异地协同设计PDM解决方案

【导读】
在某机车与EMD公司合作研发机车项目中,异地协同设计平台的实施主要是通过PDM系统的搭建工作展开的,PDM系统的建设应该符合企业的总体战略和执行策略。
2.1项目实施总体规划
    在某机车与EMD公司合作研发机车项目中,异地协同设计平台的实施主要是通过PDM系统的搭建工作展开的,PDM系统的建设应该符合企业的总体战略和执行策略。为有针对性、准确的理解某机车的总体战略,实施团队对某机车领导层进行了高层访谈。经过需求分析得出PDM系统的战略性价值分析结果如图2.1所示:
 
图2.1 战略性价值分析
 



2.1.1某机车异地协同设计PDM系统需求分析
    (1)调研过程及方法
    调研在项目中站首要地位,调研的结果对项目的实施起着指导、决定性作用。针对某机车异地协同设计PDM系统的调研工作,每个阶段都有详细的的调研方案。在调研的过程中,首先应尽快争取共鸣,确立目标,围绕主题,快速有效的完成调研。在调研的过程中不要过分的拘泥于细节当中,必须站在全局的高度考虑整个问题。当然不排除部分关键性的部分问题需要专题讨论研究。

    每次调研都以纸质调研报告的形式进行记录,项目组遵循科学性原则、必要性原则、可能性原则、合理性原则来对调研结果进行评估,最终由某机车项目功能模块负责人签字确认。业务调研流程如图2
.2所示。

    (2)调研需求分析
    经过调研,得出业务调研结果,PDM系统的实施旨在解决以下几类问题:

    ①分布式跨国设计,缺乏统一的研发管理系统,电子文件管理混乱,系统中数字化二维图与归档后图纸内容不一致,对设计附带文档没有进行统一的版本及权限管理,电脑辅助设计图文档日趋成熟,伴随着设计图纸的数字化技术文件错综复杂。基于这种数字化与实体文件不同的管理问题,如:易复制性,易更改性,以往的基于图纸实体化的档案管理办法已经没有办法满足现在PDM系统对设计文件的管理需求了,这个问题导致了数字化、纸质图纸管理混乱,无法确定数字化文件的准确性与可靠性,此类问题给设计师及档案管理带来了很大的麻烦;协同设计中设计文件管理混乱,在没有专门的PDM管理系统的情况下,设计师之间对设计文档的共享管理及最新版本同步等都存在很大阻力,设计师搜索二维图纸,以及设计文件等数字化文档时举步维艰,设计文件仅仅是以电子文档的方式存储在个人或公共服务器中,设计师无法以某个关键字或设计文档的某类特有属性对共享中的设计文档进行检索及使用,很难做到设计经验重用;

    ②没有系统的数据安全管理策略,数据安全没有保障,与设计相关的二维成品设计图以及相关的设计文件都在每个设计师手中,无法保证高级别设计文件的保密性,极有可能以复制以及影印的形式丢失;没有通用元件的统一管理制度,无法支撑整个产品的快速变更反应,以往的设计经验来看,通用的产品在设计师的日常工作中具有很大意义,很多新的产品设计都是基于原有模型的变更以及参数修改得到的,目前由于没有专用的PDM系统管理,导致新产品的设计变更变得很难管控;

    ③信息交换阻力大。没有可以对产品数据和产品结构等信息进行综合管控的工具,某机车与美国EMD公司的技术部门之间乃至企业内部有关部门:市场、物资、财会等部门之问,在产品的数据流转、问题沟通等方面上时间滞后、效率较低。
 
图2.2 业务调研流程
 
    以上问题的解决可以通过PDM系统的具体功能模块对其进行逐个解决,根据问题得出异地协同设计PDM系统的具体功能需求:
    ①电子文档和技术资料的集中管控。以往机车产品的设计数据分散掌握在各个功能设计室或者个人手里,很难共享和重用。因此最重要的是先把文档集中管理起来。对于设计定型后的图纸和技术资料需要进行归档。

