CALS与PDM比较研究

作者：岳凡 翟源景 石岩

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 装备采办信息化是要把电子信息技术广泛应用于装备采办全过程各个阶段，应用到装备采办管理和技术的各个方面.其目的是通过对信息技术的应用、开发和使用各种信息资源，提高装备采办管理水平、装备研发能力、综合保障水平.由此可见，它需要强有力的技术支持，本文所论述的CALS与PDM均可以有效促进装备采办信息化的实现，但在实施过程中，只有选择最适合我军现状的方法，才能在最大限度上达到目的。因此，必须对它们做出比较，综合吸收两者的精华并加以应用，进一步促进我军武器装备采办信息化的发展。 1、CALS与PDM的概念 持续采办和全寿命保障(CALS)是指在产品全寿命过程中各环节综合利用计算机网络、数据库、多媒体、计算机仿真等先进信息技术，对所产生的技术信息数据进行数字化、标准化，进而网络集成化。通过改进业务和生产模式，使用网络或其他介质对需要传递共享的技术数据，或按统一格式进行交换，或实现共享。产品数据管理(PDM)是指对产品全寿命数据和过程进行有效管理的方法和技术的总称阅。 虽然CALS与PDM的主要工作都是数据管理、综合集成、工作过程管理，但由于CALS是由美国国防部最先发起，其影响和应用范围比较广阔。推行的力度较大，因此发展较快。而PDM起源于工业部门，其推行的力度受到企业规模与实力的限制，发展较为缓慢。但近年来，它对企业的发展发挥着越来越重要的作用，这促使我们将对PDM的研究引入军方，以促进装备采办信息化的实现。 2、CALS与PDM的比较 CALS与PDM是西方发达国家在促进产品全寿命管理方面所作的不同的成功探索，其潜能正在不断得到发挥。对我国而言，近几年来，军方已越来越重视对CALS的研究，并在理论上得出一些成果，但工业部门却大力发展PDM并有许多成功的应用.为促进我军装备采办信息化的尽快实现，应借鉴工业部门的成功经验，从多个方面比较两者的异同，并根据我国装备采办管理的现状找出综合应用CALS与PDM的结合点。 2.1实质不同 由定义可知，CALS既不是某一种具体硬件或软件，也不是某一种单一计算机技术应用，更不是一种可以购买得到的现成系统，而是一种以网络信息技术为基础组织现代化生产的模式，是从客户出发，寻求如何快速获得所需产品的解决方法。它通过信息技术为核心的一系列先进制造技术的综合应用，建立一个开放的、集成化的数据环境(integrateddataenvironment，IDE)，进而实现企业内部有机集成以及不同地域或全球范围内不同企业的集成，以此达到快捷、高质量、低成本地获取/提供目标产品的目的。而PDM是以软件为基础的一门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文件、数据库记录等)和所有与产品相关的过程〔包括工作流程和更改流程)的技术.它提供产品全寿命的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。 2.2实施目的及范围不同 虽然CALS与PDM都包括技术文档电子化、信息集成等基础性工作，但其实施的目的和范围有很大区别。从实施目的看，CALS是通过技术文档电子化、技术信息集成服务、改进工作流程和生产模式达到提高采办效率的目的。而实施PDM更主要的是为了在保证质量和成本限额的基础上缩短产品的上市时间，以适应日益剧烈的市场竞争.由此可以看出，CALS的实施更有利于买方的利益，而PDM的实施则偏重于满足卖方的利益。对于武器装备这种特殊的产品，买方不仅注重其使用，更注重其设计、制造、维修和保障，应用CALS可以使军队在国防工业部门连续采办的军品在全寿命期内能够得到供货方的支持，因此，它是根据武器装备全寿命的需要而提出的，为了能更好地支持全系统全寿命管理。而目前的PDM实施范围还局限在产品的设计、制造阶段，对于服务领域重视较少。 2.3发展重点不同 CALS与PDM实施目的不同决定了其发展重点的不同，美国国防部开始实施CALS时就制订了一个分2个阶段相迭的实施计划。第一阶段的目标是将信息的纸面流通形式转换为数字流通形式，即无纸化。第二阶段的目标是综合国防部的数字数据，建立综合武器系统数据库，营造一个综合数据环境。综合数据环境是推行CALS的最终远景状态。