針對模具企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化制造的需求和存在的問題，結(jié)合模具企業(yè)的現(xiàn)狀，提出一個適合于華南地區(qū)模具制造企業(yè)特色的模具網(wǎng)絡(luò)化制造協(xié)同平臺體系框架，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)面向華南地區(qū)模具企業(yè)的協(xié)同制造系統(tǒng)的多種功能模塊。最后，以一個模具設(shè)計和制造過程為例，驗證模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺運行的正確性和有效性。
模具設(shè)計制造過程是一個典型的多企業(yè)間協(xié)作的過程，沒有任何一個模具企業(yè)能夠包攬整副模具從設(shè)計、開發(fā)、采購、制造和交貨的全過程。在模具設(shè)計制造過程中，模具企業(yè)與產(chǎn)品企業(yè)(即模具企業(yè)的客戶)之間、模具企業(yè)與供應(yīng)商之間、模具企業(yè)與其他外協(xié)加工合作企業(yè)之間存在廣泛的和密切的協(xié)作需求，其中包括對產(chǎn)品設(shè)計模型或?qū)嵨锬Ｐ偷睦斫猓＞咴O(shè)計過程中碰到的問題(比如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的缺陷或者模具無法實現(xiàn)的設(shè)計要求等)，模具設(shè)計進(jìn)展，設(shè)計模型的最終確認(rèn)，試模、修模情況等與客戶的溝通；與供應(yīng)商就模具標(biāo)準(zhǔn)件、模具非標(biāo)件、模具材料和工具等方而的溝通；與合作伙伴就關(guān)鍵設(shè)備工作狀態(tài)和工期進(jìn)行溝通等。
1 模具企業(yè)的現(xiàn)狀
與上海、浙江等地的模具企業(yè)(專業(yè)化程度高)不同，華南(廣州)地區(qū)的模具企業(yè)有6000余家，其特點是模具的專業(yè)化程度較低，企業(yè)“大而全、小而全”，例如，一個中小模具企業(yè)既做汽車模具，又做家電模具、玩具模具等。華南(廣州)地區(qū)模具企業(yè)的這種缺少專業(yè)分工的現(xiàn)狀直接導(dǎo)致的兩大后果是：
1)資源難以共享。山于每個模具企業(yè)“麻雀雖小、五臟俱全”，模具企業(yè)之間互不求人，協(xié)作需求不強(qiáng)，各自為戰(zhàn)，分散經(jīng)營，每當(dāng)遇到大訂中一時一家企業(yè)難以獨自承接，因而丟失訂單；而當(dāng)沒有訂單時，企業(yè)設(shè)備資源又大量閑置。這種情況在中小模具企業(yè)普遍存在；
2)模具制造質(zhì)量不高。由于缺少專業(yè)分工和協(xié)作，中一個企業(yè)在市場上缺乏競爭力，為了搶到訂單，企業(yè)間競相壓價，導(dǎo)致模具價格越來越低，一些在市場上相對有些實力的企業(yè)在這種環(huán)境卜也只能虧木經(jīng)營。
針對這一現(xiàn)狀，木課題組于2004年底對廣州市模具行業(yè)幾十家企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大部分企業(yè)間協(xié)作的主要形式仍然普遍采用傳統(tǒng)的(E-mail、電話溝通或出差面談等)協(xié)作方式；而基于E-mail來傳遞產(chǎn)品CAD模型或模具CAD模型，實現(xiàn)企業(yè)間協(xié)作，尚屬于一種初級協(xié)作，它存在以下問題：
1)合作雙方要求具有相同的CAD軟件平臺，才能瀏覽相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，這對模具企業(yè)和客戶都造成極大的協(xié)作困難；
2)模型文件往往較大，E-mail傳遞受到郵箱容量、網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)速等因素的制約；
3)協(xié)作的信息與過程管理是分離的，不能進(jìn)行協(xié)作信息和協(xié)作過程的自動管理；
4)知識產(chǎn)權(quán)難以保護(hù)。
此傳統(tǒng)的協(xié)作和溝通方式效率低、成本高，己經(jīng)不能滿足市場對模具產(chǎn)品快速交貨的需求。一些企業(yè)在與國外客戶合作時，利用lnternet網(wǎng)絡(luò)，通過E-mail傳遞產(chǎn)品CAD模型和模具CAD模型。目前在珠三角廣泛采用OEM (Original Equipment Manufacture)制造模式，其典型的協(xié)作過程如下：中標(biāo)后，企業(yè)從國外客戶的電子商務(wù)平臺(網(wǎng)站)下載產(chǎn)品CAD模型，進(jìn)行模具設(shè)計，上傳模具設(shè)計模型給客戶確認(rèn)，然后進(jìn)行模具制造和產(chǎn)品批量制造。
2 華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺系統(tǒng)框架
