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| Extech PLM可定制技术有效推进行业深入应用 |
| 孙志权 王峰 |
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1前言
“十一五”是中国经济极不寻常的5年，在国际金融危机、汶川大地震以及旱灾、水灾、雨雪冰冻等自然灾害次第发生的情况下，我们走过了跌宕起伏的道路，共同经受了空前严峻的挑战。虽然经历了各种危机与灾害，但我国的经济发展速度依然保持高速稳定，“十一五”期间GDP年均增速将超过11%，超过世界平均水平8个百分点，我国的GDP由“十五”的第四位上升到目前的第二位，国内生产总值2009年突破33万亿，2010年上半年突破17万亿，继续高速增长。工业增加值2009年达到134625亿元，相比2005年77231亿元，增加57394亿元，增加74%。2009年，我国外贸进出口总额为22072.7亿美元，是2005年的1.5倍。今年前3季度，我国出口机电产品6677.2亿美元，同比增长34.5%。
铁路行业是我国经济的大动脉，承担着大量的客运和货运任务，从2005年第五次大面积提速以来，短短几年时间，我国的铁路事业走过了发达国家几十年走过的路程。我国铁路机车车辆行业通过引进技术、消化吸收再创新取得了数百项专利及成果。动车组的国产化率达到70%以上。目前铁路机车产品的复杂度、科技含量和协同制造难度不断升级，我公司承担的课题《面向铁路机车车辆行业的可定制PLM系统》一方面解决PLM系统的可定制技术公关，一方面面向我国铁路机车车辆行业的PLM需求，在对包括动态演化的PLM平台可定制技术在内的多项PLM关键技术研究和攻关的基础上，开发具有自主产权的、具有铁路机车车辆等行业优势的可定制PLM系统，支持我国复杂机车车辆产品的快速自主创新设计和协同制造，支持快速客户化模型定制和构件开发。在铁路机车车辆行业开展复杂产品PLM应用工程验证，形成面向铁路机车车辆行业的支持创新设计的PLM解决方案和支撑平台，提出行业实施方法并建立相应规范。
2研究目标及重要性
十五期间，随着甩图板工程的深入发展，大量企业进行企业信息化应用，很多企业通过PDM应用解决了企业的图纸管理和部分更改管理、设计管理的问题，使企业的数据准确性、设计审批效率、更改的完整性及效率大幅提升，有效地促进企业的发展。随着PDM的深入应用及企业的发展，企业明显产生了管理更多数据的需求，一方面企业要精细化管理自身零部件的数据，不但需要管理机械零部件，还要管理属性参数众多的电子元器件；另一方面更要管理企业产品的生命周期，对于卫星等高价值产品要进行单件可追溯管理，管理其完整的生命周期数据；另外，对于集团型企业提出了异地协同、分布式部署的需求，由于企业的兼并重组和企业的流程重组，对PLM的可定制能力都提出了更多的要求。解决这些集中涌现的需求有利于制造业企业增强核心竞争力，提高效率，乃至促进成功转型，实现企业跨越式发展。
2.1以对象类型定制作为PLM产品的支撑平台
PLM产品作为企业的核心管理平台，管理着企业产品的全生命周期数据，不同的产品要求管理的数据多种多样，与通常的机械零件不同，电子元器件种类繁多，参数差异很大，橡胶类产品由于涉及到配方和施工表管理的数据更与普通的机械零部件不同，因此要解决企业各种产品数据的精细化管理必须具备完整的对象类型定制技术。
2.1.1对象类型定义
能够定义要管理的数据的对象类型，对该类型对象设置其使用的生命周期及类型的权限规则以及可启动的工作流程，保证该类型对象的管理符合企业的业务模型，并根据企业经营进行可变的修改。
2.1.2对象属性定义
定义对象类型的扩展属性，保证该对象类型数据的完整。
2.1.3对象关系定义
定义对象之间的关系，根据企业的业务模型随时做出调整，以及时适应企业的管理要求。
2.1.4查询视图定义
管理员和用户根据自己的需要设计自己的查询视图，以便用户跟踪自己想要的最新数据。
2.1.5生命周期定义
定义对象的成熟度阶段及各阶段的访问控制规则，使产品数据的管理有度有序。
2.2动态演化的可定制功能研究
无论从PLM软件供应商角度，还是从PLM软件应用企业角度来看，PLM业务需求始终处于一个动态演化的过程中，包括行业企业差异性需求、企业内部部门间差异需求和行业企业自身发展过程中的衍生需求等，通称为PLM的动态演化需求。为了从根本上解决前述问题，迫切需要研究和开发具备可定制特性的PLM平台，能够动态适应和满足PLM的动态演化需求，具备这种动态适应能力的PLM相关技术称为PLM平台可定制技术。
