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PDM集成平台，北人印刷机械信息化的必由之路
摘要 北人印刷机械股份有限公司位于北京经济技术开发区，是以生产“北人牌”印刷机而驰名中外的高新技术企业，生产印刷机械己有五十多年历史，是中国目前最大的胶印机制造商，是国内首批境外上市的九家企业之一，也是中国机械工业500强之一。...
一、企业基本情况
二、企业简介
北人印刷机械股份有限公司位于北京经济技术开发区，是以生产“北人牌”印刷机而驰名中外的高新技术企业，生产印刷机械己有五十多年历史，是中国目前最大的胶印机制造商，是国内首批境外上市的九家企业之一，也是中国机械工业500强之一。
北人生产的单张纸系列和卷筒纸系列的12个产品分别多次获国家金、银奖，并多次获得“北京名牌产品”、“用户满意奖”及“行业排头兵企业”荣誉等奖项；产品通过了ISO9001质量体系的认证和欧共体安全标准(GS)及国际电气通用标准（CE）；生产的五大系列120多种不同类型和规格的单张纸胶印机、卷筒纸胶印机、商业轮转机、表格印刷机、柔性版印刷机和凹版印刷机累计近三万台。
北人拥有国家经贸委认定成立的国家级技术中心，坚持自主研发与技术引进、技术合作并举的方针，推动产品的技术创新，单张纸印刷机有全张、对开、四开、八开系列产品。
北人聚精会神地关注着一个行业，始终致力于中国的印机制造业的发展。北人拥有优秀的设计、工艺人才和熟练的、高技能的技术工人；拥有一流的现代化厂房和加工、检测、装配制造能力，这些都为提升北人产品的质量及水平打下了坚实的基础。
“北人牌”印刷机的制造技术紧密地与国际先进技术接轨，拥有技术专利几十项，在国内印刷机制造同行业中形成了品种、质量、规模、市场、效益五大优势，代表了国内印刷机技术的最高水平。创造了中国印机产业民族品牌的诸多第一：第一台单张纸对开、四开系列胶印机，第一台单张纸双面胶印机，第一台对开六色上光多功能胶印机，第一台BEIREN75中型报纸印刷机等等。北人有决心也有能力在“十一五”期间续写辉煌，坚持走大集团专业化的道路，调整产品结构，贯彻以“客户为中心”的管理理念，加大中、高档印刷机的市场占有率，朝着建设“具有全球竞争力的印刷设备制造和服务一体化供应商”的战略目标奋进，为振兴民族印刷工业做出应有的贡献。
三、信息化应用总体现状与发展规划
1.1980年，实施成组技术（GT），编制和应用零件编码，开始应用计算机辅助工艺的探索，并在生产车间进行了实施；以解决计算机编制工艺，实行定机床、定零件、定人三定管理，取消工艺文件一批一废，提高工艺的编制水平和标准化，降低成本。
2.1986年，与北京自动化所合作，为解决计划编制、库存在制品多等生产问题，对企业进行系统分析与设计，开发MRPⅡ系统；同时，技术部门应用CAD软件，进行二维产品图纸的设计，以高设计水平和质量，缩短设计周期；
3.1994年，二维设计软件得到较大面积应用，实现了项目组全部采用计算机进行产品开发；同时实施三维设计，购置HP工作站和I—DEAS软件，开始了对关键件进行有限元分析和CAM编程应用，解决停机编程，提高设备利用率；
4.1995年，实施CIMS第一期工程；实现了CADCAECAPPCAM的初步应用和信息集成，解决信息共享；
5.1999年，实施CIMS第二期工程，实施PDM系统，实现了以PDM-IMAN为平台的4C系统的紧密集成并和ERP系统信息通信，以解决图纸重复利用，提高设计水平和质量，加速产品开发进程；
6.2003年，实施卷筒纸制造分公司ERP系统；
7.2005年，实施办公自动化（OA）系统，除必要的红头文件下发外，基本实现了无纸化办公；
8.2006年，实施客户关系管理（CRM）系统；
9.2008年，开始实施单张纸制造分公司ERP系统。
北人信息化系统实施的特点是：循序渐进，螺旋式上升，这是企业信息化建设的普遍规律。因机构变化、领导或人员变更应用软件不能延续开发与应用的例子很多，但总的趋势是企业的信息化在向前发展，信息化带动工业化已是不争的事实。
北人努力提高六种能力的建设，即：战略规划和战略管理的能力；持续变革的能力；自主创新的能力；资源整合的能力；风险管理的能力；文化建设的能力，为打造“具有全球竞争力的印刷设备制造和服务一体化供应商”的战略目标而努力。
四、参评信息化项目详细情况介绍
1.项目背景
为了适应市场经济，北人面对激烈的市场竞争“居危思危”，积极推进企业信息化建设，以适应市场经济的全球化和知识经济的到来。企业参加市场竞争的表现形式是产品，因此，实施计算机辅助CAD/ CAE /CAM/ CAPP等应用软件都是为了缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本解决好企业永恒的主题。
