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解析国内外工程机械行业的零部件通用性管理 | 从基础和源头看“降本增效”

后疫情时代,数字化转型对企业“续命”的作用已不再受到怀疑,毋庸置疑,活着的企业才有机会创造辉煌,达成使命。
 
而“降本增效”的基础和源头在哪里?车间,物流,营销还是采购?
重头戏是在产品的设计和研发阶段!
 
2015年的一项研究显示,在整个产品生命周期中,“可压缩成本”的70%集中在产品研发阶段,在这一技术密集环节,显然决定了产品的几乎全部技术信息,任何技术信息改进,在其后的加工、制造、装配,甚至物流、仓储、售后环节都起到“放大器”的作用,同时随着产品技术密度的不断提高,这一放大作用也越发明显。因此从“降本增效”的角度来看,可视为基础和源头。

 

在产品研发阶段,基于现有技术环境,又能如何将“可控成本”挖掘出来,国内外众多工程机械企业已经做出了有益的尝试,这就是向产品设计过程的“成本黑洞”进军。

 

“成功的企业拥有更少种类的零部件”这一论断近10年来已为越来越多业内人士所接受,在产品研发阶段每个新建物料/零部件在当前和后续各阶段所引发的成本,越来越受到广泛的关注。统计显示每个新物料从设计到交付,将引发近400组衍生数据,涉及多个部门和专业,由此引发的成本,被认为是蕴含于产品研发阶段引起的“成本黑洞”。

 

 

而解决或弥补这一问题将在业内早已达成共识,即通过提升和改善产品中自制、外购零部件的通用性,即标准化水平为抓手,来优化产品的通用性,从而为“降本增效”提供空间。

 

本文以利勃海尔LIEBHERR,宝马格BOMAG,沃尔沃VOLVO-CE,柳工LIUGONG等工程机械行业企业开展针对产品研发环节的零部件通用化进行说明。

 

 

宝马格BOMAG | 路面整理设备提供商配置的数据整合工具
 

 

 
德国宝马格(BOMAG)有限公司坐落于莱茵河畔的博帕德市,是世界领先的压路机制造商, 提供用于土壤、沥青和垃圾卫生填埋的压实设备以及稳定土路拌机和沥青路面现场的整理设备。自2005年起隶属于FAYAT集团。全球拥有2300名员工,多达250种产品,拥有12家外国子公司,在德国、意大利、中国、巴西、美国5个生产基地,产品行销在 150 个 国家/地区。
 
在BOMAG共有大约85,000个规格的标准件、供应商件和内部通用件被用于不同系列的产品,这些产品模型被保存于一个基于SAP的系统中进行统一管理。这种管理方式存在着明显的弱点,就是只能针对简单且常用的零部件数据进行管理,在数据入库前需要进行复杂的手动分类和属性维护,因此,整个系统的管理水平,使用效率以及接受度都相当低。
 
BOMAG在内部的统计和分析中显示,小型的常用零部件(C-Parts)由于其庞大的数量,创建和维护总费用非常突出,平均每减少一个的自制或外购零部件的创建就可以节省1,200欧元。与此同时,随着BOMAG产品线的不断延伸,在未来无可避免地还需要创建和维护大量的零部件及其物料。
 

针对上述问题,BOMAG希望对三维研发数据的整理与整合实现完整零部件的通用性优化,达成对产品研发和成本控制的目的。

 

内容上涵盖和管理全部三维研发数据

 

 

能够对研发数据中存在的的重复件与近似件等冗余数据,即“一物多号”现象进行筛查和过滤

 

 

软件能够融入产品研发环节,与现有研发工具进行集成和协同工作

 

通过以上功能的实现,BOMAG搭建完成的软件平台,建立了面向企业内外部的三维零部件数据通用化平台,其涵盖的内容包括:
 
公共标准件三维模型,如DIN, ISO, EN等
 
 

供应商零部件三维模型,如FAG, FESTO, IGUS等

 

 

BOMAG企业通用件和企业标准件模型数据

 

其中,企业通用件和企业标准件数据的来源于日常设计中BOMAG工程师创建的具备重用和复用价值的,经由数据管理部门筛选和甄别后优选和前置审批的零部件数据。

 

借助PARTdataManager直接访问知名制造商的电子产品目录中的3D CAD文件

 
产品研发人员在使用过程中,通过该软件平台查询和调用所需的外部标准件、外购件三维模型至BOMAG产品研发平台,上述数据均经由数据管理部门进行前置审批和优选配置,与此同时在上图标记BOMAG图标文件夹中保存着来自研发平台的,经由数据管理部门筛选的,有借用价值的企业内部零部件数据资源。因此研发人员可依托这一平台进行零部件的参数化选型,并依托GeoSearch几何相似性搜索功能进行快速准确的选型,从而避免由于重复与近似设计造成的冗余数据和时间成本的浪费。
 
对于数据管理部门而言,需要从海量的研发数据中剔除冗余数据,筛选有重用价值,继而进行参数化和通用化梳理,提炼为企业通用件和标准件,供产品研发部门调用。依托于“重复件分析报告”,数据管理部门通过对三维数据几何与属性信息的比对进行批量筛选后,将数十万数据缩减为几十,继而进行人工决策。
 
利勃海尔 LIEBHERR | 集成于CAD-PDM应用环境的企业级模型数据资源平台 | PPT干货
 

 

