PDM系统在航空机电企业的应用和实施

2015-07-26中航工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106

山东工业技术 2015年4期

续　路（中航工业金城南京机电液压工程研究中心,　南京211106）　

PDM系统在航空机电企业的应用和实施

续路
（中航工业金城南京机电液压工程研究中心,南京211106）

通过分析航空机电企业的产品研发特点，构建一套基于产品数据管理（PDM）的面向产品全生命周期的协同研发环境系统。该系统主要功能包括产品结构及数据管理、产品设计任务管理、变更管理、技术状态管理、预发放管理、零组件和元器件管理以及系统集成等。在实施过程中，必须把先进的软件平台、企业业务流程和工作人员三者有机结合起来。最后，总结平台建设的实践经验及前景展望。

PDM协同研发环境；数据管理；航空机电企业

0　　前言

随着国家综合国力的提升，航空产业迎来了一个快速发展的新阶段。对于航空机电企业而言，将面临着新的发展形势：一方面，随着近年来中国周边安全局势的紧张迫使军队加速更新武器系统装备现代化，给军工部门带来了发展契机；另一方面，民用航空工业的发展，也给航空机电产业带来了发展良机。航空企业在新形势下面临着严峻的挑战，主要有：产品研发周期缩短；复杂度提高；成本控制压力大；质量水平及综合保障能力要求越来越严。因而对航空机电产品的可靠性、研制周期、研制成本提出更加严格的要求。为适应当前航空机电产品研发、生产的新形势，企业必须建立一个以局域网络为基础、以零件数据库为核心的信息化研发环境数据管理工具系统。通过高效的产品数据管理和产品研发过程管理，从而改善企业局管理机制，可以提高企业研发效率、激发设计人员工作热情、严格规范研发流程，使企业迈入信息化发展的新阶段。

产品数据管理(PDM-productdatamanagement)经过一定时间的积累和实践，已发展成为企业信息化技术的基础，并在越来越多的行业和企业中得以运用，取得了良好的效果。PDM以产品为核心，以软件为载体，实现对企业内部所有与产品相关信息(包括零组件信息、配置及权限等信息)和相关过程(主要是企业内部理流程)的一体化集成管理，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的。通过建立起企业统一的产品知识库(包括产品的零件库、文件库、数据库等)，确保产品数据的完整性、有效性和一致性。通过共享的数据平台、研发工艺一体化设计、电子化签署、更改流程及技术状态控制，能够大大提高研发产品的工作效率[1-2]。

1　　航空企业现状及需求

目前，绝大多数航空企业的主要用户为军方，生产的产品为军工产品，大多是面向订单进行产品的设计和生产，其特点是产品种类繁多、批次较多、数量较少，且设计更改频繁[3]。根据企业现状，目前航空机电企业对PDM系统的需求主要包含以下几方面：

（1）建立有效的系统在线监管模式，实现所有科研产品的全过程监控，为企业高层管理者提供决策依据；

（2）建立网络信息化产品状态管理流程，解决过去有纸化办公设计带来的产品图纸、文件和实物不符问题，实现产品设计流程的标准化、通用化、序列化管理；

（3）实现UG、mentor工具与PDM系统（TeamCenter）的集成，建立产品结构和电路的协同设计体系，提高产品设计的一致性，缩短产品研发周期；

（4）通过建立企业级共享的零组件及电子元器件库，以及企业内部统一的器材选用流程，有效解决产品研发过程中存在的设计周期长、返厂次数多、研发成本高的问题；

（5）建立产品研发过程中统一的信息中枢及管理中枢，整合企业各部门产生的各种知识信息资源，实现全企业的共享和使用。

2　　PDM系统构建框架

根据航空机电企业的需求特点，结合现代制造业信息系统发展的方向，我们提出了构建基于PDM协同研发环境系统的解决方案。该方案覆盖了企业产品从方案阶段、初样阶段、式样阶段、设计定型阶段、生产定型阶段的产品全生命周期过程。

PDM协同研发环境系统是以数据资源库为产品管理的基础，对正在研制的产品以及定型产品进行统一的技术状态管理，在产品的设计、更改、定型、交付等各个阶段实行严格的监控及状态跟踪。PDM协同研发环境系统实施覆盖的范围如图1所示。

3　　PDM系统主要功能说明

3.1 产品结构及数据管理

PDM协同研发环境系统以产品结构(billofmaterial，BOM)作为数据组织与管理的一种基本形式，把产品的所有图样与文件联系起来，实现产品数据的组织和管理，如图2所示。

在系统中，项目主管建立机型工作区、产品工作区及图样、文档的文件夹。以树状关系的形式来展现，包括机型、产品、文件及设计图纸，文件包括设计文件、管理文件、实验文件、质量及五性文件等，设计图纸包括机械零组件图纸以及电路图纸。可以在此结构中建立起文档与模型之间的联系，实现树形关系的数据管理体系。

3.2 产品设计任务管理

产品设计任务管理按照产品顶层结构进行任务分解，指导实际工作管理。产品主管设计师依据交付清单，在PDM系统中使用定制的技术资料交付计划模板，利用工作分解结构(workbreakdownstructure，WBS)作为制定工作计划、分配资源和研发过程跟踪的基础。从企业研发流程出发，在PDM系统中完成产品研发的一系列过程，如项目的创建、计划的制定，以及监控研发流程等功能，有效地实现产品的研发管理和数据监控。

