PLM在JSF项目中的应用

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欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 一、项目背景 作为下一代、高性能的军用飞行器，JSF(联合攻击机，定型后称为F-35)项目是美国军方历史上最大的军火采购项目，总价值大约 $7500～10000亿美元。五角大楼打算在波音和洛克希德·马丁之间选择，1996 年五角大楼分别拨给波音和洛克希德·马丁公司一笔投资，要求研制下一代中档战斗机，并希望在两个竞争者之间做最后的选择。2001年11月2日揭晓，由以洛克希德·马丁公司为首的联盟中标。 二、项目介绍 JSF将是现有战机F-16、F-18等战机的替代型号，属于下一代、多角色的先进的军用战斗机，可用于美国空军、海军和海军陆战队，英国国防部以及世界上其它美国的盟友。一批 5000架的庞大的机队将由世界上最好的飞机制造商的联合体来设计和制造。对这个机队的使用和维护服务将一直延续到21世纪中叶。 美国国防部对JSF的要求是“一个型号三种版本”，即要适合空军、海军和海军陆战队使用： 常规型号(空军) 航母型号(海军) 短道起飞(海军陆战队) 由于这三种用途的JSF型号将建立在同一个飞机主体上。一个公共的数字化平台将是极其关键的，它要能够在所有的变形数据中集合和充分利用系统的共性数据，以降低成本和节省设计制造时间。此外，使用一个公共的数字化平台也能够让JSF的团队建立一个客户化的系统，去满足那些打算选用JSF的各个国家和地区的不同的要求。JSF机型的采购使用情况，美国以及英国军方已经决定采购约3000架，美国的盟友(包括北约、加、澳、沙特、日、韩、新、马、泰、印尼、巴、台湾等)决定或有意向采购2000～3000架。 JSF项目由洛克西德·马丁、诺瑟若普·格鲁门及英国宇航公司共同承担，并联合近30个国家约30家供应商共同生产制造。 总体情况是： 主要的承包商(“ Team JSF”)：洛克西德·马丁、诺瑟若普·格鲁门及英国宇航公司； 第二级转包商：罗尔思·罗依斯、普惠、霍尼韦尔； 第二级转包商：大约24 个国家的供应商； 初期的客户：美国空军、海军和海军陆战队以及英国军方； 其余客户：28 到30个国家的政府或军方。 在美国五角大楼仔细地考察和监督下，洛克希德从现在至未来2009 年的设计和生产阶段，要大约生产出3000架飞机，主要是配备美国军方，随后，将是英国和美国的盟友们。整个的JSF项目周期大约将持续 40～ 50年，其中的生产周期将大约持续20～25 年，使用和维护周期将持续25~30年。 三、项目挑战 1. 打造全球数字化协同网络 这将是历史上第一个真正全球化的虚拟企业(图1)，专门用于建造最先进的、高性能的军用飞行器。在这个虚拟企业中，EDS的 Teamcenter 航太和国防解决方案(ADS)将被作为一个“数字化枢纽”而使用，目的是让参加这个巨大的项目中的所有的企业成员都可以无缝地、协同地工作在一起。 2. 最终超过 5 万用户的规模 时间进度表和成本的控制，将高度地取决于所使用的协同软件。这将是洛克希德·马丁公司保持这个合同不花落别家的关键，因为，仍然有可能在某一个环节上丢掉合同，尽管这种可能性是很小的。 有许多的“软件孤岛”存在与JSF项目之中，亟待管理。一个惊人的数字是：支持飞机运行的编码就有1500万条之多，其中 600万条是飞行之中的指令，900万条是地面指令。35 个软件流程需要在项目启动前准备好，这些流程又需要大约 400个软件工具来进行支持。它们大约主要分为90类。 要在这个虚拟企业中管理好各个子系统，协同软件的用户数目将是一个很大的数量。初步的估算是大约配置10000个 Teamcenter 用户许可证，最终将达到和超过 50000用户的使用规模。 3. 极其安全但是又可以即时访问 这个极其安全但是又可以即时访问的环境能够让世界上一万多人协同工作，从洛克希德的设备一直到它的合作伙伴以及供应商的现场，跨越了各种网络形式，特别是因特网。