標(biāo)準(zhǔn)件、通用件協(xié)同管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

顧詠梅

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海200041）

標(biāo)準(zhǔn)件、通用件協(xié)同管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

顧詠梅

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海200041）

以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)TeamCenter 2007為研究平臺，以商用車所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件為主要研究對象，對基于TeamCenter系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的商用車標(biāo)準(zhǔn)件和通用件數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法進(jìn)行了深入的研究，完成了上汽商用車標(biāo)準(zhǔn)件、通用件協(xié)同管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)已在上汽商用車技術(shù)中心與上柴公司新產(chǎn)品開發(fā)中得到有效應(yīng)用。

商用車標(biāo)準(zhǔn)件通用件數(shù)據(jù)庫開發(fā)參數(shù)化建模

1 前言

在制造業(yè)市場競爭日趨激烈的今天，通過縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、加快產(chǎn)品上市速度，已成為提升企業(yè)整體的必備競爭力舉措之一。同時，在盡量滿足客戶個性化需求的前提下，確保企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計朝模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，已經(jīng)成為企業(yè)提升核心能力的重要手段。在計算機(jī)輔助技術(shù)支持下的協(xié)同設(shè)計方法作為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)中一種新的產(chǎn)品開發(fā)模式，已經(jīng)引起各國研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)界的廣泛重視。產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)模式已經(jīng)被國內(nèi)外企業(yè)廣泛采用，網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同設(shè)計也成為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究熱點。信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，已為降低集團(tuán)內(nèi)部各企業(yè)之間標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的生產(chǎn)成本和管理成本創(chuàng)造了條件。本項目以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)TeamCenter為研究平臺，以商用車所涉及的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件為主要研究目標(biāo)，對基于TeamCenter系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的商用車標(biāo)準(zhǔn)件、通用件數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法進(jìn)行了深入的研究，完成了上汽商用車標(biāo)準(zhǔn)件、通用件協(xié)同管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)。

本項目的主要工作包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)文件（數(shù)模、手冊）制作兩大部分內(nèi)容。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)主要包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架、工作流程及系統(tǒng)的設(shè)計方案的制定，數(shù)據(jù)庫主要界面功能設(shè)計，三維數(shù)模的構(gòu)建等內(nèi)容。

2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)框架

上汽商用車標(biāo)準(zhǔn)件、通用件數(shù)據(jù)庫是在上海汽車統(tǒng)一的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)管理平臺（PDM）上實現(xiàn)的。該項目數(shù)據(jù)管理平臺選用了SIEMENS公司的TeamCenter 2007。TeamCenter 2007可以劃分為數(shù)據(jù)存取層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶層，每一層為其上一層提供所需的服務(wù)。操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫為最下層提供系統(tǒng)功能，而最上層則通過Web界面提供最終用戶功能。數(shù)據(jù)管理平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示[1,2]。

（1）資源層，即數(shù)據(jù)存取層，直接與操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互操作，為應(yīng)用層提供可靠的和高效能的數(shù)據(jù)存取、對象管理、文本搜索等基本功能。

（2）服務(wù)層（也稱企業(yè)層）是TeamCenter的核心層，服務(wù)層提供了用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、安全管理、業(yè)務(wù)邏輯等功能，不同的Team-Center用戶接口（web browser，rich client等）以及其它應(yīng)用程序（CAx、ERP等）將數(shù)據(jù)以PLM XML格式傳遞給服務(wù)層，服務(wù)層驗證數(shù)據(jù)后，再將其儲存到數(shù)據(jù)庫中。同時，它支持.Net、J2EE等技術(shù)，更加方便地與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（3）Web層（也稱應(yīng)用層）通過TeamCenter服務(wù)器提供所有的TeamCenter功能，包括文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、業(yè)務(wù)流程管理及文件輸出等。所有應(yīng)用子系統(tǒng)之間通過PLM XML對不同類形、結(jié)構(gòu)和形態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作訪問。TeamCenter API和PLM XML提供標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用開發(fā)和數(shù)據(jù)接口，主要為其它企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)如ERP或MES等提供數(shù)據(jù)交換接口和各種介面的開發(fā)工具。此外，應(yīng)用層亦提供各種常用的標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議如ODBC、IIOP、CORBA、RMI、HTTP等。

