PLM在航天发射服务中的应用 - 文章

PLM在航天发射服务中的应用

作者：张朝众白晓丽黄敏

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引言

随着国际航天发射市场日趋激烈的竞争以及可持续发展的要求，规范的质量管理体系已经在卫星发射中心得到了严格应用，并取得了良好效果。如何保持持续改进，以质量管理体系的要求贯穿发射服务的每一个环节，引起了广泛的关注。同时，发射场的信息系统一体化建设对于质量管理体系有着促进和依存关系，必须对其认真分析研讨。

产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是在20世纪80年代提出的。它始于制造业，其应用从最初的产品保障方案，迅速扩展到质量管理控制领域，在实体制造业中取得良好的效果。基于PLM的实质，将其思想和方法引入应用到航天发射服务中，是一种积极的尝试。

1 PLM的基本内容

PLM是一个管理重构或重组的方法，是一种将管理产品贯穿到其生命周期中的每一个操作过程中的信息的方法，是对从产品需求开始，到产品淘汰报废的过程管理。PLM是以产品数据集为基础在其生命周期内从产品规划、设计、制造到销售等过程的管理与协同研究，在产品生产过程中应尽量缩短产品的生产时间，降低费用，满足用户的个性化需求。PLM通过数据访问接口将不同业务和工程应用数据集成，使用户可以异地协同工作，可消除产品活动中各种数据间的信息孤岛。

CIMdate将PLM定义为：a)是一种战略性的业务方法，应用一组一致的业务解决方案，支持协作性地建立、管理和使用产品定义信息；b)是支持扩展企业(客户、设计和供应伙伴等)及贯穿产品从概念、设计直到报废的整个生命周期；c)将人员、流程、业务系统和信息集成在一起。网络数据中心(Interact DataCenter，IDC)将PLM定义为包括规划、开发、建模、跟踪、管理控制、制造、销售、支付、维护和报废阶段全部活动的企业解决方案。上述两种定义都强调了信息系统的全面性和一致性。

PLM注重对产品全生命周期的管理，注重与其它应用系统的集成，不仅可以作为制造业的产品数据管理平台，还能够作为其它应用系统的集成平台。PLM包含以下几个方面：a)战略上，PLM是一个以产品为核心的商业战略，应用一系列的商业解决方案来协同化地支持产品定义信息的生成、管理、分发和使用，从地域上横跨整个企业和供应链，从时间上覆盖从产品的概念阶段一直到产品结束它的使命的全生命周期；b)数据上，PLM包含完整的产品定义信息，包括所有的机械和电子的产品数据、软件和文件内容等的信息；c)技术上，PLM应用了技术与实践相结合的方法，例如产品数据管理、协作、协同产品商务、企业应用集成、零部件供应管理以及其它业务方案，并沟通了在延伸的产品定义供应链上的所有的原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer，OEM)、转包商、外协厂商、合作伙伴以及客户；d)业务上，PLM能够开拓潜在的业务并且能够整合现在与未来的技术和方法，以便高效地把创新和盈利的产品推向市场。

PLM由产品数据管理(Product Data Management，PDM)发展而来，PDM是PLM的核心。PDM以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文件和数据库记录等)和所有与产品相关的过程(包括工作流程和更改流程)的技术管理，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 航天发射服务中的PLM系统

2.1 航天发射服务

从一定意义上讲，发射中心的产品是为航天发射服务的，主要的服务有：测试服务、发射服务、测控服务、通信服务、气象服务和后勤保障服务等；从时间上覆盖从接受客户送达的发射需求开始，到卫星火箭进入场区展开测试、测控通信进行联试联调、模拟发射、实施发射、前期测控，直至最终的各种数据资料和相关文档的处理上交；从形式上划分有独立提供服务和协同服务等多种形式的服务、各种测试数据和判断决策等技术支持服务。然而在航天发射服务中，还存在着不同部门或不同系统使用不同的技术平台带来的信息资源的分散存储，这些分散存贮不利于产品数据的共享和统一；同时，在同一系统内部也存在同一数据被系统运用不同格式或处理方法封装或固化在不同的数据模块中，从而导致数据冗余或数据不一致。由于信息孤岛的存在，因此有必要实施PLM。通过建立、提供和管理产品协同数据库，PLM要解决的问题是：a)为决策者提供全面充分的全局信息，以方便对任务工作进行合理的安排调度，使各种有限的资源发挥最大效益；b)为岗位人员明确任务职责，即在给定的条件下在限定的时间内完成规定的任务，保证进度的顺利进行，避免各岗位之间的重复工作和时间等待，形成无缝链接。航天发射服务过程中PLM的内涵和管理范围见图1。

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图1 PLM的内涵和管理范围

2.2 PLM系统的功能

在航天发射服务的各阶段中，所提供产品(服务)的技术是不一样的。

a)在接到发射任务时，主要关注点是任务的型号、特性等，并和相关方面协调进行前期的分析研究和总体策划；

b)任务准备阶段，关注的是如何拟制恰当的详细计划、组织协调卫星火箭的测试和测控系统的联试联调工作、设备站址和软硬件的变更调试工作等；

c)发射任务完成后，主要是对资料进行整理上交、总结评估、收集意见和建议等。因此，PLM系统的功能随着产品生命周期的过程与阶段特征而发生变化，按阶段划分的简要功能分布如图1所示，所有功能的框架示意图如图2所示。

