前言

    隨著國家綜合國力的提升，航空產業迎來了一個快速發展的新階段。對于航空機電企業而言，將面臨著新的發展形勢：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裝備現代化，給軍工部門帶來了發展契機；另一方面，民用航空工業的發展，也給航空機電產業帶來了發展良機。航空企業在新形勢下面臨著嚴峻的挑戰，主要有：產品研發周期縮短；復雜度提高；成本控制壓力大；質量水平及綜合保障能力要求越來越嚴。因而對航空機電產品的可靠性、研制周期、研制成本提出更加嚴格的要求。為適應當前航空機電產品研發、生產的新形勢，企業必須建立一個以局域網絡為基礎、以零件數據庫為核心的信息化研發環境數據管理工具系統。通過高效的產品數據管理和產品研發過程管理，從而改善企業局管理機制，可以提高企業研發效率、激發沒計人員工作熱情、嚴格規范研發流程，使企業邁入信息化發展的新階段。

    產品數據管理(PDM，product data management)經過一定時間的積累和實踐，已發展成為企業信息化技術的基礎，并在越來越多的行業和企業中得以運用，取得了良好的效果。PDM以產品為核心，以軟件為載體，實現對企業內部所有與產品相關信息（包括零組件信息、配置及權限等信息）和相關過程（主要是企業內部理流程）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品設計展開的。通過建立起企業統一的產品知識庫（包括產品的零件庫、文件庫、數據庫等），確保產品數據的完整性、有效性和一致性。通過共享的數據平臺、研發工藝一體化設計、電子化簽署、更改流程及技術狀態控制，能夠大大提高研發產品的工作效率。

1 航空企業現狀及需求

    目前，絕大多數航空企業的主要用戶為軍方，生產的產品為軍工產品，大多是面向訂單進行產品的設計和生產，其特點是產品種類繁多、批次較多、數量較少，且設計更改頻繁。根據企業現狀，目前航空機電企業對PDM系統的需求主要包含以下方面：

    (1)建立有效的系統在線監管模式，實現所有科研產品的全過程監控，為企業高層管理者提供決策依據；

    (2)建立網絡信息化產品狀態管理流程，解決過去有紙化辦公設計帶來的產品圖紙、文件和實物不符問題，實現產品設計流程的標準化、通用化、序列化管理；

    (3)實現UG、mentor工具與PDM系統(TeamCenter)的集成，建立產品結構和電路的協同設計體系，提高產品設計的一致性，縮短產品研發周期；

    (4)通過建立企業級共享的零組件及電子元器件庫，以及企業內部統一的器材選用流程，有效解決產品研發過程中存在的設計周期長、返廠次數多、研發成本高的問題；

    (5)建立產品研發過程中統一的信息中樞及管理中樞，整合企業各部門產生的各種知識信息資源，實現全企業的共享和使用。

2 PDM系統構建框架

    根據航空機電企業的需求特點，結合現代制造業信息系統發展的方向，我們提出了構建基于PDM協同研發環境系統的解決方案。該方案覆蓋了企業產品從方案階段、初樣階段、式樣階段、設計定型階段、生產定型階段的產品全生命周期過程。

    PDM協同研發環境系統是以數據資源庫為產品管理的基礎，對正在研制的產品以及定型產品進行統一的技術狀態管理，在產品的設計、更改、定型、交付等各個階段實行嚴格的監控及狀態跟蹤。PDM協同研發環境系統實施覆蓋的范圍如圖1所示。

圖1 PDM協同研發環境系統構建框架

3 PDM系統主要功能說明

    3.1 產品結構及數據管理

    PDM協同研發環境系統以產品結構（bill of material，BOM）作為數據組織與管理的一種基本形式，把產品的所有圖樣與文件聯系起來，實現產品數據的組織和管理，如圖2所示。

圖2 產品結構樹模型

    在系統中，項目主管建立機型工作區、產品工作區及圖樣、文檔的文件夾。以樹狀關系的形式來展現，包括機型、產品、文件及設計圖紙，文件包括設計文件、管理文件、實驗文件、質量及五性文件等，設計圖紙包括機械零組件圖紙以及電路圖紙。可以在此結構中建立起文檔與模型之間的聯系，實現樹形關系的數據管理體系。

    3.2 產品設計任務管理

    產品設計任務管理按照產品頂層結構進行任務分解，指導實際工作管理。產品主管設計師依據交付清單，在PDM系統中使用定制的技術資料交付計劃模板，利用工作分解結構(work breakdown structure，WBS)作為制定工作計劃、分配資源和研發過程跟蹤的基礎。從企業研發流程出發，在PDM系統中完成產品研發的一系列過程，如項目的創建、計劃的制定，以及監控研發流程等功能，有效地實現產品的研發管理和數據監控。

