劉 昱
(中車工業(yè)研究院有限公司，北京 100070)
摘要：對(duì)于以按訂單設(shè)計(jì)方式來(lái)組織生產(chǎn)的離散制造型企業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)是企業(yè)數(shù)據(jù)流的源頭，在企業(yè)信息化應(yīng)用中具有舉足輕重的地位；而產(chǎn)品數(shù)據(jù)在企業(yè)業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)中的正確分發(fā)與使用，則決定了企業(yè)信息化應(yīng)用的深度與廣度。目前離散制造企業(yè)的信息化應(yīng)用熱點(diǎn)正從局部的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)向覆蓋產(chǎn)品全生命周期的管理。以某高鐵列車制造企業(yè)的PLM系統(tǒng)的應(yīng)用為例，從系統(tǒng)實(shí)施理念、產(chǎn)品全生命周期管理平臺(tái)的架構(gòu)、設(shè)計(jì)協(xié)同的功能、設(shè)計(jì)工藝的一體化等軟件實(shí)施、信息系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)核心功能等角度闡述了PLM系統(tǒng)在企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用情況。通過(guò)PLM系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，有效提升了企業(yè)的信息化應(yīng)用水平，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。
關(guān)鍵詞：產(chǎn)品全生命周期管理；按訂單設(shè)計(jì)；Teamcenter；設(shè)計(jì)工藝一體化
按照客戶訂單分離點(diǎn)在生產(chǎn)過(guò)程中位置的不同，可以將企業(yè)分為按訂單銷售(sale to order,STO)、按訂單制造(make to order,MTO)、按訂單裝配(assemble to order,ATO)、按訂單設(shè)計(jì)(engineer to order,ETO)等類型[1]。其中ETO類型的企業(yè)中，需要按照客戶訂單的要求，重新設(shè)計(jì)滿足這些要求的零部件，或?qū)ζ渌慵M(jìn)行變形設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，向客戶提供定制產(chǎn)品。在ETO的生產(chǎn)方式中，全部或部分零部件的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、裝配都是由客戶訂單驅(qū)動(dòng)的，典型的ETO類型的企業(yè)有飛機(jī)、鐵路機(jī)車制造等。對(duì)于ETO類型的企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于產(chǎn)品的復(fù)雜性與特殊性，以及產(chǎn)品的技術(shù)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)變更多、工藝種類繁多、裝配任務(wù)重等特點(diǎn)，使得產(chǎn)品源頭數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與規(guī)范以及設(shè)計(jì)工藝的協(xié)同應(yīng)用顯得尤為重要。對(duì)于某些復(fù)雜裝備制造(飛機(jī)、機(jī)車)企業(yè)來(lái)說(shuō)，售后運(yùn)維也是企業(yè)重要的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，在運(yùn)維業(yè)務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中也需要能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地消化產(chǎn)品源頭的數(shù)據(jù)信息。 產(chǎn)品全生命周期管理(product lifecycle management,PLM)是一種在系統(tǒng)思想指導(dǎo)下，綜合人、過(guò)程和技術(shù)對(duì)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)與產(chǎn)品相關(guān)信息、過(guò)程、資源等進(jìn)行管理的方法，它覆蓋產(chǎn)品從需求分析至報(bào)廢的整個(gè)生命周期[2]。實(shí)際上PLM技術(shù)是由PDM(product data management,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)技術(shù)發(fā)展而來(lái)，但又不局限于PDM技術(shù)，它的核心理念是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，將產(chǎn)品數(shù)據(jù)及時(shí)地分發(fā)到企業(yè)業(yè)務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并對(duì)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一的管理。對(duì)于PDM來(lái)說(shuō)，其側(cè)重于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段數(shù)據(jù)的管理，PLM則側(cè)重于對(duì)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)數(shù)據(jù)的管理；PDM側(cè)重于對(duì)企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理，PLM則強(qiáng)調(diào)對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)跨越供應(yīng)鏈的企業(yè)聯(lián)盟內(nèi)的所有信息進(jìn)行管理和利用[3]。對(duì)于ETO類型的企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于企業(yè)自身的特點(diǎn)，使得PLM系統(tǒng)的建設(shè)在實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化的過(guò)程中具有舉足輕重的地位。