    ②通过严格的流程控制来确保产品数据的有效一致。所有的设计数据都通过一定的流程进行控制,只有通过流程审签并发布后的数据才是最终有效的数据。

    ③与其它管理系统进行有效的集成。这些集成的系统包括:清软英泰、CAXA、CAPP、ERP以及档案管理系统等。

    ④BOM的管理和重构。在系统中逐步建立BOM。

    (3)项目实施目标
 
图2.3 业务目标

    本文通过对PDM技术的理论研究,某机车公司合作研发的HXN3型大功率内燃机车项目。从实际的项目实施角度对整个异地协同设计平台进行设计,提出了针对该项目的PDM异地协同产品研发平台的解决方案。并通过该系统对某机车未来的产品协同设计、产品设计流程管理乃至产品数据管理有着指导性的影响。通过图2.3的业务执行图示来达到战略意义上的价值体现。




2.1.2系统建设规划
 
图2.4 某机车PDM系统架构

    根据对某机车产品研制过程的理解,并结合某机车现状,绘制了某机车PDM系统架构示意图如图2.4所示。可以将某机车PDM数据管理系统的建设目标理解为下列几个方面:

    (1)系统的本质
    异地协同设计管理系统、基于网络(WEB)

    (2)系统的作用
    完整的研发数据的集中管理和高效、合理的过程管理

    (3)系统的特点
    支持多种学科、多个领域的复杂型产品的研发
    包括产品的结构设计、计算机辅助三维研制、仿真分析等数据的管理覆盖了从概念到维护服务的产品研发生命周期的过程管理

    (4)系统的外延关系
    系统具有可扩展性,以支持与其他系统的接口集成工作

    (5)实施的方式方法
    总体规划、分步实施,实施到具体每一个阶段都可以为企业带来增效改良





2.1.3PDM与其他系统数据流转关系
    某机车PDM平台各信息系统之间的业务关系可以由图2
.5进行阐述:
 
图2.5 PDM系统数据关系

    (1)产品研制任务通过厂级项目管理系统进行任务的分工和发派,通知各级工作人员,并进行任务的具体执行操作

    (2)各类设计人员可通过PDM查询产品设计信息,并使用各类应用工具,如UGNX、Protel等进行设计,再将设计结果上传到TIPLM,由PDM系统进行统一归档、管理

    (3)设计过程中使用到的部件以外或需要跨站点沟通的设计部分,系统外的邮件系统进行线外协作,产品中的部件一旦发布,将来如有修改则需做升版处理

    (4)同站点中的工作人员可以采用局域网中客户端或者WEB界面,访问该站点平台。跨站点产品数据只能通过部件导出及部件导入功能对其同步共享





2.2异地协同设计
2
.2.1异地协同设计架构
   为某机车与EMD公司合作机车项目产品研发工作能够顺利进行,并使美国EMD更新版本后的数据能够及时有效地到达某机车设计实施工程师手中。结合EMD的工作环境,公司决定在某机车的站点也搭建一个和EMD公司的工作开发环境一样的TIPLM Engineering环境于是某机车、美国EMD公司TIPLM实施团队、TIPLM工程师实施团队三方协调合作一起搭建了这个PDM异地协同平台。不过数据引进只是某机车使用TIPLM产品进行PDM项目实施的原因之一。

    更主要的是通过这次PDM异地协同平台的实施,某机车就能够真正地把EMD的设计理念以及产品研发过程、版本更新方式、流程管理模式、设计数据分发及权限管理方式这一整套的产品设计系统较全面地引进到某机车。而且通过与清软英泰的工程师的合作(TIPLM是清软英泰的招牌产品,目前TIPLM在国内PDM类软件市场占有率居首),还可以为将来公司搭建企业自身的PDM系统做一个坚实而有利的基础。
 
图2.6 项目实施示意图




2.2.2数据传输及协作工作方式
    数据传输方式:用ftp对较大的、安全级别较高的数据进行传输(tip是安全、速度稳定的一种数据传输方式)如图2.7所示。即时通讯方式:Email(问题交流、反馈等)电话。
 
