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基于Teamcenter设计制造协同平台的构建与关键技术 |
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作者：张振宇 许多 |
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1 引言
由于历史原因，在某些装备行业，长期以来一直采用厂所分离的产品科研生产体制，形成了多个既合作又分离的集团。其中设计所负责产品的需求管理，设计开发和试制、设计定型工作，而生产厂则根据设计所提供的图纸和相关数据进行产品的规模化生产。这些年来，科技发展迅速，装备产品的复杂度和集成性也越来越高，单一领域的装备产品已经很难满足战场需要，导致装备产品研制的广度及深度都有提升，需要设计所和生产厂进行紧密的交流，而一直以来大量的交流工作都是通过人工纸质方式完成，往往数据传输效率较低，且数据的安全性和数据版本的一致性无法充分保证，且过程很难予以控制。厂所分离造成了设计制造流程串行，各部门之间信息交换不流畅，形成信息孤岛，理想的模式该是设计、工艺、制造协同管理，使产品研发的信息充分共享，缩短复杂产品研制周期，提高产品质量。
如何利用数字化协同平台实现企业内部和企业间不同区域的分工合作，以及同生产厂家，外部合作伙伴之间的协作；如何通过数字化协调的管理路线有效地减少协调环节，提高效率和协同数据准确度，降低成本，缩短产品的研制周期。如何推进信息技术在企业经营管理、产品研发与生产中的应用，以信息化带动和促进技术创新能力的提升，是装备行业每个成员单位应深入思考和积极实践的重要课题。
2 总体业务需求分析
2.1 现行业务协同模式
a.数据协同模式
目前，数据协同的模式更多采用传统纸质或光盘的形式。如数据发生问题或要进行更改时，则先通过打电话、开会等方式进行沟通后，再以纸质的技术协调单或设计更改单下发。周期长、浪费时间。
b.流程协同模式
如果涉及数据需要外单位审签时，审签的人员通常利用开会或出差的机会进行审签，不能及时进行审签。
c.信息化建设现状
设计所和制造厂都建设自身PDM设计制造平台，但缺乏有效的协同机制。
2.2 设计制造协同需求
a.通过构建设计制造协同平台实现同一领域内不同参研单位之间进行信息的交互与沟通。
b.通过构建设计制造协同平台实现数据的周转、存储和协调，突破和掌握关键设计技术和制造能力，缩短产品研制周期，实现设计与制造的紧密协同和快速响应。
c.基于IPT的模式，使设计制造协同应用能够面向单一数据源，实现异地流程的审批，提高装备产品的数字化产品设计和数字化工艺设计的质量和水平。
d.实现设计制造即时沟通，通过即时沟通工具实现设计单位与各业务单位（制造厂）之间的快速即时的沟通交互。
3 系统总体框架
设计制造协同平台提供领域层面的信息集成与共享能力，实现跨地域、跨单位的协同数据及工作流管理，全面支持并行工程的实施。系统总体架构如图1所示。
图1 系统总体框架图
总体框架说明：
从设计制造平台的业务与组织机构的未来战略及长远规划出发，对设计制造协同平台的总体框架进行如下设计：
a.首先从应用的框架来说，以协同中心作为协同平台的中心枢纽，实现协同中心对产品研发任务全生命周期的研制数据进行总控，各业务单位（研究所和制造厂）通过协同中心进行设计制造协同过程中的有效数据交互；
b.从产品平台来说，为了支撑协同中心的建立，以及各业务单位的业务提升，将统一采用先进的系统与工具来搭建该协同平台；采用Teamcenter作为产品全生命周期管理方案的PDM基础平台；采用NX作为产品三维设计、加工、仿真、检测等方案的基础工具；采用Teamcenter Multi-Site协同工具实现领域中心及各业务单位之间数据与流程的协同；采用Teamcenter Community即时沟通工具实现领域中心及各业务单位之间的快速即时的沟通交互；
