隨著我國(guó)城市軌道交通的迅猛發(fā)展，新機(jī)遇要求全新動(dòng)車組、城軌車設(shè)計(jì)周期短，企業(yè)信息化、精益化管理已成為提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，傳統(tǒng)的電氣研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)存在諸多問(wèn)題：（1）現(xiàn)有的電氣設(shè)計(jì)軟件基本處于孤島狀態(tài)，與其它子系統(tǒng)集成性差，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散；（2）電氣設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)手工備份到服務(wù)器文件夾且缺少版本管理；（3）電氣設(shè)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)速度慢，效率低；（4）物料清單（BOM）在產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用系統(tǒng)（SAP）中靠人工逐級(jí)搭建，管理松散，且易出錯(cuò)。以上問(wèn)題導(dǎo)致了傳統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)已不能適應(yīng)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境下復(fù)雜列車系統(tǒng)快速研制的要求，急需圍繞電氣圖紙研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，建立適合自身要求的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理集成平臺(tái)。
基于Windchill的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理集成平臺(tái)的建設(shè)，以解決電氣研發(fā)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題為目的，圍繞電氣研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程和電氣設(shè)計(jì)輸出特點(diǎn)，采用二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)計(jì)工具研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、物料數(shù)據(jù)管理（MDM）系統(tǒng)、SAP 系統(tǒng)的無(wú)縫集成，基于研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公共資料管理，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、流程管理和權(quán)限管理等功能，實(shí)現(xiàn)集成度好，流程清晰，業(yè)務(wù)順暢，使用便捷的平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)。
1 研發(fā)平臺(tái)工具
1.1 電氣設(shè)計(jì)工具
電氣設(shè)計(jì)邏輯復(fù)雜關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，如何在短時(shí)間內(nèi)完成龐大的圖紙繪制，要求多用戶多部門協(xié)同設(shè)計(jì)及管理，保證數(shù)據(jù)的正確性，并準(zhǔn)確完成各類報(bào)表數(shù)據(jù)整理，成為電氣設(shè)計(jì)必須面對(duì)的難題。
本文采用E3（E3.Series）作為電氣設(shè)計(jì)工具，支持多部門多用戶的協(xié)同管理與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師通過(guò)E3.Series 對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，配置的電氣規(guī)則可以檢查項(xiàng)目方案是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，并檢查圖紙中存在的錯(cuò)誤，以便進(jìn)行修改，系統(tǒng)管理員可對(duì)設(shè)計(jì)人員的權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，保證每位設(shè)計(jì)人員只能操作被授權(quán)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，項(xiàng)目數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目?jī)?nèi)部的圖紙保持實(shí)時(shí)更新，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。
項(xiàng)目設(shè)計(jì)中E3.Reports系統(tǒng)支持自動(dòng)生成設(shè)計(jì)部的報(bào)表和工藝部的部分報(bào)表，例如線纜總表、線束表、元器件清單、線束走向表、布線表和剪線表等，以進(jìn)行圖紙正確性檢查。
1.2 研發(fā)數(shù)據(jù)管理工具