因为设计的考察和评估都可以以虚拟环境的方式进行，因此项目的进展实施将会更快、更省钱。 “ 当它完全实现时，它将是世界上超乎想像的最复杂的虚拟企业。”来自洛克希德·马丁公司的 Tim Nichols 说：“这些飞行器的技术基本上每 5 年变更一次，因此跟踪这些变化和重新使用变化后的数据是十分关键的。” “ 每一个人，从设计团队到供应商，需要能够访问最近的数据、三维造型和工程图纸。” Giga 的分析专家 Erica Rugullies 说：“如果没有一个PDM(产品数据管理)系统，数据无法有效和正确地传递，承包商们将不得不把三维模型或图纸打印到纸面上，然后迫使贸易伙伴去在他们自己计算机上重新做造型或绘图。这种浪费和耽搁是难以想像的。” 4. 可以经由 LAN 、 WAN 和因特网访问 适用于局域网、广域网、企业内(外)网、因特网等各种网络。 5. 与任何 CAD 系统兼容 实体造型是相当新的技术应用。诺瑟罗普·格鲁门公司是在10年前开发军机(B-2轰炸机)的先锋，波音也在它的商用飞机波音 777 机型上使用了这样的技术。但是，JSF是第一架完全使用三维实体造型技术设计出来的飞行器。在JSF整个的虚拟企业中，各个不同的承包商和合作伙伴使用着各种 CAD 系统。因此，与 CAD 系统的集成也就成了一个比较关键的问题。 航太领域在过去的十年中更多的是应用信息技术来提高生产线上的制造效率，而不是为了把设计做得更完美，或者是为了提升软件使用经验。当第一对波音 777 的机翼被完美地加工出来的时候，曾经引起工业界一片羡叹之声。但是，还从来没有一个企业能够像JSF项目这样把信息技术从设计到制造到交付到服务支持这样极其复杂的过程中予以使用。 6. 任意规模，随意配制，健壮 + 实践验证 JSF项目要求协同软件必须具有任意规模、随意配制的特点，不能因为系统的逐步扩大而以牺牲系统性能为代价。而且，协同软件必须是健壮的，经过多年的实践检验的，实施成功率非常高的。 7. 有信心进行高速度的有效的部署 对于一个F-16战斗机来说，从订单到交付的时间为15 个月，而JSF要减少到 5 个月。高速度的、有效的部署是十分重要的。为了成功，JSF项目将会在精益制造上做出更高的效率承诺。来自洛克希德·马丁团队的高层经理们说将能做到这一点。在下一年第一或第二季度，当金属切削开始时，公司保证它的先进的制造和装配过程将减少大约90% 的JSF的加工时间，减少 66% 的制造时间，制造成本和零件数量都降低 50% 以上。 但是，JSF的以性能为基础的合同又在生命周期成本添加了额外的费用，因此它将花费很多的“高精尖”的制造工艺来满足五角大楼的标准。JSF是一个不同于美国历史上任何一种军机的不断衍变的产品。一旦飞机开始进入服役，用于设计和装配一架 JFS 的同样的数据将被用于支持和后勤维护。它是一个用于制造、支持、衍变规划的原形。 四、选择EDS的理由 值得一提的是，在JSF项目花落谁家尚不明朗时，波音和洛克希德·马丁两个JSF团队在项目的概念设计阶段(1996 ～2000)，都曾经同时选择 Metaphase 、 Windchill 作为系统集成工具，并完成了最初的三架样机。波音和洛克希德·马丁两个JSF团队在做着项目竞争，同时， Metaphase 、 Windchill 两个PDM系统也在做着系统集成的竞争。最后，获得JSF总承包合同的洛克希德·马丁公司在2001年初正式宣布了这样一条消息：选择 SDRC (现为EDSPLM Solutions 的一部分)的 Metaphase (后升级为 Teamcenter)作为洛克希德·马丁公司的PDM标准解决方案。其原因有几条： 1． Teamcenter 的专门用于航太和国防的 ADS 解决方案能够让分布在美国和欧洲的数千个工厂、车间之间进行紧密的协同工作。同时，它的任意规模、任意配制的特点，也让跨越多个公司的全球的上万名用户能够快速共享产品数据。 2． Teamcenter 预先配制好的 ADS 功能模板能快速产生产品结构，实现工程发放过程的自动化。 3 ．