PLM平台可定制技术是在模型可定制技术的基础上继承发展而来的，基于PLM平台可定制技术的PLM系统就是模型驱动的构件可定制PLM系统，该类系统能够很好满足PLM动态演化需求。PLM平台可定制技术的研究关键内容包括：
(1)研制支持可定制技术的PLM平台，提供更为通用和完备的底层基础对象类型库，在架构上支持可扩展的部署模型、支持分布式应用、支持联盟应用；
(2)在大量重点行业、企业的示范应用及推广的基础上，总结凝练通用共性的需求特点，在建模表达能力方面进一步丰富和优化，完善建模工具，能够支持更广泛行业、企业的建模需求；
(3)基于PLM平台，在构件开发方面，研制和优化构件开发的支持环境，为构件的快速开发、管理提供方便。通过在这三个方面的努力使PLM核心平台更容易部署和扩展、企业模型更容易建立和改变、构件更容易开发和管理。在保证PLM系统成功实施的基础上，为企业打造一个坚实的、具有可定制性的、支持可持续发展的企业智力资产和复杂产品创新设计管理的应用平台。
2.3实现分布式、联盟协同模式的高性能、高可靠性、易扩展的部署支持。
伴随着我国工业的迅猛发展，制造业涌现了越来越多的产业集中和并购行为。产业集中要求上下游企业进行联盟协同式的合作，合作过程中进行数据的安全共享乃至项目进度协同。越来越多的优势企业实现设计与生产的异地协同。面对这些需求的涌现，开展分布式、联盟协同模型的高性能、高可靠性、易扩展的部署模型及其研究有利于在十一五内解决这方面企业的突出需求，有利于加快制造业的发展，为产业集群及异地协同的发展提供信息化保证。
2.4具有铁路机车车辆行业特征的可定制PLM系统。
近几年由于铁路大提速越来越频繁，这对机车生产企业的产品开发和创新速度提出了非常高的要求。机车车辆产品结构复杂，一台典型的机车，涉及零部件数5000个左右，展开的产品结构物料数目达60,000多条。而每年都有多个新产品的研发项目和机车的变型设计任务，因此产品数据量非常庞大。加上每个客户都对机车有不同的技术要求，造成在产品改型、产品改进等方面的工作量很大，产品设计更改频繁。
机车产品的设计种类可分为全新设计、派生设计、改进设计、引进设计和自定义设计。产品开发阶段分为开发决策阶段、设计策划阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和工作图设计阶段。根据全新设计、派生设计等的性质，分别有不同的设计阶段和各个设计阶段要求输出的文件。机车产品的开发过程还涉及到机械、电气、液压、动力、空气、软件等多专业数据，同时在整个项目运作过程中需要市场、研发、工艺、供应、制造、质量、财务、销售与服务等部门的协同合作，只有把业务流程和过程数据有机结合起来，才能更好的完成项目目标。
因此，对于铁路机车车辆行业可定制的PLM系统，对于管理复杂设计和复杂产品具有天然的需求，另外为了方便机车维修需要对有要求的机车产品进行产品实例的追溯和维护，对于重要零部件有实验数据管理的需求。
3 解决方案
3.1铁路机车车辆行业的可定制PLM解决方案 （图片） 面向铁路机车车辆行业的可定制PLM采用多层方式开发，支持每层的独立扩展以支持企业不同方面不同层次的需求。
1)PLM业务基础平台层
PLM业务基础平台层包含了用于支撑PLM应用系统的所有与业务不紧密相关的基础服务和构件，PLM应用系统将基于这些基础服务和构件构造业务相关的应用服务和功能，从而满足对产品生命周期各阶段的数据管理和业务支撑的需求。
2)PLM构件层
PLM构件层包括了PLM的通用业务构件。通用业务构件用来支撑PLM系统的基本应用，主要解决PLM系统中数据的存储问题、安全问题、权限问题、查询检索、协同访问等问题和公用的项目管理、资源管理等功能。
3)PLM行业应用系统层
PLM行业应用系统层是整个PLM系统的最高层，通过对PLM应用系统在一个或多个行业的持续应用，对案例不断的积累、整理和优化，形成面向行业的案例库和知识库，从而为行业应用提供更专业的实施和咨询服务，推动行业信息化进程的广度和深度。
4)PLM工具集
PLM工具集主要包括实施工具、系统分析工具、二次开发工具等，其贯穿底层技术平台、基础平台层、应用层、行业解决方案层和行业工程应用。实施工具是为了简化系统安装、部署和应用提供给软件厂商或第三方实施人员、企业的系统管理员和业务管理员等使用的相关工具；系统分析工具是通过对系统运行状况数据进行收集和分析，从而发现系统性能瓶颈、系统运行趋势、业务瓶颈等，为系统管理员和业务管理员提供系统优化的依据；二次开发工具是为了辅助二次开发人员基于PLM系统进行快速开发的工具，主要提供给第三方或企业的二次开发人员。