研發(fā)部門是車輛產(chǎn)品電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)電路圖、電氣BOM 以及電氣報(bào)表等及機(jī)械設(shè)計(jì)CAE/CAM/CAD 數(shù)據(jù)的源頭，數(shù)據(jù)量大且需要頻繁傳遞、交換、處理和存儲(chǔ)，本文采用Windchill 作為數(shù)據(jù)管理研發(fā)工具，Windchill 是一套集成應(yīng)用軟件，涉及圖文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、生命周期管理、工作流程管理、工程變更管理、零部件分類及重用管理、項(xiàng)目管理、制造過(guò)程（工藝）管理、供應(yīng)商管理、用戶需求管理等全部產(chǎn)品生命周期領(lǐng)域。為提升整個(gè)電氣研發(fā)團(tuán)隊(duì)的溝通和協(xié)作工作效率提供軟件平臺(tái)。
Windchill還提供開(kāi)放的開(kāi)發(fā)接口，為研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與各設(shè)計(jì)工具及公司其它系統(tǒng)集成提供技術(shù)保障。
1.3 公司級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理工具
將SAP定位為公司級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心，所有其他信息系統(tǒng)的構(gòu)建均以SA為基礎(chǔ)進(jìn)行。SAP的許多新產(chǎn)品，包括企業(yè)核心組件ECC（ERP Central Components），全部構(gòu)筑在Web 應(yīng)用服務(wù)器（WebAS）平臺(tái)之上。WebAS 提供了開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，使用HTML、XML等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，支持許多數(shù)據(jù)庫(kù)版本和發(fā)布，可以容納所有的數(shù)據(jù)和配置信息，同時(shí)，WebAS也提供定制功能，可以使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言Jav完成二次集成開(kāi)發(fā)。使得其他功能信息系統(tǒng)可以與SAP集成。
2 平臺(tái)總體方案
針對(duì)電氣設(shè)計(jì)工具與其它子系統(tǒng)集成性差，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散問(wèn)題，提出了將前端電氣設(shè)計(jì)工具E3、MDM 系統(tǒng)、SAP統(tǒng)、研發(fā)電氣數(shù)據(jù)管理工具Windchill以接口方式進(jìn)行雙向集成方案，打通系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通道，保證電氣設(shè)計(jì)工作數(shù)據(jù)流暢通，實(shí)現(xiàn)完整可靠的電氣協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)。平臺(tái)總體方案構(gòu)架如圖1所示。
圖1 平臺(tái)總體方案構(gòu)架圖
平臺(tái)集成方案圖如圖2所示。本集成平臺(tái)通過(guò)Server開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Java構(gòu)建完整后端服務(wù)平臺(tái)，執(zhí)行底層邏輯運(yùn)算與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理；使用跨平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件Apache 與開(kāi)源Web 應(yīng)用容器Tomcat 組成網(wǎng)絡(luò)通信層，實(shí)現(xiàn)HTTP 請(qǐng)求接收、負(fù)載均衡與集群配置等服務(wù)功能。本集成平臺(tái)涉及各子系統(tǒng)或工具間集成架構(gòu)以Java 核心包為基礎(chǔ)，針對(duì)各下游系統(tǒng)或工具技術(shù)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具有指向性的獨(dú)立集成模塊：如E3工具與MDM 系統(tǒng)等支持?jǐn)?shù)據(jù)交換協(xié)議（SOAP）標(biāo)準(zhǔn)，使用通用WebService方式實(shí)現(xiàn)雙向集成；對(duì)于技術(shù)相對(duì)封閉的SAP 系統(tǒng)，通過(guò)其提供的sapjco.jar 工具包實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程函數(shù)調(diào)用（RFC）接口訪問(wèn)，通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；其余無(wú)法直接提供集成接口的下游系統(tǒng)，直接使用面向數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)的集成功能。
圖2 平臺(tái)集成方案圖
3 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)
電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理集成平臺(tái)的建設(shè)，針對(duì)電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理特點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)及工具間的緊密集成，結(jié)合Windchill 工具特有的版本、權(quán)限、流程等功能，實(shí)現(xiàn)電氣數(shù)據(jù)及版本管理、產(chǎn)品BOM 結(jié)構(gòu)管理、報(bào)表管理、歷史數(shù)據(jù)回滾功能、物料編碼管理、圖紙?jiān)u審管理及工程更改管理，為企業(yè)資源計(jì)劃（ERP，EntERPrise Resource Planning）等系統(tǒng)提供準(zhǔn)確可靠的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。
