前言
隨著國家綜合國力的提升，航空產(chǎn)業(yè)迎來了一個快速發(fā)展的新階段。對于航空機電企業(yè)而言，將面臨著新的發(fā)展形勢：一方面，隨著近年來中國周邊安全局勢的緊張迫使軍隊加速更新武器系統(tǒng)裝備現(xiàn)代化，給軍工部門帶來了發(fā)展契機；另一方面，民用航空工業(yè)的發(fā)展，也給航空機電產(chǎn)業(yè)帶來了發(fā)展良機。航空企業(yè)在新形勢下面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，主要有：產(chǎn)品研發(fā)周期縮短；復(fù)雜度提高；成本控制壓力大；質(zhì)量水平及綜合保障能力要求越來越嚴。因而對航空機電產(chǎn)品的可靠性、研制周期、研制成本提出更加嚴格的要求。為適應(yīng)當前航空機電產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的新形勢，企業(yè)必須建立一個以局域網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以零件數(shù)據(jù)庫為核心的信息化研發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)管理工具系統(tǒng)。通過高效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品研發(fā)過程管理，從而改善企業(yè)局管理機制，可以提高企業(yè)研發(fā)效率、激發(fā)沒計人員工作熱情、嚴格規(guī)范研發(fā)流程，使企業(yè)邁入信息化發(fā)展的新階段。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM，product data management)經(jīng)過一定時間的積累和實踐，已發(fā)展成為企業(yè)信息化技術(shù)的基礎(chǔ)，并在越來越多的行業(yè)和企業(yè)中得以運用，取得了良好的效果。PDM以產(chǎn)品為核心，以軟件為載體，實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部所有與產(chǎn)品相關(guān)信息（包括零組件信息、配置及權(quán)限等信息）和相關(guān)過程（主要是企業(yè)內(nèi)部理流程）的一體化集成管理，所有的信息組織和資源管理都是圍繞產(chǎn)品設(shè)計展開的。通過建立起企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品知識庫（包括產(chǎn)品的零件庫、文件庫、數(shù)據(jù)庫等），確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、有效性和一致性。通過共享的數(shù)據(jù)平臺、研發(fā)工藝一體化設(shè)計、電子化簽署、更改流程及技術(shù)狀態(tài)控制，能夠大大提高研發(fā)產(chǎn)品的工作效率。
1 航空企業(yè)現(xiàn)狀及需求
目前，絕大多數(shù)航空企業(yè)的主要用戶為軍方，生產(chǎn)的產(chǎn)品為軍工產(chǎn)品，大多是面向訂單進行產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)，其特點是產(chǎn)品種類繁多、批次較多、數(shù)量較少，且設(shè)計更改頻繁。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀，目前航空機電企業(yè)對PDM系統(tǒng)的需求主要包含以下方面：
(1)建立有效的系統(tǒng)在線監(jiān)管模式，實現(xiàn)所有科研產(chǎn)品的全過程監(jiān)控，為企業(yè)高層管理者提供決策依據(jù)；
(2)建立網(wǎng)絡(luò)信息化產(chǎn)品狀態(tài)管理流程，解決過去有紙化辦公設(shè)計帶來的產(chǎn)品圖紙、文件和實物不符問題，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計流程的標準化、通用化、序列化管理；
(3)實現(xiàn)UG、mentor工具與PDM系統(tǒng)(TeamCenter)的集成，建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和電路的協(xié)同設(shè)計體系，提高產(chǎn)品設(shè)計的一致性，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期；
(4)通過建立企業(yè)級共享的零組件及電子元器件庫，以及企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一的器材選用流程，有效解決產(chǎn)品研發(fā)過程中存在的設(shè)計周期長、返廠次數(shù)多、研發(fā)成本高的問題；
(5)建立產(chǎn)品研發(fā)過程中統(tǒng)一的信息中樞及管理中樞，整合企業(yè)各部門產(chǎn)生的各種知識信息資源，實現(xiàn)全企業(yè)的共享和使用。
2 PDM系統(tǒng)構(gòu)建框架
根據(jù)航空機電企業(yè)的需求特點，結(jié)合現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)發(fā)展的方向，我們提出了構(gòu)建基于PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)的解決方案。該方案覆蓋了企業(yè)產(chǎn)品從方案階段、初樣階段、式樣階段、設(shè)計定型階段、生產(chǎn)定型階段的產(chǎn)品全生命周期過程。
PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)資源庫為產(chǎn)品管理的基礎(chǔ)，對正在研制的產(chǎn)品以及定型產(chǎn)品進行統(tǒng)一的技術(shù)狀態(tài)管理，在產(chǎn)品的設(shè)計、更改、定型、交付等各個階段實行嚴格的監(jiān)控及狀態(tài)跟蹤。PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)實施覆蓋的范圍如圖1所示。
圖1 PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)建框架
3 PDM系統(tǒng)主要功能說明
3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)管理
PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（bill of material，BOM）作為數(shù)據(jù)組織與管理的一種基本形式，把產(chǎn)品的所有圖樣與文件聯(lián)系起來，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織和管理，如圖2所示。
圖2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹模型
在系統(tǒng)中，項目主管建立機型工作區(qū)、產(chǎn)品工作區(qū)及圖樣、文檔的文件夾。以樹狀關(guān)系的形式來展現(xiàn)，包括機型、產(chǎn)品、文件及設(shè)計圖紙，文件包括設(shè)計文件、管理文件、實驗文件、質(zhì)量及五性文件等，設(shè)計圖紙包括機械零組件圖紙以及電路圖紙。可以在此結(jié)構(gòu)中建立起文檔與模型之間的聯(lián)系，實現(xiàn)樹形關(guān)系的數(shù)據(jù)管理體系。
3.2 產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)管理
產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)管理按照產(chǎn)品頂層結(jié)構(gòu)進行任務(wù)分解，指導(dǎo)實際工作管理。產(chǎn)品主管設(shè)計師依據(jù)交付清單，在PDM系統(tǒng)中使用定制的技術(shù)資料交付計劃模板，利用工作分解結(jié)構(gòu)(work breakdown structure，WBS)作為制定工作計劃、分配資源和研發(fā)過程跟蹤的基礎(chǔ)。從企業(yè)研發(fā)流程出發(fā)，在PDM系統(tǒng)中完成產(chǎn)品研發(fā)的一系列過程，如項目的創(chuàng)建、計劃的制定，以及監(jiān)控研發(fā)流程等功能，有效地實現(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā)管理和數(shù)據(jù)監(jiān)控。
3.3 技術(shù)狀態(tài)管理
技術(shù)狀態(tài)管理是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心，實現(xiàn)研發(fā)數(shù)據(jù)(包括產(chǎn)品機加結(jié)構(gòu)、硬件電路和軟件數(shù)據(jù))與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系和管理。對于航空機電企業(yè)來說，技術(shù)狀態(tài)管理能夠?qū)⒛壳捌髽I(yè)普遍存在的產(chǎn)品管理技術(shù)狀態(tài)不到位的現(xiàn)象得到有效改善。在此過程中，我們還引入技術(shù)狀態(tài)階段基線(baseline)管理機制。技術(shù)狀態(tài)階段基線是指產(chǎn)品項目轉(zhuǎn)型時要求達到的技術(shù)狀態(tài)，各研制階段應(yīng)該確定的技術(shù)狀態(tài)，包括：
(1)在特定時間點經(jīng)過確認的產(chǎn)品屬性的描述；
(2)經(jīng)過批準和發(fā)放的文檔或文檔集合；
(3)現(xiàn)行批準和發(fā)放的配置文檔；
(4)包括軟件和相關(guān)配置文檔在內(nèi)的文檔集合。
階段基線對象版本的狀態(tài)有“工作中”、“預(yù)發(fā)放”、“流程中”、“發(fā)布”、“歸檔”、“作廢”等狀態(tài)，通過對上述各種狀態(tài)的管理來進行產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理。項目主管可根據(jù)文檔清單狀態(tài)，督促產(chǎn)品工作進度。
3.4 變更管理
產(chǎn)品在試驗及生產(chǎn)交付過程中會發(fā)現(xiàn)有各種問題，如質(zhì)量問題、圖物不符問題、根據(jù)客戶要求臨時更改問題等。產(chǎn)生技術(shù)狀態(tài)變更時，設(shè)計師需要完成變更過程。通過更改影響分析、更改建議單、更改通知單、定制流程模板、提交審簽任務(wù)及新版本發(fā)布來完成變更管理。
3.5 預(yù)發(fā)放管理
預(yù)發(fā)放管理是產(chǎn)品圖樣、文件正式簽署之前將其傳送給參與發(fā)起項目的各級審簽人員，進行意見征集。各級審簽人員在接收到預(yù)發(fā)放的圖樣及文檔后應(yīng)及時進行審簽，給出反饋意見，同時做好相關(guān)產(chǎn)品研制介入和準備工作。預(yù)發(fā)放管理可以提高工作效率，減少正式簽署流程的時間。
3.6 零組件和元器件管理
