數(shù)字開發(fā)平臺(tái)優(yōu)化管理論文

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IntePDM在江淮汽車PDM二期工程中的實(shí)施

通過PDM二期工程的實(shí)施，江淮汽車建立起了一個(gè)以過程為核心、面向產(chǎn)品全生命周期的PDM系統(tǒng)，形成了數(shù)字化的產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，大大提高了創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

武漢天喻軟件有限責(zé)任公司

在“CAD應(yīng)用工程”和國(guó)家863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目"JAC-CIMS應(yīng)用示范工程"的建設(shè)過程中，安徽江淮汽車股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“江淮汽車”）甩掉了圖板，實(shí)施了PDM一期工程，實(shí)現(xiàn)了文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、工作流程管理和與MRPII系統(tǒng)的集成。“十五”期間，江淮汽車又逐步完成了三維CAD的推廣應(yīng)用、CAPP系統(tǒng)的升級(jí)改造、ERP/CRM的實(shí)施等信息化建設(shè)工作。現(xiàn)在，隨著市場(chǎng)的變化和企業(yè)的發(fā)展，信息化建設(shè)在工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的深度和廣度已不能適應(yīng)公司新的戰(zhàn)略發(fā)展要求，因此，江淮汽車在2004年實(shí)施了PDM二期工程。

目標(biāo)和定位

產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)是覆蓋企業(yè)整個(gè)信息流的源頭。江淮汽車的產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)管理包括汽車新技術(shù)研究、新產(chǎn)品研究與開發(fā)、汽車產(chǎn)品的延伸和擴(kuò)展、系列化變型產(chǎn)品的開發(fā)、產(chǎn)品試制、試驗(yàn)驗(yàn)證及試驗(yàn)設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)、變型產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)管理與產(chǎn)品的制造及管理、產(chǎn)品開發(fā)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量管理等。這些過程的顯著特點(diǎn)是設(shè)計(jì)所采用的手段和方法以及由此產(chǎn)生的結(jié)果都是以各種各樣的電子數(shù)據(jù)為載體的信息為基礎(chǔ)，因此確保由CAD/CAPP/CAE等工程系統(tǒng)所描述的產(chǎn)品信息的可獲取性、可重用性及可處理性的能力就成為信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中追求的主要目標(biāo)，特別是隨著業(yè)務(wù)流程的需要，確保信息在產(chǎn)品全生命周期中的不同階段之間、過程之間、成員之間的完整性、有效性、相關(guān)性、準(zhǔn)確性、一致性以及安全性。

在PDM一期工程實(shí)現(xiàn)基于文檔的開發(fā)業(yè)務(wù)管理的基礎(chǔ)上，江淮汽車要通過PDM二期工程的實(shí)施建立起一個(gè)以過程為核心、面向產(chǎn)品全生命周期的PDM系統(tǒng)，形成數(shù)字化的產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，建立產(chǎn)品知識(shí)“孤島”之間的聯(lián)系，促進(jìn)公司產(chǎn)品開發(fā)體系的建設(shè)和發(fā)展，提高創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)能力。

PDM系統(tǒng)功能要求

1、企業(yè)建模

提供一系列建模工具來定義江淮汽車的產(chǎn)品開發(fā)管理模式，并使之能夠隨江淮汽車產(chǎn)品開發(fā)管理工作的不斷完善而方便地調(diào)整。主要包括：組織機(jī)構(gòu)設(shè)置、角色定義、生命周期定義、權(quán)限控制策略定義、編碼規(guī)則定義、流程模版定義、文檔類型定義、零部件類型定義、屬性集定義、數(shù)據(jù)物料存儲(chǔ)策略定義和數(shù)據(jù)分類組織策略定義等。

2、產(chǎn)品開發(fā)管理

產(chǎn)品開發(fā)管理的主要功能包括基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能。產(chǎn)品開發(fā)管理基礎(chǔ)功能包括版本管理、協(xié)同消息管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)查詢、應(yīng)用工具集成、三維模型的輕量化等。產(chǎn)品開發(fā)管理應(yīng)用功能包括文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與BOM多視圖管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較、可視化智能產(chǎn)品配置、工藝管理、平臺(tái)產(chǎn)品開發(fā)管理、快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理、產(chǎn)品開發(fā)流程管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)狀態(tài)和生命周期階段遷移管理、工程變更管理和項(xiàng)目管理等。