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图2 PLM功能结构示意图

2.3 PLM系统集成体系

PLM功能的系统集成体系技术包括2个方面：a)产品生命周期各阶段业务管理模型与数据结构的总体解决方案；b)实现业务管理模型与数据结构的算法和软件架构。

作为一种理念，PLM系统集数据库的数据管理能力、网络的通信能力和过程的控制能力于一体，管理着产品生命周期中所有和产品有关的信息和过程，实现分布式环境下产品数据的统一管理，从而给出了一个信息基础框架。搭建系统时应满足：a)产品数据的一致性控制；b)产品数据的集成与共享；C)产品数据的网络化管理；d)良好的集成性和扩展性。PLM系统集成体系如图3所示。

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图3 PLM系统集成体系

由图3可以看出，系统可分为4层：a)异构环境层，包括异构的硬件平台、网络协议、操作系统等各种软硬件异构环境，为数据库系统和航天发射相关知识库提供PLM系统最重要的底层支持；b)服务对象层，包括PLM系统所有的对象服务、客户端的应用程序通过内部通讯机制与之交换信息；c)应用逻辑层，包括PLM系统的集成平台和各个集成在PLM系统中的分系统；d)界面表示层，主要是指运行在客户端的用户界面程序，如可以通过Web浏览器来运行客户端程序。

目前，建立在Internet平台、公共对象请求代理体系结构(Common obiect Request Broker Architecture，CORBA)和Java技术基础上较成熟的PLM系统软件，都是基于分布式计算框架上，若要实现与计算机软硬件平台无关和用户界面的统一，应基于客户机和服务器架构C／S或浏览器和服务器架构B／S上。PLM围绕PDM的产品数据库进行建立、管理与维护。

3 实例设计

航天发射服务中的测控通信系统的信息化程度最高，也最方便建立PLM系统。下面以测控系统为例进行简要分析。PLM系统的产品主要体现在：a)指标测试、病毒查杀等维护数据；b)软件版本、弹道装填、线路改变等变更数据；c)任务各阶段报告等文档；d)操作规范、指导教材、备用方案等知识库系统；e)实时联试、任务操作等过程产品；f)完成任务后的任务数据、表格等资料。与这些情况相对应，实施PLM系统时具有如下的特点：

a)高效多层次系统应用。测控系统的指挥员、各分系统指挥员和各岗位操作人员实现过程管理的协同，满足自动化协同工作的要求；各岗位人员之间实现数据管理的协同，满足数据产品在整个生存周期内的正确、完整和一致性的要求。

b)不同生命周期的管理。对操作规范、教材、分系统任务规范等实行多周期管理，并根据设备实际情况进行定期修改；而任务弹道、实施方案、部分任务软件、显示流程等要实行单周期管理，按照具体的任务要求进行变更。

c)知识共享管理。工作性质的不同使得岗位人员流动较快，对智力资产的有效萃取、积累、整合、管理、共享和传承具有显著的价值，应注重数据积累和知识整理，把整理好的知识融入到PLM系统中，通过PLM系统有效地传递，避免重复工作。

PLM系统实施PLM的核心是PDM，各用户可以根据需要查询、建立数据库。而数据库由专人进行信息的收集，并按照软件管理硬件化、硬件管理模块化的思想组织维护，保证产品(包括中间产品)相关数据的全面性、准确性和一致性。从接到发射任务通知单开始直到任务结束，相关人员对自己所能提供的产品进行分析、制定实施方案，对自己从数据库中得到的数据进行研究并给出反馈意见，并及时将产品数据提交到数据库中。在完成任务上交相关的数据文档产品后，各岗位人员获取各相关方面的反馈意见，并及时将产品数据提交到数据库中。在完成任务上交相关的数据文档产品后，各岗位人员获取各相关方面的反馈意见，并进行分析讨论制定方案，实现持续改进，为后续工作做好经验积累。

4 结束语

PLM的思想是对信息进行一体化管理，避免信息孤岛的存在。航天发射的复杂性注定了围绕航天发射服务头绪众多、信息繁杂。本文以航天发射服务为对象，引入PLM进行管理，是保证质量实现信息化靶场的有益探索。它便于对既往积累的经验进行系统化的整理，将实际的工作变得更加科学化、规范化，实现航天发射可靠性的提升，是对现有质量管理体系的一个有效补充。而且，作为一个开放性的管理系统，航天发射服务中的PLM系统可以根据具体的应用情况进行调整优化，以满足高质量、高效率地完成各种任务。同时，根据以人为本和环境保护的要求等，确保职业健康、实现绿色发射的需求也不断对航天发射提出新的要求，这些也可以逐步纳入PLM系统加以管理，这需要作进一步研究。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/26/2010)


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