（4）用戶層提供以Web技術(shù)為基礎(chǔ)的最終用戶操作介面。TeamCenter是一個開放性的系統(tǒng)，其中表現(xiàn)在各層系統(tǒng)架構(gòu)都支持J2EE企業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，為用戶界面的客戶化提供了有效的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境。

圖1 數(shù)據(jù)管理平臺結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)工作流程

上海汽車的通用件系統(tǒng)有以下幾個特點：（1）上海汽車內(nèi)部的多個企業(yè)使用統(tǒng)一的通用件庫；（2）通用件的創(chuàng)建由通用件工程師統(tǒng)一完成；（3）通用件工程師可以通過更改通用件授權(quán)的方式將系統(tǒng)已有的或者其它企業(yè)在用的通用件授權(quán)給本企業(yè)使用；（4）通用件工程師對于系統(tǒng)中所有的通用件具有查看和修改權(quán)限；（5）一般工程師只能在系統(tǒng)中選擇授權(quán)給本企業(yè)使用的通用件用于本企業(yè)，未授權(quán)給本企業(yè)的通用件，一般工程師無法查看。

通用件系統(tǒng)的流程主要包括：通用件的申請流程、通用件的狀態(tài)更改流程和通用件廢棄流程。

（1）通用件的申請流程：當(dāng)一般設(shè)計工程師無法從現(xiàn)有的通用件庫中選擇合適的通用件的時候，可通過系統(tǒng)創(chuàng)建“通用件申請單”，發(fā)起通用件的申請流程。通用件申請流程如圖2所示。

圖2 通用件申請流程

（2）通用件狀態(tài)更改流程：通用件工程師通過該流程將自己創(chuàng)建的Working狀態(tài)的通用件進(jìn)行發(fā)布以供本企業(yè)一般工程師使用，或者將其它企業(yè)在用的通用件通過本流程授權(quán)本企業(yè)使用。通用件狀態(tài)更改流程如圖3所示。

（3）通用件廢棄流程：當(dāng)一個通用件因為技術(shù)或者經(jīng)濟(jì)原因不能夠用于新的產(chǎn)品設(shè)計的時候，企業(yè)的更改工程師將需要廢棄的通用件提交本流程。通用件廢棄流程如圖4所示。

被廢棄的標(biāo)準(zhǔn)件可能會繼續(xù)用在現(xiàn)有產(chǎn)品上，但是新創(chuàng)建的裝配一旦引用被廢棄的通用件時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行提示。如果被廢棄的標(biāo)準(zhǔn)件不能再用于現(xiàn)有產(chǎn)品，需要通過工程更改對這些產(chǎn)品的BOM進(jìn)行更改。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計方案

通用件數(shù)據(jù)庫采用SIEMENS公司的TeamCenter 2007作為統(tǒng)一架構(gòu)，是上海汽車統(tǒng)一的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)管理平臺的一部分。

（1）使用TeamCenter 2007的零件管理功能，實現(xiàn)對通用件一般信息及零件與數(shù)模、圖紙及其它相關(guān)技術(shù)資料的管理；

（2）使用TeamCenter 2007與CatiaV5、Pro/E雙向集成的功能，管理通用件的數(shù)模；

（3）使用TeamCenter 2007的零件分類功能，管理通用件的樹狀分類結(jié)構(gòu)，管理通用件的特征參數(shù)；

（4）使用TeamCenter 2007的Workflow功能，管理通用件的申請、廢棄及狀態(tài)更改等流程及零件、數(shù)模及相關(guān)技術(shù)資料的狀態(tài)；

（5）使用TeamCenter 2007的權(quán)限，管理實現(xiàn)多組織共享的通用件數(shù)據(jù)庫。

2.3.1 數(shù)據(jù)庫主要功能及特點

通用件數(shù)據(jù)庫主要實現(xiàn)了以下功能，其中包括：

（1）通用件編碼首位采用特殊字母，以區(qū)別一般零件，其后為無意義的流水碼。不同企業(yè)的通用件都使用統(tǒng)一的編碼規(guī)則，創(chuàng)建零件的時候，由系統(tǒng)自動指派零件編號；