從信息化在離散制造企業(yè)的應(yīng)用來(lái)看，目前大多數(shù)企業(yè)已實(shí)施了PDM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了諸如圖文檔管理、工作流審批、CAD集成、BOM管理等PDM核心功能的建設(shè)，達(dá)到了設(shè)計(jì)內(nèi)部的協(xié)同及信息化的應(yīng)用。但此時(shí)企業(yè)面臨的問(wèn)題是如何將PDM的價(jià)值延伸到企業(yè)的工藝、生產(chǎn)、維護(hù)等各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的消費(fèi)及再創(chuàng)造，所以設(shè)計(jì)工藝的一體化、PLM系統(tǒng)平臺(tái)的建設(shè)成為離散制造行業(yè)的信息化應(yīng)用熱點(diǎn)。
Teamcenter是西門子工業(yè)軟件公司的產(chǎn)品全生命周期管理核心解決方案，是業(yè)內(nèi)首個(gè)將單個(gè)軟件應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)樵赟OA(service oriented architecture,面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))的基礎(chǔ)上建立的，跨專業(yè)、跨項(xiàng)目階段和計(jì)劃、真正集成化的PLM解決方案[2]，為大小制造企業(yè)提供了平臺(tái)可擴(kuò)展性、應(yīng)用豐富性以及可配置性能力。Teamcenter軟件包涵蓋了從早期的需求計(jì)劃到最后的維護(hù)檢修階段所有過(guò)程的跨越產(chǎn)品全生命周期的應(yīng)用及解決方案，它包括維護(hù)檢修、需求協(xié)同、企業(yè)協(xié)同、工程協(xié)同、制造協(xié)同、項(xiàng)目協(xié)同等多個(gè)方面。Teamcenter 既具備PLM軟件平臺(tái)的能力，同時(shí)也可以作為單個(gè)業(yè)務(wù)解決方進(jìn)行部署。同時(shí)，Teamcenter也是在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的PLM系統(tǒng)解決方案。
如圖 1所示，企業(yè)選擇Teamcenter作為PLM系統(tǒng)的解決方案，并在PLM系統(tǒng)構(gòu)建工程協(xié)同、制造協(xié)同、項(xiàng)目協(xié)同等諸多解決方案。其中制造協(xié)同是Teamcenter數(shù)字化工藝的解決方案，它建立了一個(gè)管理產(chǎn)品、工藝、車間和資源信息的統(tǒng)一集成環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)與工程協(xié)同的無(wú)縫集成，支持在產(chǎn)品的技術(shù)準(zhǔn)備周期中設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)與工藝業(yè)務(wù)之間準(zhǔn)確、迅速地傳遞信息，實(shí)現(xiàn)工程變更的快速協(xié)同與閉環(huán)管理。
圖1 Teamcenter架構(gòu)圖
1.1 PLM系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)
某公司研發(fā)軟件系統(tǒng)平臺(tái)始建于2002年，由PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、通知管理系統(tǒng)、編碼管理系統(tǒng)等組成，實(shí)現(xiàn)了以二維設(shè)計(jì)為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。各系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，信息孤島的情況嚴(yán)重，軟件系統(tǒng)架構(gòu)陳舊，難以承擔(dān)整個(gè)PLM平臺(tái)的重任。而公司未來(lái)產(chǎn)品研發(fā)的發(fā)展方向是要構(gòu)建全三維的研發(fā)生態(tài)環(huán)境，形成產(chǎn)品的數(shù)字化樣機(jī)(digital mock-up，DMU)及基于模型的定義(model based definition，MBD)的應(yīng)用模式[4]，同時(shí)需要可以支持日常研發(fā)應(yīng)用、協(xié)同仿真分析、設(shè)計(jì)協(xié)同等功能的PLM系統(tǒng)。而對(duì)于工藝的業(yè)務(wù)，則需要一個(gè)可以滿足工藝業(yè)務(wù)需求的工藝平臺(tái)系統(tǒng)，可以同時(shí)支持設(shè)計(jì)工藝一體化的協(xié)同應(yīng)用。
除了PLM系統(tǒng)的建設(shè)之外，公司還在開(kāi)發(fā)面向經(jīng)營(yíng)的ERP系統(tǒng)平臺(tái)、面向生產(chǎn)的MES系統(tǒng)平臺(tái)及面向售后維護(hù)的MRO平臺(tái)，PLM系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)和這些下游信息系統(tǒng)的緊密集成。PLM平臺(tái)的架構(gòu)原則如下：
1)可以兼容原有的信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，覆蓋其功能應(yīng)用。
2)PLM平臺(tái)支持企業(yè)目前二、三維混用的業(yè)務(wù)模式，同時(shí)支持向全三維應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)展。
