制造业企业数字化转型基础

徐伟良 肖冰

文章详细介绍了在制造业企业数字化转型过程中用于保障唯一数据源模型的三维标准化设计环境与模板构建方法。包括标准化环境与模板需要包含的内容，每一项环境和模板内容定制的方法，都采用实例进行了说明。对于正在规划企业数字化转型的企业信息化人员、标准化工程师、设计工程师都具有非常高的参考价值。

一、前言

现在越来越多的企业意识到标准化的价值，尤其是研发设计的标准化，将会对研发延伸的产业链：生产-采购库管-售后，都会有直接投资回报率的影响。标准化设计环境是建立研发设计标准化体系中重要的一环。如果没有建立标准化设计环境，一旦项目发生变更会带来不小的麻烦，甚至对后期的PDM/CAPP/ERP数据管理带来不小的挑战。那么如何搭建标准化设计环境凸显得尤为重要。SOLIDWORKS设计环境模板，是一套帮助企业提升设计数据标准化程度的集成工具。帮助企业提升设计数据的规范性，便于数据重用、查询和存储，它是建立三维设计平台完成协同设计的基本要素，是实现产品数据管理的重要保障，是建立数字化企业平台的坚实基础。

二、三维标准化设计环境与模板包含内容

◎零件、装配体、工程图模板

◎图纸图框标题栏

◎PDM集成属性卡模板

◎BOM清单模板

◎修订表模板

◎切割清单模板

◎型材焊接数据库

◎材质数据库

◎企业设计库（企业库结构）

◎GB标注样式（国标标注样式）

◎集成安装方式，成套统一分发

三、三维标准化设计环境与模板各项功能实现说明

1 零件、装配体、工程图模板

在设计环境中，分别对三维设计模型设计过程中零件、装配体、工程图定义不同的设计环境，具体内容包含显示样式、绘图标准、设计单位制、尺寸标准样式、绘图线型、属性等的际准定义。工程师在统一的设计环境进行，避免由于单位制不统一、显示样式不同导致的信息沟通错误和设计效率降低。

◎零件与装配体：模板单位制，工程图出详图样式。包括线型、字高、标注格式等。

◎工程图：图纸幅面信息。SOLIDWORKS工程图中一个文件可以包含多页图纸，对多页图纸的每页图纸内容可以在模板里限定。文件类型举例如图1所示。

2.图纸图框标题栏

在以二维CAD软件作为设计工具的时代，企业均以产出的二维工程图作为设计数据标准化的主要对象。在定义三维设计环境图纸图框标题栏时，可依据现有的符合企业标准的二维工程图定义图纸图框标题栏，需要注意的是：三维图框标题栏中大部分设计属性会从零件，装配体中完成映射。避免零件装配体中定义的屬性不能自动在工程图标题栏中完成属性映射的情况，否则会导致设计效率降低，甚至出错。

文件类型如图2所示。

3 PDM集成属性卡模板

企业想要做好三维设计，除了标准化的设计过程与产出外，在设计过程中的图文档管理也是非常重要的环节。例如工作流程管理、版本管理、权限管理等。而要实现有序的管理，在设计过程中搜集用于管理的属性非常关键。属性卡为设计环境自动集成方式，随零件、装配体的设计环境被自动调用。具体字段可以如产品编码、材质、重量、所属项目名称、所属项目编码等。

◎焊件属性：用于管理焊接件的相应属性，可以包括编码、型材类别、物料号等信息。

◎零件属性：用于管理零件的各属性，可以包括PartNumber，Material Number，Buy Code等信息。

◎装配体属性：用于管理装配体的各属性，可以包括Product Number，Material Number，Buy Code等信息。

文件类型如图3所示。

属性卡片显示内容如图4所示。

4.BOM清单模板

“得BOM者，得天下。”BOM是制造企业的核心文件，各个不同的部门和系统都要用BOM，从BOM中获取特定的数据。设计部门是BOM的设计者，也是BOM的使用者，需要从BOM中获取所有零部件信息以及相互间的结构关系。根据企业清单模板样式的要求，组织清单所需的属性调用方式（例如具体调用默认属性还是自定义属性）和属性组织结构，完成BOM清单模板的定制。