（3）通過選擇列表的方式管理通用件的中英文名稱，實現(xiàn)零件名稱的規(guī)范化與統(tǒng)一化，而且通過系統(tǒng)后臺設(shè)置中英文之間的對照列表，在系統(tǒng)界面上實現(xiàn)中英文的雙向同步更新；

（4）使用表單的方式管理通用件的一般屬性；

（5）以零件為中心，通過各種關(guān)系管理通用件與數(shù)模、圖紙、屬性表；

（6）通過后臺的轉(zhuǎn)換服務(wù)器將3D數(shù)模轉(zhuǎn)換為輕量化的中間格式JT數(shù)模，用戶通過系統(tǒng)內(nèi)嵌的瀏覽器在不啟動3D軟件的情況下就能瀏覽零件的3D數(shù)模，而且可以進(jìn)行測量、批注等操作；

（7）管理員可在零件分類管理中維護(hù)零件的分類結(jié)構(gòu)，對每類零件定義其特定的屬性，屬性可以支持字符型、浮點型、日期型、整型等，對結(jié)構(gòu)化的屬性還可以設(shè)置選擇列表。而且多個企業(yè)共用一個分類結(jié)構(gòu)樹；

（8）在零件的一般屬性與分類結(jié)構(gòu)屬性之間可以設(shè)置映射，將一般屬性的屬性值映射到分類結(jié)構(gòu)的屬性中，保證數(shù)據(jù)的一致性，減少重復(fù)工作量；

（9）通用件工程師可以將創(chuàng)建的通用件發(fā)送到分類結(jié)構(gòu)樹，按照不同的零件類別填寫其特征參數(shù)；

（10）一般工程師可以通過樹狀的零件分類結(jié)構(gòu)按照零件的特征參數(shù)快速搜索符合要求的通用件；

（11）在零件分類查詢頁面，用戶可以同時查看零件的JT數(shù)模和二維圖紙；

（12）管理員可以設(shè)置分類結(jié)構(gòu)節(jié)點的查看權(quán)限，保證每個企業(yè)的工程師只能查看本企業(yè)需要的節(jié)點，屏蔽該企業(yè)不需要的分類節(jié)點；

（13）通過對零件按照企業(yè)設(shè)置不同的狀態(tài)，并按照狀態(tài)設(shè)置查看權(quán)限，保證每個企業(yè)的工程師只能查看本企業(yè)的零件，并且企業(yè)的通用件工程師還可以根據(jù)需要隨時更改這種零件的授權(quán)。

2.3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與編程語言

通用件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用TeamCenter統(tǒng)一的業(yè)務(wù)建模開發(fā)環(huán)境BMIDE（Business Modeler Integrated Development Environment），開發(fā)語言采用JAVA和C。

3 標(biāo)準(zhǔn)文件（數(shù)模、手冊）制作

3.1 數(shù)據(jù)模型構(gòu)建及分析

對庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)模構(gòu)成、布局及數(shù)模工程繪圖軟件的使用進(jìn)行了研究，根據(jù)各企業(yè)的使用特點構(gòu)建了由Catia、Pro/E等多種工程繪圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)模文件[3-5]。

根據(jù)上汽商用車技術(shù)中心的需求，完成了69類通用件的參數(shù)化Catia建模，生成數(shù)模約3 500個。根據(jù)上柴公司的需求，完成了125類通用件和200類標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化Pro/E建模，生成數(shù)模5 000余個。

通過結(jié)構(gòu)樹，選中所需查詢的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件，即可查看其相關(guān)屬性參數(shù)，以及該零件的2D圖紙和3D數(shù)模。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)文件的制定

（1）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研分析：對現(xiàn)有國內(nèi)汽車標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、大型汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（上汽乘用車、泛亞、上汽商用車1012、906項目、上柴、南維柯、匯眾重卡等）、國外引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收集、分類、統(tǒng)計、整理分析。

