談?wù)効s短模具開發(fā)周期

在目前激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關(guān)鍵,快的吃市場,慢的被庫存吃垮。模具作為高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，然而在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中,模具開發(fā)周期占整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位，然后才是質(zhì)量和價(jià)格?？?穩(wěn),準(zhǔn),廉的模具制造無時(shí)無刻不在考驗(yàn)著整個(gè)模具制造業(yè),因此，如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認(rèn)真考慮的問題。

目前模具制造業(yè)普遍存在的問題:

(1)設(shè)計(jì)科學(xué)性差,模具的試制周期漫長,從而導(dǎo)致模具的總成本增高。

(2)市場需求分析,模具設(shè)計(jì)、制造和產(chǎn)品加工獨(dú)立分化，模具管理沒有全局的觀念。對項(xiàng)目往往缺乏可行性和經(jīng)濟(jì)效益評估,不能積極關(guān)注市場的需求動(dòng)態(tài)。因此，模具開發(fā)周期長，質(zhì)量差，已影響到生產(chǎn)事業(yè)部的產(chǎn)品交貨期、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。模具開發(fā)周期包括模具設(shè)計(jì)、制造、裝配與試模等階段。各階段出現(xiàn)的問題都會(huì)對整個(gè)開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。人的因素及設(shè)計(jì)質(zhì)量就是這樣的因素。因此采取項(xiàng)目管理、并行工程及模塊化設(shè)計(jì)等管理上及技術(shù)上的措施，以提高員工積極性并改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，最終目的是在保證質(zhì)量、成本目標(biāo)的前提下縮短模具開發(fā)周期。

一、模具開發(fā)的項(xiàng)目管理實(shí)施方法

如何縮短模具開發(fā)周期和提高模具開發(fā)質(zhì)量，引進(jìn)項(xiàng)目管理理念非常重要。提高項(xiàng)目管理是一種為了在確定的時(shí)間范圍內(nèi)，完成一個(gè)既定的項(xiàng)目，通過一定的方式合理地組織有關(guān)人員，并有效地管理項(xiàng)目中所有資源（人員、設(shè)備等）與數(shù)據(jù)，控制項(xiàng)目進(jìn)度的系統(tǒng)管理方法。

模具之間存在著復(fù)雜的約束關(guān)系，并且每套模具的開發(fā)涉及到模具設(shè)計(jì)、加工制造、試模等，因此，需要有負(fù)責(zé)任的各個(gè)環(huán)節(jié)的人保證所需生產(chǎn)資源在模具開發(fā)過程中能及時(shí)到位。因此需要實(shí)施項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，另外項(xiàng)目負(fù)責(zé)制的實(shí)施還便于個(gè)人工作考核及團(tuán)隊(duì)的整體績效考核，有利于提高員工的積極性。

每套模具任務(wù)下達(dá)之后，前端產(chǎn)品開發(fā)可由專門負(fù)責(zé)項(xiàng)目人負(fù)責(zé)一個(gè)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)端由專門設(shè)計(jì)人員，模具組立由專門負(fù)責(zé)人組立，在制造加工端要采用ERP系統(tǒng)對其交貨期、品質(zhì)予以全盤管控 ， 注重模具外貿(mào)管理、模具生產(chǎn)管理等。 產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)、模具制造加工各個(gè)項(xiàng)目保持既有分工、又有合作的方式，各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可通過競職方式擔(dān)任，各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要有三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：①了解模具開發(fā)所有工序;②熟悉模具開發(fā)過程中的常見問題及解決方法;③有較強(qiáng)的判斷和決策能力,善于管理應(yīng)用人.

公司可根據(jù)項(xiàng)目分工的不同,制訂相應(yīng)的考核指標(biāo)來考核項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,再由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將考核分化到項(xiàng)目組織內(nèi)人員,使責(zé)、權(quán)、利落實(shí)到每一位員工，有效提高員工積極性。

二、模具開發(fā)的并行工程實(shí)施方案

目前大多數(shù)模具制造業(yè),雖采用了一些先進(jìn)的CAD/CAE/ CAM等技術(shù), 但在總體管理上, 整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程是串行的而非并行的。

并行工程是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量與降低成本的有效方法。實(shí)施并行工程有助于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配等多個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。并行工程的核心是面向制造與裝配的設(shè)計(jì)（DFMA）。在模具開發(fā)中實(shí)施并行工程就是要進(jìn)行產(chǎn)品及模具的可制造性與可裝配性檢查。

DFMA工具的開發(fā)是并行工程的工作重點(diǎn)之一。DFMA的工作過程可分兩個(gè)階段。第一階段是，DFMA輸出概念設(shè)計(jì)方案到CAD，這個(gè)方案具有最少的零件數(shù)量；第二階段是，CAD系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)特征模型，經(jīng)過特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進(jìn)行可制造性與可裝配性分析。通過這種途徑使DFMA知識庫得到盡早利用，為缺乏知識的CAD系統(tǒng)把握方向。

通過對產(chǎn)品與模具的可制造性與可裝配性的檢查，就從源頭消除了后續(xù)工序可能遇到的困難，大大減少出現(xiàn)缺陷和返工的可能性。

三，縮短設(shè)計(jì)周期優(yōu)化研究

縮短設(shè)計(jì)周期并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計(jì)就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實(shí)踐表明，模塊化設(shè)計(jì)能有效減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

