tcm 实例分享｜基于TCM的工艺数据结构化管理进阶之路

引导阅读

作为制造企业产品研发的重要组成部分，如何将工艺开发(有的企业习惯称之为工艺设计)与产品设计协调起来，如何将数字化信息系统应用到工艺设计中，如何实现工艺数据与设计数据的关联，如何构造工艺设计的要素，是很多企业正在考虑和寻找的答案。

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0前言

数字化、信息化是智能制造的基础，CAD的普及推动了PDM系统的普及。近年来，企业正在逐步构建基于TeamCenter系统的产品生命周期数据管理系统平台，集设计和流程于一体，将更多与产品研发相关的数据集中在PLM平台上进行统一管理。作为制造企业产品研发的重要组成部分，如何将工艺开发(有的企业习惯称之为工艺设计)与产品设计协调起来，如何将数字化信息系统应用到工艺设计中，如何实现工艺数据与设计数据的关联，如何构造工艺设计的要素，也是很多企业正在考虑和寻找的答案。

作者工作的企业选择了NX(当时的UG)和多年前的PDM软件产品。由于产品设计工程师和工艺设计技术人员在企业的组织结构上属于技术中心，长期以来，企业的工艺设计也是利用PDM平台，用NX绘制工艺图，用OFFICE软件输出其他工艺文件进行的。从形式上看，工艺数字化已经实现。但是从内容上看，在工艺知识的积累、工艺数据的重用、工艺设计与产品设计的数据协同等方面还存在很多问题。

在上述背景下，2014年，企业启动了基于TCM模块的过程数据结构化管理实施项目。

1流程设计系统平台选择

曾经有一个企业的工艺部门也尝试过使用一个国产的CAPP系统进行定制工艺设计。虽然在最初的使用中体现了用户界面友好和工艺文件输出效率高的优点，但CAPP系统和PDM系统是相互独立的，CAPP系统不能与企业的CAD软件UG集成，工艺数据与产品设计数据无关。

出于长远规划的考虑，企业最终选择了基于现有TeamCenter系统的中医流程制造模块。考虑的主要因素有:企业原有的工艺设计和工装设计已经在TC系统(文件夹组织管理)中完成，工艺设计人员熟悉TC的使用；过程数据需要在结构上进行管理，并与产品设计数据相关联。企业未来会考虑PLM与ERP、MES系统的整合；物料清单数据转换和传输的需要；TCM已经是一个成熟的制造数据管理平台。

图1。数字化制造管理平台

2中医的主要应用功能

中医的实施也是按照长期规划，分阶段实施的策略来推进的。初期的主要目标是搭建工作框架平台，架构流程元素的数据，同时积累数据，优化用户体验，为进一步应用打下基础。在过去的几年里，我们企业主要进行了以下探索。

图2.3P1R示意图

2.1 3p 1r工艺设计要素的结构化

工艺设计中考虑的主要因素包括加工产品、加工场所、工厂或车间以及工艺中使用的制造资源，包括各种工装、设备、材料等。3P1R的过程元素是以结构化的方式管理的，如图2所示。

2.2过程标准化工作

流程统一设计平台后，明确了各种流程文档模板的数量、样式和版本，加强了标准化和规范化管理。对企业的工艺类型也进行了梳理，将工艺明确划分为装配、加工、锻造、热处理四种类型。

此外，工艺零件代码和工装编号也同步标准化。

图3。制造过程零件编码示例

2.3工艺开发过程的固化

一个企业的工艺开发过程大致由三部分组成，即前期工艺规划相关工作、产品零件后续工艺设计相关工作、具体工艺文件的最终形成和输出。

2.3.1过程规划

该部分具体包括一系列流程，如流程建立、方案评审、PBOM建设、制造战略定义、PBOM审批、流程任务分配等。在中医系统中，主要反映PBOM的建设和审批、自制或外购件的制造策略、自制件的工艺任务分配。变速器控制模块系统也可以巩固工作顺序。

图4。4示意图。PBOM建筑公司

图5。流程任务分配示例

2.3.2流程开发

工艺制造工程师(ME)接到任务后，根据各自的工艺模块进行专业的工艺开发。

图6。6的设计实例。中医加工防喷器

2.3.3过程输出

在最终的工艺文件输出中，部分工艺文件通过定制功能菜单或二次开发功能菜单自动输出。对于加工工艺，系统读取工艺的下级工艺，并按顺序输出工艺。

2.4物料清单数据转换和传输

在我们企业中，作为ERP系统物料主数据的来源，技术中心需要负责ERP系统物料主数据的创建、EBOM结构的维护、工艺路线的维护以及工程变更引起的物料数据的更新。在中医应用之前，从EBOM到MBOM的数据转换主要通过人工维护来完成。借助中医模块和二次开发，初步实现了ebom-pbom-MBOM列表的转换和输出。在中医导出的目标管理的基础上，经过简单的检查，就可以直接导入到ERP系统中，完成工程部对目标管理数据的维护。在ERP系统中，通过其他职能部门的数据维护，形成企业完整的MBOM。中医的应用为未来PLM系统和ERP系统的整合奠定了基础。

