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PDM/PLM/CAPP |
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基于Teamcenter的PDM研究及总体实施规划 |
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作者： |
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1 Teamcenter介绍
产品全生命周期管理(PLM)是在工程数据管理的基础上逐步发展起来的，为CIMS提供了新的平台和集成框形。PLM是在现代产品开发环境下发展起来的一项管理新技术，是一项为企业设计设计和生产构筑一个集成工作环境的关键技术。
在PLM领域处于领先地位的Teamcenter是UGS公司的旗舰产品。Teamcenter通过单一的数据库进行存储、追踪和管理产品信息及其过程，使有关人员能够快捷地获得数据。Teamcenter的基本功能包括文档管理、权限管理、产品结构和配置管理和工作流程管理等，支持自顶向下的产品设计方式和多种灵活可靠的产品结构配置规则，同时，Teamcenter提供强大的二次开发接口，在实施PLM项目时，可以通过接口对产品进行订制和开发。
1.1 Teamcenter的体系结构
Teamcenter的基本配置，包括一个位于服务器上的数据库、一个位于文件服务器上的电子仓库以及连接在网络上的全部用户客户端软件。Teamcenter系统由多个层次组成，分别是用户界面层、应用工具层、核心模块层和系统模块层。最低的层次与主机操作系统功能关系最密切，最高的层次与用户关系最密切。用户通过访问用户界面，调用应用工具层中的应用工具，包括工作平台(WS)，产菇结构编辑器(PSE)，企业过程管理(EPM)，系统管理(SA)和邮件系统Mail。这些工具通过永久对象管理模块调用Oracle数据库或者通过操作系统(OS)工具调用操作系统功能来实现。
(1)用户界面层(User Interface layer)
用户界面层用于实现Teamcenter系统同用户的交互功能。
(2)应用工具层(Application and Utilities layer)
应用工具层用于实现用户对Teamcenter中数据进行操作和利用。应用工具包括导航器、流程管理、产品结构树管理和配置或是其他应用程序管理如UG、系统观念、邮件管理等。
(3)核心摸块层(Core Modules layer)
应用工具层的下一层就是核心模块层，核心模块层的主要模块是持久对象管理器(Persistent Object Manager)，持久对象即存储在数据库和文件中，以后要利用的数据，持久对象管理器连接应用工具模块和系统模块，允许应用工具层在数据库更高层次上操纵数据。
(4)系统模块层(System Modules layer)
最底层是系统模块层，系统模块层提供核心模块层和ORACLE关系数据库的连接。该层包括提供操作系统创建文件、删除文件、保存文件等的接口，还包括网络连接、进程间通讯的接口。
1.2 Teamcenter的主要模块分析
Teamcenter系统中最重要的层是应用工具层，是用户直接面对的层。应用工具层由许多模块构成，各个模块完成相对独立的不同功能，这里将对本文涉及到的几个模块进行介绍。
(1)导航器模块(Navigator)
导航器模块是Teamcenter的核心模块，导航器是用于组织产品信息的工作区。导航器模块用作许多常用PLM功能(例如，签入/签出(CICO)和对象创建)的主访问点以命名产品信息。在Teamcenter中，通常可使用来引用频繁使用的对象。
(2)产品配置模块(PSE)
(3)流程设计模块(Process Designer)
流程设计模块用于设计工作流程，每个流程都是用来完成特定的任务，工程师可以通过流程来查看、控制产品设计进度。
(4)收件箱模块(Inbox)
收件箱模块用来执行和追踪已指定给用户或用户已创建的任务。收件箱模块提供用户所负责的所有任务的列表，并使您能够完成这些任务。收件箱模块仅允许查看与您有关的作业流程。如果要查看与您无关的作业流程中的任务进度，则可通过作业流程查看器来查看。
2 总体规划及信息模型搭建
以上对PLM的所有功能和体系结构等作了理论上的介绍，结合小糸公司的实际情况，在一些项目上实施PLM，取得了良好的效果。