    3.3 技術狀態管理

    技術狀態管理是以產品結構為核心，實現研發數據(包括產品機加結構、硬件電路和軟件數據)與產品結構之間的聯系和管理。對于航空機電企業來說，技術狀態管理能夠將目前企業普遍存在的產品管理技術狀態不到位的現象得到有效改善。在此過程中，我們還引入技術狀態階段基線(baseline)管理機制。技術狀態階段基線是指產品項目轉型時要求達到的技術狀態，各研制階段應該確定的技術狀態，包括：

    (1)在特定時間點經過確認的產品屬性的描述；

    (2)經過批準和發放的文檔或文檔集合；

    (3)現行批準和發放的配置文檔；

    (4)包括軟件和相關配置文檔在內的文檔集合。

    階段基線對象版本的狀態有“工作中”、“預發放”、“流程中”、“發布”、“歸檔”、“作廢”等狀態，通過對上述各種狀態的管理來進行產品技術狀態管理。項目主管可根據文檔清單狀態，督促產品工作進度。

    3.4 變更管理

    產品在試驗及生產交付過程中會發現有各種問題，如質量問題、圖物不符問題、根據客戶要求臨時更改問題等。產生技術狀態變更時，設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、提交審簽任務及新版本發布來完成變更管理。

    3.5 預發放管理

    預發放管理是產品圖樣、文件正式簽署之前將其傳送給參與發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發放的圖樣及文檔后應及時進行審簽，給出反饋意見，同時做好相關產品研制介入和準備工作。預發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

    企業產品涉及的零組件種類繁多，既有機加產品的零組件管理，也有電子元器件中心庫管理，根據各自的不同性質，需采取不同的管理方式。在企業管理中，常常存在零件編碼不一致、分類無統一標準以及設計選型無統一規范、采購價格前后不一等問題，因此需要在系統中建立滿足結構設計、硬件功能設計、物資采購等部門需要的零組件和元器件庫，實現零組件和元器件相關信息(例如：材料名稱、型號規格、物料編碼、生產廠家等)的關聯管理。2個庫的建設及管理如下：

    (1)零組件庫。零組件庫是用于存放機加類零件的存儲庫。按照零組件結構大類、結構小類、附加特征、材料編碼及三位數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品的設計、分類搜索、生產加工等。

    (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、技術標準、質量等級、生產廠家等信息，本企業使用的是Mentor電路板設計軟件，是一種當今電路板設計與制作的常用軟件，也是與PDM系統集成的成熟工具軟件。

    3.7 系統集成設計

    一方面，通過PDM協同研發環境系統與產品設計工具(如UG， mentor，word，excel等)集成，一同形成產品研發設計過程完整的工具資源和信息資源；另一方面，PDM系統也可以作為數據源頭向下游的生產管理、物資管理和質量管理等系統發布統一的、標準的產品數據，實現企業上、下游數據管理的一致性，這也是企業未來信息化發展的方向。

4 實施經驗總結

    PDM協同研發環境系統涉及整個企業的設計管理流程，因而必將是一項復雜的系統實施工程。具體經驗總結及展望如下：

    (1)PDM系統的實施和推廣涉及部門廣、涉及人員眾多、實施周期比較長、實施過程比較復雜。這就要求企業要給予高度重視，在企業最高管理者的直接關注與領導下，組建強有力的實施隊伍，制定詳細的實施計劃，調動企業的一切資源，逐步穩妥地實現各項工作目標。

    (2)PDM協同研發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，應該循序漸進，不斷發現和總結問題，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，更需要企業廣大管理、研發、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協同研發環境系統中運行管理。經過實踐驗證后，找出問題再逐步完善，推廣到其它型號的研發工作中去。

    (5)為保正PDM協同研發環境系統實施的可靠性，企業還應該做到以下方面：物資編碼規范完善統一，標準件、通用件、電子元器件做到一物一碼；建立企業基礎數據庫，包含零組件的物資編碼、技術標準、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，完成企業文檔及圖樣模板的歸類和設計；建立起一套符合企業產品研制特點的研發管理流程。

5 PDM系統實施展望

    建立PDM協同研發環境系統平臺，不僅僅是實現無紙化、網上管理的流程，更深層的內涵是與企業文化、企業愿景的緊密結合，與企業目標的匹配，是現有企業管理制度的升級與改進，是能夠促使企業管理、設計人員思維的轉變，對企業的發展有很大的促進作用。 航空機電企業中最核心的競爭力是研發創新能力，通過建設協同研發環境平臺，將有助于優化企業產品研發流程，提高產品研制質量，縮短產品研制周期，最終提高企業生產力與管理水平。   

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本文標題：PDM系統在航空機電企業的應用和實施

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