成功的产品研发是多年积累的知识与经验的积累，是通过科学严谨的程序步骤孕育生产的结果。因此，在其过程中日积月累，建立产品图库以解决大量的图档存贮是北人迫切需求，以期实现资源共享、数据安全的目的。并通过图库的建立，在新产品开发设计时，对原有资源进行充分利用，实现：
(1)设计者根据对设计对象的构思，首先对现有资源（图库）内的零件查找，如果有可直接借用的零件，则免去设计，采取“拿来主义”。这样，既节省了设计时间又免去了编制工艺的周期，原来的零件经过质量的考验，质量容易保证，如果设计的零件需要工装，更会降低制造费用；零件种数少一种（同时加大了零件批量）将为生产带来极大好处，可谓一举多得；
(2)如果所要设计的零件不能直接借用，则查找到的相似零件，经稍加修改后变为新的零件，仍会缩短设计周期；工艺人员也可参照相似工艺，方便的对新零件进行工艺设计，提高了设计和工艺的标准化和零件质量；
(3)前两者都不能达到设计者的目的，再重新设计。
基于这种思路，产品数据库的建立更显得尤为重要。如何管理，如何应用也就成为北人急需研究和解决的问题。同时结合CAD应用和北人产品的开发过程与管理面临的主要矛盾进行了分析与评价：
(1)审批：现行的审批制度仍然把CAD工程图制成图纸，然后再去审批，降低了计算机创造的优势。对复杂的装配图或零件图，可以沿用原来的方法，但对简单的零件图完全可以在计算机环境下，按流程进行电子审批，提高工作效率。
(2)版本管理：在产品开发过程中，设计者在工作时会形成不同的设计版本，CAD 技术允许修改原有图形，同时还保留原设计；一个产品的开发到成熟，需经过多年的使用和改进，当用户需要产品的维修和产品备件时，产品的制造者必须能够提供有效的服务和产品零件的更换。设计人员如何保证最终产品使用的是正确版本，在目前的应用环境下缺乏必要措施。
(3)资料查询：在产品开发过程中，将形成的产品设计和工艺等大量信息以文件方式存入计算机，必须解决用户对有关工程图和工艺文件的查询与检索。
(4)安全保密：技术知识是企业的宝贵财富，产品数据均以电子文件存放在计算机中，解决好数据的安全存储和保密管理至关重要，否则会造成不可挽回的损失。
(5)利用原成果：不解决上述问题，设计人员不能充分利用原有的设计成果，妨碍产品的标准化、系列化，重复工作量大，造成产品开发周期长、质量不稳定、成本高。
解决上述问题实质是要建立产品工程系统，其核心是建立产品数据库，解决产品的对象管理、图档管理、流程管理、版本管理和各类明细表的汇总。
2.北人PDM系统集成方案
北人开发应用了二维、三维CAD和CAE软件，开发了CAPP、CAM和ERP系统。但如何使独立的应用变为系统应用，就需要对“信息孤岛”进行整合，使信息实现共享，减少数据的重复录入和因此重复录入产生的错误。
因此，北人不是单纯应用PDM系统，作为产品设计的平台，而是将PDM作为集成平台开发应用。
(1)集成平台
开发后的PDM，集成了CAD CAE CAPP CAM和ERP系统。集成框架见图1.
在该环境工作的人员所用计算机开机界面是统一的，然后在菜单的指引下再分别进入各自应用系统。因数据仓库是一个，初步实现了简单的并行工程。为缩短产品开发周期，产品图某个结合部设计完成后，就交转到工艺开始工艺设计，设计和工艺逐步结转交错并行，该做法逐步延续到各下道工序，缩短了产品开发时间，这些都是在PDM流程框架下完成的。
(2)PDM人员管理模型
北人科研开发要求具有面向全局共享的信息模型和项目团队工作方式即Teamwork模式(项目组构成见图2)，在PDM环境下，将隶属于多个行政部门的人员，以产品为单位组建多功能项目组方式。
多功能项目组方式避免了行政部门（技术中心、工艺部、生产部、财务部等）间的信息不畅，每一个人可在不同的项目组中担当不同的角色。人员封闭式的环境利于协同工作，提高产品设计效率，生产人员可直接对产品提出试制方案和制定采购计划，财务人员可直接对新产品进行成本控制。在项目组中定义各类人员责任角色，如主任设计师、设计员、电气设计师、主任工艺师、工艺设计师、设计标准化审核员、工艺标准化审核员等赋予读、写、增、删、改权限，实现密级管理。
多功能项目组的工作模式，能够对市场需求做出快速响应，保证产品开发质量、使企业具有较高的市场响应能力和竞争能力。
北人不但应用PDM进行产品数据管理，还利用该软件的开发工具对CAPP应用系统进行开发，这在国内尚属首次，使北人PDM系统的实施不但做到了信息集成，而且做到了应用集成。
3.PDM在企业产品设计中的应用
在PDM环境下，新产品开发改变了原产品开发时的人员组织方式，在PDM环境可设置多个项目组，将产品开发阶段的全部工作按设计的流程封闭在项目组内完成。每个工作组的工作模式参照下图3。
首先对研究所所有人力资源进行注册，建立人员档案；按产品设计任务建立项目组：