（2）數(shù)據(jù)庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件零件目錄及設(shè)計開發(fā)規(guī)范制定：針對上汽商用車板塊內(nèi)的上柴動力、匯眾、南維柯等相關(guān)企業(yè)及1012、906、新能源、自主品牌等商用車技術(shù)中心在開發(fā)項目，列出數(shù)據(jù)庫目標(biāo)收錄的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件零件清單。完成數(shù)據(jù)庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件制作內(nèi)容策劃（規(guī)格、材料、性能等級、表面處理統(tǒng)計總表）。

（3）標(biāo)準(zhǔn)件、通用件零件標(biāo)準(zhǔn)文本文件、參考手冊的編制[6]：制定通用件、標(biāo)準(zhǔn)件的編號規(guī)則、緊固件設(shè)計開發(fā)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫內(nèi)置零件清單和新增標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計流程。

在重點對2000版汽標(biāo)手冊進(jìn)行了全面整理、分析的基礎(chǔ)上，完成了針對該版汽標(biāo)部分的最新國標(biāo)修改情況統(tǒng)計工作。通過比較分析上汽乘用車、泛亞、南維柯等企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件手冊，確定了商用車標(biāo)準(zhǔn)件手冊的具體內(nèi)容和表格的制作形式，完成了1000幅標(biāo)準(zhǔn)件手冊模板的設(shè)計，以及《上汽商用車技術(shù)中心通用件選用參考手冊》和《上柴動力通用件選用參考手冊》的編制工作。

4 技術(shù)創(chuàng)新點

（1）基于知識工程的標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化柔性建模

用參數(shù)化設(shè)計方法建立庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的模型，在資源圖件編繪系統(tǒng)中實現(xiàn)模型建立與復(fù)用、圖形自適應(yīng)性和參數(shù)化圖庫等幾方面的應(yīng)用技術(shù)，使標(biāo)準(zhǔn)件模型中的定量信息變量化，通過對變量化參數(shù)的調(diào)整，來賦予不同的數(shù)值，從而可得到不同大小和形狀的零件模型。為企業(yè)提供了高效快捷的數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理途徑。

（2）設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)件、通用件優(yōu)先級標(biāo)識

根據(jù)行業(yè)內(nèi)選用趨勢，使用頻率、目前使用數(shù)量、選用經(jīng)驗，同時考慮在滿足使用成本優(yōu)勢的情況下，預(yù)先對庫內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的規(guī)格、表面處理、材料強(qiáng)度等級等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)先級設(shè)定，標(biāo)識出零件優(yōu)先選用的范圍，起到引導(dǎo)和提示工程師優(yōu)先選用的作用。

（3）JT輕量化數(shù)模轉(zhuǎn)換功能設(shè)置

借助于集成在TeamCenter2007的可視化應(yīng)用功能模塊，將Catia、Pro/E數(shù)模在后臺自動轉(zhuǎn)換成JT三維可視化文檔格式，減少了Catia、Pro/E數(shù)模對庫內(nèi)空間的占有量，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載（特別是作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫在跨地域使用中，這一點很重要），提高了系統(tǒng)的性能。

（4）用戶權(quán)限管理方法

利用在系統(tǒng)中設(shè)定權(quán)限規(guī)則和零件狀態(tài)標(biāo)記的方法，區(qū)別設(shè)定來自不同企業(yè)的用戶訪問權(quán)限。同時要求每個企業(yè)定義本企業(yè)特有的狀態(tài)標(biāo)記，對系統(tǒng)中一些同一種標(biāo)準(zhǔn)件、通用件可設(shè)置一種以上的不同的狀態(tài)標(biāo)記，通過狀態(tài)標(biāo)記區(qū)分各企業(yè)的設(shè)計工程師對標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的訪問權(quán)限。

