模具行业全生命周期数字化解决方案

为什么模具企业需要专门的数字化方案？

模具被誉为“工业之母”，其制造水平直接决定了下游零部件的质量。然而，模具行业自身却长期面临“三高三难”的困境：

高定制化：每一套模具都是独一无二的项目，难以标准化

高精度要求：微米级公差，对工艺和检测要求极高

高复杂度：涉及设计、编程、机加、热处理、装配、试模等多工序协同

进度管控难：模具制造周期长，工序交错，进度不透明

成本核算难：非标定制导致成本难以精准归集

知识传承难：依赖老师傅经验，核心技术难以沉淀

本方案将围绕模具全生命周期管理，构建一个从销售接单、设计开发、生产制造到售后服务、知识沉淀的完整数字化闭环。

一：模具行业深度诊断

1.1 模具企业的五大核心痛点

项目进度黑箱

具体表现：模具在车间流转，各工序进度靠人工询问、Excel记录

业务影响：交期延误频发，客户满意度低

设计制造脱节

具体表现：设计BOM与制造BOM不一致，设计变更传递不及时

业务影响：加工错误、返工率高

车间排产混乱

具体表现：工序多、设备杂、插单频繁，排产凭经验

业务影响：设备利用率低，瓶颈工序积压

成本核算模糊

具体表现：模具完工后才核算成本，过程成本失控

业务影响：报价不准，利润微薄甚至亏损

试模问题反复

具体表现：试模问题记录散落，修模方案依赖个人经验

业务影响：相同问题重复发生，试模次数多

1.2 数字化战略目标

项目透明化：实时掌控每套模具的设计、加工、装配进度

工艺标准化“将老师傅经验转化为标准工艺库和参数库

成本精细化”实现模具从报价到交付的全过程成本管控

知识资产化“沉淀设计、工艺、试模经验，形成企业知识库

第二部分：模具行业MOM系统总体架构

2.1 架构设计：一平台、双闭环、全连接

2.2 两大核心闭环

🔄 设计-制造闭环设计数据直接驱动制造，制造反馈优化设计

⚙️ 试模-修模闭环试模问题记录驱动修模方案，经验沉淀避免重复问题

三：核心功能模块详解

3.1 模具项目管理（PMS）

模具制造本质上是项目制生产，项目管理是核心入口。

📋 项目立项

详细功能：客户需求录入、技术协议管理、初始BOM创建

技术实现：与CRM集成，自动创建项目

业务价值：项目启动规范化

📅 项目计划

详细功能：甘特图编制、关键节点设定、资源分配

技术实现：基于模板的项目计划自动生成

业务价值：计划编制效率提升50%

📊 进度追踪

详细功能：实时展示各工序完成状态、预警逾期工序

技术实现：通过工单报工自动更新进度

业务价值：进度透明，异常早发现

📈 项目看板

详细功能：项目概览、里程碑达成率、交期预测

技术实现：移动端/PC端实时同步

业务价值：管理层一目了然

3.2 模具设计管理（DMS）

打通设计与制造的数据鸿沟。

📦 设计BOM管理

详细功能：结构化存储模具BOM，版本管理

技术实现：与CAD软件集成（UG/NX、Pro/E、SolidWorks）

业务价值：设计数据源头统一

🔄 设计变更管理

详细功能：变更流程审批、变更影响分析、变更执行追踪

技术实现：ECR/ECO电子化流程

业务价值：变更可控，避免加工错误

📚 设计知识库

详细功能：标准件库、典型结构库、设计规范库

技术实现：知识图谱技术，支持智能推荐

业务价值：设计效率提升30%

3.3 模具工艺管理（CAPP）

将工艺经验转化为标准化数据。

📋 工艺路线编制

详细功能：结构化定义模具加工工序（粗加工、半精、精加工、热处理、EDM等）

技术实现：基于模板快速生成

业务价值：工艺编制效率提升60%

⚙️ 工艺参数库

详细功能：针对不同材料、不同刀具的切削参数推荐

技术实现：采集设备实际加工参数，持续优化

业务价值：加工参数标准化，减少试切

💾 NC程序管理