美国国防部1994年新制订的CALS计划，设想2010年将达到“在整个产品全寿命期使用国际标准，在全球工业基础上使用国际信息高速公路存取综合数据，灵活地提高或适应用户的信息需求和适当的安全等级”。PDM的发展方向集中在3个方面:电子商务和合作商务、虚拟产品开发和支持供应链管理，在全球范围内以高度灵活的方式组成虚拟企业，开发虚拟的可视化数字产品，并为整个供应链中的各部门提供产品信息。 2.4CALS与PDM的关系 CALS与PDM都基于先进的数据管理理念，但两者并不属于一个层面。CALS是政府部门(如国防部)在装备采办信息化进程中采用的技术，一般需要各类武器装备供应商提供装备技术和管理等方面的全部信息，它可以看作是对采办信息的宏观管理;而PDM是以软件为基础.按照CALS规定的通用技术标准，将以上所获得的信息进行综合集成的一种技术，它为CALS的实现提供了基础.可以看作是对采办信息的微观管理。CALS的主要工作包括以下3个方面:技术文档电子化、技术信息集成服务、改进业务工作和生产模式。目前，我国的国防工业部门正在进行现代化信息基础设施建设，CAD/M/PP(计算)机辅助设计/制造/工艺规程)等都已普遍应用于国防工业的各个部门，这为CALS的实施提供了硬件基础。而在具体实施过程中，PDM的数据和过程管理功能将为CALS的实施提供软件基础。 1)利用PDM实现虚拟企业可以把设计、制造、使用同一产品的各个企业或部门联系起来，建立一个临时的虚拟企业，以便于各种数据的内部交换以及工作程序的统一协调。 2)在整个虚拟企业中建立统一的电子数据存储标准，在设计之初就对技术数据进行数字化、标准化。 3)在虚拟企业中实现数据、计算机应用系统和知识的集成。数据集成是把产品从形成过程到使用的各个阶段的所有数据统一加以整理，为不同地点的各单位提供统一的数据平台;应用系统集成是建立一个能够适应于异构的计算机硬件和软件环境的PDM平台，它必须是一个开放、灵活的系统体系结构，以增强系统间的互通和互操作性;知识的集成是PDM的一个最大特点，人们在长期从事一种事业时积累了大量有用的知识，如果能充分利用这些知识将减少很多不必要的探索和失误，这一点对于没有工作经验的新手尤为重要，因此，把这些工作中产生的知识集成起来，供大家学习和探讨是很有意义的。集成后的数据不仅可为虚拟企业中的各部门提供技术信息服务，还可将信息服务范围和内涵进一步扩展。 4)应用PDM可以方便快捷的建立起数字产品模型、生产过程模型。建立数字产品模型可以使各部门对要做的工作有一个明确的认识，并有利于设计、制造、使用、保障部门之间的沟通和协调，使设计人员了解产品的使用环境和维护需求，从而极大地减少了使用和维修费用;建立生产过程模型可以有效协调各部门之间的工作，合理安排每道工序的先后关系，这为并行工程的实现提供了可能性.另外，PDM还支持分布式过程管理，这些在很大程度上改进了工作和生产模式。 综上所述，应用PDM不仅能够完成CALS的3项基本工作，在其基础上还有所扩展.因此可以说，CALS是一个高级的技术状态构想，而PDM是实现这一构想的关键一步。 3、利用CALS和PDM实现装备采办信息化的建议 3.1建立标准化的综合数据环境 标准化工作是建立综合数据环境的前提，也是实施CALS的重要内容。在标准化的支持下，军方和承包商的内部及彼此之间就可以形成互相兼容的接口，在此基础上收集分布在武器装备开发设计、制造、使用过程中的所有数据，由PDM统一加以整理，为不同地点的各部门提供一个统一的数据平台，保证他们看到的数据是来自于同一个数据源的最新数据。信息一次生成，多次使用，有利于充分高效的利用各种资源。可以说标准化程度越高，信息的传递就越畅通，共享的范围就越大，采办的质量和效益也就越高。 PDM是否能够有效得到应用与CALS标准化的进程密切相关。目前，世界主要军事国家对CALS标准化的研究已经比较成熟。1996年11月，国际标准化组织(ISO)组建了一个“CALS高层指导小组”，专门负责CALS的标准化工作，并将CALS标准化作为ISO当前的工作重点之一。美军为了使CALS顺利推广，也建立了完善的政策标准体系。《联邦采办条例》、《联邦采办条例补充规定》和国防部5000系列采办文件都对CALS的标准化工作作了明确的要求;美国国家标准(ANsl)和美国军用标准都对CALS相关技术、实施指南作了定义，用以指导企业和军方实施CALS，如MIL-HDBK-59、Y14.26M(MIL-PRF-28000)、MIL-STD-974等。 