制造企业通过信息化压缩成本中心

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作为制造商，您知道几乎每个环节都会出现生产废品。他们可能是，您向子组件供应商订购了一些零件，到货后发现它们不适合您已加工完的组件；或者，您使用后丢弃的某个物理原型。有时候，废品是指您的客户完全不喜欢的已交货成品；或者，在最坏的情况下，废品是导致令人尴尬的进行高昂回收的次品。

在每种情况下，废品和解决问题所需的返工都会花费您的金钱或时间或两者皆有。行业分析师指出，由于原料和人力劳动对大多数制造商而言是两个最大的成本中心，因此，所有生产废品均会对这两个方面造成不利影响。

问题：产生废品

产生废品的方式有许多种，例如错误的材料、不正确的公差和不完善的人机工程设计。以下是一些更严重的方式：

多余的原型 — 开发产品时必须使用物理原型，但需要的原型越少越好。PTC 有个客户是赛车引擎的制造商，它通过减少测试用的物理原型数量，成功将开发时间缩短了数周。

不合适的零件 — 由于产品设计团队现在分散在全球，因此，那些不可避免在最后一刻发生的设计或制造变更已变得风险更大：某转包商可能未收到最新的文件或电子邮件，并可能最终生产无效的零件。

材料变更 — 如果某子承包商无法交付您所要的原料，则它们常常会推荐使用另一种原料。屡见不鲜的是，新的信息在贵公司的采购办公室和制造小组之间的交接中丢失了。

这些错误和其他无数错误的影响对于中小型企业可能是毁灭性的。不妨看看美国消费品安全委员会的网站，从中可以了解到美国国内的产品召回程度。Wikipedia 上列出的首批召回事件之一发生在1959 年至 1960 年的 Cadillac 汽车上，涉及到某个制造缺陷。Wikipedia 引用了 1990 年的一本书《汽车安全的斗争》，作者为 Mashaw 和 Harfst，第 150 页上的一段话：“...... 在 10 至 15 mph (24 km/h) 的速度下进行 90 度转弯时，许多车上的转向杆系（转向臂）失效...... 转向臂所用的金属材料比平常用来抵御低速转弯应力的材料软一些；而且...... 与前后几年相比，General Motors 在这些年中售出了六倍之多的转向臂更换装置。”

解决方案 — 分为四步

由于减少废品和返工触及到设计和制造的方方面面，因此，必须将这项工作作为全公司的主动行动加以定义和设计。

首先，应致力于实现全数字化的产品表示形式，然后发展为包括虚拟原型设计和功能模拟、公差分析和尺寸测试，以及在整个企业中运行的信息分发工作流。

对于中小型企业 (SMB)，这个目标可能听起来高不可攀和费用浩大。但实际上并不一定会这样，原因是设计和制造的集成不断进步，以及如今有适用于中小型企业的现成 PLM（产品生命周期管理）系统。许多 SMB 现正执行以下步骤，以减少其组织中的废品和返工。

第 1 步： 全数字化的产品表示形式

全数字化的产品表示形式意味着，在产品生命周期中输入和/ 或生成的所有数字化数据在每个开发阶段（从初始概念到产品的最终报废）都伴随着产品。这样一来，可以将用于 CAD 模型的同一批数据用于执行模拟和分析，以及用于制造产品和存储在 PLM 电子仓库中。

利用全数字化的表示形式可以实现端到端集成，因此，产品开发过程中的每一步都能获悉其他步骤的操作。例如，在全数字化的环境中，CAD 软件中的任何和所有变更都会自动更新 CAM 文件，而 CAD 或 CAM 应用程序中的任何变更都会更新 PLM 数据电子仓库中的数据。利用智能的 PLM解决方案，这种交互不会给 PLM 体系结构造成过大的压力，原因是，虽然这些功能看似使每个文件存在多个副本，但实际上任何时候均只是创建、更新、共享和存储一个中央文件。不同用户看到的多个视图是存储库指针或不关联的复制造成的，而不是冗余数据造成的；而且，中央文件的所有变更和更新均由锁定机制和恢复机制来管理。

第 2 步：虚拟原型设计和功能模拟

如今的产品和组件设计有许多运动零件，因此，它们需要费力的安装与运作检测。为了确保质量和性能，需要使用物理原型，但它们也可能会造成浪费，因为原型一旦用完就会变成废品。减少或消除原型是每个制造商的最终目标。

全数字化的产品表示形式可让您用虚拟原型来取代一些物理原型。全数字化还意味着可以利用3D CAD 软件将 3D 模型“收缩包装”为更小、更易于管理的大小容量，然后通过电子邮件将其发送给设计或制造团队的远程成员（具体取决于您的 3D CAD 软件），从而节省大量时间和成本。“收缩包装”从模型中删除不必要的数据，因此，您可以只共享与开发企业中的特定角色或职能相关的数据。例如，某汽车座椅制造商想使用您的车身作为虚拟原型，但可能并不关心引擎或传动装置的元件。利用“收缩包装”，您只向此制造商发送它需要的数据，同时还保护了您的重要知识资产，也即如您不想与车身制造商共享的引擎设计。

