PLM系统：数字互换操作的必要性

作者：波音公司首席工程师 Ross Downing

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 从单一数据源将产品标准数据以多种形式传输到多重平台 有人用CAD系统创建了3D零件和组件。这些工具会告诉你零件之间相互是否会有干扰，可以对结构品质进行分析。有人使用产品数据管理（PDM）工具，从CAD系统中调用数据，创建材料清单，将数据传输给计划系统，编制出机器操作工人需要遵从的工艺顺序；将数据传输给采购系统，让采买人员知道何时订购更多零件。在设计和制造业里，对自动化和数字化互换操作，我们已经习以为常。尽管如此，我却常常遇到一个很突出的例外。 当某项设计需要某种产品标准时，如一种标准产品，或材料规范要求的某种材料时，或者工艺规范规定某项工序时，我不得不离开数字世界，调出一份纸质文件或查看一份PDF文件。所有的自动化都没有了，我必须阅读并手工解释这些文件，并传输我手上需要的数据。 问题是，如果标准数据不是像其他设计和制造数据那样实现了数字化和自动化，人们为什么要在乎呢？答案很简单。 在航空行业，标准几乎经常构成产品定义数据的一半。一半数据为数字数据，一半数据为纸质数据，会产生问题。这有点像使用某种税收软件，软件为你进行一半计算，而将你的退税的一半以电子文件的方式发送给你，让你以手工方式进行其余计算，并将退税的另外一半用电子邮件的方式进行发送。以手工方式将PDF标准数据传输到数字系统中，同时以手工方式维护数据和维护配置控制，不但成本昂贵，耗费时间，而且容易出错。我们需要能与其他系统进行互换操作的数字形式的数据。 有人会问，为什么不把标准数据重新键入CAD、PDM、制造和采购系统中呢？同样，答案也很简单。 这些产品寿命周期管理（PLM）系统里的产品专有数据和产品标准数据具有完全不同的寿命周期。正是标准的不同寿命周期赋予了这些标准相当价值。每次标准进行修改时，输入设计系统的标准数据均需进行修改。将标准数据既输入到标准发放系统，又输入到设计系统，也将产生配置管理方面的问题。实际上，在以哪一个为准和当其不同步时，使用哪种数据方面，也会发生问题。独立标准可容许人们进行改进，添加选择方案，而不必修改产品设计。这有利于设计的重复使用，降低成本。标准数据的维护和配置管理需要分开单独进行，但是，需要能够与产品专有数据进行数字化互换操作。 向数字化迈进 早些时候，随着我们看着产品专有数据不断地被数字化，我们在波音公司工作的许多人认识到标准数据与产品专有数据间的不同。在过去一二十年里，随着PLM系统的成长，我们已经经手过几个项目，在这些项目里，我们开始推动标准数据向数字化的方向前进，并以数字化的方式提供数据。其中，有一些颇值得关注的项目。 我们开发了产品标准‘智能向导’，该向导利用工艺规范的逻辑数字解释对其进行自动引导和解释。这些‘智能向导’非常好用，因为从事生产的人们不必再阅读和解释规范本身了。‘智能向导’提出一些有关工序和具体工作区域的问题，然后，提供出简短、具体的工作指令，仅只涉及到数值和完成任务所需之部分规范。 我们开发了一种应用程序，称为一体化产品标准管理网关(iPSMG)，可将标准零件说明和CAD模型、材料说明以及工艺说明直接提供给CAD和PDM系统。设计工程师可以选择单个的零件和说明，或者运行知识库，利用设计规则以及约束和标准数据自动地正确选择相匹配的零件、材料和工艺说明。一旦选择好之后， iPSMG将使用一个公用程序，自动创建标准零件的CAD模型；然后，它将以正确格式将零件模型和零件、材料及工艺说明放置到CAD和PDM系统中的正确地方。 我们开发了一个多种系统的综合系统，称为数字化数据产品标准(PSDD)。这个系统为波音编撰的产品标准和相关数据提供数字化编撰、内容管理和配置管理系统。当一个新标准或经过修改的标准出版时，它生成一个PDF文档，并自动将来自标准的数字化数据输入到应用系统中（如‘智能向导’和iPSMG）。PSDD为我们的标准提供了一个单一来源，因此，我们的标准可以与需要标准数据的我们的其他系统互换操作。 单一战略 五年之前，事情变得清晰起来，我们以前创建的东西需要整合成单一策略。我们编制了波音产品标准长期战略规划。该战略的关键，是树立一个目标，让标准使用者不需要通过PDF文档对标准进行存取。取而代之的将会是，当需要时，最佳数量的规范信息将以基于角色的格式提供给使用点，只需要少量手工干预，或者无须手工干预。