PDM在飛機(jī)制造工裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究
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1 引言
近年來(lái)，飛機(jī)制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變革，采用模線樣板、標(biāo)準(zhǔn)樣件、零件成形模具與裝配型架的模擬量傳遞體系的傳統(tǒng)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造方法，已向數(shù)字化樣機(jī)、數(shù)字化預(yù)裝配、數(shù)控加制造方案，將對(duì)飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)制造提出更高的要求，原有運(yùn)作機(jī)制、
項(xiàng)目管理以及工程數(shù)據(jù)管理體制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行的業(yè)務(wù)需求。此外，在工裝設(shè)計(jì)部門已采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，對(duì)飛機(jī)裝配過(guò)程進(jìn)行模擬，并對(duì)工裝關(guān)鍵件進(jìn)行有限元分析；在工藝裝備元件上，與外形有關(guān)的型面均采用數(shù)控加工；在部分型架安裝中采用CAT光學(xué)工具系統(tǒng)。通過(guò)應(yīng)用CAD、CAE、CAM、CAT技術(shù)，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，使企業(yè)取得了明顯的效益。但隨著各計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)日臻成熟，各種應(yīng)用單元都自成體系，彼此之間缺少有效的信息共享和利用，隨之而來(lái)的大量電子數(shù)據(jù)日漸增多，數(shù)據(jù)管理、利用沒(méi)有有效手段。因此，飛機(jī)工藝裝備部門迫切需要一套項(xiàng)目及工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，來(lái)解決目前在工程數(shù)據(jù)管理、工作
流程管理等方面存在的問(wèn)題。
PDM作為管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息與過(guò)程，支持并行工程的關(guān)鍵使能器，是解決目前存在問(wèn)題的最佳方案，也是企業(yè)計(jì)算機(jī)信息化發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。
2 PDM原理
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM，Product Data Management）是幫助工程技術(shù)人員、管理人員在產(chǎn)品全生命周期中管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)與產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程的工具。PDM系統(tǒng)確保跟蹤設(shè)計(jì)、制造所需要的大量數(shù)據(jù)和信息，并由此支持和維護(hù)產(chǎn)品。
從產(chǎn)品來(lái)看，PDM系統(tǒng)可幫助組織產(chǎn)品設(shè)計(jì)，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)修改、跟蹤進(jìn)展中的設(shè)計(jì)，及時(shí)方便地找到存檔數(shù)據(jù)以及相關(guān)的產(chǎn)品信息；從過(guò)程來(lái)看，PDM系統(tǒng)可以幫助協(xié)調(diào)組織，諸如設(shè)計(jì)審查、批準(zhǔn)和變更，工作流優(yōu)化，以及產(chǎn)品發(fā)布過(guò)程事件。PDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了并行工程、敏捷制造和精良生產(chǎn)等概念。
許多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到：實(shí)現(xiàn)信息的有序管理將成為它們?cè)谖磥?lái)的競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位的關(guān)鍵因素。PDM是制造企業(yè)信息化不可缺少的重要組成部分。世界著名的PDM咨詢公司CIMdata在其實(shí)施PDM的報(bào)告中指出：在被調(diào)查的企業(yè)中有98%的企業(yè)計(jì)劃實(shí)施PDM。當(dāng)前，PDM正成為制造業(yè)的熱點(diǎn)。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，PDM的應(yīng)用能使產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期縮短25%，減少工程設(shè)計(jì)修改14%，加快產(chǎn)品投放市場(chǎng)進(jìn)度50%-80%，總成本削減25%以上。
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3 存在的問(wèn)題及解決方案
目前洪都集團(tuán)公司在飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中存在因?qū)崿F(xiàn)企業(yè)數(shù)字化而產(chǎn)生的兩個(gè)問(wèn)題：一方面是基于PDM的工裝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)并行問(wèn)題，另一方面是工裝設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)管理問(wèn)題。PDM技術(shù)是解決目前存在問(wèn)題的最佳途徑，為此，選擇PDM作為解決問(wèn)題的支持平臺(tái)。
