顏琳沁

(湖南中聯(lián)重科車(chē)橋有限公司技術(shù)部，湖南 常德 415400)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在工業(yè)界的應(yīng)用，企業(yè)在利用高新技術(shù)提高自身設(shè)計(jì)能力和管理水平的過(guò)程中，正被大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)所包圍，各個(gè)自動(dòng)化孤島之間的信息不能充分共享，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的信息無(wú)法交流［1］。信息的普遍性和分布性，對(duì)制造企業(yè)提出新的挑戰(zhàn)。企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)不僅僅依靠技術(shù)，還要求企業(yè)加強(qiáng)合作和全球化。企業(yè)間通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接，多個(gè)機(jī)構(gòu)組成的一個(gè)組織，能共享知識(shí)和資源，并協(xié)同提供一種產(chǎn)品或服務(wù)。這種協(xié)作和聯(lián)盟可以最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)向客戶(hù)提供綜合解決方案，在更好滿(mǎn)足顧客全面需求的同時(shí)，去實(shí)現(xiàn)每個(gè)聯(lián)盟伙伴自己的目標(biāo)。產(chǎn)品整個(gè)生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)技術(shù)明確定位為面向制造企業(yè)，以產(chǎn)品為管理的核心，以數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源為管理信息的三大要素［1］。企業(yè)采用PLM，其商業(yè)目標(biāo)就是以最低的成本，提供符合市場(chǎng)個(gè)性化需求的產(chǎn)品，快速占領(lǐng)市場(chǎng)。

湖南中聯(lián)重科車(chē)橋有限公司作為一定生產(chǎn)規(guī)模的中型企業(yè)，現(xiàn)已形成以汽車(chē)車(chē)橋?yàn)橹黧w，客車(chē)底盤(pán)、客車(chē)整車(chē)為補(bǔ)充的三大系列的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品汽車(chē)車(chē)橋總成已形成11種產(chǎn)品系列，是國(guó)內(nèi)輕型車(chē)橋產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模最大、品種最多的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)。隨著企業(yè)的發(fā)展壯大，產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔也呈現(xiàn)出“信息爆炸”的增長(zhǎng)勢(shì)頭，如果企業(yè)內(nèi)部缺乏有效的信息傳遞和交換，勢(shì)必形成“信息孤島”。如何解決這些發(fā)展的“瓶頸”，成為名副其實(shí)的車(chē)橋行業(yè)巨人，對(duì)企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理體系提出了更高的要求。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理在企業(yè)內(nèi)部信息的嚴(yán)謹(jǐn)性、正確性和唯一性，在企業(yè)間的信息協(xié)同交流、維護(hù)復(fù)雜性等方面都存在不足。本文作者介紹了PLM技術(shù)在湖南中聯(lián)重科車(chē)橋有限公司前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用。

1 PLM系統(tǒng)在前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用

1.1 PLM簡(jiǎn)介

PLM起源于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)。PDM是管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程的技術(shù)。與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，即描述產(chǎn)品的各種信息，包括零部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD檔案、審批信息等;與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程，即對(duì)這些過(guò)程的定義和管理，包括信息的審批和發(fā)放等［2］。它以產(chǎn)品為中心，通過(guò)軟件技術(shù)把企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程集成起來(lái)，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全。PDM系統(tǒng)則可以明顯提高企業(yè)的產(chǎn)品信息共享程度、信息傳遞速度與數(shù)據(jù)安全性，增強(qiáng)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，規(guī)范業(yè)務(wù)管理，從而促進(jìn)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的全面提高。

PLM技術(shù)是PDM技術(shù)發(fā)展歷程中的第三個(gè)階段。PLM起源于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，以工程設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，是對(duì)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、投用、維護(hù)和后期服務(wù)直到退出市場(chǎng)并消亡的完整生命周期的管理。通過(guò)培育期研發(fā)成本最小化和成長(zhǎng)期至結(jié)束期的企業(yè)利潤(rùn)最大化實(shí)現(xiàn)降低成本和增加利潤(rùn)［3］。

1.2 PLM的實(shí)施過(guò)程

中聯(lián)車(chē)橋PLM系統(tǒng)的實(shí)施總體分為4個(gè)階段。在第一階段，PLM實(shí)施目標(biāo)為建立基本的PLM數(shù)據(jù)管理框架，實(shí)現(xiàn)基本的項(xiàng)目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、二維CAD的集成、電子審批和設(shè)計(jì)變更等流程管理。同時(shí)，通過(guò)多站點(diǎn)協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)分公司和中聯(lián)總部的采購(gòu)件同步功能。在數(shù)據(jù)管理方面，不僅結(jié)合了中聯(lián)編碼和中聯(lián)車(chē)橋公司現(xiàn)存的編碼體系，而且融合了汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TS16949的質(zhì)量控制體系思想［4］。