3、資源管理

包括知識(shí)庫(kù)管理（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、工藝資源、設(shè)計(jì)手冊(cè)等）、典型零件庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)（包括企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件）、汽車情報(bào)庫(kù)（包括情報(bào)管理的內(nèi)容）等，支持標(biāo)準(zhǔn)化人員自定義各種資源庫(kù)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1、體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器（C/S）體系結(jié)構(gòu)是基于“肥客戶機(jī)”結(jié)構(gòu)下的兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件。這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是與客戶交互性好，執(zhí)行效率較高，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)的可伸縮性差和安裝維護(hù)困難，且不能跨局域網(wǎng)使用。考慮到大型企業(yè)級(jí)PDM對(duì)分布式協(xié)同工作的需求，純粹的C/S體系顯然不滿足大型PDM的功能需求。

目前較為流行的瀏覽器/服務(wù)器（B/S）體系結(jié)構(gòu)是基于方興未艾的三層/多次結(jié)構(gòu)的軟件體系結(jié)構(gòu)，具有可伸縮性好、可管理性強(qiáng)、安全性高、軟件重用性好、節(jié)省開發(fā)時(shí)間、能更好地支持異地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)共享和管理等優(yōu)點(diǎn)，但它的缺點(diǎn)是與客戶機(jī)上的應(yīng)用軟件交互集成不夠，另外服務(wù)器承擔(dān)了過于繁重的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，執(zhí)行效率較低。

針對(duì)這些特點(diǎn)，按照江淮汽車產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃，天喻軟件公司在PDM二期工程的IntePDM中采用了一種新的體系結(jié)構(gòu)方案——C+B/S（見圖1），即基于先進(jìn)的多層次體系，采用最新的WEBSERVICE技術(shù)，一方面在被封鎖了本地?cái)?shù)據(jù)交互能力的瀏覽器客戶端增加客戶端插件或Java小應(yīng)用程序，另一方面自主開發(fā)了基于傳統(tǒng)windows風(fēng)格的客戶端工具。這樣就保證了PDM系統(tǒng)既支持異地設(shè)計(jì)與共享，又支持與客戶機(jī)應(yīng)用軟件緊密集成，滿足PDM應(yīng)用的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全生命周期管理

建立面向產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的關(guān)鍵之一就是建立全生命周期的產(chǎn)品信息模型，即在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)下，以一定的數(shù)據(jù)模式定義和描述在開發(fā)設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、檢驗(yàn)裝配、銷售維護(hù)直至產(chǎn)品消亡的整個(gè)生命周期中關(guān)于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)內(nèi)容、活動(dòng)過程及數(shù)據(jù)聯(lián)系的一種信息模型，由各活動(dòng)的定義及其全部過程實(shí)施的知識(shí)所構(gòu)成，包括與產(chǎn)品有關(guān)的所有幾何與非幾何信息，用來為產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段和各個(gè)部門提供服務(wù)。全生命周期產(chǎn)品信息模型將整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)和過程視為一個(gè)有機(jī)整體，所有的活動(dòng)和過程都圍繞一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品模型來協(xié)調(diào)進(jìn)行。

產(chǎn)品全生命周期管理最終都落實(shí)在產(chǎn)品的不同階段、不同狀態(tài)下的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，其中對(duì)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的生命周期的認(rèn)識(shí)，一般是單純是從零部件設(shè)計(jì)制造的角度，包括從設(shè)計(jì)到工藝再到制造的各個(gè)階段，強(qiáng)調(diào)各階段的應(yīng)用如CAD、CAPP、CAM等的信息交換和集成的一維串行模型，但從企業(yè)全局的角度關(guān)照整個(gè)產(chǎn)品從概念到市場(chǎng)的過程，產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)的過程包括了開發(fā)設(shè)計(jì)、定型生產(chǎn)、售后服務(wù)及產(chǎn)品變型等不同階段，每一個(gè)階段都需要綜合地考慮設(shè)計(jì)、工藝、制造的問題，因此，必須建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)全生命周期模型的二維管理模型（如圖2）。