3)PLM平臺(tái)具備很好的開(kāi)放性，可以在平臺(tái)上構(gòu)建協(xié)同分析仿真、協(xié)同設(shè)計(jì)、裝配工藝仿真等子系統(tǒng)。
4)PLM平臺(tái)需要支持設(shè)計(jì)工藝的一體化應(yīng)用模式。
5)PLM平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)和下游信息系統(tǒng)的緊密集成。
根據(jù)以上需求，將PLM系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)分為PLM平臺(tái)層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層、子業(yè)務(wù)平臺(tái)層、工具層等4個(gè)層次，其中產(chǎn)品全生命周期系統(tǒng)中公共的、平臺(tái)型的系統(tǒng)功能抽象PLM平臺(tái)層中，關(guān)于PLM平臺(tái)層的功能在2.2節(jié)中詳細(xì)介紹。PLM系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)如圖2所示。
圖2 企業(yè)PLM系統(tǒng)架構(gòu)
1.2 PLM系統(tǒng)的實(shí)施理念
整個(gè)PLM的實(shí)施是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，牽涉到企業(yè)眾多的業(yè)務(wù)部門；涉及到對(duì)部門的業(yè)務(wù)流程、規(guī)章制度的梳理及再造；涉及到供應(yīng)商的實(shí)施團(tuán)隊(duì)、企業(yè)的IT團(tuán)隊(duì)、企業(yè)的關(guān)鍵用戶、最終用戶在一個(gè)平臺(tái)上協(xié)同工作；涉及到需求調(diào)研、開(kāi)發(fā)編碼、上線測(cè)試等眾多步驟的統(tǒng)籌規(guī)劃。同時(shí)，信息化項(xiàng)目又是典型的“一把手工程”，需要在企業(yè)高層的牽頭領(lǐng)導(dǎo)下，按照項(xiàng)目管理的理念及PLM的實(shí)施方法進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)施工作[5]。
在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，企業(yè)與供應(yīng)商項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同總結(jié)了“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、快速應(yīng)用、基礎(chǔ)先行”的十六字實(shí)施原則，并嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。首先在系統(tǒng)的規(guī)劃階段，對(duì)整個(gè)PLM系統(tǒng)的需求進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與規(guī)劃，既要能夠兼容企業(yè)原有信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與應(yīng)用，又要能夠滿足企業(yè)現(xiàn)行的業(yè)務(wù)模式，同時(shí)還能支撐企業(yè)未來(lái)業(yè)務(wù)的擴(kuò)充與發(fā)展。在確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案與實(shí)施方案之后，按照分步實(shí)施的原則，挑選出系統(tǒng)中覆蓋面最廣、應(yīng)用門檻最低、用戶最常用的功能優(yōu)先實(shí)施，并通過(guò)培養(yǎng)種子用戶的方式以點(diǎn)帶面，經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證后再應(yīng)用推廣。在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，始終堅(jiān)持快速應(yīng)用、應(yīng)用為先的原則，所有的工作圍繞著用戶應(yīng)用展開(kāi)。對(duì)用戶平日最常用的功能反復(fù)測(cè)試，力求穩(wěn)定高效，使得系統(tǒng)的應(yīng)用可以迅速見(jiàn)到效果，在系統(tǒng)應(yīng)用穩(wěn)定后再逐步完善和添加新的功能。對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行必備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)，如標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、計(jì)算公式等，首先組織用戶整理并進(jìn)行錄入，同時(shí)建立知識(shí)沉淀的規(guī)則與制度，這樣既沉淀了企業(yè)的知識(shí)資產(chǎn)，又讓系統(tǒng)應(yīng)用的友好性大大提升，起到了促進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用的效果。
在系統(tǒng)的單元應(yīng)用穩(wěn)定后，形成整個(gè)PLM系統(tǒng)的貫通應(yīng)用，打通企業(yè)的數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流；最后通過(guò)系統(tǒng)實(shí)施與應(yīng)用過(guò)程中的不斷總結(jié)與改善，對(duì)企業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)流程與規(guī)章制度的梳理與再造，拓展系統(tǒng)應(yīng)用的廣度與深度。
2.1 企業(yè)需求分析
