一．产品设计与企业管理计算机应用概况

  四机厂历来重视产品设计的信息技术应用，不断提高产品设计的技术手段。早在80年代中期就开始应用计算机进行辅助设计和绘图，同时还利用计算机开展了产品的工艺设计和复杂计算，为新产品的开发和设计水平的提高起到积极的促进作用。90 年代逐步推广和普及了计算机二维CAD 技术的应用，逐渐用计算机绘图替代了手工绘图，甩掉了图板。同时，在三维设计、有限元分折、动态仿真等方面也进行了有益的尝试和实际应用。并取得了重要的成果。经过十多年的不懈努力，目前我厂机械设计的实力有了飞跃的发展。在普及二维CAD的基础上，三维PRO/E的设计也得到了广泛应用。设计人员由过去的30多人到现在100多人，计算机由过去的十几台到目前人手一台，并有了网络化的设计环境。近年又实施了计算机工艺设计系统（CAPP）和产品数据管理系统（PDM），使产品设计的工作效率得到了更大的提高。

  随着信息技术的高速发展和广泛使用，80年代后期我厂在企业经营管理上也同时开展了计算机的应用工作，采取“内联外引，软件先行”的办法，鼓励本厂各单位业务人员积极使用计算机，并组织他们开发应用软件。同时与大专院校专业人员进行合作，共同开发应用系统，取得了很大的收获。如当时完成的计划综合管理系统、物资供应管理和仓库管理系统、财务会计科目管理、劳资工资和定额管理、计量工具管理、质量TQC管理等应用软件，不仅解决了业务管理工作中的很多难题，提高了工作效率和工作质量，更重要的是培养了一批计算机应用队伍，有力地推动了我厂计算机的应用和普及，为企业全面信息化建设打下了很好的基础。目前我厂企业管理计算机应用已普及到每一个科室和岗位，在财务管理、生产计划、资产设备、物资供应、市场销售、劳动人事、车间管理等方面都有不同程度的应用。并塔建了全厂的网络系统，实现了内部联网。

  二．信息技术应用历程及主要成果

  80年代初， 我厂生产产品进行了重大的调整，由原来的主要生产汽车配件向石油专用设备转型。当时设计任务逐年增加，设计人员严重不足，为了加强设计人员的力量和提高设计水平，从85 年下半年开始利用计算机进行辅助设计，开展二维CAD设计， 当时只有十几台PC机，DOS 2.0的操作系统，我们一方面从国外引进了当时成熟的CAD软件，同时与大专院校合作开发实用的绘图软件。1987年我厂与西安交通大学签订了合作研制“PCAD 石油机械微机辅助设计系统”的技术合同。经过两年多的于一九九一年元月，该项目通过了中国石油天然气总公司组织的专家鉴定。到会专家认为：“该系统在二维绘图及辅助设计领域中处于国内领先地位。在工程图纸的输入、图形编辑方面，其功能达到了八十年代未国际水平。”并获得部级科技术进步二等奖。

  在开发和研制过程中技术人员用该系统绘制了我厂老产品零部件图600多张，还完成了新产品SNC35-12水泥车的全部设计工作。经过推广使用，使我厂设计能力有了很大的提高，为我厂产品成功转型做出了页献。

  九0年我厂还与西南石油学院合作开发了“抽油机设计计算软件”，该软件可以对抽油机产品进行整机的结构分折和计算，并动态模拟运行结果。大大提高了设计的质量，缩短了设计的时间。该项目也获得了当时石油部科技术成果二等奖。与武汉工学院合作开发的“双弧齿轮设计绘图一体化应用系统”也解决了设计计算和绘图一体化的重大难题。获得了局级科技术成果二等奖。

  在机械产品设计中，经常遇到两类问题，一是强度问题，一是刚度问题，要解决这两类问题，就要在设计中计算出产品的应力和最大变形由于。但长期以来，由于机械产品结构的复杂性，加上计算手段上的落后，在实际设计中往往对机械结构的力学特性只作定性分折和经验类比估算，在决定实际结构时采取了较大的安全系数，结果使产品变的“傻大粗”，产品的性能也不能把握。只有采取“试制-实验-改进--再试制”这种反复设计程序的方式，导致设计制造的周期过程长，成本高，制造出的产品也不尽好。随着计算机的应用，有限元分折成为机械产品设计中的有力工具，它用理论设计代替经验设计，用精确设计代替近似设计，用优化设计代替一般设计，是我们设计改进的方向。为此，我们80年代末引进了“SAP5和SAP84”有限元分折程序，对当时XJ 450修井机产品，进行了空间刚架的有限元分折处理，大大改进了设计的精确度，使井架的结构更加合理、适用，并节约了大量的原材料。该项技术目前已普遍应用于我厂结构件的产品设计中。