(1)新产品立项后，由技术中心选派主任设计师和主任工艺师；
(2)由项目组长组建项目组人员，根据任务性质设定人员角色和权限；
(3)主任设计师将先期产品调研、可行性报告、初步设计方案等文档资料存入PDM系统，根据产品功能划分产品结合部，确定设计任务，主任设计建立产品主模型并在产品结构上构建结合部号，再将任务分派到每个设计员手中；
(4)每个设计人员按各自任务的计划、进度进行机构设计、仿真、有限元分析和技术设计等等，执行设计审批流程完成后提交，与结合部 BOM 相关联，逐渐建成完整的产品设计BOM；并将工程图、文档与产品结构上的零、部件（Item）相关联；
(5)主任工艺师将设计任务提交后的零、部件按专业分工进行工艺分工，发放到专业工艺员手中；
(6)专业工艺员进行工艺设计，经工艺的审批流程，将设计完成的工艺文件或NC程序提交存入PDM，同样与产品结构上的零、部件号（Item）相关联；
(7)设计和工艺修改时，分别按相应的修改流程进行，产生的新版本存入PDM相关的Item，这样使属于该零、部件的工程图、工艺文件或NC程序等所属资料都在其名下，便于查找检索与应用；
(8)产品按功能模块设计，尽可能满足多用户的需求进行开发设计，省去了用户定货时对产品的功能进行追加、完善等设计周期。这样，产品开发后形成产品的“母模型”，而不是某一具体产品。PDM系统根据用户定单，对用户需求的产品功能进行配置，快速生成用户所需产品，并输出各种设计、工艺资料；同时将ERP所需数据由PDM 系统传入ERP数据库，经完善后运行ERP系统。
五、企业信息化实施效果
1.CAD系统效益分析
(1)北人CIMS二期工程应用利玛CAD进一步对CAD的微机环境进行了完善，建立了符合国标、厂标的标准件库，方便技术人员对国标、厂标准件的查找，缩短了设计周期，减轻了设计及标准化审核人员的工作量，在一定程度上保证了产品贯标的顺利实施。
(2)开发了符合企业标准的BOM生成系统；完成Auto CAD 与PDM的接口开发，利用Auto CAD所生成的部件BOM在PDM中建立产品结构树；改变了由资料员手工输入PDM数据库，缩短了数据准备时间，避免了重复劳动和数据录入过程中容易产生的重复和错误。通过接口程序完成从本地BOM数据库信息到PDM的数据传输，自动创建PDM产品库中的产品结构树。
该系统的应用，可使一个产品（按3000种件计）人工建立项目数据（包括件号、名称及属性）和产品结构数据（零部件隶属层次、件号、数量）每项约需2分钟，平均需25天的时间，现在缩短为1天，提高效率25倍以上。
(3)建立和完善产品图库，支持设计人员浏览、查询；
建立产品图库是资源共享的前提，没有完整的图库，资源得不到共享，造成设计人员在设计过程中重复劳动，致使零部件的种类越来越多，是造成成本据高不下的重要原因。
图库管理系统能够建立产品零件图库，提供统一的用户界面，实现产品图档的管理，支持设计人员浏览、查询、复制、引用，方便设计人员在设计过程中，借鉴同类零部件的设计结果，可以极大的提高设计资源的复用率，降低零件库的膨胀速度。该系统的实施，预计新产品设计周期可比原来缩短15～25%；变型产品设计因借用率较高（可达50%-80%），周期比原来缩短30～50%；工作量可减少70%以上。系统可以对现有产品图档进行统一的管理和控制，保证了设计数据的安全性。
2.CAPP系统效益分析
(1)开发面向胶印机的零件编码系统，形成了完整的胶印机零件编码体系，为实现图纸和工艺的检索提供了有效的工具。
(2)零件工艺的编制。
加快了加快了相似件工艺内容查询速度。现在只要输入一个零件号，几秒钟之内即可查到。
方便了工艺内容的修改。每当工艺内容修改和产品整顿时，即使不修改的内容也要重新抄写，工作量非常大，效率低下；而采用计算机编制工艺，直接打开相似工艺内容进行修改、编辑，重复的抄写工作就没了，周期可缩短40%，同时提高了工艺的标准化，保证了工艺水平。
工艺文件附图的绘制，可参照原零部件图进行编辑，减少了以前大量的重复性的工作量，编辑修改非常方便，可缩短周期40%。
无论新产品或变型产品，工艺文件都要出明细表及汇总表（约21种），专业工艺员除手工摘写外，为保证数据正确还要集中相关人员花时间汇对，费工费时。现可在计算机上自动实现，消除了由于人为因素造成的错误因素，保证了各种工艺文件汇总表的正确性，比手工汇总的速度提高工作效率20倍。
3.PDM与MRPⅡ通讯接口效益分析
PDM与ERP集成接口的开发，满足了ERP系统对项目数据、产品结构数据和工艺路线数据的基本要求，实现了PDM与ERP的数据通讯，避免了ERP技术数据手工重复录入，保证了数据的一致性，提高数据准备效率近百倍，避免了不必要的错误。
(本文不涉密)
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