不仅能够很好地集成洛克希德·马丁的 Catia ，而且也能够很好地集成诺瑟若普·格鲁门公司的UG，以及虚拟企业中其它的多种 CAD 系统。有意义的是， Teamcenter 把以前访问 CATIA 的时间从数天提高到了数分钟，并且比其它的软件提高了对数据的重复利用性。 4 ． Teamcenter 的数字化大装配功能提供了虚拟样机环境，让项目人员在还没有实际样机的情况下就及早地介入了项目，加速了项目的进程，降低了总成本。 5 ．洛克希德·马丁在JSF项目上的经验与 Teamcenter 的 ADS 解决方案相结合，将为后续的项目(如：新款 C-130运输机)中实现快速地实施 PLM (产品知识管理)系统提供有力的保证。 6 ．EDS的 Teamcenter 在JSF项目中可以扮演“数字化枢纽(Digital Linchpin)”的角色，把这个巨大的虚拟企业中的数十种软件都集成起来。 五、项目背后的故事 JSF的信息技术体系结构包括14 个基本的系统。其中的11个提供数字化设计和制造过程的框架。这些使得机身团队可以作为一个虚拟企业来运作，每一天中的任何时间都可以实时访问当前的数据。即使像现在正在洛克希德·马丁公司内进展的 F-22项目，也不能做到实时交换它的所有的数据。 在企业成员的分布上，目前包括在欧洲的一个主要的合作伙伴和11个(截至目前为止)分包商，它们都纳入了美国政府的考虑和出口控制之中。 “ 产品数据必须在一个全球范围内分布和共享。它可能具有30年或更长的生命周期。在开始去寻找这些软件之前，洛克希德在想着如何满足它的客户和供应商的需求了。”洛克希德公司的 Peden 说：“我们的客户有很大的发言权说他们需要什么。我们并不是光坐在那里说说而已——‘所有的好软件是什么？'——我们跟随客户的要求来不断地演进我们的想法。” ERP (企业资源规划)软件是一个传统的扩展业务运作的核心。在选型初期，由于洛克希德·马丁的 Fort Worth 子公司当时在检测它的原有软件系统的“千年”问题，它的JSF团队希望随后上一个全公司范围内的 SAP R/3 系统。但是一些事件和制度上的警告阻止了这个想法。 作为公司改组的一部分，洛克希德·马丁公司当时正在把它的三个航空公司：位于乔治亚州的 Marietta 、加州的 Palmdale 和 Fort Worth 合并为一个运作单位。在JSF项目——这个最大的、也许是最后一个的项目竞争中做出这个合并决定是一个巨大的挑战，在美国历史上，这是一个令人畏惧的有人驾驶的战斗机的竞争。因此，再增加一个第三大的任务(注：第一大是争JSF，第二大是合并)，从上到下地去实施一个 ERP 软件而去改造公司的业务流程的想法，没有被洛克希德·马丁公司采纳。 SAP 软件的昂贵的价格、复杂的实施以及制造 BOM 与工程 BOM 的脱节等因素都是被考虑在内的原因。 六、JSF与EDS 经过审慎评估，JSF的核心体系结构最终选择了 SDRC 的 Metaphase 产品生命周期管理(PLM)软件。这可能是一个长达几十年的选择。 “Metaphase 获得了很高的评价，灵活、开放的体系结构使得它能够处理分布式的伙伴关系。”洛克希德公司的工程流程高级经理 J.S. Gleeson 先生如是说。“此外，洛克希德发现，由诺瑟若普·格鲁门公司下属的 Logicon 公司所做的 Metaphase 的客户化工作，可以满足军队的性能需求，因此，改进后的软件被JSF项目选中” Gleeson 先生解释到。 在EDS合并了 SDRC 和 UGS 公司以后，EDS加速了把 Metaphase 升级成 Teamcenter 系统的步伐，并且把 PLM Solutions 建设成为了一个有12亿美元年营业额的单独的业务部。JSF合同是 PLM Solutions 继福特、通用之后的第三大的合同，而且具有超过前两个的潜力。 PLM Solutions 的总裁 Tony Affuso 说：“JSF对我们来说是一个战略性的项目。我们公司正在俄克拉荷马的 Tinker 空军基地做一个领航员项目来帮助开发无线的技术，以支持 Teamcenter 的新功能。其结果将让项目经理们能使用移动电话，透过加密码来发送变更命令。” 