  随着科学技术的蓬勃发展，机械加工行业数控技术的应用越来越广泛，数据控机床对一些畸形零件和高精度产品的加工带来了极大的方便，对有效地保证产品的设计和工艺要求，提高质量和劳动生产率，以及降低劳动强度方面都有重要的意义。我厂于1986年开始购置数控机床设备，在生产中取得了明显的效果，特别是JNC-540R.80加工中心的设备，承担了我厂水泥车泵头体等关键零件的加工，使产品合格率大大提高。随后我厂专门组织了数控小组，计划对全厂有条件的设备分批进行数字改造，八五期实现数控机床的改造达34台，这些设备在生产中发挥了明显的作用。

  目前我厂数控设备有了番翻的增加，最近又购进了新型的立式数控加工中心等一批新的数字化设备，使我厂的生产加工能力如虎添翼。同时，为了使计算机技术和数控技术相结合，近年来还积极开展了计算机辅助制造CAM 技术。利用网络将图纸信息传输到数控设备中直接进行加工，直一步提高了加工的自动化能力。

  九十年代以后，我厂进一步普及了二维CAD软件的使用，引进清华XT公司的“设计之星”软件，该软件在ATUOCAD的基础上增加更多灵活插件，具有一定的智能化功能，融合了不少知识库模型，使设计工作更加快捷和轻松。同时，我们还利用该软件对老图纸进行了规范化的处理，通过自动提取老图纸明细栏信息，再进行规范后重新写入新模板，使图纸的规范性大大提高。为以后实施PDM系统减轻了不少工作量。
九五年后，设计部门虽然普及了计算机，但在单台使用的情况下，图纸信息不能共享，数据不能被其它部门方便的使用，各部门仍然需要用手工的方式将图纸数据信息，重复地录入计算机后才能使用。为了进一步改善设计环境，充分发挥计算机的作用，我们着手进行了网络规划，先在设计部门进行了连网。使大家能够共享资源。

    三维CAD技术的应用从95年开始，经历了从工作站UNIX环境的三维应用到普通微机WINDOWS环境应用的转变过程，设计人员利用三维CAD软件PRO/E2000i2 完成了600HP柱塞泵、三节井架、混砂车螺旋输砂器、100Mpa自动混浆固井车等产品和重要部件的设计，尤其是完成的600HP柱塞泵的三维造型被美国PTC公司收为典型案例。

    为了进一步提高三维设计的效果，我厂2001年10月引进北航海尔“CAXA实体设计”软件，并在三维建模、表面装饰、动画模拟等方面开展应用，成功的对高压管汇进行动画设计，该项目共有零件设计50余种，全部采用CAXA实体设计进行渲染和动画设计，将60%原有的PRO/E零件转换成CAXA实体设计零件后在CAXA环境进行组装，并成功设计出了三维剖切动画、视向动画，生成真实感渲染图片等。另外在分动箱总成设计中，对所有零件都应用CAXA软件进行设计并成功的进行了装配，涉及零件60多种，且多数为齿轮类零件。

  近年来，利用PRO/E的Mechanical对主要产品的重要总成和部件作了大量的分析和计算。如对ZJ30钻机的井架和钻台、ZJ20钻机的钻台、华北煤气层ZJ20钻机的三节井架、南海HXJ180海洋修井机井架和移动底座进行的结构分析计算，对1800HP泵头体、200HP泵头体进行力学模型分析计算、对ZJ30钻机的车架的力学模型分析，大大降低了产品的生产试实验成本，提高了产品的质量。