c.从支撑的业务规则来说，遵照统一的数据模型，未来可以把确定的共性技术固化到协同平台上；
d.从应用的功能角度来说，在协同平台的基础功能和遵循共性技术的原则下，重点实现能够支撑在领域中心内进行设计与制造协同的核心协同功能。包括数据协同、流程协同、即时协同以及数据安全。
4 业务场景规划
设计制造协同平台场景规划是综合考虑了以下几个方面，形成的灵活的业务场景（如图2所示）：
a.基于产品成熟度进行产品设计与发放。
b.以IPT团队方式参与整个产品设计和工艺准备、产品研制的过程。
c.基于协同平台，灵活应用各种协同技术。
场景复杂，总体来说可以分为三类：
a.社区协同、网络会议：代表紧密的交互式办公，或采用即时协同技术进行及时沟通。
b.厂所间数据发送：采用异步的数据发放和同步技术，进行信息的发布和共享。
c.厂所间异地审签采用灵活的方式，进行工艺审签的处理。
图2 设计制造协同平台场景规划
5 构建协同平台的关键技术
设计制造协同平台的构建需要业务及技术两方面的技术支持。
5.1 业务方面需包含的关键技术
5.1.1 成熟度定义
产品成熟度模型的应用，是设计制造协同的重要业务手段，需要：
a.建立合理的协同机制，支持产品成熟度的定义和应用；
b.产品成熟度的定义，必须尊重产品设计业务、工艺准备现状；
c.产品成熟度的定义，先期可以是比较粗的粒度（例如：整个产品或单元体的成熟度等级），后续进行细化定义；
因此，协同领域内的企业必须依照相关的标准和要求进行产品成熟度的定义，方便设计与制造的协同工作和数据的发布与传输。
5.1.2 数据模型统一
协同平台必须建立在数据模型统一的基础之上，在设计模型与规范的基础上，统一应用系统、统一软件系统的版本。更深层次需要统一数据的分类及编码、统一数据的组织模式以及公共资源。
5.1.3 IPT团队建设
IPT即集成产品开发团队(Integrated Product Team)，负责集成产品开发(IPD-Integrated Product Development)全业务过程的所有任务。IPT团队不是负责整个产品全部的研制工作，而其任务重点应界定在设计所完成最终设计之前，工艺的先期参与。
5.2 技术方面包含的关键技术
5.2.1 多站点协同
Teamcenter Multi-site-多站点协同解决方案提供了贯穿整个企业的半自动化实时数据共享访问。可以实现整个企业内部多设计站点、企业间站点之间的数据共享与交互协同工作。具备完善的安全机制保证数据信息的安全性，控制数据信息的安全受限访问。
5.2.2 即时协同
采用Teamcenter Community（社区协同）软件可以将产品研发相关的各单位之间通过在线会议方式进行技术交流，结合三维可视化技术，快速实现图形数据的分享，有效提升协同的效率。
5.2.3 IT技术支持
通过SOA（面向服务架构）以及WebService技术的支持，可以有效地提高设计制造协同平台的可扩展性以及灵活性。这样协同软件的用户可以更加关注于业务流程的优化，而非底层的IT基础结构，从而获得更强的竞争优势。
6 结束语
目前，设计制造协同平台的基础环境已经搭建完成，并在同一产品研发过程内已经显示出了其应有的效果。有效地减少了往复的交流时间，并对数据的状态进行了有效管理。未来将在不同领域间的不同单位之间进行相应的扩展，以应对未来更为复杂的业务协同需求。
基于Teamcenter的协同平台作为数据共享访问解决方案已经很成熟并得到很多跨国（地域）集团公司的使用，随着全球化进程的深入，越来越多的企业存在异地协同的需求，分布式协同工作将成为企业日常运营管理的常态，协同设计平台的应用与实践将越来越广泛深入，基于Teamcenter的协同平台解决方案也将成为更多公司的选择，推动公司的快速融合和发展。(end)
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(1/10/2013) |
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