一、項目建設情況

　　1.實施思路

　　設計平臺化是以PLM系統為核心，全面開展CAD、CAPP等系統的應用，實現基于模型定義（MBD）的設計，實現產品設計、工藝、采購、生產、物流、服務全生命周期管理；通過產品全生命周期管理，提高數據應用對設計的支持作用；并通過CAE的應用，進行產品仿真，對零部件和產成品試驗驗證。

　　（1）PLM系統開發

　　通過實施PLM系統實現研發和工藝方面的信息化提升。包括研發信息化業務優化提升和PDM與CAPP的深度集成。

PLM總體建設框架

　　

　　（2）CAXA、PLM與CATIA深度集成

　　建模過程規范化：《三維建模規范》企業標準，規定“CATIA軟件中三維結構樹層級搭建必須準確，有結構樹層級的零部件必須有數模；零件代號和實例名稱必須填寫，保證一物一碼對應；利用宏命令的方式對三維屬性進行添加（與二維圖標題欄和明細表屬性信息一致）”等內容，保證三維數模數據的完整性和準確性。在CATIA軟件中的建模規范化和三位屬性添加。

建模規范化和三維屬性

　　

　　（3）三維數字化設計和仿真系統

　　線上協同設計：CATIA與PLM集成，集成模塊功能：登錄CATIA軟件后，通過軟件內置工具條，可以瀏覽產品結構樹、文檔樹所有數據，實現CATIA軟件調用PLM軟件的內容，達到線上協同設計的功能，線上協同設計：同時可將CATIA軟件中屬性信息和層級結構提取至PDM系統中，達到BOM層級生成和屬性數據映射等功能。

集成模塊功能

　　

線上協同設計

　3D數據提取　

　　

　　三維數模的數字化設計：新項目實施方案研討，對軟模數據和硬模數據分階段管控，通過增加函數的方式，對零部件關鍵尺寸進行系列化匯總分析，實現三維數模的數字化設計，提高三維數模的共享效率，同時促進三維數模與二維圖紙數據一致性，2020年7月份新項目全面推廣。

線上審簽

數字化研發　　

　　

　 　產品仿真分析：采用了Dymola多學科仿真建模、FLUENT流體仿真、Ansys強度仿真平臺等CAE軟件，對設計產品關鍵承載件及產品整體做不同類型的分析，工程師可以修改結構參數，經過計算就能直觀地判斷和分析各構件是否滿足設計和實際工程要求，并實現零部件和整體結構的優化，節約用材，降低產品成本。

　　2.平臺化設計實施與應用情況

　　（1）PLM與MES、ERP系統的高效協同與集成

　　以PLM信息為核心技術數據，其中PLM與ERP雙向集成主要包括設計信息與物料信息；PLM與MES單向集成主要包括工藝信息；ERP與MES集成主要包括生產訂單與產成品入庫。MES和倉儲物流的集成實現物料實時追蹤和預警，將物料信息與ERP的供應商管理系統進行信息共享；PLM將產品的工藝路線、參數等信息與MES進行互通，進行換型、物料、工藝等生產準備；通過系統集成，打通空調系統產品制造從計劃層、控制層到設備層的數據鏈，實現制造全流程資源要素信息交互，設備、物料、人員等資源通過現場網絡進行動態配置，實現工廠的智能生產。

　　①PLM與ERP雙向集成

　　PLM系統中的物料編碼及物料結構錄入到U8系統中，PLM系統中的工時錄入到U8編碼的自定義項中，PLM系統中增加分工判別標識，對應U8系統中的倉庫名稱、領料部門名稱。

　　U8系統中的庫存、庫位、保管員信息，體現在PLM系統中圖紙的基本屬性頁面。

　　②PLM到MES單向集成

　　PLM系統中CAPP模塊的工藝BOM信息寫入到MES系統的基礎數。

　　③ERP與MES雙向集成

　　●ERP系統中的生產訂單信息寫入到MES系統。

　　●MES系統中的產成品報工入庫信息寫入到ERP系統，生成待審核的入庫單。

　　（2）產品全生命周期管理軟件（PLM）應用情況

　　我司PLM系統分三期進行開發，通過實施PLM系統實現了研發和工藝方面的信息化提升。

　　A.研發信息化業務優化提升：實現研發數據結構化提取、產品結構報表管理、圖紙版本管控和歷史追溯、電子流程管理、電子簽名管理、角色權限管理等功能。如圖所示。

研發數據結構化管理

　　

