基于Teamcenter的機車車輛PLM系統(tǒng)的應(yīng)用*

韓彩夏,文 勃,夏清潔

(南車青島四方機車車輛股份有限公司 信息技術(shù)部,山東 青島266111)

中國機車車輛行業(yè)作為典型的現(xiàn)代制造企業(yè)，在全球經(jīng)濟一體化環(huán)境下，正面臨著產(chǎn)品交貨周期短、產(chǎn)品加工成本低質(zhì)量高等壓力[1]。為此企業(yè)需要從產(chǎn)品全生命周期（PLM）的角度，對企業(yè)各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行分析管理和挖掘，以高質(zhì)量、低成本、快速交付等手段占領(lǐng)市場。實現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。

西門子公司的全生命周期管理平臺Teamcenter是基于Web計算特點而產(chǎn)生和發(fā)展的，它采用軟件組件的思想和J2EE架構(gòu)，將業(yè)務(wù)邏輯從客戶端、服務(wù)器端中獨立出來，使得產(chǎn)品研發(fā)、運維相對比較便利，提高系統(tǒng)的可擴展能力，更適應(yīng)于日趨復(fù)雜的企業(yè)商務(wù)邏輯需求，方便用戶在全球化的環(huán)境下從事產(chǎn)品研發(fā)工作[2]。

1 PLM

產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）是在 Web環(huán)境下，以整個生命周期內(nèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，研究產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)從產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計、制造到銷售等過程的管理與協(xié)同，旨在盡量縮短產(chǎn)品開發(fā)時間、降低成本、盡量滿足用戶需求。它為企業(yè)提供支持產(chǎn)品快速設(shè)計和制造優(yōu)化的集成化產(chǎn)品協(xié)同與制造系統(tǒng)，是一種戰(zhàn)略性的思想方法[3]。綜合國內(nèi)外相關(guān)文獻對PLM的解釋，將產(chǎn)品全生命周期分為需求論證過程(預(yù)方案過程、方案搜索過程)，研制過程(方案設(shè)計過程、研制過程、設(shè)計定型過程)，生產(chǎn)過程 (資源配置過程、產(chǎn)品生產(chǎn)過程、生產(chǎn)定型過程)，運維過程(客戶支援過程、保障過程)，處置過程(回收過程、再利用過程、報廢過程)[4]，圖1是PLM示意圖。

2 Teamcenter

Siemens的Teamcenter是一種先進的PLM系統(tǒng)，是全世界最廣泛使用的PLM系統(tǒng)。Teamcenter是基于一個單一的、開放的、面向服務(wù)的體系構(gòu)架，是業(yè)內(nèi)首個將單個軟件應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)樵赟OA的基礎(chǔ)上建立的，跨專業(yè)、跨項目階段和計劃的真正集成化的PLM解決方案,為大小制造企業(yè)平臺提供可擴展性、應(yīng)用豐富性以及可配置性[5]。

2.1 Teamcenter體系結(jié)構(gòu)

Teamcenter的基本結(jié)構(gòu)：①位于服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫；②位于文件服務(wù)器上的電子倉庫；③連接在網(wǎng)絡(luò)上的全部用戶客戶端軟件。Teamcenter系統(tǒng)由多個層次組成，分別是用戶界面層、應(yīng)用工具層、核心模塊層和系統(tǒng)模塊層[6]。

2.2 Teamcenter功能模塊

Teamcenter是架構(gòu)成熟、功能全面的PLM解決方案。主要模塊包括文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、流程管理、項目管理、編碼管理、權(quán)限管理等，支持自頂向下的產(chǎn)品設(shè)計和多種靈活可靠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置。Teamcenter的模塊架構(gòu)參見參考文獻[7]。

3 基于Teamcenter的機車車輛PLM系統(tǒng)

近幾年，隨著鐵路大提速，機車生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新速度隨之不斷提高。機車車輛產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的零件種類繁多，且新車型不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)據(jù)量非常龐大。加上客戶的需求不同，造成產(chǎn)品開發(fā)工作量很大，設(shè)計更改頻繁。機車產(chǎn)品的開發(fā)過程涉及到機械、電氣、動力、空氣和軟件等多學(xué)科數(shù)據(jù)，同時在整個車輛研發(fā)過程中需要市場、研發(fā)、工藝、供應(yīng)、制造、質(zhì)量、服務(wù)等部門的協(xié)同合作，只有把業(yè)務(wù)流程和過程數(shù)據(jù)有機結(jié)合，才能更好地完成項目目標(biāo)。對機車車輛行業(yè)實施PLM系統(tǒng)是縮短研發(fā)周期、提高市場競爭力的必要條件[8]。