详细功能：程序上传、版本管理、程序与工件绑定

技术实现：与CAM软件集成，DNC下发

业务价值：杜绝程序用错、版本混乱

3.4 模具计划排程（APS）

针对模具行业“多工序、多资源、动态变化”的特点，实现智能排产。

设备约束

排产逻辑：不同设备加工精度、加工范围不同

优化目标：设备负荷均衡

人员技能约束

排产逻辑：高级技工与普通技工的技能差异

优化目标：关键工序优先分配高级技工

工艺约束

排产逻辑：粗加工→热处理→精加工的工艺顺序

优化目标：减少工序等待时间

物料约束

排产逻辑：模架、标准件到货时间

优化目标：避免物料等待导致停工

交期约束

排产逻辑：客户交期优先级

优化目标：交付及时率100%

排产结果输出：可视化排程甘特图，支持人工干预拖拽调整，系统自动校验约束条件。

3.5 模具车间执行（MES）

3.5.1 加工过程管控

• 任务接收：工人在工控机上扫码接收任务，查看图纸、工艺、NC程序

• 开工/完工报工：一键报工，自动记录加工工时

• 在制品管理：工件流转扫码，实时掌握工件位置

3.5.2 设备数据采集（MDC）

采集内容：设备状态、开机时间、关机时间、主轴负载、主轴转速、进给速度、报警信息

采集方式：通过CNC控制器（FANUC、Siemens、三菱、海德汉）直接读取，支持老旧设备加装传感器

采集价值：自动统计设备OEE、分析瓶颈工序、监控加工过程异常（如断刀、振动）

3.5.3 DNC程序传输

功能：NC程序集中管理，一键下发至机床

价值：避免U盘传播病毒，杜绝程序版本错误

3.6 模具质量管理（QMS）

3.6.1 全流程质量管控

来料检验

检验内容：模架、标准件、钢材

技术手段：扫码录入，与采购订单关联

管控要点：不合格拒收，避免带病流入

工序检验

检验内容：半成品关键尺寸

技术手段：移动端录入，SPC分析

管控要点：及时发现工序异常

首件检验

检验内容：每道工序首件

技术手段：与设备联动，检验合格才能批量

管控要点：杜绝批量不良

终检/三坐标

检验内容：全套尺寸检测

技术手段：与三坐标测量机直连，自动采集数据

管控要点：检测报告自动生成

3.6.2 三坐标测量集成

• 数据自动采集：三坐标测量程序与MOM系统集成，测量结果自动上传

• CPK分析：自动计算过程能力指数，评估加工稳定性

• 测量报告：系统自动生成完整的模具检测报告，支持一键导出

3.7 模具试模管理（TMS）

试模是模具交付前的关键环节，也是问题高发区。

📅 试模计划

业务价值：根据装配进度自动生成试模计划，确保试模资源提前准备

⚙️ 试模参数记录

业务价值：记录试模工艺参数，为修模和量产提供依据

📝 试模问题管理

业务价值：问题描述、照片上传、原因分析、解决方案，形成闭环

🛠️ 修模工单

业务价值：试模问题自动生成修模工单，追踪修模进度

📄 试模报告

业务价值：自动生成完整的试模报告，随模具交付客户

3.8 模具成本管理（CMS）

解决模具企业“报价难、核算难”的核心痛点。

💰 报价成本

基于历史相似模具快速报价

价值：报价准确率提升30%

📐 设计成本

设计阶段预估成本，与设计BOM联动

价值：设计阶段即可控制成本

⚙️ 制造成本

实时归集加工工时、材料消耗、外协费用

价值：成本透明，过程可控

📊 实际成本

模具完工后实际成本核算，自动归集全流程成本

价值：精准分析利润，指导后续报价

四：关键应用场景深度解析

4.1 场景一：模具项目全过程透明化

背景：某大型模具企业，同时在制模具超过100套，项目经理每天花费大量时间询问各工序进度，依然无法避免交期延误。

解决方案：

1. 项目计划模板化：新项目立项时，系统根据模具类型（如保险杠模具、仪表盘模具）自动生成项目计划，包含设计、采购、加工、装配、试模等关键节点

