PLM 系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

王丹丹 馬 寧 張彩霞 孫紅兵 章美麗 孫旭東

（寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司 浙江 寧波 315800）

引言

產(chǎn)品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）是一種與產(chǎn)品信息相關(guān)的系統(tǒng)工具，它對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、變更管理等進(jìn)行存儲(chǔ)和控制。數(shù)據(jù)是企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的核心內(nèi)容之一，而數(shù)據(jù)管理是PLM 系統(tǒng)中的一部分[1]，PLM 系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的整個(gè)生命周期（包括早期、成長(zhǎng)期、成熟期、衰退期、結(jié)束期）進(jìn)行全面管理，通過(guò)系統(tǒng)化管理，使研發(fā)成本最小化，從成長(zhǎng)期至結(jié)束期，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)源唯一性、數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。

1 PLM 系統(tǒng)主要實(shí)施內(nèi)容

PLM 是一款生產(chǎn)協(xié)同管理軟件，它可以對(duì)一款新產(chǎn)品從產(chǎn)品設(shè)計(jì)前的調(diào)研、設(shè)計(jì)方案的論證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造、工藝和生產(chǎn)管理、售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)和管理[2]。

PLM 系統(tǒng)在零部件產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該包含完整的產(chǎn)品定義描述信息、零部件產(chǎn)品數(shù)據(jù)，零部件產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理協(xié)作可減少外部返工時(shí)間、提供標(biāo)準(zhǔn)和工具以便自動(dòng)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少仿真前的修模和簡(jiǎn)化時(shí)間，從而提高和整車(chē)集成的效率。高質(zhì)量的輕量化模型，節(jié)省了IT 資源。業(yè)務(wù)上，PLM 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)零部件直接引用，實(shí)現(xiàn)零部件的平臺(tái)化、通用化，以便高效快速地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

1.1 PLM 系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的管理

圖1 為PLM 系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的管理。

圖1 PLM 系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的管理

在PLM 系統(tǒng)中，組織表示整個(gè)企業(yè)，例如，動(dòng)力總成公司可視為一個(gè)組織。組織下包含產(chǎn)品、存儲(chǔ)庫(kù)及其他數(shù)據(jù)，產(chǎn)品包含由部件的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成裝配組成的成品及關(guān)聯(lián)的CAD 檔、文檔，對(duì)設(shè)計(jì)圖文檔、產(chǎn)品零件、研發(fā)過(guò)程、問(wèn)題和缺陷跟蹤記錄等所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和控制。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的相關(guān)信息及業(yè)務(wù)對(duì)象的存儲(chǔ)位置（如組織、產(chǎn)品、存儲(chǔ)庫(kù)）如果出現(xiàn)文件數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存在的問(wèn)題，需要更新系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，其他用戶(hù)可以查看修改后的技術(shù)文件版本以及零件、CAD 檔的修改和變更記錄。修訂版本對(duì)已發(fā)放文件或零部件的修改重新啟動(dòng)簽審流程。生命周期狀態(tài)標(biāo)記文件、零件、CAD 檔的成熟度變化，如創(chuàng)建→簽審→修改→再次簽審→發(fā)行，制定細(xì)致、靈活和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑L問(wèn)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)有效的權(quán)限控制。審批及技術(shù)文檔或零件簽審需要經(jīng)過(guò)一系列的流程，PLM系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)送工作任務(wù)至任務(wù)接收者?？梢暬瘜⑽臋n或3D 模型轉(zhuǎn)化為方便查看的格式，并可以添加批注，可以查看從概念設(shè)計(jì)到報(bào)廢過(guò)程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，不需要安裝設(shè)計(jì)軟件。產(chǎn)品數(shù)據(jù)流程簽審環(huán)節(jié)包括校對(duì)、審核、審查、材料審核、標(biāo)準(zhǔn)化、批準(zhǔn)等步驟，收到任務(wù)后，查看研發(fā)流程，進(jìn)行梳理和優(yōu)化，并在PLM 系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)使用。圖形化的工作審批流管理支持任務(wù)指派、條件判斷、狀態(tài)設(shè)定、E-mail 通知、定時(shí)執(zhí)行任務(wù)和流程同步等操作；流程任務(wù)與圖紙關(guān)聯(lián)，確保所有參與者在同一平臺(tái)內(nèi)看到的都是同一份數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)源的唯一性。