3.2 网络部署解决方案（图片） PLM系统的元数据存储在中心数据库服务器中，文件则分布存储在不同场所的相应服务器中。在不同的场所，提供中间层服务的应用服务器和提供文件访问的文件服务器可以根据需要部署多套，分别为本地用户提供服务。各分公司产生的文件通过各自局域网内的文件服务器存储在内网的存储设备上。对于企业有文件集中管理需求，或考虑到其他场所的用户对文件的访问性能的情况下，可以利用文件复制服务将某些场所存储的文件复制到另一个文件存储中，文件复制服务系统管理员制定的复制策略自动工作，并提供增量式的文件复制。基于以上的分布式部署结构，PLM系统具有良好的可伸缩性，可以根据企业实际环境和用户访问量情况来确定最终的部署方案。
4研究成果及效果
4.1研究成果
(一)研发成功面向铁路机车车辆行业的可定制PLM系统
我国的铁路机车车辆行业业务发展非常快，企业要满足的业务非常复杂：
1）要满足老型号机车车辆的大修。
2）要满足机车、货车原有型号的出口。
3）要满足引进技术的动车组的建造及自主创新。
4）要满足国内地铁车辆的发展进行国产A、B型城市轨道车的自主创新。
很多业务在同一企业内开展，对于设计、生产的效率要求非常高，对于企业的管理提出了很高的要求，如何能够协调生产、降低成本、保证质量同时保持技术的先进性，打破国际的技术垄断都对我国的铁路机车车辆企业提出了极高的要求。企业的经营要求需要一个随需而变、高度协同、数据准确、实时监控、互联互通的产品全生命周期管理系统。
艾克斯特研发的高度可定制平台Extech PLM，有效地满足了企业的需求，能够完整支撑铁路机车车辆企业的需求。
1）实现企业所需业务构件定制。
2）实现分布式部署应用服务，支持大规模应用。
3）支持异地协同。
4）支持业务对象数据的任意属性扩展、类型派生、关系定义、集成参数定义。
5）支持工作流的串、并、条件、回退、跳转等复杂工作流任务。
6）支持自顶向下的项目管理、关键路径跟踪、报警、风险管理。
(二)全面发展的可定制技术
本课题在平台的定制性上对国内外的技术进行了大量的研究，相比于国内外同类产品的技术、本课题最大的创新点在于Extech PLM系统全面发展的可定制技术，目前该技术已在PLM领域处于国际先进水平。可定制技术在PLM领域属于新发展的技术，可定制技术可以使PLM软件更贴近企业的业务需求。好的可定制技术可以带来巨大的价值，成倍地提高企业的应用成效。
1)管理更多的企业数据。
无论大型装备还是小型机械，要管理其立项、研发、试验、生产准备、生产、维修等全生命周期的数据，都必须要采集和管理各种类型的数据。即使生产标准件、电子元器件的企业也会因为产品种类繁多、各类型产品的参数属性不一致而导致数据不容易进行全面管理。然而，管理数据的种类并不随软件当初细化地设计而停止增加，不提供定制功能的PLM软件管理不了企业日益复杂的数据。要管理企业多样化的数据，就必须支持企业管理员自主地进行对象建模，根据企业的实际情况建立适合企业的对象模型，随时根据企业的需求无损地增加及修改企业的数据模型。要实现上述功能，软件至少要支持类型定义功能，能够扩展对象的类型、属性和关系。
只有数据都在系统中管理起来，才能使各部门使用的数据保持一致，增加数据的准确性；才能有助于更改影响分析，减少更改错误，提高更改效率；才能够形成全面的可追溯系统，提高企业的管理能力。
本课题开发的对象类型可定制技术，能够全面应用于对象全生命周期管理。相对于以往的PLM产品提供了管理更多数据的能力，为企业实现数据的全面系统管理提供了可能。以Extech PLM实施的企业为例，以前的产品只能管理机械零件和电子元器件的共同属性，无法细化管理元器件，现在的系统无论元器件的参数如何多都能够游刃有余。元器件的参数管理，使企业的采购人员能够快捷准确地采购到相应元器件，不但减少了出错，也提高了采购效率。对于橡胶产品的配方管理也是如此，有了对象类型定制系统就能够很好地管理半部件，配料等信息，这在以前是不可能实现的。类似地例子还有很多，只有企业的数据模型支持自定义，才能更加适合企业的业务数据管理，Extech PLM的可定制技术是国内PLM技术的重大提高。
2)灵活适应企业的流程和组织变更。
