賈婧

摘 要：近年來，為了提高研制質(zhì)量，加快研制進(jìn)度，大型裝備制造企業(yè)采用了基于數(shù)字化的協(xié)同研制工作模式，并行協(xié)同地開展高端裝備產(chǎn)品研制工作。為了支持這一新型的工作模式，我國大型裝備制造企業(yè)，尤其是軍工企業(yè)，開展了IPT的建設(shè)，在虛擬支撐環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程三維模型協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真和裝配的新一輪信息化系統(tǒng)升級、改造?；贗PT團(tuán)隊(duì)的工作模式，研究了IPT工作環(huán)境的建設(shè)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：IPT；軍工制造企業(yè)；工作環(huán)境；工作模式

中圖分類號(hào)：F272.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.031

為了提升型號(hào)研制水平和運(yùn)載火箭的總體性能，國外航天機(jī)構(gòu)和一流軍工企業(yè)普遍采用了基于并行工程的集成產(chǎn)品開發(fā)模式、數(shù)字化設(shè)計(jì)手段和多學(xué)科集成優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，并開發(fā)了專業(yè)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，構(gòu)建了先進(jìn)的集成設(shè)計(jì)環(huán)境。綜合應(yīng)用這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和理念，顯著地提高了研發(fā)設(shè)計(jì)的效率和能力，從根本上提升了軍工企業(yè)的生存力和競爭力。

近期，國家有關(guān)部門相繼出臺(tái)了“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)“戰(zhàn)略強(qiáng)國”的目標(biāo)越來越明顯。“中國制造2025”的戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)中要求，推進(jìn)信息化與工業(yè)化的深度融合，這勢必為我國制造業(yè)帶來一場全新的變革。

本文迎合國內(nèi)裝備制造企業(yè)，尤其是軍工企業(yè)數(shù)字化協(xié)同制造發(fā)展趨勢，分析了集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)（IPT）工作環(huán)境的建設(shè)，研究了工程信息化中的并行工程，用信息化手段為IPT團(tuán)隊(duì)的高效工作提供支撐，幫助企業(yè)提高柔性化生產(chǎn)制造能力。

1 IPT概念

并行協(xié)同設(shè)計(jì)是相對傳統(tǒng)的串行研制模式而提出的一個(gè)概念，是集成、并行研制產(chǎn)品和與其相關(guān)的各種過程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。IPT（Integrated Product Team，集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)）是由來自不同職能部門的人員組成，在數(shù)字化工作環(huán)境下，采取協(xié)同工作模式，實(shí)施所有為滿足用戶要求任務(wù)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)。

IPT是并行工程的核心部分，也是并行工程的工作環(huán)境和基本組織形式。在制造企業(yè)中，采取IPT工作方式的主要目標(biāo)

之一是縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，并從企業(yè)的整個(gè)業(yè)務(wù)流程角度管理和控制整個(gè)過程，能夠協(xié)調(diào)不同的項(xiàng)目小組完成一個(gè)共同目標(biāo)，可以為企業(yè)帶來一系列管理上的轉(zhuǎn)變?？梢哉f，這是一次技術(shù)管理的變革。

既然IPT是來自不同職能部門人員組成的特殊團(tuán)隊(duì)，那么，無論是集中研發(fā)，還是分布式研發(fā)，都需要有相應(yīng)的數(shù)字化工作環(huán)境為團(tuán)隊(duì)的工作提供支持。IPT工作環(huán)境的建設(shè)是IPT協(xié)同工作模式的核心組成部分。

2 IPT工作環(huán)境建設(shè)

IPT工作環(huán)境包含相關(guān)的軟件和基礎(chǔ)支撐環(huán)境兩部分，其總體框架如圖1所示。

IPT工作環(huán)境通過采用虛擬化的方式，為IPT團(tuán)隊(duì)共享后臺(tái)設(shè)計(jì)、仿真資源，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配和集中共享。團(tuán)隊(duì)多個(gè)專業(yè)人員能夠同時(shí)在線并行開展三維建模、網(wǎng)格劃分和仿

計(jì)算等工作。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)可以通過IPT工作環(huán)境開展技術(shù)難題的攻關(guān)研討，多人共享同一設(shè)計(jì)界面交互操作，提高效率，為裝備設(shè)計(jì)和研發(fā)工作帶來便利。