这项策略还派生出一些其他目标： 将产品标准技术提高到产品设计技术水平（CAD、PDM等等），并确保数据能够与其他产品定义数据和系统互换操作（使用面向服务的结构体系，便于数据互换操作。） 从单一权威来源管理和提供产品标准，并在出版时，自动将数据输送给所有交付系统。 无须重新键入数据。一次性编撰标准数据，即可从单一权威来源提取数据（不同标准可能来自不同的单一来源）。 使用一种能够让标准数据（数字、公式、条件、逻辑等）实现数字化的模式编制标准，并可以用所有必要格式（PDF文档、CAD模型、数字文件、智能系统的逻辑和条件释义等）出版标准数据。 鼓励并支持为产品标准开发一种政府和行业范围的公用数据模型和层次结构本体（hierarchical ontology）。 成本、节省 我们已经开发的与标准相关的数字系统尚未应用于波音公司的所有标准或所有下游PLM系统；但是，所有这些与标准相关的数字系统已经用于我们的某些标准和系统。所以，在我们已经实施这些系统的地方，我们在我们的工作和投资上得到了些什么？从负面而言，编制标准的成本和复杂程度增加了。这是意料之中的事情。从正面而言，与标准相关而反复发生的制造和产品支持成本下降了。与增加的编写成本相比，节省的数量级更大。我们减少了引导和解释标准所需的时间。我们取消了数据的重新键入工作。我们减少了由于标准解读错误而引起的返工工作量，提高了产品质量。我们提高了使用系统的数据的互换操作性，提高了数据质量。效益延展至整个供应链。 协同工作 既然我们已经完成了所有这些工作，我们希望说服业界的其他人也步入类似路径。我们认识到，为了获得全面效益，我们不仅需要从我们自己的标准中获取数字数据，也需要从其他企业获取数字数据。我们使用政府和行业标准，我们也需要让那些数据实现数字化。由我们制作衍生标准作品，将来自其他来源的标准实现数字化，成本会非常高昂，而且可能引发版权方面的问题。最佳方案是让所有标准拥有者使用共同的本体（ontology）提供数字形式的数据。在当今的世界上，我们会采用来自于供应商、合作伙伴和其他标准编撰组织（SDO）的标准数据。我们会将这些数据与我们的数据整合，并将其用于我们的PLM系统上。另外一方面，我们也将给我们的客户、供应商和合作伙伴提供数字化的标准数据和服务。这样，数据将会实现无缝移动。 我们不可能单枪匹马地完成这项工作。波音公司是行业连接网络中的一个组成部分。我们正在努力说服其他企业让他们了解，拥有与PLM系统数据同等水平的标准数据，可以降低成本，提高质量。波音公司仅只编撰我们使用的那部分标准。我们正在努力说服其他SDO组织，让其了解同时提供数字化标准数据和PDF文本数据蕴藏着新的业务机遇。尽管我们的IT职员极其精明，但是，波音公司终究不是一家软件企业。我们正在努力说服软件解决方案提供商，让其了解数字化标准应用软件存在的机遇。 现实情况是，我们并非唯一在进行这项工作的企业，而且我们的方法也并非唯一的解决方案。还有其他人在努力解决同样的问题，但是，问题是我们中的多数人都是仅仅在自己的世界中努力工作，而且可能正在向不同的方向前进。我们并不想告诉每一个人，什么是解决方案，我们只想参与解决方案的确定工作。如果我们作为一个行业一起行动，而不是单打独斗，我们将降低我们各自的成本，而同时增加我们的效益。仅仅我们的数据互换操作性的综合成本这个项目，每年估计均在数十亿美元。如果我们能开发标准的标准化数据模型，如果我们能开发可以无缝分享数据的标准系统和应用软件，我们大家都可从中获益。任何的改进均会对（财务）底线产生立竿见影的效果。 谁知道，或许有一天，我们的标准系统也会像我们的汽车和电话一样实现智能化。 一个标准 由于波音公司执行了想在整个企业内使用主要来源标准数据的雄心勃勃的计划，PART解决方案被用于编撰、出版和在多重CAD/PDM环境中部署这些综合标准。在PDM系统中管理标准的传统方法被证明是难于管理的，如果不是无法管理的话。PDM系统中，万一要用的标准数量大到难以管理控制的地步，当需要时，几乎不可能查找和重新使用这些零件标准。传统而言，设计工程师团队在其选用的CAD系统中，建造零件模型，而这些应该由SDO标准组织在一个不可知的CAD平台上创建和管理。这包括经常统称为标准件的供应商零件，或商品类型的零件。同时，我们想到的还有全国电动机协会（NEMA）的电动机和全国流体动力协会（NFPA）的液压缸。由于企业希望寻找新的方法，取消非增值的设计任务，减少市场目标营销所需的时间，如果能够有一种及时的标准系统，快速创造出零件，并随后在PDM系统中对其进行管理，那将是颇具吸引力的一种范式。

文章内容仅供参考 (投稿) (1/5/2013)