制定本方案的目的：
●根据PLM实施目标，规划出实施和应用的范围。
●通过对调研数据的分析，对比PLM实施目标，列出相关问题及其解决方案。
制定本方案的指导思想：
●是否有利于提高企业产品开发的效率。
●是否有利于确保数据安全，以及纸介质文件与电子文件数据的一致性。
●是否有利于提高信息传递的准确性，即实现在正确的时间把正确的信息以正确的方式提供给正确的人来完成正确的任务。
●是否有利于促进产品开发、产品制造等过程的规范化。
2.1 系统总体规划
2.1.1 总体目标
实现企业产品数据的集中、安全、完备的管理；实现产品设计任务的管理和监控；实现与CAD的集成；构建小糸车灯技术信息化的集成平台，并实现与管理信息化的集成；最终达到提高产品设计效率，缩短公司产品研发周期的目的。
信息化平台建设规划——构建三大体系：
●产品开发工作流程体系。优化工作流程，降低设计成本，缩短产品研发周期，提高企业的市场竞争力。
●产品数据库体系。小糸车灯PLM采用Teamcenter Engineering 2005 SR1系统，可运行于HP、IBM和Windows平台。
将企业的产品信息、设计过程、知识经验进行数字化管理，实现信息的高度共享和有效管理。
●产品的市场信息体系。
建立快速有效的报价体系实现三个目的：
●信息资源共享最大化。
●信息资源共享最快化。
●信息资源成本最小化。
2.1.2 系统总体框架
(1)体系架构(图1)
整个体系架构使用TCEng Author、TCEng Consumer、Classification、Product Configurtion、CAD Integration、JT Translator模块。
Teamcenter Engineering系统由文档管理、BOM管理、流程管理、权限和组织管理、系统管理等基本模块，通过CAD集成来集成。
CATIA V4、V5、NX应用系统，管理产品数据、产品结构及相关文件。系统数据库系统支持Oracle、SQL Server等大中型数据库系统。
(2)系统实施规划
●系统实施所涉及的部门。Teameenter Engineering系统的应用部门主要是技术中心，包括技术开发部、电子开发部、模具部、生产准备部门等，如图2所示。
●系统所集成的应用软件和系统。为了信息标准化要求，便于管理和维护，增加同一管理的高效性，同时减少随意安装的危险性(容易造成病毒)，需要遵循下列的安装规定：
任何应用软件只能由系统管理员统一安装，其他人员不能随意安装，这样可以减少安装带来的病毒；所有客户机所使用的软件版本保持一致，软件升级必须同时进行，对于特定的软件版本要求需要采取特别处理；所有安装的目录必须保持一致；安装的目录中尽量不要有空格等特殊字符，Teamcenter Engineering对目录有比较严格的要求。
表1为S·KOITO某些软件所采用的统一版本。
2.2 PLM信息模型搭建
在实施中，首先要对资源及一般规则进行模型化搭建，在Teamcenter中，所有数据均以Item来表示，在本节中，重点介绍PLM的相关模型在上海小糸车灯的搭建情况，包括：人员组织、基本权限、基本的Item类型。
2.2.1 TcEng人员组织管理
在Teameenter Engineering系统中采用group、role、user、person来对应地表示真实世界中人员组织构成情况，并为了符合上海小糸车灯设计科室与项目制的分开管理，在TcEng中建立两套人员组织结构表：行政组织机构方式、项目构成方式。行政组结构如表2所示。
现行政职务与组的对应关系如表3所示。
2.2.2 TcEng权限管理
Teamcenter Engineering对它的数据库中的所有对象(Item、文件、表单、图纸等)采用基于规则访问(Rule_BasedAccess)和基于对象访问(Object_Based Access)的控制，结合以下多种方式来控制权限：
●数据对象的阶段或状态(如：Working、InJob、Released等)；
●数据对象类型(如：CAD图纸、总成图、设计参数表、使用手册等)；
●数据对象的特征字(如：代码、名称、重要度、级别等)；
●数据对象的操作者(如：所有者、所属项目组、系统管理员等)。
采用上述多种权限控制方式，既保证了数据的权限安全要求，又能方便灵活地根据客户自身要求定制权限，还能方便用户使用这个系统。
数据的安全性随着产品生命周期阶段的变化而变化，在每一阶段，创建和访问数据的用户不同，数据的类型和状态不同，其权限就不同。