图7。制造资源库示例

2.5完善制造资源的分类管理

通过TCM的实施，企业制造资源的分类管理得到了进一步的完善(如图7所示)。企业的所有工装统一纳入制造资源分类数据库，物料进行编号后在ERP系统中维护。

2.6工艺资源库(知识库)已初步建立

通过建立典型工艺和工序库，提供工艺借用和重用，提高工艺设计效率。

3中医实施效果及问题总结

经过两年多的项目建设，TCM项目终于投入使用，初步实现了过程数据的结构化管理，使得过程数据管理更加清晰。从工艺制造工程师的反馈来看，虽然有点繁琐，但是经过培训和详细的用户手册指导，以及实施者技术支持的及时跟进，上线后运营中投诉并不多。系统上线后的进度和预期有差距。这个差距不是项目的功能目标没有实现，主要的痛点还是在应用上。影响中医应用的因素包括:

3.1新老工艺数据问题

按照原来的假设，新旧断绝，旧的工艺设计模式被停用，旧的数据仅供参考和调用。但实际上新数据量有限，大部分流程还是在原有数据的基础上进行修改。由于流程模板和流程模式变化较大，数据转换工作量很大。在工作进度不受项目影响的前提下，新旧流程模式并存。

3.2基础数据的短板约束

3.2.1工程变更单的结构问题

原本以为PDM已经被企业应用多年，是西门子产品TC+NX的无缝集成。CAD-BOM和TC-BOM集成链接，EBOM应用可以支持中医后续工作。其实中医上线后遇到的第一个问题就是EBOM结构问题。根据中医应用框架，中医与产品设计的联系始于从EBOM到PBOM的转变。非结构化EXCEL文件形式的EBOM无法转换，需要TC系统结构管理器构造的EBOM。由于企业没有严格采用自上而下的设计方法，一些产品组件没有构建结构化的EBOM。为此，TCM上线后，花了几个月的时间专注于EBOM产品设计工程师的结构填充。

3.2.2缺失或非标准数字模型

根据项目开始前的假设，零件工艺数值模拟来自设计数值模拟WAVE，装配数值模拟直接借用装配数值模拟。但是在实际工作中发现，在TC系统中，几乎所有的外部设计的产品都只有二维图纸，没有数值模拟，但是对于工艺来说，所有自制的零件都需要进行工艺设计。

3.2.3过程编码问题

生产规模的扩大和制造策略的调整也给工艺设计带来了编码和管理问题。TCM上线后，满足了一些新的实际需求，比如:某个零件有多个加工方案，导致多方案编号和管理的问题；当多个方案在同一流程中共存时的编码和管理问题。

3.3跨部门数据维护问题

在我们企业，工艺设计的主体在技术中心，但是工作区和制造设备的数据维护涉及到制造厂和计划部门，相关数据的维护相对滞后。

4未来前景

虽然上线后出现了一些意想不到的问题，但作为未来数字工厂和工业4.0的基础数据，企业不仅要继续优化和深化现有的工艺数据结构化工作，构建全息数字工艺，还要进一步深化未来工艺制造数据的管理和应用:

4.1促进过程数据的可视化

TC系统的可视化功能非常强大，尤其是在我们这样的企业。NX是所有工程技术人员的基本CAD工具，NX软件也用于工艺图模板和工具。

4.2过程模拟功能的逐步应用

仿真技术早已不限于产品设计，过程仿真也是未来要考虑的重点方向。结合可视化数据的推广，随着企业信息化的深入，电子流程指令也将作为一个选项纳入其中。

4.3流程内容结构化是发展趋势

从过程设计要素的结构化到过程内容的结构化管理，是一个由粗到精的精细化管理过程。从目前的TC系统功能来看，工艺设计的重要文件，如PFMEA、控制计划、检验计划等，已经有了比较成熟的结构化数据管理方案，该方案的应用正在论证中。

4.4与制造执行系统的集成

这个可能很遥远，但是流程和现场制造紧密相关，数据关联应该是未来支撑数字化工厂建设的基础。

5结论

利用TeamCenter的TCM模块，可以结构化工艺设计数据，开放上下游数据，为以后的工艺模拟和数字化工厂奠定基础。但中医的实施本身也需要做好相关的基础工作，否则只能看不能用，会引起工艺制造工程师的反感，不利于推动工艺设计的数字化和结构化。