图2.7 数据传输方式示意图

    通过FTP进行跨国数据传输:某机车和美国EMD公司分别创建Ftp站点,针对站点使用SSL类型创建针对公司创建特定的用户名密码,对于文件传输某机车与美国EMD设计了一系列的安全传输策略,在工作方式上也采用很严谨的传输模式,即一旦一方有需要传输文件时会提前在断开外网的情况下将数据传输到FTP服务器站点上,上传结束后,再通知对方有文件数据需要下载(一般是以邮件方式通知,紧急情况下会直接拨打电话通知),然后对方使用定期更换的用户/密码登录FTP站点对更新数据进行下载,这时数据源服务器方会对FTP站点服务器进行端口及链接检测,传输流量监控,一旦发现异常IP访问或下载时,会即时对该现象进行处理,在传输完成后,数据源服务器就会即时断开互联网链接,通过这种策略可以有效的保证跨国数据传输安全。而且这些需要传输的数据大部分都是TIPLM系统的数据,在没有建立TIPLM特定站点系统的情况下,根本没有办法进行打开这些数据或查看信息等操作。

    ftp(FileTransferProtoc01):即一种通用的文件传输协议,传输过程中需使用bin二进制方式传输,这样就可以保证数据在传输过程中不会破坏文本原有的字符集。ftp协议是通过专业的服务器、客户端软件承载的。

    SSL(Secure Sockets Layer):及安全套接层,可以为OSI模型中的传输层提供端对端的数据安全保证、并且通过SSL方式可以保证数据信息的完整一致性。





2.3某机车PDM项目业务管理
2
.3.1某机车TIPLM系统体系架构
 
图2.8 PDM系统三层结构
 

    将TIPLM建立成为公司级别统一集中的产品数据电子化管理平台,提供基于机械工程、电子信息、计算机技术、软件工程多种专业融合的机车产品设计研发、工艺流程、ERP系统接口等产品全过程的信息管理、工作流管理,实现产品信息的权限控制范围内的各种技术数据可以快速便捷的检索和审阅。

    组建出完整的机械零组件及电气元器件分类借用\用体系,完善国际标准件库、产品通用件库、电子元器件库的管理功能,从而压缩新零组件的种类、降低新产品的开发成本、缩短开发周期。建立基于统一产品数据管理平台的EBOM/MBOM转换机制,实现基于软件管理方式的工艺流程、工艺资料、工艺明细等工艺管理功能。





2.3.2数据组织管理
    在TIPLM系统中有一些系统能够特有都得专属名词,下面针对TIPLM系统中的基础名词进行相应的诠释。PDM中的数据组织:狭义上的数据组织是指由成品和零组件通过上下级关系来形成树状BOM结构的。广义上的数据组织是指由成品、零组件、文档以及相关变更修改等通过互相的关联关系所形成的树状结构,它们在产品的研发过程中是自然形成的。详细信息如图2
.9所示。这种以数据组织为中心的各种相关信息的管理,在TIPLM系统中称之为数据组织树。

    通过数据组织树,就可以快速地从一个实例中得到它相关的各种信息,也可以快速准确地形成各种所需的统计报表。PDM系统既是以数据组织为中心对产品各类相关数据信息进行管理的。针对机械、电子、软件等多专业设计协同的产品研发特点,PDM系统必须拥有对各类CAD工具进行可视化处理的能力,实现机电一体化协同设计提供技术支撑。
 
图2.9 数据组织

    
    PDM中零组件(Item):零组件是一个宽泛的概念,是用于管理信息的基本工作区对象,通常用于表示产品、部件或组件的结构等信息。零组件中可以包含其他工作区对象。它可以是产品当中的组件、部件、零件、或是组套件,可以是自制的也可以外部采购的。零组件是构成数据组织的基本元素。它并不是独立存在的,零组件与其它零组件有结构上的存在着上下级关系(或称为父子关系),通过这种上下级别的树状关系就可以构建出整个产品的数据组织。而成品是一种独特的零组件(发布了的零组件)。这种由成品和零组件形成的数据组织就可以被称为BOM(Bill of Material)。在TIPLM系统中可以通过图2
.10所示的操作步骤对零组件进行创建。

