郭永豪，程寶改，姚永其，朱超鋒，蘆 陽

研究 Research

新產(chǎn)品樣機(jī)試制過程數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

郭永豪，程寶改，姚永其，朱超鋒，蘆 陽

（平高集團(tuán)有限公司，河南省平頂山市 467000）

為確保平高集團(tuán)有限公司（以下簡稱“平高集團(tuán)”）試制分廠能有效支持“五位一體”落地實(shí)施，壯大新產(chǎn)品樣機(jī)制造整體水平，平高集團(tuán)通過開發(fā)新產(chǎn)品樣機(jī)試制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)研發(fā)項(xiàng)目的新產(chǎn)品制造全過程數(shù)字化管理，促進(jìn)研發(fā)單位與試制分廠的工作協(xié)同，提高平高集團(tuán)新產(chǎn)品研發(fā)效率和項(xiàng)目管理能力。

數(shù)字化；樣機(jī)試制；PLM；移動應(yīng)用

1 引言

隨著“中國制造2025”的提出[1]，以及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)[2]，平高集團(tuán)加大了數(shù)字化樣機(jī)和車間制造運(yùn)營的信息化投入，提升了集團(tuán)整體研發(fā)和制造的數(shù)字化水平，同時，新產(chǎn)品研發(fā)也基于PLM開發(fā)了科技項(xiàng)目一鍵式管理平臺，有效支撐了科技項(xiàng)目計劃管控、全過程檔案線上歸檔及預(yù)算支出實(shí)時查詢等業(yè)務(wù)。為了能在產(chǎn)品研發(fā)過程中進(jìn)行物料管理、產(chǎn)品跟蹤、生產(chǎn)計劃下達(dá)、物資采購、生產(chǎn)調(diào)度管理、設(shè)備管理、工序作業(yè)管理、質(zhì)量管理、產(chǎn)品調(diào)試、樣機(jī)管理和試驗(yàn)后零部件管理等產(chǎn)品研發(fā)過程信息統(tǒng)計與跟蹤，提高平高集團(tuán)新產(chǎn)品研發(fā)效率和項(xiàng)目管理能力，平高集團(tuán)需要開發(fā)新產(chǎn)品試制全過程數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對新產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計到樣機(jī)制造的新產(chǎn)品制造全過程數(shù)字化管理。

2 研究內(nèi)容

以科技項(xiàng)目為主線，開發(fā)信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從新產(chǎn)品樣機(jī)生產(chǎn)計劃下達(dá)、生產(chǎn)調(diào)度、物資采購、庫房管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、樣機(jī)管理和試驗(yàn)后零部件管理等新產(chǎn)品制造全過程數(shù)字化管理[3]。研究內(nèi)容包括如下幾方面。

2.1 新產(chǎn)品樣機(jī)制造業(yè)務(wù)流程研究

為了實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品樣機(jī)制造的全過程管理，首先要對目前新產(chǎn)品樣機(jī)生產(chǎn)計劃下達(dá)、生產(chǎn)調(diào)度、物資采購、庫房管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、樣機(jī)調(diào)試管理、樣機(jī)管理和試驗(yàn)后零部件管理等業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理，多方面調(diào)研各相關(guān)部門對現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程的意見，并將其匯總研究，完善和修訂業(yè)務(wù)流程，形成一套切實(shí)可行的新產(chǎn)品樣機(jī)制造業(yè)務(wù)流程。

2.2 新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)研制

為了完成新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)的研制，首先要根據(jù)新產(chǎn)品業(yè)務(wù)流程，確認(rèn)新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)各個模塊內(nèi)容及功能，實(shí)現(xiàn)各個功能模塊和新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)服務(wù)器的搭建，完成新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程數(shù)字化管理系統(tǒng)的開發(fā)。

2.3 新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)與PLM系統(tǒng)、門戶系統(tǒng)的集成研究

集團(tuán)現(xiàn)有的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）和門戶網(wǎng)站等系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)接口將其數(shù)據(jù)接入到新產(chǎn)品制造全生命周期管理系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)集團(tuán)不同信息管理系統(tǒng)之間交互，使得單元信息走向系統(tǒng)集成，有效地完成了平高集團(tuán)信息資源的整合。

2.4 移動應(yīng)用的開發(fā)

為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息和工作指令能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞與共享，可以基于新產(chǎn)品樣機(jī)制造全過程管理信息系統(tǒng)開發(fā)移動應(yīng)用，使得項(xiàng)目參與人員能夠通過隨身攜帶的移動設(shè)備實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息的及時錄入和分發(fā)，同時能夠及時發(fā)派和接受任務(wù)指令，最終提高新產(chǎn)品研發(fā)效率。

3 研究思路和方法

3.1 系統(tǒng)功能定義

以新產(chǎn)品研發(fā)科技項(xiàng)目為主線，記錄工作票下達(dá)、物資采購、生產(chǎn)制造和投料等樣機(jī)制造的全過程管理，不包括生產(chǎn)、物資等前端業(yè)務(wù)與財務(wù)的集成；依據(jù)項(xiàng)目或者工單可以顯示進(jìn)度，根據(jù)試制分廠統(tǒng)計需求，可以顯示每月工單完成數(shù)量、庫存數(shù)量等；樣機(jī)制造管理系統(tǒng)在平高集團(tuán)內(nèi)網(wǎng)運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)與一體化管控平臺的集成，同時實(shí)現(xiàn)與PLM的集成，PLM系統(tǒng)可直接訪問樣機(jī)制造系統(tǒng)，可以自動獲取工單的BOM和工藝路線，實(shí)現(xiàn)樣機(jī)制造管理系統(tǒng)與平高移動的集成，如圖1所示。新產(chǎn)品研發(fā)的文檔管理不在本系統(tǒng)的管理范圍。