文件类型如图5所示。

其中“*.sldtbt”为总表模板，“*.sldbomtbt”为BOM表模板。

5.修订表模板

使用三维设计后，产品数据格式和文件类型都发生了较大的变化，PDM在进行二维设计图样管理时，只负责文件的名称及属性，不涉及文件的内容，而三维设计则不同，零件、装配体、工程图之间能实现自动的关联与更新，文件版本的改动会造成整个产品的改动。因此在三维设计环境中需要进行设计流程跟踪的属性管理。

例如工程图中携带的修订表，会记录图纸版本修改的相关信息，或者图框标题栏中版本。

文件类型如图6所示。

6 切割清单模板

焊接件与普通结构件不同，普通结构件我们可以通过BOM统计物料信息。如果焊接件也通过BOM统计，默认只是一条物料信息。为了正确表达焊接件的物料信息，我们会通过切割清单进行统计。随焊件三维模型自动调用，统计焊件的切割清单，并可用于焊件工程图中被调用生成焊件BOM。

文件类型如图7所示。

7 型材焊接数据库

为了进行统一的焊接材质管理与维护，整个企业采用统一的设计基准进行焊接件设计，便于型材成本统计，同时提升工程师进行焊接件设计的效率。型材焊接数据库定义焊件建模时将要调用的焊件截面、材质库。例如不同规格的圆钢、角钢、工字钢等。

文件类型如图8所示。

8.材质数据库

材质数据库为企业所需各种材质的数据说明，按照企业提供的所需各种材质的数据说明进行定制。所需材质属性可以包括：弹性模量、泊松比、抗剪模量、质量密度、张力强度、屈服强度、热膨胀系数、热导率、比热等。通过材质数据库减少工程师自行查找材质属性的工作量，材质信息可直接用于统计质量、仿真分析等。材质外观可用于渲染模型外观，用于销售、售后等企业营销展示。

文件类型如图9所示。

SOLIDWORKS中调用如图10所示。

9.企业设计库（企业库结构）

企业设计库的结构搭建，可以实现资源共享，简化设计。缩短产品设计周期，标准化工作是一项持之以恒的工作，为了后期企业设计库的完善，将协助编写企业设计库的管理办法（例如企标件入库标准，库维护标准），为客户完整企业设计库的建立打好基础。

文件组织类型如图11所示。

按照企业提供技术要求样式信息，可以定义标注样式模板文件。文件类型如图12所示。

10. GB标注样式（国标标注样式）

GB标准样式根据企业产品进行标注，往往类似的产品标注样式和技术要求都是相似的，按照企业提供的GB标注样式需求，定制成可直接调用的文件，用来承载标注样式模板信息。放置于设计库中。通过梳理标注样式，可提高标注、注释效率，加快工程图产出周期。

文件类型如图13所示。

11.集成安装方式，无需用户定义

设计环境与模板的发放与管理方式应该满足便于下发、统一更新与维护的基本原则。所有设计环境与模板定制成“.exe”文件格式，工程师在使用时只需點击安装。方便企业每次设计环境模板升版下发。

标准体系的建立是一个渐近的、不断完善的过程，它需要企业针对自己的实际情况，在不同时期、不同阶段做出不同的改进和修改，以服务企业的生产经营活动，推动企业的发展。标准化的设计和产出只是发挥三维设计优势的初步工作。

标准化使产品设计要素单纯化。包括各模板标准化，各设计库标准化。

标准化使技术储备加大重用性。产品设计是活用和继承以往的技术储备，通过选择，交换，组合，创造出新的产品。若没有标准化，重复研究会浪费人力物力。

标准化使思考方式定型化和规律化。通过把技术工作程序化、模式化，可以把个人自由思考的设计方式转变为集体思考的设计方式，最终达到设计工作的高效率。

越早的建立标准化设计环境，将会减少历史数据的处理周期。只有建立标准化设计环境，才能保证研发数据的统一性，为PDM，ERP数据管理奠定坚实的基础。