在第二階段，PLM實(shí)施目標(biāo)為:(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)制造工藝的管理，對(duì)工藝路線進(jìn)行定義和編制，根據(jù)工藝路線指導(dǎo)工藝分工。從設(shè)計(jì)BOM向工藝BOM轉(zhuǎn)換，保證設(shè)計(jì)BOM與工藝BOM數(shù)據(jù)的一致性。(2)實(shí)現(xiàn)與三維CAD集成，推進(jìn)車(chē)橋零部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三維化。中聯(lián)車(chē)橋應(yīng)用的PLM產(chǎn)品Team-center2007，具有業(yè)界領(lǐng)先的三維CAD集成能力，基于三維軟件和Teamcenter環(huán)境將形成協(xié)同的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)境。(3)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類(lèi)管理，利用成組技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)不同類(lèi)的零件如標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行不同的特征參數(shù)定義，方便設(shè)計(jì)人員按特征參數(shù)查詢(xún)零件，提高零件和設(shè)計(jì)的重用率。同時(shí)還可對(duì)工藝資源如工具、夾具、刀具等進(jìn)行分類(lèi)和參數(shù)管理。(4)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置管理，這其中涵蓋版本有效性配置管理和變量配置管理。這些規(guī)則定義好之后，使用人員在輸入變量的選項(xiàng)值之后，PLM系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則運(yùn)算，自動(dòng)選裝、選配與選項(xiàng)值定義條件相符合的零部件，縮短產(chǎn)品配置時(shí)間，避免產(chǎn)品手工配置容易發(fā)生的錯(cuò)誤。變量配置管理可以減少車(chē)橋最終需要管理的產(chǎn)品數(shù)量，同時(shí)通過(guò)配置產(chǎn)生新的產(chǎn)品，可以提高設(shè)計(jì)效率。變量配置管理更致力于提高中聯(lián)車(chē)橋未來(lái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平。(5)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度管理，跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度等。

PLM技術(shù)通過(guò)第一和第二階段的推進(jìn)，為第三階段的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在第三階段的工作中，實(shí)施目標(biāo)是全面推行三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三維工藝設(shè)計(jì)和三維工藝仿真，實(shí)施MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，全面提升制造管理水平。在第四階段的工作中，實(shí)施目標(biāo)是全面實(shí)行與供應(yīng)商和主機(jī)廠的協(xié)同應(yīng)用。

2 PLM在前后橋產(chǎn)品實(shí)施中的功能化

2.1 基本數(shù)據(jù)管理

在中聯(lián)車(chē)橋?qū)嵤㏄LM技術(shù)的整個(gè)過(guò)程中，第一個(gè)階段是關(guān)鍵，更是基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理是 Teamcenter2007的重要功能之一［3］。管理對(duì)象包括各種類(lèi)型的文檔、產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的屬性和版本信息。首先是數(shù)據(jù)的創(chuàng)建:在【我的Teamcenter】中創(chuàng)建文件夾，文件夾可以包含其他任何工作區(qū)對(duì)象(產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品清單、技術(shù)文檔、工藝文件、其他文件夾等)(見(jiàn)圖1)。每個(gè)文件夾必須有一個(gè)名稱(chēng)，但不是唯一的，允許相同。這樣在指定位置就可以看到新創(chuàng)建的文件夾了。

其次是創(chuàng)建Item:Item(對(duì)象)是Teamcenter 2007中的基本數(shù)據(jù)模型［3］。它們一般是產(chǎn)品的組成部分包括零件、部件、外購(gòu)件、文檔等或者是其他的數(shù)據(jù)如工藝卡、測(cè)試規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)件、工具、工程更改等。在前后橋產(chǎn)品中常用的Item類(lèi)型一般包括:技術(shù)文檔、自制件、問(wèn)題報(bào)告、更改通知單等(見(jiàn)圖2)。而這幾種常用的Item類(lèi)型都可以相對(duì)它的版本對(duì)象自動(dòng)生成一個(gè)編碼(見(jiàn)圖3)。

第三是創(chuàng)建數(shù)據(jù)集:數(shù)據(jù)集Dataset用來(lái)存放管理由其他軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件。常用的類(lèi)型有:MSExcel電子表格數(shù)據(jù);MSWord文檔數(shù)據(jù);Text文檔數(shù)據(jù);PDF文檔數(shù)據(jù);ACADDWG二維圖紙數(shù)據(jù)和ProPrt、ProAsm三維模型數(shù)據(jù)等［3］。