2. 进度自动采集：通过扫码报工、设备数据采集，系统自动更新各工序实际完成时间，与计划时间实时对比

3. 逾期预警：当某工序实际进度晚于计划进度时，系统自动向项目经理和相关责任人推送预警信息

4. 项目看板：管理层通过大屏或手机，实时查看所有在制模具的进度状态（绿灯正常、黄灯预警、红灯逾期）

实施效果：

• 项目进度透明度100%

• 项目经理报表时间从每天2小时减少到10分钟

• 模具交付及时率从75%提升至92%

4.2 场景二：设计制造一体化

背景：设计部门完成模具设计后，通过纸质图纸或共享文件夹传递给工艺和车间，经常出现图纸版本混乱、设计变更传递不及时导致的加工错误。

解决方案：

1. 设计BOM结构化：设计师在CAD软件中完成设计后，一键提取BOM至MOM系统，形成设计BOM

2. 设计变更闭环：设计变更时，系统自动识别受影响的下游工序（如正在加工的、已完成的、待加工的），并推送变更通知

3. 电子图纸下发：车间工人在工控机上只能查看到最新版本的图纸，旧版本自动归档

4. 制造反馈：加工过程中发现的图纸问题或优化建议，工人可在系统中反馈，设计师及时响应修改

实施效果：

• 因图纸版本错误导致的返工减少80%

• 设计变更传递时间从1-2天缩短至即时

• 设计与制造的沟通效率提升60%

4.3 场景三：模具加工智能排程

背景：模具车间设备种类多（CNC、EDM、线切割、磨床），工序交错复杂，排程员每天花费大量时间手工排产，依然难以应对插单和设备故障。

解决方案：

1. 全约束排产：系统综合考虑设备状态、刀具情况、人员技能、物料齐套、工艺顺序、交期要求，自动生成最优排程方案

2. 可视化甘特图：排程结果以甘特图形式展示，支持人工拖拽调整，系统自动校验约束条件

3. 动态重排：当出现设备故障、紧急插单、物料延期等情况时，系统自动进行局部重排，给出调整建议

4. 瓶颈分析：系统自动识别瓶颈工序和设备，辅助管理者进行产能优化决策

实施效果：

• 排程时间从每天4小时缩短到30分钟

• 设备利用率提升20%

• 模具加工周期缩短15%

4.4 场景四：试模问题闭环管理

背景：试模问题记录在纸质表格或老师傅的笔记本上，后续修模方案依赖个人经验，同类问题重复发生，试模次数居高不下。

解决方案：

1. 问题标准化录入：试模现场通过手机或PDA，选择问题类型（如填充不满、飞边、缩痕、烧焦等），上传照片/视频，描述问题现象

2. 根因分析辅助：系统基于历史问题库，推荐可能的根因（如排气不良、注射压力不足、模具温度不均等）

3. 修模方案生成：记录确定的根因和修模方案，系统自动生成修模工单，关联到模具

4. 知识库沉淀：每次试模问题及其解决方案自动进入知识库，后续类似问题出现时，系统主动推送历史解决方案

实施效果：

• 平均试模次数从5次降至3次

• 同类问题重复发生率降低70%

• 新模具调试周期缩短25%

4.5 场景五：模具成本精细化管控

背景：模具报价主要靠经验估算，实际完工后才发现利润微薄甚至亏损；成本核算滞后，无法及时发现问题。

解决方案：

1. 报价辅助：新模具报价时，系统根据模具类型、大小、结构复杂度，匹配历史相似模具的实际成本，给出参考报价范围

2. 过程成本归集：系统实时归集材料成本、加工成本、外协成本、设计成本

3. 成本偏差预警：当某模具的实际成本超过目标成本一定比例时，系统自动预警

4. 完工成本分析：模具交付后，系统自动生成完整的成本分析报告，对比实际成本与报价成本

实施效果：

• 成本核算从手工3天缩短至系统自动实时

• 模具利润分析准确率提升90%

• 报价失误导致的亏损减少60%

五：系统集成架构

5.1 与CAD/CAM/CAE集成