3-1 PDM產(chǎn)品選擇
根據(jù)PDM商用軟件的功能、系統(tǒng)的開(kāi)放性、系統(tǒng)的集成性以及技術(shù)服務(wù)等主要因素對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行考察，結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在企業(yè)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用情況，選擇EDS產(chǎn)品iMAN。
3-2 實(shí)施目標(biāo)
具體實(shí)施目標(biāo)如下：
建立完善的工藝裝備產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)工裝設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行文檔管理；建立安全管理機(jī)制，制定權(quán)限規(guī)則；
建立工作流程管理，審批和更改規(guī)范化；
建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理機(jī)制，匯總和統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品明細(xì)表及各類清冊(cè)；
集成和封裝企業(yè)內(nèi)相應(yīng)的應(yīng)用軟件。
3-3 IMAN功能模塊的定制
一方面，出于成本方面的考慮，不可能在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上都安裝PDM完整模塊；另一方面，根據(jù)不同工裝產(chǎn)品部門以及工裝產(chǎn)品不同階段的工作角色，來(lái)定制iMAN功能模塊。定制iMAN應(yīng)用模塊如下：
iMAN基本模塊；
產(chǎn)品配置模塊；
高級(jí)配置模塊；
工作流程模塊；
圖像管理模塊；
開(kāi)發(fā)工具；
應(yīng)用程序接口；
iMANWeb。
3-4 關(guān)鍵技術(shù)分析
將PDM系統(tǒng)在本地化實(shí)施過(guò)程中關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)概括如下：
產(chǎn)品對(duì)象定義及編碼；
產(chǎn)品對(duì)象屬性定義；
數(shù)據(jù)模型關(guān)聯(lián)性；
支持基于并行工程的工裝設(shè)計(jì)過(guò)程管理；
安全訪問(wèn)機(jī)制。
4 技術(shù)實(shí)現(xiàn)
PDM系統(tǒng)的功能，尤其是其文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置、流程控制以及權(quán)限管理功能，必須能夠支持工裝產(chǎn)品形成過(guò)程中各階段的工作。同時(shí)，采用并行工程等先進(jìn)的工程方法時(shí)，PDM 系統(tǒng)的應(yīng)用功能必須能夠提供有力的支持。通過(guò)iMAN產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理功能把工裝產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文件聯(lián)系起來(lái)，配置管理描述了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隨批架次變化情況，文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理為配置管理提供了基礎(chǔ)。此外，PDM系統(tǒng)與CAPP、ERP等集成也十分重要。
4-1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)和文檔管理
在企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息化過(guò)程中，大量計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用程序應(yīng)用到飛機(jī)設(shè)計(jì)制造部門，由于這些互不兼容的軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式不一致，存儲(chǔ)介質(zhì)亦是各種各樣，再加上人員組織管理的不同，使得企業(yè)無(wú)法在管理、設(shè)計(jì)、工藝和制造部門之間以及相關(guān)企業(yè)間有效地傳遞數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)信息共享。信息傳遞主要是通過(guò)書(shū)面文件、報(bào)表、電子數(shù)據(jù)及電話聯(lián)絡(luò)方式。此外，這些信息由于系統(tǒng)軟件的高效而迅速地產(chǎn)生，已形成爆炸性的增長(zhǎng)趨勢(shì)。PDM系統(tǒng)的文檔管理功能就是為解決這一問(wèn)題而設(shè)置的。它把產(chǎn)品生命周期所有信息載體———文件管理起來(lái)，確保數(shù)據(jù)的一致性、有效性、完整性和安全性。這也是實(shí)行飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造并行工作機(jī)制的基本環(huán)境支持。文檔管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：數(shù)據(jù)對(duì)象建立、數(shù)據(jù)組織模型、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、文檔管理功能的實(shí)現(xiàn)以及數(shù)據(jù)檢索功能。