3.3 技术状态管理

技术状态管理是以产品结构为核心，实现研发数据(包括产品机加结构、硬件电路和软件数据)与产品结构之间的联系和管理。对于航空机电企业来说，技术状态管理能够将目前企业普遍存在的产品管理技术状态不到位的现象得到有效改善。

在此过程中，我们还引入技术状态阶段基线(baseline)管理机制。技术状态阶段基线是指产品项目转型时要求达到的技术状态，各研制阶段应该确定的技术状态，包括：（1）在特定时间点经过确认的产品属性的描述；（2）经过批准和发放的文档或文档集合；（3）现行批准和发放的配置文档；（4）包括软件和相关配置文档在内的文档集合。阶段基线对象版本的状态有“工作中”、“预发放”、“流程中”、“发布”、“归档”、“作废”等状态，通过对上述各种状态的管理来进行产品技术状态管理。项目主管可根据文档清单状态，督促产品工作进度。

3.4 变更管理

产品在试验及生产交付过程中会发现有各种问题，如质量问题、图物不符问题、根据客户要求临时更改问题等。产生技术状态变更时，设计师需要完成变更过程。通过更改影响分析、更改建议单、更改通知单、定制流程模板、提交审签任务及新版本发布来完成变更管理。

3.5 预发放管理

预发放管理是产品图样、文件正式签署之前将其传送给参与发起项目的各级审签人员，进行意见征集。各级审签人员在接收到预发放的图样及文档后应及时进行审签，给出反馈意见，同时做好相关产品研制介入和准备工作。预发放管理可以提高工作效率，减少正式签署流程的时间。

3.6 零组件和元器件管理

企业产品涉及的零组件种类繁多，既有机加产品的零组件管理，也有电子元器件中心库管理，根据各自的不同性质，需采取不同的管理方式。在企业管理中，常常存在零件编码不一致、分类无统一标准以及设计选型无统一规范、采购价格前后不一等问题，因此需要在系统中建立满足结构设计、硬件功能设计、物资采购等部门需要的零组件和元器件库，实现零组件和元器件相关信息(例如：材料名称、型号规格、物料编码、生产厂家等)的关联管理。2个库的建设及管理如下：

（1）零组件库。零组件库是用于存放机加类零件的存储库。按照零组件结构大类、结构小类、附加特征、材料编码及三位数的流水号对任意一零组件赋予唯一的物料编码。该库主要用于机加产品的设计、分类搜索、生产加工等。

（2）电子元器件中心库。电子元器件中心库包括元器件符号库和封装库。元器件中心库信息主要包括元器件的型号、名称、封装形式、技术标准、质量等级、生产厂家等信息，本企业使用的是Mentor电路板设计软件，是一种当今电路板设计与制作的常用软件，也是与PDM系统集成的成熟工具软件。

3.7 系统集成设计

一方面，通过PDM协同研发环境系统与产品设计工具(如UG，mentor，word，excel等)集成，一同形成产品研发设计过程完整的工具资源和信息资源；另一方面，PDM系统也可以作为数据源头向下游的生产管理、物资管理和质量管理等系统发布统一的、标准的产品数据，实现企业上、下游数据管理的一致性，这也是企业未来信息化发展的方向。

4　　实施经验总结

PDM协同研发环境系统涉及整个企业的设计管理流程，因而必将是一项复杂的系统实施工程。具体经验总结及展望如下：

（1）PDM系统的实施和推广涉及部门广、涉及人员众多、实施周期比较长、实施过程比较复杂。这就要求企业要给予高度重视，在企业最高管理者的直接关注与领导下，组建强有力的实施队伍，制定详细的实施计划，调动企业的一切资源，逐步稳妥地实现各项工作目标。

（2）PDM协同研发平台项目实施是一个螺旋式上升的渐进式过程，就是在每个阶段的实施工作中，应该循序渐进，不断发现和总结问题，为下一阶段工作方向、人员需求、推进方式制定更加高效的计划。项目实施工作不仅仅是单个项目组的事情，更需要企业广大管理、研发、工艺等人员的通力合作，才能使实施工作达到一个最佳效果。

（3）PDM系统的实施需要制定详细计划、明确具体措施。实施前必须明确企业的需求，明确哪些需求是目前可行的、哪些是不可行的。制定的阶段目标既要保证整个项目实施计划有条不紊的向前推进，又要给予企业工作人员一定余量的时间，使项目实施又好又快的完成。

（4）采取“试验田”的实施模式，即以某几种典型型号的研发为对象，将整个研制流程纳入到PDM协同研发环境系统中运行管理。经过实践验证后，找出问题再逐步完善，推广到其它型号的研发工作中去。

（5）为保正PDM协同研发环境系统实施的可靠性，企业还应该做到以下方面：物资编码规范完善统一，标准件、通用件、电子元器件做到一物一码；建立企业基础数据库，包含零组件的物资编码、技术标准、厂家资料等详细信息；针对不同客户（军用及民用）标准及要求，完成企业文档及图样模板的归类和设计；建立起一套符合企业产品研制特点的研发管理流程。