　　B.PDM與CAPP深度集成，實現產品BOM一鍵轉換工藝BOM，工作效率提升8倍，數據準確率提升至100%，PDM系統將人員、角色及權限信息通過數據庫交互的集成方式傳遞至CAPP系統，實現人員、角色、權限信息等數據實時共享，如圖所示。

產品BOM一鍵轉換

　　人員、角色、權限數據共享

　　

　　（3）計算機輔助工藝設計（CAPP）

　　我司2019年導入應用CAPP系統，通過配置工藝卡片關聯性，提高工藝文件的齊套率，通過新建工藝知識庫，提高工藝文件編制效率，通過高級報表的功能，自動導出特殊特性清單和工藝裝配清單，數據自動傳遞和共享，提高工藝資料的準確性。

CAPP軟件框架

　工藝文件齊套圖　

　工藝知識庫　

　　

　　（4）三維模型設計（CAD）

　　項目應用的具體產品案例，說明我司的快速設計應用計算機輔助設計（CAD）。

　　為了提高新產品研發效率，縮短新產品研制周期，公司引進了計算機輔助設計CAD軟件（CAXACAD、CATIA、Pro-E），開發三維數模自動生成EBOM、三維數模線上瀏覽、三維數字化研發等功能，實現產品的快速設計。A.開發CATIA與PLM集成，實現PLM系統中所有三維數據的協同與共享（如下圖所示）。

數據協同與共享

　　

　　B.開發CATIA三維數模在線瀏覽功能，通過服務器端自動生成輕量化文件，實現PLM系統中的三維數模快速瀏覽。

線上瀏覽

　　

　　C.開發數字化研發功能，通過CATIA軟件函數定義零件的關鍵特征尺寸，實現參數化建模，通過知識工程模塊，實現批量數模一鍵解析，解決通用零件重復建模和設計效率低的問題。

數字化研發

　　

　　（5）計算機輔助工程（CAE）

　　采用了Dymola多學科仿真建模、FLUENT流體仿真、Ansys強度仿真平臺等CAE軟件，對設計產品關鍵承載件及產品整體做不同類型的分析，工程師可以修改結構參數，經過計算就能直觀地判斷和分析各構件是否滿足設計和實際工程要求，并實現零部件和整體結構的優化，節約用材，降低產品成本。

　　A.Dymola一維仿真

　　Dymola是一個可以實現多物理場聯合仿真的一維軟件，涉及機械、流體、電子電氣、電磁、控制、傳熱等多個工程領域，如圖所示。Dymola在開發設計初級階段能快速對產品和整個系統進行方案設計和驗證，從而子系統的合理匹配。我公司基于Dymola仿真技術，結合產品開發需求，開發了不同類型的基于Dymola軟件的仿真項目：1、冷凝器、蒸發器性能仿真項目用于不同設計方案的性能預測和驗證；2、中冷器、水箱、暖風芯體和油冷器等散熱器性能仿真項目用于設計初期設計方案的性能預測和驗證；3、空調系統性能及部件匹配仿真項目用于部件參數匹配和系統優化。

Dymola一維仿真

　　

　　B.結構仿真

　　為提高換熱器強度，減少換熱器在整車環境中的振動失效，在換熱器研發前期即利用三維建模軟件CATIA對換熱器進行數據建模，并將建模數據導入有限元分析軟件中進行模態分析與隨機振動分析，如圖所示。通過模態分析，研究換熱器的固有振動特性，滿足客戶設計要求。另外，通過對換熱器的隨機振動分析，研究了換熱器在不同頻率和幅值的載荷引起的結構響應，為換熱器的進一步優化設計提供理論依據，在設計前期即對換熱器進行模態和隨機振動分析，可預測產品的結構強度和薄弱環節，減少樣件的制作，替代部分振動試驗，縮短產品的研發周期，降低研發成本；在空調箱設計的初始階段為了保證產品成型后的NVH性能滿足設計要求，同樣需要做模態分析，識別出系統的模態參數，為結構系統的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優化設計提供依據。

模態分析仿真

　　