 

利勃海尔LIEBHERR在2012年发布在Industry-Forum的报告中表示,集成于其CAD-PDM环境的全局型企业级(Strategic)模型库被称为PARTdataManager。

 

广义标准件的检索系统,在系统目的上,各产品线的研发人员需要可以进行三维CAD模型数据的检索和调用工具,从而节约可观的研发时间,并减少零部件数据(特别是C-Part)的数量。

 

LBC-PARTdataManager平台是一个以“模型数据重用/借用”为主要应用目的的软件门户,其内容涵盖:

 
公共标准件,如DIN德标,ISO国际标准,ANSI美标,规格总量超过2,000组参数化模型数据
 
 

67家供应商的产品数据

 

 

企业标准件和通用件LN

 

 

以零部件功能划分(而PDM/PLM是依据产品/部位划分)的零部件聚类,比如在LBC应用的的所有油镜,显然LBC希望所有的产品能够使用相同款式规格,来自同一供应商的商品级(而不是定制产品的)油镜

 

 

来自ZTS企业零部件类别管理属性信息

 

 

截图来自利勃海尔的模型数据重用平台,除公共数据外包含了超过70,000组参数化的自制可重用数据,其中绿色部分为经由数据管理部门完成前置审批的优选数据,红色为需要申请批准后方可使用的模型数据。

 

 

如果打开某个参数化的模型,在被称为“Part View”的界面中可见,上半部分为数据族表,在族表中,列=参数=几何属性+LBC物料属性(如编码、分类、材质等等),行=切换不同参数规格,如图示中的螺母M18, M24…等等,左侧的红色/绿色标识符用以表达对应规格优选与否。界面下部从右至左分别为三维模型窗体,尺寸注释,相似模型链接,通过这个页面使用者可以选择恰当的规格和参数,并将其导入到设计工具中进行装配。看起来想不想一个庞大的三维数据图书馆,工程师就像读者一样选择恰当的模型数据用在后续的装配环节。

 

对于一些存在挠性或值域变量的模型,可以在弹出的对话框中在变量值域范围内输入参数,如上图中的夹紧区间等,参数值将驱动模型进行变化。

 

 

对于模型数据资源库中的过期或失效数据,特别是标准件发生替代或已停产的供应商产品,在软件界面中将对新旧数据的对应与替代关系进行提示,提醒使用者当前数据已经或即将过期,而数据间的替代关系,以及旧有数据是否允许仍被使用,则可由数据管理部门在后台进行设置。

 

 

在产品研发人员利用数据平台进行设计选型的过程中,如需查看数据对应的文档、原文或PDF图纸,即可通过点击对应的链接进行打开,每个参数规格可以对应不同的文档。

 

 

数据可基于ZTS分类体系和属性信息等进行数据查询。

 

 

系统间集成关系可以表示为,与CAD/PDM-ERP-ZTS的对应关系,将来自于BaaN,PDM,编码系统、分类体系等周边系统的属性信息对应于PARTdataManager,从而实现根据属性信息对模型数据进行查询、分类、搜索和调用的功能支持,将模型数据资源库“融入”研发平台及其技术体系。

 

从产品研发使用者的角度出发,其可在PARTdataManager中进行数据检索,并将选型完成的三维CAD模型导入至设计工具进行后续的装配流程,并自动发起和匹配与PDM/ERP系统的数据关联,包括代码申请,分类码匹配等,同时上述属性信息将自动反写。

 

PARTdataManager对于使用者而言,其技术优势和应用价值体现在:

 
在统一门户中查询标准件和企业重用数据
 

三维CAD模型数据一键导出至设计工具进行装配

 

三维模型预览

 

过期与失效模型数据提示

 

零部件模型的前置优选与许用配置

 

技术文档关联

 

独立运行于三维CAD系统之外

 

可应对多CAD应用环境

 

可针对参数化组件

 

模型数据集中统一进行维护和更新

 

多语言应用界面支持:在LBC应用了德、英、法、西和保加利亚语

 

沃尔沃工程机械VOLVO-CE
 


 

 
2003年起即逐步构建三维零部件数据资源库
 

资源库与Creo/Windchill研发平台实现数据集成

 
管理企业内外标准件/外购件模型数据

 

柳工机械LIUGONG
 

 

 

近年来,全球研发中心就零部件通用化问题做了大量调研和分析工作,因为这不仅关乎到产品标准化、系列化、模块化和可靠性问题,同时是在产品研发阶段,实现对产品整个生命周期中成本控制的关键点和出发点。经过严谨周密的调查、分析,实现零部件通用化普遍分为“前标准化”和“后标准化”,所谓“前标准化”,即在产品研发阶段的前期尽量避免相近与重复零部件的设计,引导设计人员到预设区域去快速、准确的选择来源于历史项目或产品的既有零部件进行创新组合,用于新的当前项目或产品的开发。“后标准化”是指对现有历史零部件数据的整理与整合,目标是为前标准化的借用与选型提供空间和宝贵资源。
LinkAble,公众号:PARTcommunity“智能扫描仪”提升零部件通用性—记柳工相似件智能检索系统启用

 

斗山重工 | 2015年建设三维零部件数据资源管理平台
 
潍柴动力 | 2017年建设三维零部件数据资源管理平台
 
山东临工 | 2019年建设三维零部件数据资源管理平台
 

 

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