3.1 傳統(tǒng)裝配管理模式

圖2為某機車車輛企業(yè)傳統(tǒng)的貫穿機車產(chǎn)品生命全周期的管理模式。傳統(tǒng)的制造管理模式存在如下問題：

(1)生命周期各個階段靠人工、電話或傳真的方式進行信息傳遞；

(2)整個產(chǎn)品的BOM結(jié)構(gòu)靠手工維護；

(3)各階段工作串行進行，需等待上階段任務(wù)完成，后續(xù)工作才能進行，產(chǎn)品的開發(fā)速度受模式制約；

(4)不同階段在不同的系統(tǒng)中進行，而系統(tǒng)之間項目孤立，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，難以保證數(shù)據(jù)一致性。

3.2 基于Teamcenter的PLM裝配管理模式

由于傳統(tǒng)的制造管理模式制約了產(chǎn)品的研發(fā)速度，不能保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性。機車車輛行業(yè)的裝配管理模式應(yīng)該逐步面向并行開發(fā)，且所有工作在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺下進行。而Teamcenter覆蓋產(chǎn)品的設(shè)計、制造和使用等全生命周期過程的數(shù)據(jù)管理，各個功能模塊采用統(tǒng)一的SOA構(gòu)架，為用戶提供了一套完整的端到端PLM組合,有利于由小到大逐步擴展的實施策略，不斷擴展對產(chǎn)品全生命周期過程的控制范圍，從而持續(xù)提高企業(yè)內(nèi)外的協(xié)同能力和生產(chǎn)效率。針對上述分析,采用現(xiàn)代PLM制造管理模式對機車車輛行業(yè)的信息化建設(shè)工程勢在必行。圖3為某機車車輛企業(yè)基于Teamcenter的PLM制造管理模式。

與傳統(tǒng)的裝配管理模式相比，基于Teamcenter的PLM裝配管理模式具有如下優(yōu)勢：

(1)所有工作在統(tǒng)一的Teamcenter平臺下進行，確保數(shù)據(jù)的一致性；

(2)設(shè)計與工藝并行進行，縮短研發(fā)周期，工藝介入設(shè)計工作，降低了設(shè)計更改率；

(3)在產(chǎn)品全生命周期過程中數(shù)據(jù)同步快速共享；(4)各階段并行工作使系統(tǒng)設(shè)計與制造的質(zhì)量更高。

表1 傳統(tǒng)制造管理模式與基于Teamcenter的PLM管理模式

3.3 結(jié)果比較

通過3.1節(jié)和3.2節(jié)的分析，表1給出了某機車車輛行業(yè)傳統(tǒng)制造管理模式與基于Teamcenter的PLM制造管理模式在產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用中的比較。

雖然基于Teamcenter的PLM制造管理模式技術(shù)難度高，但是它使所有的工作都在同一管理平臺Teamcenter下進行，且各個階段的工作都是并行進行，保證了數(shù)據(jù)的一致性，有效地縮短了設(shè)計周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。提高了機車車輛行業(yè)的各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分析管理和挖掘能力，以高質(zhì)量、低成本、快速開發(fā)產(chǎn)品等手段占領(lǐng)市場，提高了企業(yè)的市場競爭力。

通過對某機車車輛企業(yè)基于Teamcenter的PLM系統(tǒng)實施，可以看出，PLM作為一種綜合技術(shù)是機車行業(yè)實施數(shù)字化設(shè)計的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性、公用性軟件。Teamcenter是基于一個單一的、開放的、SOA體系構(gòu)架，而面向SOA的架構(gòu)易于擴展，支持并行設(shè)計，是復(fù)雜制造業(yè)進行產(chǎn)品全生命周期管理的首選軟件。

[1]機械制造業(yè)企業(yè)信息化[J/OL].(2004-09-22).[2011-12-20].http://www.hb.xinhuanet.com/zhuanti/2004-09/22/content_2915828.htm.

[2]高巖松,李京.基于 Teamcenter產(chǎn)品全生命周期管理平臺應(yīng)用分析[J].計算機應(yīng)用與軟件,2006,23(12):61-63,112.

[3]余卓民.基于可靠性的機車車輛全生命周期結(jié)構(gòu)安全管理體系研究[D].上海：上海同濟大學(xué)，2006.

[4]王波.面向PLM的彈箭信息建模與管理技術(shù)[D].沈陽：沈陽理工大學(xué)，2008.

[5]Teamcenter[OL].[2011-12-25]http://baike.baidu.com/view/3209430.htm.

[6]敖錦龍.基于Teamcenter的PDM研究及總體實施規(guī)劃[J].上 海 汽 車 ，2009(4):33-37.

[7]Teamcenter 8.3模塊及功能實現(xiàn)圖解[OL/EB].[2011-12-25].http://wenku.baidu.com/view/19621e68a98271fe910 ef96c.html.

[8]孫志權(quán)，王峰.面向鐵路機車車輛行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2011(1):17-19.