第四是數(shù)據(jù)的修改:在產(chǎn)品全生命周期中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在不同階段會(huì)處于不同狀態(tài)。一旦數(shù)據(jù)發(fā)布就不能直接修改，這就需要通過(guò)“修訂”產(chǎn)生新的版本。如圖4所示的1114－980168－1010這個(gè)零件通過(guò)“修訂”產(chǎn)生B版本，設(shè)計(jì)人員可對(duì)升版后零組件的屬性表單、BOM清單、數(shù)據(jù)集進(jìn)行編輯和保存。

為了保證數(shù)據(jù)的安全性，在同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)有修改權(quán)限。因此當(dāng)用戶(hù)將數(shù)據(jù)簽出(Check out，簡(jiǎn)稱(chēng)CO)后，其他用戶(hù)對(duì)該數(shù)據(jù)的內(nèi)容不能再更改。當(dāng)用戶(hù)完成對(duì)數(shù)據(jù)的修改，將數(shù)據(jù)簽入(Check-in)后，其他具有修改權(quán)限的用戶(hù)才恢復(fù)對(duì)該數(shù)據(jù)的修改權(quán)限。

第五是數(shù)據(jù)的查詢(xún):幾種常用的查詢(xún)方式如下:

(1)自制件版本查詢(xún)，如圖5所示。

(2)外購(gòu)件版本查詢(xún)，如圖6所示。

第六是引用和使用:

(1)查看零組件的使用情況。在【我的Teamcenter】中，使用關(guān)系是指零部件之間的裝配關(guān)系。通過(guò)查看零組件的使用關(guān)系可查到它被裝配到了哪些零組件中。使用深度級(jí)別分為:一級(jí)(查看它的直接父件);所有級(jí)(查看它的所有父件);頂級(jí)(查看它被裝到哪一個(gè)產(chǎn)品中，即最頂層的組件，中間組件不顯示)。

(2)查看對(duì)象的引用情況。在【我的Teamcenter】中，引用(Reference)關(guān)系最主要是通過(guò)復(fù)制一個(gè)對(duì)象，然后粘貼到其他地方形成的。通過(guò)剪切操作就可以解除對(duì)象和對(duì)象之間的引用關(guān)系。引用深度級(jí)別分為:一級(jí)(查看它的直接引用對(duì)象);所有級(jí)(查看它的各級(jí)引用對(duì)象，一直到最頂層，同時(shí)顯示中間各級(jí)的對(duì)象);頂級(jí)(查看它的最頂層引用對(duì)象，中間對(duì)象不顯示)。如圖7所示。

第七是數(shù)據(jù)集的下載:有下載權(quán)限的用戶(hù)可以將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)下載到本地。

第八是數(shù)據(jù)的刪除:用戶(hù)只能刪除未發(fā)布的、自己有所有權(quán)、沒(méi)有被引用或使用、且不在流程中的數(shù)據(jù)對(duì)象，包括文件夾、Item和數(shù)據(jù)集等。

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理器(Product Structure Editor，PSE)主要用于查看、創(chuàng)建和修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器【PSE】是Teamcenter 2007為用戶(hù)提供的專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建和維護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用程序。PSE的主要功能有:瀏覽產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、建立和編輯結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的查詢(xún)、更改比較等功能。其中比較產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有實(shí)用性和廣泛性，如圖8所示。

2.3 PCCAD/Teamcenter集成

接口功能Teamcenter上線后，前后橋產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的大部分工作仍然在PCCAD環(huán)境下進(jìn)行，不同點(diǎn)是圖文檔的創(chuàng)建、編輯、存儲(chǔ)和工作流管理將在Teamcenter系統(tǒng)下進(jìn)行，并且Teamcenter為設(shè)計(jì)、工藝和下游制造部門(mén)提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同工作環(huán)境。PCCAD與Teamcenter 2007的集成接口就是連接設(shè)計(jì)工具PCCAD與PLM管理系統(tǒng)(Teamcenter 2007)的橋梁和工作界面。創(chuàng)建新圖，通過(guò)PCCAD先進(jìn)行圖框設(shè)置，圖號(hào)、產(chǎn)品編碼、圖樣名稱(chēng)、版本、質(zhì)量等級(jí)、質(zhì)量、材質(zhì)、比例等基本信息，可將圖紙保存到Teamcenter中指定的文件夾。同時(shí)Teamcenter中會(huì)掛上CAD圖和一張PDF格式的圖(見(jiàn)圖9)，PSE結(jié)構(gòu)相應(yīng)也以最新導(dǎo)入的為準(zhǔn)。

