模具制造并行工程研究

并行工程是保证模具交货期和质量的重要手段。本文通过分析模具制造的特点和我国模具制造企业存在的问题，从组织机构和技术手段两方面,对实施模具并行工程的可行性进行了论证,提出了模具制造并行工程的基本框架和实现模具并行工程的关键技术以及实现这些关键技术的手段和方法。关键词：并行工程；模具制造；基本框架；关键技术；CAD/CAM； DFM 中国分类号：TP391.7          文献标识码： A 0 前言模具设计制造是一个非常复杂的过程，人们在完成模具制造时不是一蹴而就的，而是一个不断反复的过程，其中还包括根据试模结果对实际模具的反复修改。这种串行的模具设计制造方法导致模具制造周期长、成本高、甚至造成模具的报废[1]。      并行工程作为一种有效的解决方案,正在逐步发展起来。这种方法可以使产品开发人员从一开始就考虑到从概念设计到消亡的整个生命周期的所有因素。包括质量、成本、作业调度以及用户需求。在模具制造企业中实并行工程使得在模具设计阶段,甚至在模具的报价阶段,就能够全面考虑与模具制造相关的各种因素,按并行的方式来安排生产[1,2]。这将有助于缩短模具交货期,提高模具质量,降低模具开发成本。这是一种提高企业竞争力的有效手段。 1 模具制造企业存在的问题分析总的来说,我国现今的模具制造企业存在着以下问题: (1)设计制造周期长,不利于市场竞争。设计和管理手段落后以及质量原因(设计和加工中的错误)使得模具的设计和制造周期很长,影响了模具交货期。 (2)缺乏先进的生产计划管理和控制手段。尽管模具生产属于单件模式,但由于生产周期长,同时有多套模具在进行设计和生产,并且由于订单的不可知性带来经常的急件插入。单靠手工凭经验来进行生产规划和调度,难以使模具的交货期和质量得到保障。 (3)缺乏有效的生产过程的质量保证措施。由于在模具的开发过程中不确定性因素很多。生产过程中存在大量因设计、编程等引起的加工质量问题。对这些问题的处理会使生产周期加长,模具成本增加。 (4)成本控制环节薄弱。模具生产的特点决定了从合同的谈判开始就涉及到成本问题,而成本又与整个模具生产环节有关。模具报价即成本预算问题,要求报价时就考虑到相关设计制造方面的因素。。 (5)信息共享程度低。首先,模具设计时CAD、CAM信息共享程度不高。其次,模具设计和生产管理的信息更是不畅通。这些都严重影响了模具的设计制造质量,延长了模具的开发周期。 (6)市场信息缺乏。由于市场竞争日趋激烈,市场信息对模具的开发显得尤为重要。很多模具制造企业市场信息缺乏,尤其不能对市场信息进行统一的管理、处理和分析。因而对市场反应不及时、不准确,对竞争对手不了解或了解不够全面,大大影响了企业的竞争能力。基金项目：河南省自然科学基金资助项目（0111040900）作者简介：王霞（1979-）女，河北保定市人，硕士研究生综上所述,我国模具制造企业必须不断采用和完善各项计算机应用技术,并在此基础上实施并行工程,才能够适应激烈的市场竞争,才能够生存发展[3]。在模具生产中实施并行工程,可以从建立模具开发并行工程的组织结构和模具制造并行工程的系统框架两方面来考虑。

2 模具制造并行工程的组织结构     模具制造是产品开发中至关重要的一个环节，也是批量生产得以投入市场的先决条件。由于产品的开发周期越来越短，留给模具开发的时间也越来越短，模具开发一次成功的需求越来越迫切，因此，建立在经验基础上的边做边改的传统模具开发模式显然无法满足这种需要，寻求新的模具开发模式已刻不容缓，模具制造并行工程的提出也就是水到渠成的事了。      实施模具制造并行工程，要求在设计的早期阶段就充分考虑后续环节各相关因素的影响。为此，首先要建立由各部门人员共同组成的模具开发多功能工作小组。模具生产经营过程大致分为合同签订、模具设计（包括工艺设计和数控编程）、材料供应，模具加工、试模修模和成本核算等过程。这些过程并不是独立的，它们之间存在者复杂的相互依赖和相互制约的关系。如果不考虑这些约束关系，就会造成大量的设计返工，不仅浪费人力，物力资源，而且使模具生产周期延长，成本居高不下，质量难以控制，从而使企业失去信誉和竞争力。因此，必须组建包括模具销售、模具设计、工艺设计、数控编程、模具加工、模具装配、试模修模以及质量检查等专门人员和用户代表等方面在内的模具开发并行工程工作小组协同工作，从而尽可能集中群众智慧，获取最优设计方案，减少设计返工，提高设计质量。图1 所示模具制造并行工程的结构[1]。    

   在承接模具开发任务时，并行工程开发模式强调工作小组各个成员时刻明白自己的职责和任务，协同工作，共同对特定的模具开发任务负责。同时借助CAx， DFx等并行设计支持工具，使在设计甚至报价的早期阶段就能充分考虑、分析、评估模具制造全过程的所有影响因素，并采用并行工程方法和技术实施信息发布、设计评审和进行设计冲突检测与消解。   3模具制造并行工程的系统框架与关键技术      实施模具制造并行工程需要有相应的支持环境。其基本思想是：以产品数据管理系统为集成平台，在数据库管理系统、知识库管理系统和计算机网络系统的支持下，利用DFM工具和各种相关的模具设计与制造知识，采用基于特征的集成产品信息模型，实现模具开发各相关环节内部及各环节间的信息共享，建立并行工程支持环境，支持协同工作，从而减少设计反复，最终缩短模具开发周期，降低成本，提高质量。