集成对象：UG/NX、Pro/E、SolidWorks、Cimatron、Mastercam、Moldflow等

集成内容：设计BOM、3D模型、2D图纸、NC程序、模流分析报告

技术实现：深度API集成，支持CAD软件中直接操作MOM功能

5.2 与CNC设备集成

集成对象：FANUC、Siemens、三菱、海德汉、Heidenhain等主流数控系统

集成内容：设备状态、主轴负载、坐标位置、报警信息、程序传输

技术实现：MTConnect、OPC UA、FOCAS、宏指令

5.3 与检测设备集成

集成对象：三坐标（蔡司、海克斯康、温泽）、影像仪、硬度计

集成内容：检测程序、测量结果、检测报告

技术实现：DMIS协议、串口通信、文件解析

5.4 与ERP集成

集成对象：用友、金蝶、SAP、Oracle

集成内容：销售订单、采购订单、库存、财务成本

技术实现：API、中间表、ESB

六：实施落地五步法

第一阶段：基础数据与试点（2-3个月）

目标：打基础、建规范、试效果

动作：

• 建立统一的物料编码、模具编码规则

• 梳理核心工艺路线模板

• 选择1-2套典型模具进行试点，跑通设计→工艺→加工→质检→装配全流程

产出：试点模具数据完整率100%，项目进度透明

第二阶段：全面推广（3-4个月）

目标：系统全面覆盖，全员使用

动作：

• 所有在制模具纳入系统管理

• 全面推行扫码报工

• 完成主要设备的数据采集

产出：车间无纸化，进度实时掌握

第三阶段：深度应用（2-3个月）

目标：发挥系统价值，优化流程

动作：

• 上线APS智能排程

• 上线模具成本管理

• 建立质量SPC监控

产出：排程优化，成本透明，质量稳定

第四阶段：知识沉淀（持续）

目标：将经验转化为企业资产

动作：

• 持续积累设计、工艺、试模知识库

• 建立知识复用机制

• 培训新人，减少对老师傅的依赖

产出：知识库持续丰富，新人上手时间缩短50%

第五阶段：智能化升级（持续）

目标：数据驱动，持续优化

动作：

• 机器学习优化加工参数

• 设备预测性维护

• 模具寿命预测

产出：加工效率持续提升，停机时间减少

七：量化价值与投资回报

7.1 关键绩效指标（KPI）提升

7.2 投资回报分析（ROI）

以中型模具企业（年产值1亿元）为例：

第八部分：为什么选择本方案？

8.1 真正懂模具

本方案不是通用MES的简单改造，而是基于对模具行业的深刻理解：

• 项目制管理：以模具项目为主线，贯穿全流程

• 设计制造一体化：打通CAD/CAM/CAE与MOM

• 试模专项管理：针对模具核心环节深度优化

• 成本精细核算：解决模具行业核心痛点

8.2 成熟行业案例

已成功应用于：

• 大型汽车模具企业（保险杠、仪表盘、门板等内外饰模具）

• 精密电子模具企业（连接器、端子等精密模具）

• 压铸模具企业（新能源汽车结构件压铸模）

8.3 快速实施能力

• 行业模板：内置汽车、家电、电子等行业模具模板

• 敏捷实施：3个月核心功能上线，6个月全面应用

• 培训体系：完善的培训课程，确保全员会用

8.4 技术先进

• 云原生：支持公有云、私有云、混合云

• 微服务：各模块独立升级，按需采购

• 工业互联：兼容99%以上CNC控制器

从“经验模具”到“数字模具”的跨越

模具企业最宝贵的资产是经验，但最大的风险也是经验——经验在老师傅脑子里，一旦流失，企业就失去核心竞争力。

本方案的核心价值：

项目透明化：从黑箱到透明，进度可控

制造标准化：从经验到标准，质量稳定

成本精细化：从模糊到精准，利润可期

知识资产化：从个人到企业，基业长青

最终，帮助模具企业在激烈的市场竞争中，以更短的周期、更低的成本、更高的质量，赢得客户信任，实现可持续发展。