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| 飞机制造企业PDM的组织和实施 | |
| 白永红 王泽玉 邱晞 | |
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PDM是一种利用数据模型对企业的产品形成过程进行管理的方法，在企业信息技术应用中起越来越显现出它的战略意义。长期以来，航空企业在信息技术的单项应用方面进行了许多研究和应用工作，取得了很多成果，同时也暴露出了许多问题。最大的问题就是产品数据的管理混乱，因此，研究产品数据管理已成为目前企业在产品研制过程中要面对的最主要的问题。
1 PDM应用需求
随着飞机研制过程中数字化手段的应用，飞机设计制造的效率也不断提高，但数字化技术的发展和应用导致先进的制造技术水平同落后的产品数据管理水平之间的矛盾，这就需要应用产品数据管理技术实现面向数字化研制过程中的数据管理、流程管理、构型管理，实现飞机研制过程中的信息集成、过程集成和资源共享，具体表现在以下几个方面：
（1）飞机数字化研制过程中单一数据源的需求。目前国内飞机制造业在飞机型号研制中虽然采用了数字化设计制造技术，但在飞机设计和制造过程中不是单一数据源。例如，飞机设计院采用三维设计二维发图，某一个零件发到制造厂的是二维图纸，而制造中该零件采用数控加工时又要重新进行三维建模，诸如此类造成设计制造之间多数据源的现象，容易引起有效性的混乱，造成超差甚至废品。因此，必须在飞机研发过程中建立单一数据源，建立产品的全局数据，保证数据的唯一性和一致性。
（2）数字化飞机研制过程中数据管理的需求。一架飞机由20~100万个零件组成，数字化的飞机设计过程会产生大量的信息，因此对于电子数据管理的需求变得越来越迫切。为实现真正的数字化飞机设计制造，必须采用产品数据管理技术来管理飞机产品模型（包括模型之间的约束关系）、数字样机、工艺数据、工装数据等全生命周期中的所有产品数据，支持设计、工艺、工装之间的并行协同工作和模型数据的重用。
（3）飞机数字化研制过程中构型管理和配置管理的需求。在传统的飞机研制模式中，通常很少采用构型和配置管理，致使在飞机交付用户之前要耗费大量的时间来作装机零件清册的人工统计，即使如此也不能保证这个清册的正确性；另一方面，飞机在制造过程中不能保证没有漏装或多装零件。因此应用产品数据管理技术管理飞机的构型是急需解决的关键问题，在实话构型管理的过程中不仅要有效地管理数字化定义模型和各类技术文件的有效性，而且要建立完整的物料清单，不同部门可以根据需要在这个物料清单中提取自己需要的视图。
（4）数字化飞机研制过程中流程管理的需求。目前产品数据管理技术的应用程度还不能支持对工程更改、工作流程等飞机研制过程的流程管理，多数单位还采用传统的更改和审批发放流程，把数字模型变成工程图纸，然后再去审批。这不仅削弱了数字化技术的优势，而且难免发生各种各样的差错。为了提高飞机数字化研发的效率，必须实现基于数字化定义的产品生命周期状态管理、工作流程管理、工程更改管理等研制过程的管理。
（5）并行飞机数字化研制的需求。在飞机设计阶段，飞机性能、零组件结构形式、零件尺寸、材料、数量、装配工艺性等都将确定。目前飞机研制一直沿袭串行的工作方法，不能够在设计的早期考虑可制造性、可装配性以及质量保证等因素，因此对于在制造过程中暴露出的问题，设计人员不得不对原有设计进行多次反复修改，在很大程度上影响了研制的周期和质量，增加了成本。并行工程就是对产品及其相关过程（包括设计、制造、维护）进行并行、一体化设计的一种系统化的方法，在产品设计阶段就考虑到产品生命周期（从概念形成到产品报废）中的所有因素，包括制造、装配、维护、质量、成本、进度和用户需求等。PDM是实话并行工程的重要使用工具，实施PDM是进行并行工程和全球化敏捷生产的必要条件。
（6）跨企业协同产品开发的需求。在中航一集团的“大集团”战略指导下，今后新机研制的任务不可能封闭在一厂一所进行，更不可能封闭在一个厂内进行设计和制造，异地协同设计制造条件下产品数据的管理是我们必须面对和解决的问题。这就要求建立一个跨企业的以产品为中心的工作环境，在技术上就是要体现“产品协同商务”的整体目标，在形式上联合设计制造的各个厂所就是一个完整的“广义企业”。在这个企业内要管理完整的产品生命周期中所有的信息和过程。
2 产品数据管理的实施目标
2-1 产品对象
