺文件的管理,实现了二维和三维工装的数据管理,实现了TCM和相关办公编辑软件(word、excel)、CAD软件(Autocad、NX)的集成。


其中工艺文件和二维工装图纸的管理在TCM中实现编码的半自动化,即申请编号借助系统辅助生成,但文档内部的编号和系统辅助生成的编号需要人工控制,未实现自动化,实际应用中出现过文档内部和系统中的编号不一致的情况。TCM中的审核流程支持串行流程和并行流程。NX三维工装设计已实现编号和其它属性传递的自动化,标准化程度较高。


非机构化工艺设计在企业内部有较强的适用性,由于基本不需要改变原来的工艺设计方式和习惯,因而能被广大工艺人员所接受。


3.4 结构化工艺设计的实用性


结构化工艺设计需要较完善的工艺资源库(工装、工具、设备、原辅材料)、规范的设计数据管理(如BOM结构及物料编码的准确性和规范性、相关设计数据对工艺人员开放权限)、规范的工艺知识及分类管理、规范的工艺设计流程管理,结构化工艺设计才能顺利开展并发挥效率。


某企业实施TCM后,结构化工艺设计功能已通过验收,但实际应用中由于种种原因导致结构化工艺设计一直处于试验演练阶段,比较突出的原因有企业应用中相关数据的不规范性导致在开展新产品设计时Teamcenter系统内不能及时获取完整的BOM结构和工艺资源信息、企业的工艺资源及其它工艺数据管理规范性的不完善、结构化工艺设计在TCM中操作复杂、材料消耗定额的应用操作易用性较差。


理论上结构化工艺设计能提高工艺设计的重用率、增加各系统间的数据集成性、减少重复工艺设计工作、缩短新产品的制造准备周期。但由于结构化工艺设计是传统工艺设计的一次重大变革,因而结构化工艺设计在很多企业难以得到实际应用。


3.5 TCM与一般国产CAPP的应用对比


TCM与一般国产CAPP相比有如下优点:功能面更广泛、可视化支持面较广、与三维软件NX的集成性更佳,结构化工艺设计细化了工艺数据的管理颗粒度,能较好地管理工艺知识、提高重用效率,能较好地支持三维及仿真数据,结构化工艺构架较为完善,系统基于Eclipse平台构建,模块化和开放性更佳。


TCM与一般国产CAPP相比有如下缺点:操作复杂,满足企业的运作需要开展较多的二次开发,操作易用性、界面友好性及反应速度上不如一般国产CAPP,软件授权费用较CAPP高。


3.6 系统稳定性与维护


从某企业全面应用TCM管理工艺数据以来,系统运行基本稳定,大约每个季度会出现一次系统故障,需要管理员进行手工维护才能使系统恢复正常,排除异常的时间均在15min以内,异常排除对正常使用有较小的影响。系统故障类型主要有网络连接失效、服务程序异常关闭、数据库连接故障等。


TCM增强适用性的建议措施


4.1 提升软件的用户体验


Teamcenter核心层软件构架需要进一步完善,系统核心层应采取使用执行效率更高的编程语言、优化算法等措施提高软件运行速度,软件的操作友好性应得到改善,TCM客户端需要解决结构化工艺设计界面操作复杂、工序和工步次序调整不便、鼠标点击次数多等易用性较差的缺点。


二次开发方面,Msoffice文档转化pdf效率低、耗时长,对于新建工作流程的工艺文档用户通常在3min之内无法看到pdf文档,且文档签字及转化为pdf时在服务器上存在等待排队现象,建议采取措施加快转化pdf文档的速度,如使用MSoffice内置另存为pdf功能、单线程改为多线程并行转化等措施。


结构化工艺设计方面,TCM应允许用户根据实际需要对数个工序做工序合并,合并后的名称在系统中直观性较好,并可以更改,在ERP/MES系统中直接利用合并后的工序。工序合并模型图如图5所示。


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图5 工序合并及工艺数据集成模型图


4.2 开展必要的管理变革


为适应信息系统的结构特点,企业的工艺管理应从以文件管理为中心向以数据管理为中心转变,数据管理从非结构化向结构化转变,数据分类分级应向国际国内标准靠拢,对于企业特色的工艺数据应建立企业标准。工艺资源应建立工艺资源分类标准,并对工艺资源名称、编码、型号、规格等属性信息进行标准化,避免一物多码。工艺过程应参照DIN 8580、JB/T 5992.1等标准结合企业的工艺范围建立工艺分类标准并对工序名称等属性信息进行标准化。


工艺管理进行一定的变革,工艺管理应简统化,减少不必要的流程,减少工艺文件的种类,这些做法均有利于软件的推广应用。


同时软件使用的日益复杂性和多样性需要专业或兼职人员对软件的推广使用做好培训及辅导工作。


4.3 从管理上保证各信息系统中数据的一致性


信息系统的建立和管理应具有一定的前瞻性,不应仅局限于产品研发和工艺规划环节,应从产品研发至产品报废的全生命周期考虑,产品制造、质量保证、维护维修甚至售后应作为一个整体考虑,能采用信息化手段提高工作效率、规范管理、增强可追溯性、降低成本的尽量采用信息化手段。从提高效率上讲,各信息系统间的数据集成应实现自动化、尽量减少人工干预,因而不同信息系统的数据一致性应逐步实现。


制造业信息化系统的建立应结合ISO9001质量管理体系、TS16949体系、环境管理体系及安全管理体系(如ISO14001、OHSAS18001)、精益生产、项目管理等实际需求进行综合系统的考虑和规划。


4.4 从改善计算机硬件与网络、优化软件运行环境上加快系统的反应速度


服务器端及客户端采用固态硬盘等高速存储装置,缩短相关程序的启动时间,提高网络速度理论上可适当减少客户端的数据加载速度,客户端网速峰值限制应根据信息系统的应用需求做必要的调整。


客户端软件环境应统一,操作系统及相关配套软件如NX、MSoffice等版本应相同,如采取虚拟桌面则可有效避免软件不统一的矛盾,同时也可减少软件部署时间。


结束语


如企业不开展结构化工艺设计,采用TCM管理工艺文档,由于界面友好性较差及响应速度较慢,TCM较国产CAPP而言总体上没有优势。


如企业需要开展结构化工艺设计并实行设计工艺一体化、工艺仿真应用、数据集成,使用TCM,可以更有效地管理工艺数据并和产品设计实现同步工程,TCM结构化工艺设计理论上能够提升制造工艺设计的效率、提高工艺知识重用率,结构化工艺数据理论上能更好地和后续的ERP及MES系统开展数据集成,在解决了前后系统的数据一致性后理论上能实现数据集成的自动化,能提高产品研发整体信息化效率,能更好地实现企业的数字化、智能化。由于国产CAPP大多从2013年以后开始开发结构化工艺设计的功能,国产CAPP具备结构化工艺设计功能的历史比TCM晚得多,因而在开展结构化工艺设计方面,TCM较国产CAPP有较大优势。


如能采取一系列的措施如优化程序算法、优化网络及计算机软硬件环境、规范数据管理,TCM终将给企业的工艺规划工作带来裨益。


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