    零组件是实物的一种抽象,通过它仅能反映出该物体在结构上的关系。而零组件的具体设计,应该如何制造出来等数据信息则是由技术文档等与之相关联的资料来详细说明的,也可以宽泛的将这些技术资料定义为文档或者图档。
表2
.1TIPLM功能模块
 
 
    零组件版本(Item Revision)则是用于管理对零组件所作的更改(修订版)。产品结构是指由零组件、文档及相关变更通过相互关联形成的树状结构,它是在产品开发的过程中自然形成的,体现了以产品结构为核心的各种信息的管理。目前主要采用明细表方式管理,实际上就是EBOM(工程BOM)的另外一种表现形式。将来PDM系统中除了可以手工创建EBOM外,还可以通过CAD集成的方式在系统中自动搭建EBOM,从而大大提高工作效率与准确性。

    BOM的不同版本比较功能、BOM的有效性管理等也都将一并实现,从而根据实际的业务需求对BOM进行更加有效的管理。此外,由于各部门对于BOM的需求信息是不同的,但是源头都在EBOM中,因此未来也将能够基于EBOM进行各种统计汇总报表形式,满足各种需求,保证都来自同一个数据源头。
 
图2.1l 数据集



 
2
.3.3明细(BOM)视图管理
    数据存储管理,PDM系统中的数据种类纷繁复杂,PDM系统将能够按照大连机车的实际业务特点与需求,可以按照产品线、专业、部门、项目、数据种类等各种不同的维度进行划分,从而保证数据能够有清晰的属性,便于后续的权限、流程等的规划与管理。设计图文档管理,设计图文档的主要管理功能包括:文档分类管理(设计文档、工艺文档、质量文档、标准化规范文档、其它类文档等)、文档查询管理、文档版本管理、文档创建与更新管理、文档访问控制权限管理、文档和产品结构关联关系关联、文档和工程变更关联管理、文档电子化流程管理等功能。

    明细BOM(Bill of Materials),即“物料清单”,是一种描述某零组件(或零组件修订版)的信息对象,它存放了该零组件(或零组件修订版)的装配结构。可以有多种类型的BOM,比如EBOM、PBOM、MBOM。或者可以理解为对数据组织的实体化管理。在产品从研发设计到工艺再到生产的全生命周期中,根据不同业务需求对制定不同的BOM结构,BOM的分类主要有这几种:设计明细EBOM(Engineering BOM)、计划明细PBOM(Plan BOM)、制造明细MBOM(Manufacturing BOM)等,下面大致阐述一下几种BOM的含义。

    (1)EBOM:主要是针对研发部门所产生的产品数据,研发人员根据客户订单或者研发需求进行产品研发设计,生成的产品信息主要有产品名称、数据组织、零组件明细表、零组件汇总表、产品说明书、以及装箱清单等数据,这些信息基本上都包含在在EBOM当中。所以说EBOM是后继的工艺、制造、财务等业务部门的其它应用所需产品信息源头。

    (2)PBOM:是工艺技术部门以EBOM中的数据为根据,制定工艺路线、工装工序、生产排成计划BOM的数据信息。工艺BOM是由普通工艺物料清单所组成的,用于产品的预测,尤其用于预测不同种类产品组合而成的系列产品,有时是为了迎合市场的销售需求,有时是为了简化预测工艺从而简化主产品的生产工艺计划。另外,当在系统中存在可用的通用件时,可以把各个通用件定义为普遍型BOM,然后由逐个零组件装配成某个新的产品,这样一来,各零组件就能先按预期的工艺计划进行生产了,下达的PBOM产品也能够快速有效的形成,来满足市场销售需求。

    (3)MBOM:是制造生产车间根据工艺部门所提供的PBOM,对工艺计划的装配步骤进行详细分解分工设计后所得到的,它主要阐述了产品组件的装配顺序、工时定额、材料定额以及相关的设备工具、刀具、卡具、模具和消耗品等工装信息的,反映了零件、组件和最终产品的制造方法和组装配置顺序,反映了物料在生产车间之间的合理流转和消耗过程。PBOM和MBOM是提供给规划、财务部门(EI强)系统的关键管理依据之一。