PDM系统是一个面向对象的信息系统，它除了完整地描述产品对象的形态之外，还对产品的形成过程加以描述、约定和控制。因此，PDM的实施与飞机研制紧密相关。在PDM实施中必须选择合适的、具有条件的产品对象才能保证实施的成功。西安飞机工业集团有限公司（西飞）在PDM实施中明确了以某重点工程型号为本期PDM实施应用的对象。
2-2 实施目标
产品数据管理是一种利用数据模型对制造企业的产品形成过程进行管理的方法。飞机制造企业PDM实施的目标是：利用一个集成系统来管理飞机在研制过程中生成的信息；管理飞机的构型和配置；管理飞机研制的过程以及过程信息；集成飞机研制过程中使用的各种软件工具。因此，PDM需要利用模块化的结构对产品的整个形成过程进行控制并对在该过程中形成的或需要处理的数据和文档进行管理。
（1）设计制造信息集成管理
管理飞机研制过程中产生的产品信息是PDM系统实施的目标之一。必须实现飞机研制中所产生的所有信息的统一管理和控制区，实现唯一数据源，保证数据的一致性、正确性、完整性和安全性。这些信息包括产品结构、设计模型、各类设计技术文档、各类工艺文件、工装设计和制造模型以及技术文档、制造信息等。
（2）飞机构型和配置管理
建立飞机完整一致的物料清单（BOM），完成飞机设计过程中的BOM（E-BOM）到飞机制造过程的BOM（M-BOM）的重构，通过对M-BOM和E-BOM的对照进行装机清册的比较。根据各类需求生成和管理生产BOM、采购BOM等，并建立各类BOM之间的相互关系。建立一套完整的有效性规则，保证在任何时候、任何人得到的都是正确的版本。
（3）飞机研制过程管理
实现对飞机研制过程动态、灵活的管理，保证将正确的信息在正确的时刻递给正确的人，以做出正确的操作。按照并行工程的思想和方法，实现产品设计成熟度定义与管理，支持飞机产品开发过程的重组；实现产品数据预发放和发放过程的定义与管理；实现工程更改过程的管理；实现工装数据的预发放和发放过程的定义与管理；实现工艺设计过程的管理。
（4）系统集成
实现PDM对CAX、OFFICE等各种工具软件的封装和集成。实现PDM系统与档案管理、工艺综合管理、工装管理、ERP等应用系统的初步集成，接收、管理来自各应用系统的产品数据，并向各系统提供必要的工程数据。
3 实施内容
3-1 顶层设计与实施规划的制订
实施PDM是一项系统工程，它的实施涉及面广，必须站在整个企业的角度，做好实施的顶层设计，制订实施的总体规划，明确实施的目标和任务，落实各个阶段的具体目标，细化落实任务，并逐步贯彻实施。
PDM系统管理产品整个生命周期内的全部产品数据，内容包括企业各部门产生和使用的产品信息，及与之对应的图形、文字、表格、数据和指针等类型的数据。将所有原来孤立分散的数据变成相互关联的有机整体，需要做大理的分析整理工作。PDM系统的实施周期长、投入大，实施PDM系统对整个企业的信息管理做一次大的手术，无论是设备的投资，还是人员的培训，都远远超过一般应用系统的推广应用。因此，实施PDM实质上就是管理制度科学化的过程，如果没有企业级的统一规划和指挥，就不可能实现管理模式的调整，也就不可能真正实施PDM系统。
针对西飞PDM项目实施目标，在西飞PDM的实施规划中将项目实施分为初步设计阶段、详细设计阶段、试运行阶段和正式投产4个阶段。初步设计阶段根据实施的飞机型号对象详细整理产品数据管理的范围以及相关的业务现状，明确定义业务需求，集中精力解决至关重要的技术难点或可能存在的颠覆性问题，排除项目实施的拦路虎，定义在PDM环境下的实施方法。在初步设计阶段工作的基础上，设计PDM数据库环境，详细研讨PDM实施应用系统的技术规格（数据库结构和客户化要求等），并完善业务规范，明确规定数据库用户标准操作规程，最终确定推广实施的最佳方案。根据详细设计阶段确定的实施方案客户化PDM系统，客户化完成的PDM系统必须先在试验环境优化调整，通过试运行后再在真实的飞机型号中正式运行。
3-2 PDM实施的工作流程
PDM实施的工作流程主要包括现有流程评估和详细需求分析，进行未来流程定义及系统设计（包括差异分析、未来业务场景及流程定义、系统架构详细设计、应用开发培训等）、方案实施与系统功能客户化、系统单元测试、系统集成测试、系统验收测试及用户培训等过程。PDM实施的工作流程见图1。 （图片） （图片） （图片） （图片） | |
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