数据的状态可以分为设计状态(working)、审签过程状态(In job)和发放状态(Released)
Teamcenter Engineering中将用户访问类型作为行、各种权限作为列形成权限表。每个权限表定义了相应的权限规则，系统可以定义多种权限规则，然后根据不同的情况组合。而参照现行管理制度，Teamcenter Engineering基本权限原则能适合于S·Koito目前的管理状态，如：
(1)主要控制工作状态
主要控制工作状态中(Working)的所有产品对象权限，这是最主要的权限控制表，一般对象创建后就使用这个权限规则，Working状态的数据所有人可以读取，Owner拥有全部权限。
(2)主要控制项目组
主要控制项目组内的数据的权限，其优先级高于Working状态的权限。规定项目组内的数据在项目成员之间可以读取、复制，所有者可以读、修改、删除及添加到项目组和从项目组内移除。
(3)状态
此权限规定DR1-DR3状态的数据，只能是在项目组内的成员读取，Owner具有修订权限。
(4)内、外部数据
设立“内”与“外”的机制，属于“外”的成员必须经过“内”的成员授权后，才能访问。
2.2.3 零部件及属性定义
Teamcenter Engineering的数据主要以Item为组织单位，典型的Item表示诸如零部件、材料等产品信息。通过Item，可以将与之关联的数据有机地组织在一起，这些数据包括三维模型、二维图纸、加工指令、分析报告以及属性等。
不同类型的对象可以用不同的Item Type来表示。每个Item有其唯一的识别代码，称为Item编码(Item ID)。在Item生成以后，每次有确定意义的、正式的改变需要通过审核并加以纪录，在系统中采用Item的版本(hemRevision)完成这一任务。而当ItemRevision的改变尚未达到可以上升一个版本的程度，可以将当前的Item状况作一个“快照”存储在系统中，称为一个“基线”(Baseline)。
根据上海小糸车灯数据的管理方式，在Teamcenter Engineering中创建以下零件类型(Item Type)，如表4所示。
Item编码(Item ID)是系统识别Item的唯一标识。在Teamcenter中，采用“字母+八位流水号”为Item进行编码。
表4 Teamcenter Engineering中的零件类型
 之前，产品零部件(包括材料、辅料)在协同平台上均使用小糸代码，并且这些代码已在公司其他业务环节中使用，为避免生产和采购发生不必要的混淆，对这些产品零部件在系统中生成Item时仍保留其代码，原则上对尚未进入供应链的、新生成的零部件采用现行编码的同时还需输入小糸代码。
在Teamcenter Engineering中，不同的Item Type使用编码段来区分，不同Item Type的具体编码规则如表5所示。表5 Item Type编码规则
 对每个Item和IR，系统都提供了若干缺省的属性字段，但不足以表示S·Koito对各种Item的相关信息，因此，开发相应的主属性表(MasterForm)来满足需求。由于不同Item Type的属性需求差异很大，必须对不同的Item Type设置不同的主属性表。如：一般件、通用件的主属性表，如表6所示。表6 Item Type的主属性表示例
 3 结语
通过对小糸的Teamcenter Engineering PLM的实施，可以看到，随着计算机应用的迅速发展，采用计算机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之路。据国外资料统计，PLM的应用能使产品设计周期缩短25％，减少工程设计修改4％，加快产品投放市场进度50％-80％，总成本削减25％以上。
参考文献
1 李芳芸，柴跃廷．CIMS环境下一集成化管理信息系统的分析、设计与实施[M]．清华大学出版社。1997
2 童秉枢，李健明．产品数据(PDM)管理技术[M]．北京：清华大学出版社，2000．
3 PiIlg-Yi Chao，Yu-chou Wang．A data exchange framework for networked CAD/CAM．Computer In Industry。2001，44．
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(6/17/2009) |
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