3.1 電氣數(shù)據(jù)及版本管理
（1）通過(guò)數(shù)據(jù)檢入接口，將E3輸出的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如圖紙、BOM、報(bào)表等自動(dòng)存入各產(chǎn)品文件夾下，針對(duì)電氣數(shù)據(jù)本身的特點(diǎn)，利用Windchill工具定義特殊的類型、屬性與數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)，并定制開(kāi)發(fā)相關(guān)管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣數(shù)據(jù)的集中管理，電氣數(shù)據(jù)及版本管理如圖3所示。
圖3 電氣數(shù)據(jù)及版本管理
（2）版本管理，電氣數(shù)據(jù)在Windchill中均使用字母大版本+ 數(shù)字小版本方式，每次檢入操作升級(jí)一個(gè)小版本，每次修訂操作升級(jí)一個(gè)大版本。Windchill中每條數(shù)據(jù)的所有版本信息（內(nèi)容與屬性）均由系統(tǒng)維護(hù)歷史記錄，從而解決了不定時(shí)將E3 設(shè)計(jì)文件手動(dòng)備份到本地文件夾方式的問(wèn)題，避免手工備份安全問(wèn)題，同時(shí)為歷史數(shù)據(jù)回傳功能提供數(shù)據(jù)源。
（3）狀態(tài)管理，Windchill工具為每種電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)類型定義其生命周期模板、狀態(tài)和轉(zhuǎn)變規(guī)則。狀態(tài)屬性標(biāo)志著數(shù)據(jù)成熟度，通過(guò)流程自動(dòng)驅(qū)動(dòng)與手動(dòng)修訂兩種方式控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。為實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)安全性管理提供基礎(chǔ)。
（4）位置管理，利用Windchill專門的存儲(chǔ)庫(kù)來(lái)分類管理所有電氣設(shè)計(jì)相關(guān)公共資料。
（5）安全性管理，通過(guò)Windchill策略管理器提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限的配置管理功能。對(duì)于管理對(duì)象，針對(duì)其類型、狀態(tài)、位置等屬性以及操作用戶所屬的角色、組等信息進(jìn)行訪問(wèn)權(quán)限控制。提高數(shù)據(jù)安全及正確性。
3.2 產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)管理
為避免SAP人工搭建BOM方式造成的人為錯(cuò)誤，提出BOM由電氣連接圖紙驅(qū)動(dòng)自動(dòng)創(chuàng)建與管理，產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)管理接口開(kāi)發(fā)流程如圖4所示。
圖4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理接口開(kāi)發(fā)流程
3.3 報(bào)表管理
針對(duì)電氣設(shè)計(jì)工具中導(dǎo)出報(bào)表，速度慢，未存入數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理及無(wú)版本管理、存儲(chǔ)等問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)檢入接口，將電氣總表數(shù)據(jù)與電氣圖紙分離，并將總表數(shù)據(jù)存入Windchill 電子倉(cāng)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)記錄總表數(shù)據(jù)電氣圖紙的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在系統(tǒng)中通過(guò)開(kāi)發(fā)手段固化各類電氣報(bào)表匯總邏輯，定義線表匯總模板，實(shí)現(xiàn)各類電氣報(bào)表的匯總輸出，解決了現(xiàn)有E3系統(tǒng)中進(jìn)行元器件報(bào)表匯總時(shí)，速度慢，效率低，匯總時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題。具體線表種類有：線纜信息總表、電纜清單、設(shè)備接線表、線束表、元器件清單和線束走向表。
3.4 歷史數(shù)據(jù)回滾功能
針對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案反復(fù)改變現(xiàn)象及設(shè)計(jì)誤操作問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)歷史版本的恢復(fù)問(wèn)題，提出了歷史數(shù)據(jù)回滾功能，以Windchill存儲(chǔ)的歷史版本為數(shù)據(jù)源，供選擇并操作。