PLM 系統(tǒng)主要的優(yōu)勢(shì)是能夠提高工作效率，桌面解決方案和云端解決方案互聯(lián)，優(yōu)化了工作流程，可維護(hù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的成熟度，讓汽車(chē)研發(fā)企業(yè)可以定制化并完全獨(dú)立地進(jìn)行維護(hù)/擴(kuò)展。

基于PLM 系統(tǒng)建立標(biāo)準(zhǔn)件零件族，構(gòu)成企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件均錄入三類(lèi)數(shù)學(xué)模型（UG、CATIA 和PROE 數(shù)學(xué)模型），方便設(shè)計(jì)人員查詢(xún)，并通過(guò)權(quán)限設(shè)置讓企業(yè)用戶(hù)可以下載，從而共享標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)資源[3]。

1.2 PLM 系統(tǒng)零部件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

PLM 系統(tǒng)中，零部件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 PLM 系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

圖2 反映了PLM 系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的描述能力。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是構(gòu)成產(chǎn)品的成品、部件、零件以及與之相關(guān)聯(lián)的文檔的分級(jí)表示法。PLM 系統(tǒng)以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，所有設(shè)計(jì)文檔與變更對(duì)象都可與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)（Part）建立關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為骨架的關(guān)聯(lián)管理。查看所有歷史數(shù)據(jù)，包括一個(gè)產(chǎn)品使用了哪些零件、該零件供哪些部件使用以及與之密切關(guān)聯(lián)文件有哪些、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能否被調(diào)整、調(diào)整過(guò)程是否受控、一個(gè)零部件經(jīng)歷了哪些研發(fā)和驗(yàn)證階段，可實(shí)現(xiàn)零部件信息的一致性和完整性管理。數(shù)據(jù)修改后需要?jiǎng)?chuàng)建變更單，并將變更單添加到變更任務(wù)產(chǎn)生的對(duì)象中，“變更單創(chuàng)建”默認(rèn)編號(hào)為流水號(hào)，變更任務(wù)提交完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將編號(hào)更新為變更通知的編號(hào)，建立產(chǎn)品信息的共享機(jī)制，確保關(guān)聯(lián)管理產(chǎn)品、總成、組件、零件之間的層級(jí)關(guān)系。

1.3 PLM 系統(tǒng)產(chǎn)品生命周期

PLM 系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)對(duì)象，如3D 模型、2 維圖紙、技術(shù)文件等，相應(yīng)的標(biāo)識(shí)字段表明了其所處的產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期狀態(tài)。AutoCAD 文件采用文檔的形式進(jìn)行管理，類(lèi)型為AUTOCAD 圖紙，其簽審流程為數(shù)模圖紙簽審流程，變更流程為數(shù)模圖紙?jiān)O(shè)計(jì)變更流程。手工設(shè)計(jì)圖紙的pdf 文件作為文件的附件，并將附件進(jìn)行電子簽名，以此為依據(jù)確定產(chǎn)品數(shù)據(jù)的使用范圍和權(quán)限。由“工作流”把數(shù)據(jù)模型、圖紙等對(duì)象依次送到指定角色，根據(jù)PLM 系統(tǒng)的審查結(jié)果，調(diào)整數(shù)據(jù)對(duì)象生命周期狀態(tài)。

1.4 PLM 系統(tǒng)文檔管理

數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，按產(chǎn)品型號(hào)、技術(shù)文件類(lèi)型分類(lèi)來(lái)區(qū)分組織。設(shè)計(jì)過(guò)程中，個(gè)人工作區(qū)會(huì)產(chǎn)生很多臨時(shí)數(shù)據(jù)，檢入到系統(tǒng)后，即可從工作區(qū)中刪除。有2 種方法：1）檢入時(shí)，在“設(shè)置選項(xiàng)”中勾選“從工作區(qū)移除”；2）在工作區(qū)中選中要移除的對(duì)象，在工具欄中點(diǎn)擊“從工作區(qū)中移除對(duì)象”按鈕。

1.5 PLM 系統(tǒng)業(yè)務(wù)對(duì)象的存儲(chǔ)

業(yè)務(wù)對(duì)象存儲(chǔ)在特定產(chǎn)品、存儲(chǔ)庫(kù)或項(xiàng)目的文件夾中，這些被管理的對(duì)象并不是單一存放在系統(tǒng)中，是整個(gè)產(chǎn)品、存儲(chǔ)庫(kù)和項(xiàng)目的組成部分，彼此之間相互關(guān)聯(lián)，共同描述整個(gè)產(chǎn)品。