我国近三十年正在发生着翻天覆地的变化，国民收入连续翻番，很多企业的规模更是百倍千倍地提高，近些年来企业兼并重组越来越多；中小企业的发展十分迅猛，有些企业几年前产值还不足亿元，经过几年的发展已经成为领域内的一流企业，年产值超十亿元。企业纵向合并、做大做强越来越多；企业集团化经营、横向发展也越来越普遍；区域性的企业面向全国发展，全国性的企业面向海外发展；企业联盟、行业联盟、产业集群都在大规模发展。面对这方方面面的发展，给企业的管理系统提出了很多可定制需求。
企业以前做IT规划通常是着眼于现在，而现在的企业IT规划都至少规划3年，目的是为了能够更好地适应企业的发展，不能在IT支撑上拖企业的后腿。规划可以着眼于未来，但变化和不确定性是规划不能解决的，因此软件对于企业流程和业务变更的适应能力至关重要。
本课题在组织机构和流程管理方面增加了灵活性，支持组织结构调整，及部署模型的调整。集团性用户可以进行多应用部署，不同企业的管理员维护各自企业的数据及部署模型，组织之间可以进行协同和交互。工作流模型支持用户自定义，可以采取任意级次的评审、评审人的指派既可以事先指定也可以由提交人指定，不同的对象在不同的状态可以启用不同的流程，流程图可以随着企业模型的变化进行调整。
3)增强软件的易用性、提高软件的效率。
易用性是应用软件最重要的衡量指标。因为它极大地影响最终用户的使用效率和效果，甚至有时对软件实施的成败构成直接影响。企业实施应用软件的目的是提高用户的工作效率，增强企业的管理能力，因此易用性是应用软件必须考虑的一个问题。然而，作为产品的PLM软件，因为实施的用户不同、用户的行业不同、管理方式的不同，一致的客户界面很难满足不同的需求。因而软件界面的可定制性有极其重要的作用。
Extech PLM具备强大的用户界面定制功能，提供用户定制对象信息的展示、编辑、方法调用、服务调用，菜单定制、查询界面定制、客户端集成功能扩展等 多个方面。采用Extech PLM平台的定制功能用户可直接扩展平台模板中不能管理的数据，从而提升系统的管理功能。例如材料库，标准件等等。用户还可根据Extech PLM扩展规范添加自己开发的模块，或者替换系统默认的使用界面从而进行个性化开发，达到效率提升或者业务多样化的需求。
4)有利于系统集成、增加系统的使用价值。
系统集成是一般企业必须面对的课题，要去除企业的信息化孤岛，必须实现系统间的紧密集成。集成面对的最大问题是，不同的企业用户使用的信息系统完全不同，企业的数据模型、业务模型也完全不同，因此，很少有两个企业能够使用完全相同的集成程序。
Extech PLM系统提供的定制能力能够有助于企业集成减少代码开发，通过系统定制能够解决大部分传递数据的提取问题，而避免采用代码编写，这样既减少了工作量，也增加了灵活性。通过系统定制解决传递问题。Extech PLM中可以采用工作流来进行传递任务触发，触发消息、邮件或者使用调用Web服务来传递提取的数据，从传递途径上可以通过定制解决大部分集成的传递通路问题。对于简单地界面融合，因为Extech PLM提供界面定制功能，所以很容易与其它B/S结构的应用系统实现界面融合。
下图概括了Extech PLM提供的可定制功能。（图片） 目前，Extech PLM已经推广逾六十家。包括大型装备、家电、工程、汽车等多个领域。Extech PLM的可定制技术在数据管理、组织机构调整、流程定制、系统集成等诸多方面使得软件的实施效果大大好于以前，很多企业还在Extech PLM平台上开发了自己的个性应用，使以前很多做不到的功能成为可能。
4.2应用效果
(一)北京地铁车辆装备有限公司
北京地铁车辆装备有限公司采用课题成果，已经实现了企业20多个产品的管理，管理零部件3600多个，零部件明细36000多条，技术文档8600多份，房山线自主知识产权地铁的全部技术数据都在平台上管理。课题成果实施后，企业已经累计实现产品开发效率提高20%、周期缩短30%、工程更改减少10%、零部件库存减少15%。
(二)浙江银轮机械股份有限公司
ExtechPLM已经成为企业数据管理平台的核心。技术管理的核心业务完全在系统上运行。这将极大的提升银轮研发的核心竞争力。
--技术中心部长 张文峰部长
(三)杭州紫光网络技术有限公司
通过实施ExtechPLM，紫光网络已经将研发流程完全迁移至PLM平台。在项目管理，变更管理，图档管理三个方面为紫光网络在3G射频行业的领导地位奠定了数据和业务基础。
--研发总监 张需溥博士
12/10/2010
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