在Windchill中存儲(chǔ)歷史版本及用于數(shù)據(jù)修復(fù)XML文件，數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，利用E3工具API接口實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目中所有設(shè)備、符號(hào)、連接器針腳、芯線、電纜對(duì)比及修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行歷史版本數(shù)據(jù)與整車級(jí)圖紙合并操作，此功能使用靈活，避免重復(fù)工作，提高設(shè)計(jì)效率，接口開(kāi)發(fā)流程如圖5所示。
圖5 歷史數(shù)據(jù)回滾接口開(kāi)發(fā)流程
3.5 物料編碼管理
為了避免人工重復(fù)維護(hù)物料信息，實(shí)現(xiàn)物料編碼閉環(huán)管理，提出了物料編碼管理功能，設(shè)計(jì)師可根據(jù)需求由MDM或者Windchill發(fā)起物料編碼申請(qǐng)，MDM系統(tǒng)新物料編碼發(fā)布后，Windchill根據(jù)接收到的物料數(shù)據(jù)結(jié)合物料來(lái)源標(biāo)記進(jìn)行匹配判斷，若為電氣物料則合并MDM標(biāo)準(zhǔn)物料屬性與電氣物料特有屬性，調(diào)用E3物料編碼接收接口，自動(dòng)執(zhí)行電氣物料編碼回傳操作，將編碼信息回傳至E3元器件庫(kù)。物料編碼接口開(kāi)發(fā)流程如圖6所示。
圖6 物料編碼接口開(kāi)發(fā)流程
3.6 圖紙?jiān)u審管理
研發(fā)人員完成設(shè)計(jì)后， 在E3端完成提交Windchill工作，在Windchill中發(fā)起圖紙?jiān)u審簽審流程，圖紙審批流程發(fā)起時(shí)機(jī)由用戶決定，可以針對(duì)多張圖紙發(fā)起一個(gè)審批流程（批量審批），審批過(guò)程中鎖定圖紙檢入權(quán)限及E3項(xiàng)目修改權(quán)限，審批通過(guò)后系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)圖紙PDF 文件電子簽名，自動(dòng)發(fā)布至SAP系統(tǒng)，電氣圖紙?jiān)u審流程圖如圖7所示。
圖7 電氣圖紙?jiān)u審流程圖
3.7 工程更改管理
電氣數(shù)據(jù)變更管理要實(shí)現(xiàn)電氣變更的全過(guò)程記錄，包括變更原因、變更影響分析和變更執(zhí)行情況，保證變更的正確性、完整性、及時(shí)性和閉環(huán)管理。
通過(guò)基于已在Windchill中建立的有效變更業(yè)務(wù)控制手段，實(shí)現(xiàn)電氣圖紙文件變更信息和變更過(guò)程的有效管理；通過(guò)基于問(wèn)題報(bào)告、變更請(qǐng)求、變更通知單等變更對(duì)象實(shí)現(xiàn)對(duì)變更業(yè)務(wù)的管理。規(guī)范產(chǎn)品變更及數(shù)據(jù)發(fā)放流程，提高數(shù)據(jù)發(fā)布的準(zhǔn)確性、有效性和及時(shí)性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性，減少返工。
4 系統(tǒng)應(yīng)用效果
目前，公司應(yīng)用基于Windchill的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理集成平臺(tái)的軌道車輛產(chǎn)品包括城軌城際、高速動(dòng)車組各兩個(gè)項(xiàng)目，電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)量達(dá)到4000多個(gè)。通過(guò)電氣設(shè)計(jì)工具與研發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、物料管理系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)電氣設(shè)計(jì)的協(xié)同工作環(huán)境，電氣數(shù)據(jù)及版本統(tǒng)一管理，通過(guò)在Windchill中固化各類電氣報(bào)表匯總邏輯，各類電氣報(bào)表的匯總輸出在5s內(nèi)完成，BOM由圖紙驅(qū)動(dòng)自動(dòng)創(chuàng)建與管理，提高產(chǎn)品研發(fā)效率，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化及流程標(biāo)準(zhǔn)化。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文依據(jù)電氣設(shè)計(jì)輸出特點(diǎn)，以研發(fā)設(shè)計(jì)流程為導(dǎo)向，信息技術(shù)以及數(shù)據(jù)的交互傳遞和共享為手段，建立了基于Windchill的電氣設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)的無(wú)縫集成，解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散、研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程管控粗放等問(wèn)題，遵循了客戶導(dǎo)向思維的理念，逐步實(shí)現(xiàn)研發(fā)平臺(tái)精益化。
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本文標(biāo)題：基于Windchill的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理集成平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用
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