某企業(yè)是中國(guó)軌道交通裝備制造行業(yè)的骨干企業(yè)，是中國(guó)高速列車產(chǎn)業(yè)化制造基地和城軌地鐵車輛定點(diǎn)制造企業(yè)，公司的產(chǎn)品以高速動(dòng)車組、高檔鐵路客車、城軌列車為主，企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是成為世界軌道交通客運(yùn)裝備最強(qiáng)企業(yè)。企業(yè)的生產(chǎn)模式為典型的ETO類型的企業(yè)，根據(jù)客戶的訂單進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)模式以二、三維混用的模式為主，并逐步向全三維的應(yīng)用模式轉(zhuǎn)變；工藝以機(jī)加、焊接、熱處理及裝配工藝為主；同時(shí)隨著市場(chǎng)動(dòng)車保有量的不斷增加，企業(yè)的檢修與運(yùn)維的業(yè)務(wù)也逐漸增多。
企業(yè)在2002年就開(kāi)始了研發(fā)信息系統(tǒng)的建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)了以二維設(shè)計(jì)為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，但隨著企業(yè)的快速發(fā)展，原有的研發(fā)系統(tǒng)的問(wèn)題逐漸凸顯：
1)目前的研發(fā)平臺(tái)與公司要建成世界最強(qiáng)軌道交通客運(yùn)裝備制造企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)不匹配，必須建設(shè)具備高度可擴(kuò)充性的PLM平臺(tái)并持續(xù)改進(jìn)，解決目前多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)所形成的信息孤島問(wèn)題，以及不能管理三維數(shù)據(jù)、不支持研發(fā)項(xiàng)目管理和流程管理等重大缺陷。
2)沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一高效的PLM平臺(tái)，因此新產(chǎn)品技術(shù)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)不能保證及時(shí)分發(fā)，不能實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同、供應(yīng)商協(xié)同等；工藝信息化水平僅處于初級(jí)階段。由于源頭數(shù)據(jù)的不完備，不能為ERP等下游系統(tǒng)提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
3)三維設(shè)計(jì)沒(méi)有得到全面應(yīng)用。目前僅有部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)，其他產(chǎn)品仍采用二維設(shè)計(jì)。三維設(shè)計(jì)可以很好地解決設(shè)計(jì)過(guò)程中空間干涉、裝配檢查等諸多問(wèn)題；而目前的系統(tǒng)主要面向二維設(shè)計(jì)平臺(tái)，在管理三維應(yīng)用時(shí)存在很多問(wèn)題，沒(méi)有完善的三維設(shè)計(jì)規(guī)范，所有這些因素嚴(yán)重制約了三維設(shè)計(jì)工具的推廣。
基于以上的問(wèn)題與需求，企業(yè)決定建立統(tǒng)一的PLM平臺(tái)，以滿足企業(yè)快速發(fā)展的需求。
2.2 PLM平臺(tái)功能介紹
在1.1節(jié)中介紹過(guò)，PLM平臺(tái)層是將面向產(chǎn)品生命周期各業(yè)務(wù)中公共的功能與服務(wù)抽取出來(lái)，形成PLM的公共平臺(tái)，平臺(tái)中所包含的功能如圖3所示。
圖3 PLM平臺(tái)功能
利用統(tǒng)一的項(xiàng)目管理功能可以將產(chǎn)品生命周期中的項(xiàng)目信息統(tǒng)一管理，對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度可以做到一目了然；在產(chǎn)品生命周期中，變更自始至終都會(huì)存在，因此需要一個(gè)統(tǒng)一的變更管理對(duì)產(chǎn)品生命周期中的變更進(jìn)行管控；在產(chǎn)品生命周期的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)都會(huì)有申請(qǐng)和使用編碼的工作，需要一個(gè)統(tǒng)一的編碼平臺(tái)處理物料編碼的領(lǐng)碼與回收的工作；產(chǎn)品生命周期的過(guò)程就是企業(yè)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的過(guò)程，需要一個(gè)統(tǒng)一的工作流引擎及工作流管理平臺(tái)對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行管理；離散制造企業(yè)的數(shù)據(jù)流組織形式是以物料為核心、以BOM為組織形態(tài)，各種形態(tài)的BOM不斷變化及流轉(zhuǎn)的過(guò)程，因此需要一個(gè)統(tǒng)一的BOM管理平臺(tái)對(duì)BOM數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。其他的一些如知識(shí)管理、集成接口等功能都可以放到PLM平臺(tái)層中。
2.3 設(shè)計(jì)協(xié)同系統(tǒng)與PLM的集成
企業(yè)需要推行全三維的設(shè)計(jì)應(yīng)用模式，因此選擇了達(dá)索公司的CATIA作為主要的三維設(shè)計(jì)工具軟件。對(duì)于設(shè)計(jì)工具軟件來(lái)說(shuō)，它是企業(yè)產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)產(chǎn)生的第一源頭，對(duì)設(shè)計(jì)工具中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接管理；設(shè)計(jì)工具基于管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行工作；工具與管理系統(tǒng)的深度融合應(yīng)用已經(jīng)成為一種應(yīng)用趨勢(shì)。