    研发部门产生EBOM以后,工艺制造部门需要从制造装配的角度,按照制造分工和资源的组织将EBOM重构为PBOM,并在PBOM产品结构中添加工艺制造所需的属性信息,例如工艺路线、材料定额等数据,最终构建满足工艺制造需要产品结构树,并以该结构树为核心组织相关工艺信息。

    制造工艺管理模块将引入相关联的EBOM到PBOM转换的概念,并提供方便的EBOM/PBOM重构工具,这将使装配工艺工程师能够在可视化的BOM编辑环境下快速准确的基于产品EBOM创建出PBOM产品结构。工艺资源管理,为提高工艺工程师的工艺设计速度和标准化程度,促进企业工艺知识的有效沉淀和积累,将基于制造工艺管理系统建立企业统一的共用基础工艺信息库。图2
.13所示为TIPLM系统中的BOM体现。

    系统提供的工艺资源管理器可以帮助创建企业级的标准工艺知识和资源数据库,该功能将以结构化的数据方式将企业庞杂的各种工艺标准、规范、设备、工装乃至供应商信息有序的关联管理起来,并详细的描述它们之间的依存和约束关系,使工艺工程师在平日的工艺设计过程中能够模块化的调用成套的工艺知识和资源,加快工艺设计速度,提高工艺设计的标准化水平和正确性。

    工艺规程管理,制造工艺管理系统提供可替换工艺规程比较功能,工艺工程师能够创建并行或者互替换的工艺规程来评估不同的车间加工流程和可利用的设备资源,以支持工艺工程师通过定义替换加工流程来应对潜在设备失效状况,并能进行工艺规程的优化工作。工艺规程在制造工艺管理系统中建立以后,将启动相应的电子化工作流程,相关人员将接收到校对、审批等工作任务对其进行审核批准。

    在批准发布以后,通过制造工艺管理系统的输出处理程序,能够动态提取工艺规程中的信息发布生成符合公司工艺文件管理体系需求的各种格式工艺卡片。

    工艺变更管理,制造工艺管理系统将为工艺工程师提供了强大的工具来配置和分析更改的影响范围,工艺工程师能够持续的关注产品工程更改,并确保采用最新的产品设计数据信息执行产品生产工作,由于系统提供的自动警示功能提醒工艺工程师进行产品更改,会在工艺工程师的工作桌面上高亮显示所有受更改影响的零件。

    工艺工程师通过红色警示,可以了解到更改影响的BOM,工艺规程,工艺资源和其它所有过期失效信息。
    在TIPLM系统中可以使用精确和非精确匹配对BOM版本进行管理。在TIPLM系统中是使用产品结构编辑器PSE(Product Structure Editor)对这两种类型BOM进行结构配置。在PSE中精确匹配对应的是静态产品结构配置,而非精确匹配对应的则是动态产品结构匹配。可以通直观的对两种结构配置类型进行比较。不难看出,静态产品结构虽然精准,出明细也会比动态方式快,但是一旦设计到某一组件变更是则需要对整个产品结构进行拆散重组。

    相对静态结构而言,动态产品结构配置管理更加灵活,它只会在局部进行变更,从而不会影响整个产品结构,缺点是管理复杂化,动态生成BOM会有一定的延误。这两种匹配方式不能说哪一种好就舍弃另外一种,在搭建整个相对复杂化的产品结构时,将会把整个产品拆分成多个装配部分,在对每个大装配进行逐步细化拆分,选择哪一种结构类型则要根据具体的装配需要进行设计匹配。
 
 

  • 2019-08-08 09:41
  • 我要分享:
声明:文章"异地协同设计PDM解决方案"为上海御云信息科技有限公司原创文章,转载请注明出处,谢谢合作!您所在位置:PLM系统 > PLM新闻 > PDM资讯 >

联系清泰代表

热门文章
热门标签