自行開發(fā)新系統(tǒng), 需要很大的時(shí)間和精力, 且實(shí)用化和商品化并不理想;購置一些成熟的軟件需要花費(fèi)較大的前期投資和后期的維護(hù)資金。 這些弊端是制約模具發(fā)展和繁榮的主要原因, 因此,也就不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)中要求柔性化、快捷、低成本及高質(zhì)量的要求。因而, 提出了對模具現(xiàn)實(shí)性的要求。模具不僅要在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)上要過關(guān), 而且還要對用戶的需求能夠做出快速響應(yīng),只有顯著地縮短整個(gè)模具的開發(fā)周期, 降低其制造成本,才能快速占領(lǐng)市場。滿足這一要求的方法之一就是利用最優(yōu)的CAD、CAE或CAM或它們的組合技術(shù)來對整體項(xiàng)目提供有力的決策和技術(shù)支持, 以實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化,最終贏得市場。

3.1模具模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

模具的零部件在結(jié)構(gòu)或功能上具有一定的相似性，因而有采用模塊化設(shè)計(jì)方法的條件，但目前模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)方法的研究報(bào)道還很少見。與其它種類的機(jī)械產(chǎn)品相比，模具的模塊化有幾項(xiàng)明顯特點(diǎn)。

3.1.1模具零件的空間交錯(cuò)問題

模具零件在三維空間上相互交錯(cuò)，因此難于保證模塊組合后沒有發(fā)生空間干涉；難于清晰地進(jìn)行模塊劃分。

采取以下辦法來克服這個(gè)問題：

（1）利用Pro/E（或UGII等三維軟件）的虛擬裝配功能檢測干涉；

（2）按結(jié)構(gòu)與功能劃分相結(jié)合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過程。結(jié)構(gòu)相對獨(dú)立的部件按結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，設(shè)計(jì)出所謂的結(jié)構(gòu)模塊；而在空間上離散或結(jié)構(gòu)變化大的部件則按功能劃分，設(shè)計(jì)出所謂的功能模塊。這樣劃分并進(jìn)行相應(yīng)的程序開發(fā)后，結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)可由結(jié)構(gòu)參數(shù)為主，功能參數(shù)為輔簡單求得；而對于功能模塊，可由功能參數(shù)為主，結(jié)構(gòu)參數(shù)為輔出發(fā)進(jìn)行推理，在多種多樣的結(jié)構(gòu)形式中做出抉擇。

3.1.2 凸凹模及某些零部件外形無法預(yù)見

某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定,因而無法在模塊設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)見到，所以只能按常見形狀設(shè)計(jì)模塊,適用面窄；某些模具零件雖然互相配合執(zhí)行某一功能，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊。

模塊化是部件級的標(biāo)準(zhǔn)化，而零件標(biāo)準(zhǔn)化可視為零件級的模塊化。兩個(gè)級別上的標(biāo)準(zhǔn)化是互相配合的。因此，要開發(fā)零件庫并納入模塊庫，以彌補(bǔ)模塊覆蓋不全的缺憾。當(dāng)零件必須逐個(gè)構(gòu)造時(shí)，一個(gè)齊全的便于使用的零件庫對提高效率很有幫助。

3.1.3 模具類型與結(jié)構(gòu)變化多

模具可有不同的工序性質(zhì)；有不同的組合方式,還有不同的結(jié)構(gòu)形式，種類極其繁多。因此，必須找到適當(dāng)途徑，使較少的模塊能組合出多種多樣模具。

（1）在Pro/E（或UGII等三維軟件）的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能及用戶自定義特征功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，使模塊具有較大“可塑性”，能根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)可產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)變化；

（2）分層次設(shè)計(jì)模塊。用戶可調(diào)用任一層次上的模塊，達(dá)到了靈活與效率兩個(gè)目標(biāo)。使用小模塊有靈活多變的優(yōu)點(diǎn)，但效率低，使用大模塊則相反。

3.2 模具模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)施

為了實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)，開發(fā)優(yōu)化模具模塊化CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)分兩大部分：模塊庫與模塊庫管理系統(tǒng)。

3.2.1 模塊庫的建立

模塊庫的建立有三個(gè)步驟：模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標(biāo)準(zhǔn)零件是模塊的特例，存在于模塊庫中。標(biāo)準(zhǔn)零件的定義只需進(jìn)行后兩步驟。

模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的第一步。模塊劃分是否合理，直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。

對于模具而言，功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化，因而它可以包含功能模塊；而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定，因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。

模塊設(shè)計(jì)完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型，運(yùn)用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項(xiàng)可變參數(shù)：可變尺寸與裝配關(guān)系，形成用戶自定義特征(User-Defined Features，UDFs)。生成用戶自定義特征文件（以gph為后綴的文件）后按分組技術(shù)取名存儲，即完成模塊庫的建立。

3.2.2 模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)通過兩次推理，結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動(dòng)建模，實(shí)現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結(jié)構(gòu)，第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過這種途徑實(shí)現(xiàn)模塊“可塑性”目標(biāo)。

在結(jié)構(gòu)選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱、模塊的功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱。如果不滿意該結(jié)果，用戶可指定模塊名稱。在這一步所得到的模塊仍是不確定的，它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。

通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計(jì),由于在模塊設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真考慮模塊的質(zhì)量，因而對模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)保證作用。模塊庫中存放的是相互獨(dú)立的UDFs文件，因此本系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性。

總結(jié)

以上是對縮短模具開發(fā)周期，降低模具制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的一點(diǎn)感慨，按目前大部分模具制造企業(yè)的運(yùn)作模式,采用包模制,資源無法共享，談不上項(xiàng)目管理、無法實(shí)施并行工程和建立模塊庫管理系統(tǒng)，因此，模具質(zhì)量和成本的改善，大大減低新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn), 提高經(jīng)濟(jì)效益, 增強(qiáng)企業(yè)競爭力只是空口的想法而已，更談不上模具制造在激烈的市場競爭中立于不敗之地。