位于加州的诺瑟罗普·格鲁门公司以及位于英国的 BAE 公司将维护它们自己的基于主 PLM 系统的镜像系统。来自普惠公司(也是一个 Metaphase 的用户) F119 发动机也将被看作是由政府供给的设备。 七、其它JSF使用到的关键子系统 在 Teamcenter 管理之下的其它关键的JSF子系统包括： Telelogic 公司的基于需求的动态对象系统为飞机的任务系统提供了文档需求，处理工作包，维护可追溯性，追踪测试以及校验文档。 数字化大装配的关键角色是处理干涉检测，产品结构的可视化管理，这部分的工作由EDS的可视化装配系统软件(e-VIS)来完成。 零部件管理由 Technologies/Aspect 的 i2软件来完成。工程师们在 i2中搜索并可以在 Metaphase 的数据库中提交和保持一个现有零件的通知。 MSC 的 Mvision 扮演一个类似的 Aspect 的角色用于原材料的管理。 JSF用 Catia Data Manager 和 Catlink 以及专用软件来作为 Catia 与 Metaphase 的中间接口。现在它们正在被来自 T-Systems 公司(前身是德国的 Debis Systemhaus)的 CMI 所替代，原因是 CMI 能够支持JSF的客户的分布式的数据。 CMI 也支持用于(ITAR)的电子化会签。但是， Catia V.5 版的 Cadam 将是应用 ITAR 一个问题。 成本和进度需求由 Artimis 公司的 Project View/Cost View 管理。因此JSF的客户们可以在一个一览子的视图中随时了解他们的进度是否合适以及经费使用情况。 达索的 Delmia 软件提供工厂 / 生产线布置仿真。 某几个自开发的专用软件在洛克希德·马丁公司也起着特殊的作用。它的 MRPⅡ 软件保持一个主要的生产进度表以及用于存货目录的项目需求。 Atlas 用于分析战场上的产品性能表现，这个软件已经在 C-130和 F-22项目中应用，评估平均失效时间。 洛克希德·马丁公司的 Livelink-Open Text 软件提供给JSF项目一个基于数字化图书馆的功能。持续地升级更新后，未来的用户功能包括可以从手持式移动设备中接受数据，以支持分布式的排队维护操作，交换技术文档和图纸。 工艺规划和车间管理任务由 HMS 公司的 SFM 和 CAPP 软件来完成。 PTC 的 Windchill/Infoengine 提供了用户访问来自其它系统的数据的界面，给出了一个系统成本的窗口。 BAE Systems-IFS 有限公司正在提供基于 Web 的分布式的 ISF 应用软件，用于飞机在飞行中的自诊断。这个系统类似于在民机波音 777 中所使用的程序。但是由于军机的特殊的复杂性，它还需要独特的数据管理能力。JSF团队正在定义将使用什么样的手持式装置。但是它们包括条形码扫描功能来自动地纪录在航线上的设备变化。 “ 数字化技术是JSF成功实施的核心问题。没有它，洛克希德·马丁团队不可能完成它所承担的目标。它的制造和支持系统不可能被精确地调整，并由此它们需要更多次的反复和更多的权衡。”来自洛克希德·马丁的 Mestad 总结到：“如果说JSF项目是由一种灵丹妙药来支持运作的话，那么这个灵丹妙药就是软件。” 八、项目近况 由于提高了系统的整体协同性和信息集成性，与传统的战斗机开发生产过程相比，经过验证，证明了用于JSF的加工量可以减少90% ，制造时间减少 66% ，成本节约 50% 以上。JSF将减少 50% 的零部件和紧固件的设计。取得这些成就的关键是一个公共的数字化产品数据库贯穿使用在了JSF的设计、制造和装配的各个阶段。 在JSF项目中正在测试 Teamcenter 与包括手机在内移动设备的连接，扩大用户端的数量和种类，提升协同范围。 洛克希德·马丁公司计划在明年再次扩充 Teamcenter 软件的用户数目，以满足日益增长的协同需求。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/21/2005)