4-2 工作流程管理
PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集中管理和安全性，而流程管理模塊則對(duì)產(chǎn)生
這些數(shù)據(jù)的過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，可以建立串行或并行的工作流程，使得工程技術(shù)人員并行地協(xié)調(diào)工作。當(dāng)用戶打開(kāi)自己的任務(wù)箱（inbox）時(shí)，就可以看到最新的工作任務(wù)清單和相應(yīng)的文檔，然后通過(guò)集成的應(yīng)用程序就能進(jìn)行相應(yīng)的工作。項(xiàng)目發(fā)起人或執(zhí)行人可以通過(guò)- 作業(yè)流程查看器.隨時(shí)查看整個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行狀態(tài)，直到該工作全部完成。
4-3 權(quán)限管理
在產(chǎn)品研制過(guò)程中，按傳統(tǒng)方式，數(shù)據(jù)經(jīng)不同人員的不同操作后得到最終確認(rèn)，而在iMAN中是由流程管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在流程的執(zhí)行過(guò)程中，不同節(jié)點(diǎn)上不同角色的用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限是不同的，通過(guò)在定義流程模板時(shí)設(shè)置不同節(jié)點(diǎn)的不同角色以不同的權(quán)限來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在流程執(zhí)行者以外的用戶對(duì)這些數(shù)據(jù)也擁有不同的權(quán)限。這一切都通過(guò)在iMAN中定義的權(quán)限規(guī)則樹(shù)來(lái)控制。
4-4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理
利用PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理(Product Structure Management)功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工裝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置信息和物料清單（Bill of Materials）的管理。工裝設(shè)計(jì)人員可以利用PDM提供的圖形化接口來(lái)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看和編輯。PDM系統(tǒng)通過(guò)有效性和配置規(guī)則來(lái)對(duì)系列化產(chǎn)品進(jìn)行管理。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置規(guī)則是由系統(tǒng)管理員按企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置規(guī)則（批架次）預(yù)先定義好，根據(jù)產(chǎn)品的版本和工作狀態(tài)等來(lái)決定。PSM把產(chǎn)品定義的全部數(shù)據(jù)，包括工裝產(chǎn)品三維A 二維模型、分析數(shù)據(jù)、技術(shù)說(shuō)明、工藝文件等，都與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建立了聯(lián)系，使設(shè)計(jì)和審核人員能夠很方便地知道某一項(xiàng)變化所造成的影響。同時(shí)多視圖功能為不同部門提供了從不同的角度來(lái)配置BOM的功能。
iMAN系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理模塊提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建與編輯和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配置這二個(gè)方面的功能。
4-5 集成封裝各應(yīng)用軟件
與CAD/CAM集成
在iMAN中實(shí)現(xiàn)企業(yè)的產(chǎn)品并行研制工作會(huì)涉及大量的CAD/CAM/CAE應(yīng)用，而iMAN能有效地集成CAD/CAM/CAE軟件，在iMAN中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品并行研制。
封裝各應(yīng)用軟件
iMAN系統(tǒng)對(duì)以下一些常用軟件（諸如Word、
Excel、MSphotoedit、AutoCAD、AcrobatReader等）進(jìn)行封裝，對(duì)封裝的文件系統(tǒng)提供檢入/檢出的機(jī)制（Check-in/check-out），防止多人同時(shí)修改同一個(gè)數(shù)據(jù)文件。
5 小結(jié)
本文通過(guò)研究如何在洪都航空工業(yè)集團(tuán)工裝部門應(yīng)用PDM，并結(jié)合并行工作思想，來(lái)解決因CAD/CAM/CAE在飛機(jī)工裝部門的不斷深入應(yīng)用而出現(xiàn)的工裝數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量等關(guān)鍵工程技術(shù)統(tǒng)一、有效的協(xié)同工作機(jī)制問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)工裝設(shè)計(jì)、制造到測(cè)量數(shù)字化的規(guī)范管理。