　　C.流場仿真

　　隨著CFD技術的快速發展，在工程系統開發中，大量采用數值成型的方法，利用計算機仿真使大量的數值缺陷在物理模型成型前就得到處理，從而縮短設計開發周期，降低開發成本。我公司基于CFD仿真技術，按照產品設計開發過程中的不同需求，產生了不同類型的仿真項目，如圖所示：①風量配比仿真項目用于空調箱各個出風口風量配比的優化設計；②溫度線性仿真項目用于各個模式下不同冷暖風門開度的出風溫度仿真及線性優化；③葉輪設計優化仿真項目用于葉型等關鍵參數的優化設計；④蒸發器、暖風芯體進風均勻性優化仿真項目用于優化進風結構，最大限度提升換熱效率；⑤換熱器流阻、流量配比優化仿真項目用于優化水室結構、提升各個扁管流量配比均勻性；⑥調速模塊位置優化仿真項目、風道風阻仿真項目、電機冷卻進風仿真項目等。

CFD仿真分析

　　

 

二、項目應用成效

　　（1）對國產軟件的帶動作用

　　本項目緊密結合節能汽車電動空調智能制造新模式，通過該模式的使用及其在汽車零部件行業的推廣應用，帶動項目相關國產核心工業軟件在該行業及相關行業的創新應用，具體如下：

　　①PLM系統

　　定制開發并實施了具有汽車零部件行業特色的PLM系統，對產品全生命周期進行管理，通過實施PLM系統實現了研發和工藝方面的信息化提升，實現研發數據結構化提取、產品結構報表管理、圖紙版本管控和歷史追溯、電子流程管理、電子簽名管理、角色權限管理等功能；開發PDM與CAPP深度集成，實現產品BOM一鍵轉換工藝BOM。

　　②ERP系統

　　定制開發了并實施了具有汽車零部件行業特色的U8系統，對企業的生產信息、供應鏈信息、財務信息等進行了集成管理，完善了經營管理體系，實現了編碼統一、基礎數據統一、核算規則統一的經營平臺，增強了企業業務與成本核算一體化管控力度。

　　③MES系統

　　定制開發并實施了具有汽車零部件行業離散型特色的MES系統，并以MES系統未核心，實現軟件系統與智能裝備的集成，實現對生產的高效管控。

　　④其他軟件系統

　　在項目實施過程中，定制開發了人工智能系統、信息物理系統服務平臺、數據加密系統等國產化軟件，實現了公司經營生產的各方面需求，同時帶動了國產軟件的應用。

　　（2）對提升單位技術創新能力的作用

　　設計驗證能力明顯增強，項目智能設計模塊的完善與提升，通過CATIA與PLM集成，實現線上協同設計功能，所有數模可實現一鍵調用；通過函數定義特征尺寸和知識工程庫文件的方法，實現產品的數字化研發，三維數模設計效率提升30%；通過PLM與CAPP集成、定制工藝文件映射關系、新建工藝知識庫等，實現設計、工藝一體化、工藝全過程在線策劃等功能，工藝文件編制效率提升40%，工藝數據傳遞準確率達到100%；通過各項模型仿真、流場仿真、應力仿真等獲得了產品性能各項參數據，最終通過實驗能力的不斷加強，充分驗證產品設計的各項功能，實現了產品設計全生命周期的數字化轉型，縮短了產品研制周期，有效提升了本單位技術創新能力，也為類企業樹立了良好的技術創新示范。

 

三、下一步設想

　　（一）后續發展思路

　　1.建立標準化體系平臺

　　通過標準化、平臺化的推廣應用，在PLM系統中建立產品框架結構，在結構中建立體系，所有的技術源頭從體系出發。設計前期評審零件，可將經驗積累到零件平臺，并實現快速設計和標準可控。

　　2.建立知識伴隨系統

　　前期將標準、實驗數據、經驗等信息，與零組件進行關聯，在技術人員設計時選擇零組件的同時，可以將標準及經驗同步展示與提醒，避免設計性能缺陷或不滿足客戶要求。

　　3.平臺化協同設計

　　打造全平臺化的豫新數據庫，即在原有信息物理系統的基礎上，建立豫新的核心數據庫，打造中控數據平臺，建立數字化的數據倉庫，通過硬件存儲服務器，實現統一文件在同一區域，不同人進行協同設計。

　　（二）預期效益

　　通過PLM系統數據的完善，可將信息通過集成傳遞到ERP和MES系統，減少人工傳遞的過程，避免傳遞過程中出現的信息不對稱造成的內部管理浪費。標準化研發體系平臺，可實現研發系統扁平化管理，實現設計的高效辦公，避免零件重復；知識伴隨系統可提升圖紙、產品的一次性通過率。協同設計可減少線上評審過程中，流程反復造成的浪費。