企業(yè)中均設(shè)有二種用戶，（1）高級用戶：標(biāo)準(zhǔn)件、通用件管理工程師，各設(shè)專人一名。高級用戶一般是各企業(yè)工程部門或標(biāo)準(zhǔn)化部門負(fù)責(zé)規(guī)范管理的工程師，高級用戶可以查看到所有企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，這有利于各企業(yè)間的信息共享。如果本企業(yè)員工有新增標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的需求，高級用戶應(yīng)首先查看系統(tǒng)中其它企業(yè)是否已有類似件存在。如果可用，則直接對該標(biāo)準(zhǔn)件或通用件維護(hù)一個本企業(yè)的狀態(tài)標(biāo)記，這樣本企業(yè)的一般用戶就可以查看和引用了。（2）一般用戶：可直接使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的設(shè)計工程師。一般用戶只能查看和使用本企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。一般用戶的使用權(quán)限由所在企業(yè)的高級用戶授權(quán)，以此來保證每個企業(yè)對這些零件訪問權(quán)限的獨立性。

5 系統(tǒng)應(yīng)用效果

標(biāo)準(zhǔn)件、通用件數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建能直接支持商用車公司產(chǎn)品的自主開發(fā)工作，同時對規(guī)范設(shè)計師的設(shè)計、提高開發(fā)設(shè)計效率具有顯著的效果。

標(biāo)準(zhǔn)件、通用件數(shù)據(jù)庫的開通已最大程度地實現(xiàn)了商用車板塊內(nèi)相關(guān)公司通用件和標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)籌管理，最大限度地減少了各企業(yè)設(shè)計、物流管理時的重復(fù)工作與投入。為精簡產(chǎn)品品種，便于生產(chǎn)管理，保持主機(jī)企業(yè)零件采購價格談判的優(yōu)勢和商用車板塊內(nèi)部零件采購價格的一致性，減少對供應(yīng)商進(jìn)行重復(fù)認(rèn)證的工作成本、實現(xiàn)降低庫存的現(xiàn)代生產(chǎn)管理目標(biāo)和降低物流管理成本創(chuàng)造了條件。同時，該系統(tǒng)也為產(chǎn)品的模塊化設(shè)計作好了應(yīng)用系統(tǒng)準(zhǔn)備?？傊?，對促進(jìn)整體產(chǎn)品的同步發(fā)展，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低整車的開發(fā)、生產(chǎn)成本，縮短開發(fā)周期，加快上市時間，提高響應(yīng)速度，促使企業(yè)管理上臺階起到積極有效的推動作用。

目前該系統(tǒng)已成功的應(yīng)用于上汽商用車技術(shù)中心，以及南京、上海的主要產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計部室和上柴公司設(shè)計部門，并在商用車新能源、SV6整車項目，以及上柴公司的101、112、912等多個發(fā)動機(jī)開發(fā)項目中得到了應(yīng)用。該數(shù)據(jù)庫的成功應(yīng)用一方面規(guī)范了設(shè)計師選用標(biāo)準(zhǔn)件或設(shè)計通用件的行為，另一方面，設(shè)計師在產(chǎn)品設(shè)計時，調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件庫里的數(shù)模非常方便，大量節(jié)省了重復(fù)建模的時間，受到設(shè)計部門的好評，并取得了良好的效果。

該系統(tǒng)規(guī)劃在適當(dāng)時機(jī)，逐步向商用車板塊內(nèi)的其他企業(yè)推行，建立起上汽商用車統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件公共庫，同時為建立起上汽企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件公共采購平臺提供了可能，它將為降低整個價值鏈的生產(chǎn)成本、提升整個價值鏈效率發(fā)揮出更大的作用。

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The Development and Application of the Standard Parts and General Parts Collaborative Management Database System

Gu Yongmei
（SAIC MOTOR CORPORATION LIMITED,Shanghai 200041,China）

The product data management collaborative design system TeamCenter 2007 as the research platform,standard parts and general parts in commercial vehicles as the main study object,conducted an in-depth research on the construction method of standard parts and general parts in commercial vehicles under the standard commercial network environment of TeamCenter system,completed the development of standard parts and general parts collaborative management database system for SAIC commercial vehicles. The system has been effectively used by SAIC Commercial Vehicle Technology Center(CVTC)and applied in Shanghai Diesel Engine Company Limited(SDEC)'s new product development.

commercial vehicle,standard parts,general parts,database,develop, parametric modeling

10.3969/j.issn.1671-0614.2014.01.012

來稿日期：2014-01-04

顧詠梅（1971-），女，工程師，主要研究方向為計算機(jī)信息系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。