企業(yè)PLM平臺(tái)的建設(shè)中也包含設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)的建設(shè)，它主要提供對(duì)設(shè)計(jì)部門內(nèi)部的設(shè)計(jì)協(xié)同支持。從IT方面，這個(gè)層面的系統(tǒng)需要能與各類設(shè)計(jì)應(yīng)用工具(如ECAD、MCAD、CAE等)緊密集成以對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)提供深入的管理；從數(shù)據(jù)管理對(duì)象來(lái)看，這個(gè)層面的系統(tǒng)管理的是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(即各類CAD數(shù)據(jù))，在這個(gè)層面強(qiáng)調(diào)的是如何能夠深入理解設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(比如結(jié)構(gòu)件和電氣管路間的位置關(guān)系等)，提供設(shè)計(jì)協(xié)同能力，使工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中就能及時(shí)和其他設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，在早期就發(fā)現(xiàn)各種潛在的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
對(duì)于CATIA而言，一定是能夠?qū)ζ鋽?shù)據(jù)進(jìn)行緊密管理的平臺(tái)才能夠體現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，因此選擇了達(dá)索公司的VPM作為企業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，產(chǎn)品的更改頻率是最高的，同時(shí)設(shè)計(jì)師所關(guān)心的是專業(yè)協(xié)同、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、供應(yīng)商選擇等設(shè)計(jì)需求；在設(shè)計(jì)定型之后，設(shè)計(jì)師才會(huì)關(guān)注BOM數(shù)據(jù)的發(fā)布、與工藝生產(chǎn)的協(xié)同等需求。設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的工作主要集中在CATIA與VPM中，可以通過(guò)一個(gè)接口實(shí)現(xiàn)VPM與Teamcenter之間的數(shù)據(jù)交換，將頻繁的數(shù)據(jù)操作放在子系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，將頻次較低的數(shù)據(jù)交換工作通過(guò)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。
圖4 設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)與PLM集成
2.4 設(shè)計(jì)工藝的一體化應(yīng)用
在產(chǎn)品的技術(shù)準(zhǔn)備周期中，設(shè)計(jì)與工藝是業(yè)務(wù)結(jié)合最為緊密的環(huán)節(jié)。因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)含量高，工作環(huán)境復(fù)雜，產(chǎn)品零部件眾多，導(dǎo)致企業(yè)的工藝種類繁多，工藝路徑長(zhǎng)，裝配任務(wù)重。因此需要構(gòu)建在PLM平臺(tái)之上的工藝業(yè)務(wù)平臺(tái)，可以滿足多種工藝類型的編制需求以及裝配工藝仿真等業(yè)務(wù)的需求。同時(shí)由于設(shè)計(jì)與工藝之間存在大量的業(yè)務(wù)交互，如設(shè)計(jì)完成后需要進(jìn)行工藝性審查，設(shè)計(jì)的變更會(huì)導(dǎo)致工藝的頻繁變更，工藝方法的改變又會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的更改等等，因此需要將設(shè)計(jì)與工藝的業(yè)務(wù)構(gòu)建在統(tǒng)一的平臺(tái)之上，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工藝一體化的應(yīng)用。
在基于Teamcenter的PLM平臺(tái)中，設(shè)計(jì)與工藝的業(yè)務(wù)基于統(tǒng)一的平臺(tái)，工藝工程師與設(shè)計(jì)工程師基于同一數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)工作，可以隨時(shí)調(diào)用和查看產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)。工藝人員參與設(shè)計(jì)評(píng)審、更改評(píng)審，從而獲取新產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息和更改信息?；贛BOM的結(jié)構(gòu)化工藝編制方式，可以將班組、臺(tái)位、工裝、夾具等資源和工序關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)完成的卡片、文檔等掛在結(jié)構(gòu)樹(shù)上，方便后續(xù)的工藝整體借用等[2]。
設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同工作的業(yè)務(wù)流程如圖5所示。
圖5 設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同工作的流程圖