企業(yè)為擺脫而臨的困惑和解決這一問題，迫切需求模具協(xié)作過程的信急化和自動化。一個中等規(guī)模的模具企業(yè)，一般有幾十套模具同時設(shè)計生產(chǎn)，需要一個有效的協(xié)作管理工具來支持。當(dāng)前有效的方法是利用協(xié)作項目管理平臺及其產(chǎn)品可視化工具，可支持多CAD/CAM系統(tǒng)(包括Pro/E , UG, Solidworks , Catia, AutoCAD等珠三角模具企業(yè)常用系統(tǒng))數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換和模型瀏覽圈閱，并實現(xiàn)對過程數(shù)據(jù)和流程的自動化管理。這種協(xié)作平臺在國外跨國公司、國內(nèi)如珠三角的一些大型產(chǎn)品制造企業(yè)正在得到應(yīng)用。同時，利用公共協(xié)作平臺，采用會員制租用模式進(jìn)行協(xié)作，也日益得到業(yè)界認(rèn)同和實踐，美國EDS公司利用其產(chǎn)品evis.com平臺、PTC公司利用其產(chǎn)品Windchill Pro-jectLink 和 Windchill PartsLink建立了相應(yīng)的ASP協(xié)作平臺，國外如施樂等公司租用來支持全球協(xié)作。
筆者基于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)(Networked Collaborative Product Development NCPD)的思想，以模具設(shè)計與制造過程的協(xié)同項目管理為核心，構(gòu)建模具企業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺，以實現(xiàn)模具企業(yè)對外協(xié)作數(shù)據(jù)和協(xié)作過程的有效管理，實現(xiàn)模具企業(yè)與客戶、合作伙伴、供應(yīng)商等制造鏈集成。
2.1 協(xié)同平臺的系統(tǒng)框架及基本構(gòu)成
華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺由兩大平臺組成。
1)企業(yè)信息與資源共享平臺，即公共資源信息平臺，它為所有的企業(yè)用戶提供公共的資源信急搜索與查詢，如模具企業(yè)、模具設(shè)備、模具設(shè)計、模具標(biāo)準(zhǔn)件、模具非標(biāo)件、模具原料/輔料采購、模具工具/輔具采購、模具人才與技術(shù)、模具業(yè)務(wù)代理以及模具專家知識庫，包括技術(shù)服務(wù)功能模塊；為會員企業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)，如國外標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計技術(shù)、咨詢服務(wù)。
2)模具協(xié)同設(shè)計與制造平臺，為核心合作伙伴或聯(lián)盟企業(yè)之間的業(yè)務(wù)流程提供協(xié)同平臺解決方案：項目管理，網(wǎng)絡(luò)會議，虛擬團(tuán)隊，產(chǎn)品瀏覽等。其基木功能及組成如圖1所示。
2.2 設(shè)計方案
珠三角的模具制造企業(yè)與港、臺、歐、美企業(yè)之間的合作比較普遍，跨國、跨地域的出差和電話等傳統(tǒng)協(xié)作方式成本高昂。此外，由于模具制造業(yè)是客戶驅(qū)動性制造業(yè)的典型代表，屬于面向資源的工程訂貨類型，因此制造資源的高投入與訂單的隨機(jī)性存在矛盾。
一方面，為了獲得模具訂單，模具制造企業(yè)必須投資購買相應(yīng)的模具制造設(shè)備，而如果配置完備所有必須的設(shè)備，往往需要很大的投資，這筆投資對于廣大的中小模具制造企業(yè)是一個很大的負(fù)擔(dān)。
另一方面，由于模具訂單的隨機(jī)性，使得昂貴設(shè)備的利用率往往不能得到充分保證，因此購買昂貴設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性往往受到很大的影響。因此經(jīng)過長期的運作實踐，模具行業(yè)已經(jīng)逐漸達(dá)成了協(xié)作的共識，即資源共享，風(fēng)險共擔(dān)。
通過實現(xiàn)協(xié)作過程管理的信息化和自動化，達(dá)到模具企業(yè)制造設(shè)計數(shù)據(jù)的快速傳輸、共享與使用以及制造資源的共享，具體系統(tǒng)方案實施框架如圖2所示。
3 華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺的功能模塊設(shè)計和開發(fā)
3.1 華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺總體功能
華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺的功能較多，在模具門戶網(wǎng)站上也提供大量的功能，結(jié)構(gòu)功能樹見圖3。
3.2 協(xié)作功能和文檔資料共享功能
模具協(xié)同設(shè)計平臺主要具有協(xié)作功能和文檔資料共享功能，具體包括項目管理、資源分配、模型可視化、網(wǎng)絡(luò)會議、文件夾、用戶管理、組織管理等，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。