利用 PTC 的 Pro/ENGINEER 公差分析扩展，可以预先为重要的尺寸执行快速的公差累积检查。

第 3 步：尺寸分析和公差分析

尺寸偏差一直是产品设计中的一个关键参数。零件之间的偏差可能产生自许多情况。例如，在制造过程中，CNC 钻头可能在早上八点时比中午更锋利；或者，冷却液的纯净度可能随时在变化。此外，在最终用户的环境中，极端温度可能会引发收缩或膨胀。

由于需要确保成本竞争力，因此，设置公差极具挑战性。紧密的公差对于产品的质量或“给人的感觉”可能很有帮助。但是，如果公差的密度过紧，则从它所需的时间和额外加工的角度来看，可能会证明它代价过高。理想的公差是一个在产品质量和经济性之间找到最佳折衷效果的问题，而且从最大程度减少生产废品和返工的角度来看，它是一个关键的考虑因素。准确的公差分析是必不可少的，而且，很重要的是，设计师指定给模型的公差值，将在产品经历整个开发过程时与该模型保留在一起。

第 4 步：端到端的信息分发

工程、制造、采购、服务、销售和营销等部门，外加供应商、客户和设计合作伙伴，均应能够在适当时共享产品开发信息，以及添加它们自己的价值。最好利用信息工作流来实现信息共享，此工作流自动地在与产品开发过程关系最密切的人员之间移动运作请求、查询、批准和其他操作。

此工作流应包含警告、警报和升级途径，以确保不会忽视审阅或其他请求。而且，此工作流应与相关的产品开发过程（例如产品验证和变更管理）融为一体，这些过程将向产品开发知识库提供重要的信息。

供应商观点： PTC 的 CAD 和 PLM 解决方案

对数千家中小型企业而言，PTC 的 Pro/ENGINEER® 3D CAD 软件是全数字化的产品表示形式的出发点。Pro/ENGINEER 支持业界标准的 2D 和 3D 文件格式，因此，它可以充当端到端的集成数字化体系结构的核心。而且，它本身支持许多模拟和分析模块，因此，您不必为了进行测试而在不同的应用程序之间切换，也不必担心可能会失去对重要数据的跟踪。

PTC 的 Windchill® PLM 体系结构增加了必要的信息分发工作流，使所有相关的业务应用程序均能获得最新的产品开发数据和制造物料清单 (BOM) 信息。而且，PTC 按需提供的 PLM 功能使小型企业无需预先投入巨资即能利用 Windchill。

使用按需提供的 PLM 来减少返工的中型公司有很多，位于英国的 Eton SRF 就是一个例子，此制造商制造工业、汽车和农业用的冷却系统。以前，Eton位于英国的设计团队使用 FTP 链接与公司位于土耳其的制造厂交换产品设计文件。

当土耳其的制造工程师更改了产品设计后，并未将所做的变更记录下来，因为不存在相应的工作流来更新英国设计师的文件。因此，公司内部传播着多个版本的产品和元件设计，这导致频繁对设计和已制造的元件进行返工。Eton与 PTC 的分销商合作，为五位用户引入了包含变更管理功能的Windchill® PDMLink® On Demand。在一周之内，所有重要的产品数据均由数据电子仓库加以控制；在第一个月内，返工现象减少了 75%，而在土耳其和英国之间往返的差旅费用减少了90%。

从手动到自动

不久前，这些问题（虚拟原型、大范围的信息分发、生产废品和返工）对于企业还不是十分关键。就在短短十年前，产品比较简单，而且产品开发过程的执行速度有些慢，以致于员工有更多的时间来消除设计缺陷或制造错误。今天，商业运作在一个紧密压缩的全天候世界里进行。在消费者市场和企业对企业市场中，需求可能会立即改变，而且一夜之间就可能出现带着更新、更有创意的产品而来的新竞争对手。产品上市时间现在以周而不是月或年来衡量，而且任何设计缺陷、制造错误或产品开发的低效之处均会迅速暴露出来。

生产废品和设计返工是此类低效之处中的两处，而且，如果您未努力工作以不断减少这些现象，则它们可能会迅速让您处于竞争劣势。多年前，企业可以将其产品开发信息和过程托付给经验丰富的个人来管理，这些人包括将图纸存放在抽屉中的设计师，以及知道哪些 ECO 应用于哪些零件的工程师。但是，对于要跟上当今的发展步伐和竞争形势的中小型企业，现在必须将这种托付交由数字化产品开发来承接，也即从“手动到自动”，而且越快这样做越好。（ccw）