2.1 軟件部分

IPT協(xié)同工作平臺(tái)提供一個(gè)統(tǒng)一登錄的入口供項(xiàng)目管理和研發(fā)人員登錄。其核心是虛擬機(jī)調(diào)度軟件和虛擬桌面調(diào)度軟件，它在IPT協(xié)同工作環(huán)境中主要起到軟、硬件調(diào)度的作用。平臺(tái)的基本架構(gòu)如圖2所示。

IPT協(xié)同工作平臺(tái)的服務(wù)層提供單點(diǎn)登錄、流程管理、消息集成、三員管理和數(shù)據(jù)管理等服務(wù)，同時(shí)，提供與外部系統(tǒng)，比如TDM、PLM、OA等系統(tǒng)的集成接口。IPT團(tuán)隊(duì)成員登錄平臺(tái)即可使用所有設(shè)計(jì)、仿真、管理和辦公類軟件，無需安裝多個(gè)操作系統(tǒng)。

通過建設(shè)統(tǒng)一IT資源的IPT管理調(diào)度平臺(tái)，并集成定制制造業(yè)的行業(yè)應(yīng)用，提供流程化的軟件資源服務(wù)（CAD協(xié)同設(shè)計(jì)軟件、CAM三維造型軟件、CAE輔助工程軟件等行業(yè)軟件、高性能計(jì)算集群、流程自動(dòng)化軟件、協(xié)同仿真門戶、數(shù)據(jù)庫、中間件）、行業(yè)資源服務(wù)（軟件許可證服務(wù)、遠(yuǎn)程可視化、CAD＼CAE數(shù)據(jù)挖掘、高性能計(jì)算）和硬件資源服務(wù)（虛擬機(jī)、物理機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)），打造企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同設(shè)計(jì)與虛擬仿真制造流程，幫助IT部門成為制造業(yè)的生產(chǎn)力中心。

數(shù)字化設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)是IPT應(yīng)用的核心支撐，由總體、氣動(dòng)、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)與熱防護(hù)、評價(jià)決策、虛擬驗(yàn)證等IPT團(tuán)隊(duì)使用的應(yīng)用系統(tǒng)組成。通過數(shù)字化設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，使裝備研制各環(huán)節(jié)按照規(guī)范的流程使用數(shù)字化設(shè)計(jì)分析工具設(shè)計(jì)，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)數(shù)據(jù)，以支持裝備的快速研發(fā)。

2.2 基礎(chǔ)支撐環(huán)境

高性能計(jì)算是開展前后處理和仿真計(jì)算的硬件支撐，一般由搭建在InfiniBand或Myrinet網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)處理器或多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成。隨著裝備制造要求的提高，產(chǎn)品越來越復(fù)雜，因此，對仿真計(jì)算能力提出了新的要求。傳統(tǒng)的單臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜模型的計(jì)算需要一個(gè)月甚至更長時(shí)間，為了縮短產(chǎn)品研制周期，越來越多的制造企業(yè)開始建立高度專用的硬件集群，形成高性能計(jì)算中心，將所有需要計(jì)算的作業(yè)任務(wù)均提交到后臺(tái)高性能計(jì)算中心計(jì)算，同時(shí)，根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級排隊(duì)或并行。這樣做，不僅縮短了計(jì)算時(shí)間，還提高了硬件資源的利用率。

圖形工作站是設(shè)計(jì)人員工作的基礎(chǔ)環(huán)境，一般集中放置在機(jī)房，安裝各類CAD、CAM軟件，采用虛擬化技術(shù)為團(tuán)隊(duì)人員提供圖形服務(wù)。根據(jù)圖形工作站的硬件配置，一般一臺(tái)圖形工作站可以為4～6人提供設(shè)計(jì)環(huán)境。采用虛擬化的方式能夠合理利用圖形服務(wù)資源，避免一人一臺(tái)工作站造成資源閑置和浪費(fèi)的情況發(fā)生。

存儲(chǔ)系統(tǒng)為IPT團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)既私密又開放的數(shù)據(jù)、文件存儲(chǔ)空間。私密是指每個(gè)成員有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域，只能自己訪問，其他人員無法訪問別人的存儲(chǔ)空間；開放是指團(tuán)隊(duì)成員可以將自己空間內(nèi)的設(shè)計(jì)文件、仿真結(jié)果等數(shù)據(jù)發(fā)送給團(tuán)隊(duì)其他成員，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。由于軍工制造企業(yè)研制過程中產(chǎn)生的文件占用的空間都比較大，所以，IPT團(tuán)隊(duì)專用的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般采用FC-SAN的存儲(chǔ)方式，從而提高存儲(chǔ)效率。