  由于我厂产品结构复杂，工艺设计一直是技术人员很苦恼的事情，2002年工厂与华工科技术合作，购买了开目CAPP软件，通过几个月的实施，CAPP应用效果显著，大大降低了工艺人员的劳动强度、提高了工作效率。实施阶段该系统就完成各种工艺卡片、工艺文件及各种BOM汇总表等约18000份35000多张。涉及各种钻机、修井机、固井车、压裂车、混沙车、各类固压撬、各种基础件系列总成等。解决了将工艺专家的经验和知识集中起来加以充分利用，有效的利用企业制造资源、工艺资源，实现工艺信息与其他部门共享的问题，克服了工艺方法因人而异，实现了工艺设计的继承性、规范性、标准化和最优化，有效地降低了生产成本。

  产品数据的管理和应用也是企业多年来希望解决的一大难题，四机厂与北京清软英泰信息技术有限公司共同研究开发了产品数据管理系统（PDM）。经过一年多的实施，该系统基本实现了设计与管理的统一，将设计制造与信息管理结合起来，对于企业信息化集成应用积累了很好的经验。目前PDM系统的网络已覆盖了新产品研究、产品设计、工艺设计、科技项目管理、质量检验、生产计划等多个部门。管理上对以前的工作流程进行了很大的调整。过去分散的图纸、工艺的输出工作全部归口PDM管理组集中管理，通过强制性的归口管理，严格规范了图纸、工艺的管理流程，提高了严肃性，防止了随意更改的现象，数据能有效的地利用和共享，PDM在节约工程成本、提高产品开发时间、缩短产品上市时间、提高订单反映速度、 避免设计开发中的不必要修改等方面带来了较好的效益回报。

  PDM实现的主要功能有： (1)文档(Document)和文件夹(Folder)的管理和控制。包括:文档的增加、删除、修改；文档的版本管理及控制；文档之间相互关系的管理；查询文档在哪里被使用；文档的工作流处理。文件夹的管理功能有:文件夹的建立、删除、更改；文件夹的审批、发放等。这些功能主要用来收集、储存和交付各种CAD图纸文件、光栅文件、字符文件及相应的工作过程。(2)产品结构和构型管理：主要管理产品的结构和构型,主要功能有：生成产品结构树；生成特定产品的构型;浏览产品结构信息及各种关联信息；打印各种BOM表；BOM表的更改及版本控制。其中,BOM(Bill Of Material,物料清单)表中的每个成员包含16类属性数据,如设计属性、加工工序、相关文件、发放历史、有效性控制等。(3) 工程更改的管理：工程更改的过程及管理相当复杂,一个简单的设计更改可能会涉及到许多其它部门的工作。其主要功能有：建立工程更改单；查找一个工程更改影响哪些设计和制造部门；提出工程更改的原因;确定工程更改的有效性(时间、批/架次号)；收集与工程更改有关的资料,并进行审批、发放;对工程更改的版本进行管理。(4)工作流程设计及管理：主要定义设计步骤，以及在处理过程中定义相关步骤的规则,批准每一步骤的规定。支持技术人员的工作分配,包括发放步骤的开发和管理、行政跟踪和批准管理、更改过程和消息的发放等。(5)与CAD、CAPP系统的集成。还有用户权限管理、项目管理、产品配置管理、图纸版本管理、工作流程管理、编码管理等功能。满足了工厂产品数据管理的主体需求，目前正在完善系统的容错性和使用的方便性。PDM给企业在工程成本节约、提高产品开发时间、缩短产品上市时间、提高订单反映速度、 避免设计开发中的不必要修改等方面带来较好的效益回报，且能够促使设计、工艺工作更规范，技术管理工作上新的台阶。

  ERP的实施又为四机厂产品设计制造信息化应用增添了新的翅膀，2006年完成了一期ERP项目实施后，目前设计数据已能够直接导入到ERP系统中进行运用，为生产计划、车间作业、成本核算提供了有效的数据基础。

  三．现代设计制造与信息技术应用今后的设想

  当前，随着市场竞争的加剧，企业在产品开发时间 (T)、产品质量(Q)、生产成本(C)和售后服务(S)等方面的较量变得越来越白热化，客户对产品的个性化要求越来越高。制造商不得不转向满足不同层次、不同类型、不同地域用户的不同要求，设计出各种定制产品。我厂本来就属于多品种，少批量的离散生产型企业，近年来客户个性化需求越来越明显，同一品种的产品有很多的变形，因此，如何在满足客户要求的前提下，既要保证按时交货，又要做到尽量降低成本，保证质量就成为未来竞争的核心。这就要求我们有快速响应的应变能力，有柔性设计和敏捷制造的能力。真正实现由生产中心到顾客中心的转变，快速响应客户的需求。