企業(yè)產(chǎn)品涉及的零組件種類繁多，既有機加產(chǎn)品的零組件管理，也有電子元器件中心庫管理，根據(jù)各自的不同性質(zhì)，需采取不同的管理方式。在企業(yè)管理中，常常存在零件編碼不一致、分類無統(tǒng)一標準以及設(shè)計選型無統(tǒng)一規(guī)范、采購價格前后不一等問題，因此需要在系統(tǒng)中建立滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件功能設(shè)計、物資采購等部門需要的零組件和元器件庫，實現(xiàn)零組件和元器件相關(guān)信息(例如：材料名稱、型號規(guī)格、物料編碼、生產(chǎn)廠家等)的關(guān)聯(lián)管理。2個庫的建設(shè)及管理如下：
(1)零組件庫。零組件庫是用于存放機加類零件的存儲庫。按照零組件結(jié)構(gòu)大類、結(jié)構(gòu)小類、附加特征、材料編碼及三位數(shù)的流水號對任意一零組件賦予唯一的物料編碼。該庫主要用于機加產(chǎn)品的設(shè)計、分類搜索、生產(chǎn)加工等。
(2)電子元器件中心庫。電子元器件中心庫包括元器件符號庫和封裝庫。元器件中心庫信息主要包括元器件的型號、名稱、封裝形式、技術(shù)標準、質(zhì)量等級、生產(chǎn)廠家等信息，本企業(yè)使用的是Mentor電路板設(shè)計軟件，是一種當今電路板設(shè)計與制作的常用軟件，也是與PDM系統(tǒng)集成的成熟工具軟件。
3.7 系統(tǒng)集成設(shè)計
一方面，通過PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計工具(如UG， mentor，word，excel等)集成，一同形成產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計過程完整的工具資源和信息資源；另一方面，PDM系統(tǒng)也可以作為數(shù)據(jù)源頭向下游的生產(chǎn)管理、物資管理和質(zhì)量管理等系統(tǒng)發(fā)布統(tǒng)一的、標準的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)上、下游數(shù)據(jù)管理的一致性，這也是企業(yè)未來信息化發(fā)展的方向。
4 實施經(jīng)驗總結(jié)
PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)涉及整個企業(yè)的設(shè)計管理流程，因而必將是一項復(fù)雜的系統(tǒng)實施工程。具體經(jīng)驗總結(jié)及展望如下：
(1)PDM系統(tǒng)的實施和推廣涉及部門廣、涉及人員眾多、實施周期比較長、實施過程比較復(fù)雜。這就要求企業(yè)要給予高度重視，在企業(yè)最高管理者的直接關(guān)注與領(lǐng)導(dǎo)下，組建強有力的實施隊伍，制定詳細的實施計劃，調(diào)動企業(yè)的一切資源，逐步穩(wěn)妥地實現(xiàn)各項工作目標。
(2)PDM協(xié)同研發(fā)平臺項目實施是一個螺旋式上升的漸進式過程，就是在每個階段的實施工作中，應(yīng)該循序漸進，不斷發(fā)現(xiàn)和總結(jié)問題，為下一階段工作方向、人員需求、推進方式制定更加高效的計劃。項目實施工作不僅僅是單個項目組的事情，更需要企業(yè)廣大管理、研發(fā)、工藝等人員的通力合作，才能使實施工作達到一個最佳效果。
(3)PDM系統(tǒng)的實施需要制定詳細計劃、明確具體措施。實施前必須明確企業(yè)的需求，明確哪些需求是目前可行的、哪些是不可行的。制定的階段目標既要保證整個項目實施計劃有條不紊的向前推進，又要給予企業(yè)工作人員一定余量的時間，使項目實施又好又快的完成。
(4)采取“試驗田”的實施模式，即以某幾種典型型號的研為對象，將整個研制流程納入到PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)中運行管理。經(jīng)過實踐驗證后，找出問題再逐步完善，推廣到其它型號的研發(fā)工作中去。
(5)為保正PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)實施的可靠性，企業(yè)還應(yīng)該做到以下方面：物資編碼規(guī)范完善統(tǒng)一，標準件、通用件、電子元器件做到一物一碼；建立企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，包含零組件的物資編碼、技術(shù)標準、廠家資料等詳細信息；針對不同客戶(軍用及民用)標準及要求，完成企業(yè)文檔及圖樣模板的歸類和設(shè)計；建立起一套符合企業(yè)產(chǎn)品研制特點的研發(fā)管理流程。
5 PDM系統(tǒng)實施展望
建立PDM協(xié)同研發(fā)環(huán)境系統(tǒng)平臺，不僅僅是實現(xiàn)無紙化、網(wǎng)上管理的流程，更深層的內(nèi)涵是與企業(yè)文化、企業(yè)愿景的緊密結(jié)合，與企業(yè)目標的匹配，是現(xiàn)有企業(yè)管理制度的升級與改進，是能夠促使企業(yè)管理、設(shè)計人員思維的轉(zhuǎn)變，對企業(yè)的發(fā)展有很大的促進作用。 航空機電企業(yè)中最核心的競爭力是研發(fā)創(chuàng)新能力，通過建設(shè)協(xié)同研發(fā)環(huán)境平臺，將有助于優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)流程，提高產(chǎn)品研制質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研制周期，最終提高企業(yè)生產(chǎn)力與管理水平。
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本文標題：PDM系統(tǒng)在航空機電企業(yè)的應(yīng)用和實施
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