由此可见，外军在对CALS的研究中已积累了很多成果和经验，我们在开展CALS标准化工作时，要注意学习外军的先进经验，特别是应积极参加各种有关CALS标准化的国际活动，对其进行跟踪研究;要通过各种渠道广泛收集信息，并根据实际需要和可能，组织有关单位制定一批CALS基础标准。在此基础上逐步建立适合我国国情的CALS标准体系结构，及时将有关CALS的国际标准和国外先进标准转化为我国、我军的标准。除制定我军装备保障信息系统建设所需的法规、管理规定、数据库词典及一些专用的标准(如实施指南与文件格式标准)外，其他数字数据格式与数据交换、通信、计算机及中文处理等标准应优先采用国际通用标准和尽量选用现有的国家标准、军用标准及军种与行业标准。 3.2加强信息资源的开发与计算机应用系统的综合集成 装备采办信息资源应当包括装备设计、研制、制造、采购和保障等各类信息资源，并主要采用动态的、电子形式的数据库或信息管理系统。从采办制度改革出发，实施CALS需要开发各种各样的信息系统，如国防科研生产机构数据库、国防技术储备管理信息系统、国防科研生产机构重要数据检索系统、装备科研、采购和维修信息管理系统、重大装备采购项目数据管理与控制系统、装备远程技术支援和教育培训系统等。 当前，我军装备部门虽然高度重视信息资源的开发利用，也取得了明显的成效，但与实施CALS的要求相比，还有一定的差距。具体表现为:不少装备信息还处于原始的、分散的、孤立的状态和纸面的、静态的形式.没有加工整理成可交流共享的、动态的电子形式的数据库或信息系统;另一方面，尽管目前全军装备建设的各级领导机关、各军兵种部门、各科研生产单位都自行开发了各种信息系统，但由于没有建立采购信息报告体系，各个信息系统相互不兼容，形成一个个的“信息化孤岛”。因此，为了在装备采办成功实施CALS，不仅必须大力开发利用各种装备信息资源，还要进行计算机应用系统的综合集成，而这一步必须从实际情况出发，充分考虑军队的发展现状和军费问题。因此，在进行计算机应用系统综合集成时，必须考虑利用和保护原有的系统资源，根据信息系统综合集成的目标，将原有的系统资源进行改造和重组。另外，在购买一些新设备对原有的系统资源进行补充时，要考虑到新旧资源的融合问题。为了尽量减小改造所带来的影响，可以利用PDM进行应用系统的集成(如图1所示)，只要每个部门的应用系统都能与PDM中的应用系统兼容，则各部门可以通过PDM达到互联互通，从而实现了应用系统的综合集成。 3.3改进生产和工作模式 首先，要建立数字化的虚拟武器装备模型，即将对武器装备的需求描述、武器装备的功能描述、技术条件描述、设计和生产过程描述以及生产过程控制数据集成并处理，应用PDM将不同部门的处理结果组织成一个有机的整体，即虚拟武器装备。这样才能对要做的工作有一个明确的认识.以便于建立其工作分解结构.其次，可以利用PDM的过程管理功能，建立一个包括武器装备形成和使用过程中所有重要特性的过程模型。该模型描述了各个步骤在逻辑上的先后顺序，并严格规定每一道工序的起始和终止时间。PDM对工作分解结构中，各工作流的执行过程的所有经历和状态都应准确的加以记录，对设计中的每一次更改也要详细记录，并及时刷新。这样不仅可以保证在出现错误时有迹可寻，更重要的是能够将正确的数据、文档在适当的时间送给最需要的人，有利于并行工程的实现，在很大程度上协同各部门之间的工作，减少不必要的等待，节约了资源，提高了效率，达到了CALS所要求的改进工作模式、程序和方法的目的。 4、结论 从国外的实践经验来看，CALS与PDM的实施已从最初的产品开发设计阶段逐步扩展到采购、制订生产计划、生产、销售与服务等阶段，最终向着产品全寿命管理的方向发展和完善，而它们的实施已经对缩短产品的研制时间，降低研制成本，提高产品质量起到了非常显著的效果.但是，实施CALS与PDM投资大、周期长、难度高，涉及企业的方方面面，其效果也不是很快能够显现出来。这就要求参与实施CALS与PDM的有关管理人员做好长期的思想准备和物质准备，在正确评估其实施效益和成本的基础上，做到有的放矢，使这项工作达到较高的效费比。(end)

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