  目前计算机技术飞速发展，产品数字化定义技术--CAD/CAPP/CAM、产品数据管理技术--PDM、企业资源 规划系统--ERP、面向协同产品商务技术--CPC等先进的计算机工具和管理手段，为大规模定制生产模式创造了充分的条件。CAD三维设计有利于产品转向以模块化设计为基础的变型设计；PDM能有效地管理产品的全部数据并提供各种变型配置手段；ERP可紧密地联系上下游的客户，有效地组织采购、生产和发货；CPC技术则将上述三大系统统一在标准的数据通道中，为制造商、供应商、分销商以及最终用户提供方便使用的数据访问手段，真正实现设计 、制造、供货、销售与用户的协同工作，为制造业开创前所未有的新时代。因此我厂今后要做的主要工作有：

  1、提高产品设计的创新能力  现在四机厂三维CAD系统的应用还没有得到大范围的普及，只有少数产品和部件的三维数据，真正实现产品三维设计与制造，要推进产品设计标准化和模块化的工程，规范设计流程，普及三维应用，目前我们正在准备实施产品数据字化应用工程，先从典型产品开始，实现从设计到制造的数据字化应用，数字化信息有利于存储、查询、重用和修改。三维立体模型更有利于分析和模拟。通过日积月累逐步形成产品标准化、系列化。在此基础上进行模块分割、相互搭配、数字模拟、机构仿真、虚拟现实等工作，真正做到产品的模块化设计。

  2.积极开展优化设计、并行设计 在产品设计的手段上要通过三维建模、设计过程管理、仿真和虚拟制造等技术实现设计制造一体化。在设计范畴上要改变传统只限于产品设计思想，而是将产品设计向前扩展到产品规划，甚至用户需求分析，向后扩展到工艺设计，使产品规划、产品设计、工艺设计形成一个有机的整体。在设计过程中同时考虑制造、维修、价格、包装发运、回收、质量等因素。四机厂目前三维CAD软件还没有定型，有多种版本的试用软件，因此需要从工厂长期应用的实际出发同，认真进行选型，包括三维CAD、CAE、CAM等软件的选型，并抓紧进行培训和普及工作。还要建立标准化、模型化、参数化的产品设计体系，建立单源产品数据库,以保证产品数据的有效性、完整性、唯一性、最新性及共享性。

  3. 引入PLM的管理思想 数字化集成应用强调设计和制造过程的一体化和并行化，强调从设计信息到制造信息的顺畅传递和快速短反馈，甚至要求设计和制造采用统一的数据模型。因此需要建立单源数据库，实际上就是把产品的所有数据(即从市场开发到设计、制造、销售,一直到服务整个产品生命周期的数据)放入这个数据库中,供各业务部门使用,达到数据共享的目的。因此，CAD与PLM的集成是系统核心问题。我厂目前PDM 软件使用的是国产软件，在支持三维CAD上很多功能不能满足，也需要升级或换代，同时还要扩展其应用范围，引入PLM的应用思想，形成多元一体化的制造体系。

  4.加强工控自动化改造 在产品制造方面我们主要采用了DNC分布式数字控制技术，利用计算机与数控机床的网络控制，来实现产品零件的自动加工，提高产品加工的精度和质量，以及加工的效率。计算机与生产过程控制系统的应用工作，目前已有60%的设备进行了联结，从来讲还需要进行扩充，同时要与设计软件进行无缝集成 运用，实现产品设计到制造加工的一体化，重点要解决信息数据的自动传输和集成。

  5. 引智借脑，多渠道攻关  四机厂将采取产、学、研相结合的方式，对产品数字化工程的关键技术进行联合攻关，通过各种途径与科研单位、大专院校、技术公司、专家学者等进行广泛的合作，积极开展工业工程研究，解决多品种小批量生产既要满足客户个性化需求，又要提高生产效率的问题，解决缩短生产周期、降低成本、提高产品质量等问题; 进一步提高企业的综合管理水平和计划实现率。

  四机厂信息技术的应用还将在建立标准工时管理体系、新的管理程序, 实现管理规范化、标准化、专业化生产等方面进行积极的探索，使企业实现由粗放型管理到精细管理、由经验管理为主到科学管理为主的两个根本性转变。(e-works)