1)協(xié)同項目管理功能：實現(xiàn)對項目生命周期的管理，包括項目創(chuàng)建、項目信急管理、項目任務(wù)管理(分解和分配、任務(wù)進(jìn)度狀態(tài)跟蹤、項目進(jìn)度“預(yù)警”)等；項目共享文件夾為項目成員提供資料共享的空間；項目會議為項目組成員之間開展網(wǎng)絡(luò)實時會議提供環(huán)境，包括會議的創(chuàng)建和管理，基于產(chǎn)品/模具模型的會議交流，會議紀(jì)要的生成等。
2)模型可視化功能：對模具設(shè)計2D/3D模型，通過適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)同需求的輕量化處理后，提供模型結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)樹管理)、模型瀏覽(旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、測量)、批注圈閱(圈閱、文字批注)等功能。
3)組織管理功能：為模具企業(yè)提供對合作伙伴(包括客戶)的管理，同時，實現(xiàn)模具設(shè)計數(shù)據(jù)對組織的隔離。
4)管理工具功能：提供用戶管理和權(quán)限管理功能；并為模具協(xié)同設(shè)計與制造平臺用戶提供共享工具的下載、注冊和技術(shù)支持等。
4 系統(tǒng)運行的實例及分析
4.1 系統(tǒng)測試流程
基于上述系統(tǒng)，本文采用如圖5所示的流程對協(xié)同平臺的各功能進(jìn)行驗證。
4.2 測試數(shù)據(jù)
具體的測試內(nèi)容包括產(chǎn)品設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具造型、模具分析、模具加工過程進(jìn)程監(jiān)控。在整個系統(tǒng)中，發(fā)包企業(yè)給模具網(wǎng)發(fā)出訂單信急，經(jīng)過模具網(wǎng)的篩選，確定其合作伙伴，合作伙伴查看后，上傳數(shù)據(jù)信急到協(xié)同平臺上，并查看確認(rèn)或修改信急。這樣協(xié)同平臺統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，并帶來很大的方便，也不需要點對點的數(shù)據(jù)傳遞，發(fā)包企業(yè)可以直接查看任務(wù)，并且可以對其評價滿意度。
4.3 測試結(jié)果
4.4 結(jié)果分析
從以上分析可得，針對傳統(tǒng)的基于E-mail、ftp、光盤CD等傳遞產(chǎn)品CAD模型和初級的協(xié)作方式，本項目解決了如下的關(guān)鍵技術(shù)問題。
1)異構(gòu)系統(tǒng)的接入問題：合作雙方可在很多CAD軟件平臺下協(xié)作、瀏覽相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，突破了傳統(tǒng)所要求的在相同的CAD軟件平臺的限制，模具企業(yè)和客戶無需改變原來的工作環(huán)境，無需更換系統(tǒng)即可協(xié)作。
2)突破數(shù)據(jù)傳輸容量大的限制。
3)實現(xiàn)了模具協(xié)作信急與協(xié)作過程管理的結(jié)合，實現(xiàn)了協(xié)作信急和協(xié)作過程的自動管理。
4)突破知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的困難。項目創(chuàng)建者在項目創(chuàng)建過程中可以定義一個項目團(tuán)隊。團(tuán)隊包含各種角色以及與各角色相關(guān)聯(lián)的成員。成員可以從項目主辦中一位的注冊用戶和組中加以選擇，也可通過電子郵件邀請任意組織的成員。在創(chuàng)建項目活動并指配開始時間和優(yōu)先級關(guān)系后，可以有選擇地生成與指配給各項活動的各種資源相關(guān)聯(lián)的任務(wù)，并在活動可以啟動時將其發(fā)送出去。通過項目-文件夾-團(tuán)隊-自動發(fā)送和執(zhí)行項目任務(wù)來保證正確的數(shù)據(jù)、信息、知識傳遞到正確的人。
5 結(jié)語
上述試驗表明，木文所構(gòu)建的華南模具網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺框架及所開發(fā)的功能模塊，較好地解決了華南(廣州)地區(qū)中小模具企業(yè)所存在的問題，滿足了中小模具企業(yè)對模具制造協(xié)作過程的信急化和自動化的需求，建立了行業(yè)通用的協(xié)作平臺，實現(xiàn)了模具制造業(yè)與客戶、合作伙伴、供應(yīng)商等制造鏈的集成，達(dá)到了模具企業(yè)制造設(shè)計數(shù)據(jù)的快速傳輸、共享與使用以及制造資源的共享。這給將來模具行業(yè)的發(fā)展帶來很多好處，提供了很好的協(xié)同平臺。實際運行表明，該協(xié)作平臺具有很好的實際使用價值，為華南(廣州)模具行業(yè)向?qū)I(yè)化分工方向發(fā)展和提高模具制造市場競爭力覽定了堅實的基礎(chǔ)。
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