客戶端是相對于服務(wù)端而言的，由于所有服務(wù)資源均放置在后臺(tái)，成員需要通過客戶端工作來使用后臺(tái)服務(wù)。通俗的講，客戶端就是IPT團(tuán)隊(duì)直接操作使用的電腦?？蛻舳擞?種形式，一種是普通PC，另一種是瘦客戶端。這兩種方式的使用功能一樣，但是，目前推薦使用的是瘦客戶端。這種方式安全性比較好，由于本地沒有硬盤，所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，可以有效防止客戶端硬件問題引發(fā)的本地重要文件丟失和泄密事件。

3 軍工企業(yè)IPT工作環(huán)境特點(diǎn)

3.1 安全機(jī)制

對于網(wǎng)絡(luò)安全，IPT團(tuán)隊(duì)所使用的各類硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置均應(yīng)嚴(yán)格按照涉密信息系統(tǒng)分級保護(hù)的要求部署，以保證網(wǎng)絡(luò)安全性。

對于數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)應(yīng)采取相關(guān)技術(shù)手段，盡量保證核心數(shù)據(jù)無法下載到本地，無法跨域、跨部門、跨用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。同時(shí)，核心數(shù)據(jù)應(yīng)能夠遠(yuǎn)程存儲(chǔ)在后臺(tái)集中存儲(chǔ)服務(wù)器中，防止核心數(shù)據(jù)被惡意刪除。

對于三員管理，軍工企業(yè)IPT工作環(huán)境應(yīng)具備“三員管理”功能，支持系統(tǒng)管理員、安全管理員、審計(jì)員對整個(gè)IPT協(xié)同工作平臺(tái)的管理，通過三員制衡，加強(qiáng)涉密信息系統(tǒng)的保密管理，職責(zé)明確，減少信息系統(tǒng)的泄密風(fēng)險(xiǎn)。

統(tǒng)一身份認(rèn)證和單點(diǎn)登錄，提供統(tǒng)一的信息資源認(rèn)證訪問入口，建立統(tǒng)一的、基于角色的和個(gè)性化的信息訪問、集成平臺(tái)的單點(diǎn)登錄平臺(tái)系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)成員只需登錄一次即可通過單點(diǎn)登錄系統(tǒng)訪問后臺(tái)的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)同時(shí)要支持基于PKI/CA數(shù)字證書和用戶名/口令的身份認(rèn)證方式。

對于安全審計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)必須完整、精準(zhǔn)地記錄各類用戶的操作日志，可以查詢、統(tǒng)計(jì)和分析日志，而且審計(jì)結(jié)果應(yīng)能通過圖、表的形式展現(xiàn)給管理員。

3.2 系統(tǒng)接口

為了能夠?qū)崿F(xiàn)“中國制造2025”的宏偉目標(biāo)，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)充分考慮后期可擴(kuò)展性，預(yù)留與OA系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、數(shù)字化制造平臺(tái)、數(shù)字化試驗(yàn)平臺(tái)的接口，便于最終在數(shù)字化制造平臺(tái)下完成研制工作。

4 總結(jié)

先進(jìn)的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)已成為了國外軍工產(chǎn)品研制中不可或缺的手段，并使軍工產(chǎn)品研制模式發(fā)生了重大的變革。國內(nèi)軍工企業(yè)也提出了全三維設(shè)計(jì)、三維到工藝、三維到設(shè)備的三步走戰(zhàn)略。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同數(shù)字化裝配系統(tǒng)使工作人員能夠克服時(shí)間、空間、計(jì)算機(jī)軟硬件等障礙，圍繞一個(gè)共同的項(xiàng)目，形成一個(gè)便于群體相互合作的“虛擬同地”的共同工作空間。這一系列數(shù)字化、協(xié)同化戰(zhàn)略舉措的實(shí)施，為軍工制造企業(yè)的技術(shù)發(fā)展帶來新的變革，為軍工企業(yè)IPT工作環(huán)境的建設(shè)帶來新契機(jī)。這樣必將推動(dòng)更多優(yōu)質(zhì)IPT團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，助力軍工企業(yè)的“中國制造2025”。

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〔編輯：白潔〕