圖1 系統(tǒng)功能圖

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

按照界面控制層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用支持層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)層，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的技術(shù)體系設(shè)計。通過與平高集團(tuán)現(xiàn)有應(yīng)用和門戶的集成，滿足新產(chǎn)品樣機(jī)試制業(yè)務(wù)管理需求，為試制分廠和設(shè)計人員提供高效便捷的業(yè)務(wù)支撐。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.3 系統(tǒng)集成

本系統(tǒng)與各系統(tǒng)間集成實(shí)現(xiàn)技術(shù)為數(shù)據(jù)集成方式，對于更新不頻繁數(shù)據(jù)，例如PLM待辦可以通過ETL方式，其他可以通過數(shù)據(jù)推送和嵌入方式。系統(tǒng)集成關(guān)系總圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)集成圖

3.4 移動應(yīng)用APP

根據(jù)樣機(jī)制造管理系統(tǒng)相應(yīng)需求，在平高移動APP上開發(fā)移動應(yīng)用相應(yīng)功能，主要包括但不限于制造信息錄入、信息查詢等，方便用戶及時掌握新產(chǎn)品樣機(jī)制造進(jìn)度。

外網(wǎng)移動應(yīng)用主要涉及互聯(lián)網(wǎng)、信息外網(wǎng)和信息內(nèi)網(wǎng)三個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，在互聯(lián)網(wǎng)和信息外網(wǎng)之間通過防火墻和安全交互平臺實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端的安全接入，在信息外網(wǎng)和信息內(nèi)網(wǎng)之間通過強(qiáng)隔離裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。在信息外網(wǎng)（主要在DMZ區(qū)）主要部署移動應(yīng)用前置服務(wù)器，在信息內(nèi)網(wǎng)部署系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請求時，首先由手機(jī)端通過防火墻和安全交互平臺請求到移動應(yīng)用前置服務(wù)器，通過前置服務(wù)器的服務(wù)穿透隔離裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享[4]。移動應(yīng)用架構(gòu)如圖4所示。

圖4 移動應(yīng)用架構(gòu)圖

3.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用的國家電網(wǎng)統(tǒng)一應(yīng)用平臺（State Grid Unified Application Platform，SG-UAP）是國家電網(wǎng)公司統(tǒng)一開發(fā)與運(yùn)維平臺[5]，提供一套技術(shù)統(tǒng)一、架構(gòu)柔性、性能高效和安全可靠的企業(yè)級信息系統(tǒng)基礎(chǔ)框架和公共套件集，支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、測試、發(fā)布和運(yùn)行的全過程。

SG-UAP集成開發(fā)工具以Eclipse為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)方式標(biāo)準(zhǔn)、開放，符合業(yè)務(wù)主流，擴(kuò)展提升模型設(shè)計、權(quán)限模型集成及場景代碼生成等方面的能力。平臺展現(xiàn)框架基于Ajax、DHTM和DOM等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，為交互式Web應(yīng)用提供豐富可擴(kuò)展的界面展現(xiàn)組件，統(tǒng)一美觀的界面風(fēng)格，提升了用戶體驗(yàn)。數(shù)據(jù)緩存以開源成熟產(chǎn)品Ehcache為基礎(chǔ)，為平臺其他組件及應(yīng)用系統(tǒng)提供緩存數(shù)據(jù)訪問支撐，降低數(shù)據(jù)庫訪問次數(shù)，進(jìn)而提高平臺應(yīng)用系統(tǒng)的性能。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

依據(jù)上述技術(shù)架構(gòu)思路，嚴(yán)格按照軟件工程要求進(jìn)行需求調(diào)研、概要設(shè)計、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測試，并對每個節(jié)點(diǎn)的文檔進(jìn)行分類編碼管理和評審，完成系統(tǒng)的開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品樣機(jī)試制全過程管理，效果如圖5、圖6所示。

圖5 系統(tǒng)效果圖

圖6 移動應(yīng)用效果圖

5 結(jié)語

結(jié)合試制分廠樣機(jī)制造管理特點(diǎn)，完善了樣機(jī)制造管理流程，實(shí)現(xiàn)試制分廠樣機(jī)制造的可視化管理，提升工作效率，提高管理水平。

1）統(tǒng)一樣機(jī)制造工作流程，實(shí)現(xiàn)樣機(jī)制造的數(shù)字化全過程管理，壯大新產(chǎn)品樣機(jī)制造軟實(shí)力，有效支撐“五位一體”落地實(shí)施。明確流程管理中各業(yè)務(wù)人員角色分工和科學(xué)的權(quán)限設(shè)置，提升業(yè)務(wù)處理效率和系統(tǒng)的易用性。

[1] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部．中國制造[EB/OL]．(2015)．https：//www．miit．gov．cn．

[2] 國家電網(wǎng)有限公司．泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱[Z]．2019．

[3] 韓冰．基于產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)項(xiàng)目管理體系研[EB/OL]．(2016)．http//www．wanfangdata．com．cn/index．html．

[4] 國家電網(wǎng)有限公司．移動互聯(lián)應(yīng)用建設(shè)規(guī)范[Z]．2016．

[5] 國家電網(wǎng)有限公司．應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一開發(fā)平臺[Z]．2019．