在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段中都有大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)產(chǎn)生，而且產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)和策略各不相同。例如新產(chǎn)品的開發(fā)要經(jīng)過多輪次的設(shè)計(jì)和整改，而數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)就在于數(shù)據(jù)的變更修改頻繁而變更過程控制手段不力，對(duì)變化的數(shù)據(jù)不能有效追蹤，過程的記錄不到位或沒有形成可操作的管理規(guī)范，因而難以避免大量的反復(fù)和重復(fù)設(shè)計(jì)，也無法充分利用已有的設(shè)計(jì)資源，開發(fā)周期和質(zhì)量都難以有效控制。這就需要PDM系統(tǒng)提供很強(qiáng)的變更控制、數(shù)據(jù)一致性維護(hù)管理的能力。

3、基于三維的數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境

（1）產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)管理模型

江淮汽車面向產(chǎn)品全生命周期的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程包括面向產(chǎn)品族的平臺(tái)產(chǎn)品開發(fā)和變型產(chǎn)品設(shè)計(jì)，這兩個(gè)過程的目的和任務(wù)不同，但具有十分緊密的聯(lián)系，相應(yīng)的管理模型如圖3所示。

（2）三維CAD系統(tǒng)的集成和產(chǎn)品特征參數(shù)管理

產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)是以模型和結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)、面向功能和性能的多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化過程。在江淮PDM二期工程中使用主模型的策略建立PDM的產(chǎn)品模型，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，在PDM和CAD之間雙向地修改對(duì)象和文件的屬性，實(shí)現(xiàn)了與三維CAD應(yīng)用的雙向集成（如圖4）和三維數(shù)據(jù)管理的要求，并實(shí)現(xiàn)了基于事務(wù)特性表的特征信息管理，為產(chǎn)品全生命周期中應(yīng)用系統(tǒng)的功能集成和數(shù)據(jù)融合奠定了基礎(chǔ)。

（3）可視化產(chǎn)品配置管理

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品配置功能方面，支持自頂向下的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建模，也能實(shí)現(xiàn)從二、三維CAD系統(tǒng)直接導(dǎo)入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了基于輕量化模型的可視化配置功能。

（4）CAPP集成和工藝信息管理

由于CAPP系統(tǒng)的個(gè)性化特點(diǎn)，目前大多數(shù)的PDM系統(tǒng)面向工藝的數(shù)據(jù)管理功能欠缺。IntePDM實(shí)現(xiàn)與CAPP系統(tǒng)的緊密集成并在PDM系統(tǒng)中建立了專門的工藝信息模型，有利于實(shí)現(xiàn)工藝管理能力的整體提升和PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)全生命周期管理。

實(shí)施效果及效益分析

通過數(shù)據(jù)規(guī)劃和業(yè)務(wù)藍(lán)圖設(shè)計(jì)，江淮汽車建立了平臺(tái)產(chǎn)品開發(fā)和變型產(chǎn)品設(shè)計(jì)的管理模式和數(shù)字化的管理流程，建立了相應(yīng)的基礎(chǔ)管理技術(shù)規(guī)范。

江淮汽車將產(chǎn)品開發(fā)全生命周期管理的理念落實(shí)到PDM系統(tǒng)功能中，全面管理產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試制、批試、量產(chǎn)和衰退過程中所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)及其處理流程，通過深化應(yīng)用，將PDM系統(tǒng)從以零部件為核心的文檔管理系統(tǒng)提升為以過程為核心的面向產(chǎn)品全生命周期的管理系統(tǒng)，建立了三維環(huán)境下數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的集成管理平臺(tái)，解決了業(yè)務(wù)流程“體外循環(huán)”和紙質(zhì)文檔與電子數(shù)據(jù)“兩張皮”的問題，實(shí)現(xiàn)了“甩圖紙”的目標(biāo)。

經(jīng)過PDM二期項(xiàng)目，江淮汽車避免了重復(fù)設(shè)計(jì)，提高了零部件的重用水平，為產(chǎn)品知識(shí)的積累和共享提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品開發(fā)能力躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。