2.4 項(xiàng)目管理

項(xiàng)目管理是Teamcenter 2007系統(tǒng)的重要功能之一，是系統(tǒng)的運(yùn)用基礎(chǔ)，是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的源頭。項(xiàng)目對(duì)象包括策劃文檔、設(shè)計(jì)文檔、研發(fā)管理文檔、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等產(chǎn)品相關(guān)的項(xiàng)目。首先是創(chuàng)建項(xiàng)目，具有項(xiàng)目管理權(quán)限的管理人員才可以創(chuàng)建項(xiàng)目，一般技術(shù)人員只有瀏覽項(xiàng)目的權(quán)限。其次是創(chuàng)建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，根據(jù)該項(xiàng)目組的有關(guān)要求，針對(duì)開(kāi)發(fā)該產(chǎn)品所需要的人員創(chuàng)建該項(xiàng)目組的團(tuán)隊(duì)成員，主要包括設(shè)計(jì)、工藝、標(biāo)準(zhǔn)化、研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)等相關(guān)人員。

2.5 工作流程管理

對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的流程進(jìn)行管理是PLM系統(tǒng)的基本功能，流程是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)的業(yè)務(wù)活動(dòng)，所有的工作通過(guò)一個(gè)或多個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，流程使得這些業(yè)務(wù)活動(dòng)自動(dòng)化。在執(zhí)行流程的過(guò)程中，通過(guò)流程步驟使文檔、任務(wù)、信息等在不同人員之間傳遞。工作流程大到一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，小到一張圖紙、一個(gè)文件的審批。用戶(hù)可以建立串行或并行的工作流程，使得工程技術(shù)人員并行地協(xié)調(diào)工作。當(dāng)用戶(hù)打開(kāi)我的工作列表時(shí)，就可以看到最新的工作任務(wù)清單。設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)查看整個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行狀態(tài)，直到該工作全部完成。我的工作列表包括要執(zhí)行的任務(wù)和要跟蹤的任務(wù)兩大類(lèi)，這兩大類(lèi)文件夾又涵蓋了圖中的幾個(gè)文件夾(見(jiàn)圖10)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)PLM系統(tǒng)在前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用，可以看出PLM技術(shù)的先進(jìn)性，它也必將成為將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。在需求分析階段，對(duì)各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳細(xì)調(diào)研，是進(jìn)行PLM客戶(hù)化的基礎(chǔ)，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出真正適合中聯(lián)車(chē)橋股份有限公司實(shí)際需求的PLM系統(tǒng)。

在客戶(hù)化工作過(guò)程中，采用了軟件供應(yīng)商與技術(shù)部設(shè)計(jì)人員相結(jié)合的方法。讓企業(yè)技術(shù)人員以圖紙為核心，參與歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入，不僅可以為企業(yè)培養(yǎng)熟悉PLM的技術(shù)骨干，而且對(duì)于PLM的后續(xù)服務(wù)非常有利。利用Teamcenter的多站點(diǎn)協(xié)同模塊，與中聯(lián)總部實(shí)現(xiàn)采購(gòu)件等集團(tuán)級(jí)統(tǒng)一數(shù)據(jù)的同步。PLM的應(yīng)用是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)期的過(guò)程，比如定義數(shù)據(jù)集管理PRo三維圖紙，并可與對(duì)應(yīng)的Item關(guān)聯(lián)，對(duì)于三維模型文件，打包上傳到PLM系統(tǒng)等。PLM系統(tǒng)的實(shí)施并不是購(gòu)買(mǎi)一套軟件產(chǎn)品就可以成功的，它的使用過(guò)程也是一個(gè)不斷改進(jìn)和優(yōu)化的過(guò)程。因此良好的用戶(hù)服務(wù)在PLM的實(shí)施中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，只有良好的技術(shù)支持和服務(wù)，PLM的實(shí)施與運(yùn)用才能算得上成功。

【1】機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):第6卷［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

【2】朱曉春．周炳海．吳堅(jiān)，等．先進(jìn)制造技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004:111．

【3】PLM項(xiàng)目組．中聯(lián)重科車(chē)橋有限公司PLM使用手冊(cè)［M］．2011:4;30－31;41．

【4】張斌．中聯(lián)車(chē)橋PLM實(shí)施工作說(shuō)明書(shū)［M］．通力凱頓(北京)系統(tǒng)集成有限公司，2011:6．