Teamcenter Manufacturing(TCM)是Teamcenter的工藝解決方案，在TCM中可以進(jìn)行EBOM到PBOM的轉(zhuǎn)換、工藝路線劃分、結(jié)構(gòu)化工藝的編制、裝配工藝的仿真、工藝資源管理等業(yè)務(wù)功能的處理。以高速動(dòng)車組車體的結(jié)構(gòu)化工藝編制過(guò)程為例，其結(jié)構(gòu)可以分為總工藝、子工藝、工序3層結(jié)構(gòu)或者多層，子工藝按大的工序組織，總工藝、裝配子工藝、裝配工序下均可以掛虛擬件。各子工藝完成后，需將車體組成發(fā)給整車總裝配工藝師，由總裝配工藝師將其指派到對(duì)應(yīng)的整車裝配工序上，工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以劃分為車體總工藝、裝備子工藝、裝配虛擬件、工裝的層次結(jié)構(gòu)。
工藝編制完成后以數(shù)據(jù)形成存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)TCM還支持工藝卡片與工藝明細(xì)報(bào)表的生成，如圖6所示。
圖6 TCM生成的工藝卡片
工藝卡片只是作為一種結(jié)果展現(xiàn)，卡片中的所有數(shù)據(jù)都是從數(shù)據(jù)庫(kù)中直接提取。
結(jié)構(gòu)化工藝編制過(guò)程的數(shù)據(jù)都是直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，其編制結(jié)果會(huì)形成產(chǎn)品的制造BOM。裝配工藝的仿真結(jié)果可以以裝配動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來(lái)，用于指導(dǎo)車間現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)。
PLM系統(tǒng)已取代PDM成為離散制造企業(yè)中的信息化應(yīng)用熱點(diǎn)，PLM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是它可以形成一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)分發(fā)與管理的平臺(tái)，使得產(chǎn)品生命周期中的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)可以迅速準(zhǔn)確地獲取并消費(fèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，同時(shí)各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的再創(chuàng)造又可以在PLM平臺(tái)中被統(tǒng)一管理。
通過(guò)PLM系統(tǒng)的使用，有效地縮短了企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力，沉淀了企業(yè)的知識(shí)資產(chǎn)。本文結(jié)合Teamcenter平臺(tái)和實(shí)際ETO類型制造企業(yè)典型用戶的案例，對(duì)PLM平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)、PLM系統(tǒng)的實(shí)施理念、PLM系統(tǒng)中的核心功能進(jìn)行了介紹,希望能夠?yàn)槠渌髽I(yè)進(jìn)行PLM系統(tǒng)的規(guī)劃與實(shí)施提供參考和借鑒。
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LIU Yu
(CRRC Industry Research Institute Co.Ltd.,Beijing,100070,China)
Abstract：The order is the base for organizing design and production process in the discrete manufacturing enterprise,the product data is the source of all the enterprise data.The product data can be distributed and used correctly to decide in enterprise IT system.Now the discrete manufacturing enterprise starts to use the PLM system instead of the partly IT system.Taking a high-speed train manufacturing enterprise as a example,it introduces the system implement,the PLM platform architecture,the design function cooperation,the integrated design and process business,the system core functions and so on,analyzes the PLM system application situation in the enterprise.The application shows that the enterprise has a good advance and enhances core competitiveness.
Key words：PLM; ETO; Teamcenter; integrated design and process business
DOI：10.3969/j.issn.2095-509X.2017.01.017
收稿日期：2016-05-19
作者簡(jiǎn)介：劉昱(1979—),男,安徽滁州人,中車工業(yè)研究院有限公司高級(jí)工程師，博士,主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品全生命周期管理、制造業(yè)信息化、智能制造等。
中圖分類號(hào)：TP391
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：2095-509X(2017)01-0078-05
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