2 數(shù)據(jù)管理應(yīng)用

在動(dòng)力總成公司的管理中，工廠的分散對(duì)數(shù)據(jù)管理提出了更高的要求。需要更好地規(guī)范數(shù)據(jù)管理工作，保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、可靠性、安全性、完整性，并充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，使數(shù)據(jù)管理體系有效運(yùn)行。

現(xiàn)階段在數(shù)據(jù)管理方面存在的問(wèn)題有：1）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分散、凌亂、共享程度低；2）電子數(shù)據(jù)和紙質(zhì)圖紙一致性得不到保證；3）數(shù)據(jù)檢索極為不便；4）存在重復(fù)設(shè)計(jì)現(xiàn)象，產(chǎn)品間借用關(guān)系復(fù)雜等。

PLM 系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力產(chǎn)品線的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，從幾個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管控，包括瀏覽產(chǎn)品文件夾、查看文檔信息、查看零部件信息、查看CAD 檔信息、簡(jiǎn)單搜索與高級(jí)搜索、桌面整合工具、CreoView 查看零件可視化、創(chuàng)建和編輯文檔、刪除/移動(dòng)文檔、文檔簽審等工作?，F(xiàn)在，外來(lái)文件的接收較多，對(duì)存檔資料要手動(dòng)更新然后對(duì)資料進(jìn)行再次發(fā)放，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間；工程變更較多，變更周期較長(zhǎng)，使數(shù)據(jù)不能同步。按照不同的產(chǎn)品建立統(tǒng)一的電子化圖文檔庫(kù)，確保實(shí)現(xiàn)安全、完整的電子歸檔管理；通過(guò)電子化審簽，消除人工跑簽，提高設(shè)計(jì)師協(xié)同工作效率，實(shí)現(xiàn)研發(fā)階段評(píng)審文檔100%齊套發(fā)放；通過(guò)關(guān)聯(lián)管理或消息預(yù)訂、郵件通知等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)更改的及時(shí)傳遞和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新；在產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)正式發(fā)放后，PLM 系統(tǒng)將持續(xù)同步后續(xù)的工程更改，并在系統(tǒng)中記錄前后各版本數(shù)據(jù)，保證多次更改后，研究院、動(dòng)力總成公司的數(shù)據(jù)能夠保持完全一致。使研發(fā)團(tuán)隊(duì)能高效地圍繞單一、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源開(kāi)展工作，企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范得到固化，各專(zhuān)業(yè)部門(mén)的數(shù)據(jù)組織更加有序，從管理制度上保證企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的安全，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的數(shù)據(jù)權(quán)限控制，進(jìn)行信息集成和共享，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的信息化管理。

PLM 系統(tǒng)給動(dòng)力總成公司帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)有：

1）在原有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完善數(shù)據(jù)發(fā)放接收過(guò)程，便于以后的追溯和查詢(xún)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)成為所有工程師查詢(xún)和維護(hù)的數(shù)據(jù)門(mén)戶(hù)，追蹤和保留產(chǎn)品數(shù)據(jù)的更改歷史，保證設(shè)計(jì)更改處理的方便性、準(zhǔn)確性和安全性。

2）構(gòu)造產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)，采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)的版本配置方式，提供產(chǎn)品零件明細(xì)表和匯總表自動(dòng)輸出。

3）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，使企業(yè)提高效率，降低成本，有效提高新產(chǎn)品的品質(zhì)，從管理上保證信息安全，實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的數(shù)據(jù)權(quán)限控制，并有利于與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

3 結(jié)論

PLM 系統(tǒng)解決了整車(chē)研發(fā)、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的重復(fù)設(shè)計(jì)問(wèn)題，可做到信息共享，既可以節(jié)省設(shè)計(jì)人員的時(shí)間，提高工作效率，降低因數(shù)據(jù)重復(fù)輸入所產(chǎn)生的錯(cuò)誤，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程的記錄，方便設(shè)計(jì)人員逆向查詢(xún)。正是PLM 系統(tǒng)的這些優(yōu)勢(shì)，使得PLM 系統(tǒng)在當(dāng)前的數(shù)據(jù)管理中應(yīng)用廣泛。