隨著經(jīng)濟(jì)全球化和市場(chǎng)競(jìng)爭的不斷加劇，制造行業(yè)正發(fā)生著巨大的變化。日益縮短的產(chǎn)品生命周期、全球化的競(jìng)爭、供應(yīng)鏈的復(fù)雜性以及不斷增長的客戶個(gè)性化需求，使得企業(yè)向市場(chǎng)推出新產(chǎn)品更困難、更具挑戰(zhàn)性。如何快速開發(fā)出創(chuàng)新產(chǎn)品、快速響應(yīng)市場(chǎng)需求成為企業(yè)競(jìng)爭能力的體現(xiàn)。此時(shí)尋求戰(zhàn)略合作伙伴、有效整合企業(yè)資源，以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)制造成為產(chǎn)品研發(fā)戰(zhàn)略的一種趨勢(shì)。諸如波音，為充分利用全球開發(fā)資源、制造資源，已構(gòu)建了多國家、多組織的異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造模式。
中國企業(yè)經(jīng)歷了長時(shí)間積累，為擺脫創(chuàng)新力不足，采取以購買或合作的方式與國外研發(fā)機(jī)構(gòu)構(gòu)建創(chuàng)新產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)團(tuán)隊(duì)，來快速提升公司產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)力，這已成為國內(nèi)制造企業(yè)經(jīng)營發(fā)展的一種模式。異地協(xié)同設(shè)計(jì)在此背景下凸顯了它的重要性，而PDM作為協(xié)同設(shè)計(jì)模式的使能技術(shù)也越來越顯其關(guān)鍵性。PDM(Product Data Management即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))是幫助企業(yè)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)流程的工具，它能夠保持對(duì)產(chǎn)品信息的控制和完整性，支持協(xié)同設(shè)計(jì)與并行工程。
一、異地協(xié)同設(shè)計(jì)模式
1.基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共事的協(xié)同模式
基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享的協(xié)同是一種最簡單、最直接的模式，比如在公共服務(wù)器中建立共享文件夾或FTP等。各站點(diǎn)客戶機(jī)以登陸ID和口令的形式連接至共享文件夾或FTP服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)文件的上載、下載，統(tǒng)一各地點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性，完成產(chǎn)品協(xié)同時(shí)數(shù)據(jù)的交換。
此類協(xié)同模式的特點(diǎn)是基于服務(wù)器軟件系統(tǒng)固有的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與交換，充分利用服務(wù)器操作系統(tǒng)對(duì)操作者的訪問權(quán)限進(jìn)行控制，其構(gòu)建方式最直接，實(shí)現(xiàn)也比較簡單。但是，此類模式難以保證數(shù)據(jù)版本的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，當(dāng)?shù)乩砜臻g距離較遠(yuǎn)時(shí)（如跨國公司），由于每次部從服務(wù)器上獲取文件，文件的傳輸速率會(huì)受網(wǎng)絡(luò)通信鏈路的影響，當(dāng)檢索大裝配體時(shí)，有可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。而且，數(shù)據(jù)復(fù)制可能引發(fā)數(shù)據(jù)的丟失，數(shù)據(jù)源也難以控制。
2.基于PDM系統(tǒng)的主從協(xié)同模式
在異地協(xié)同環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的充分溝通與共享，一種可行的解決方法就是基于PDM技術(shù)，綜合應(yīng)用B/S，C/S模式，使產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)成果及設(shè)計(jì)任務(wù)等信息能夠并行、及時(shí)地溝通，并使規(guī)范的設(shè)計(jì)信息能夠按照一定的流程為各地點(diǎn)開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員所共享。通過PDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)象分類管理、狀態(tài)管理、工作流管理、設(shè)計(jì)資源管理、郵件通知管理和應(yīng)用軟件集成管理等功能模塊，可以保證設(shè)計(jì)對(duì)象在異地協(xié)同過程中數(shù)據(jù)的有效控制和數(shù)據(jù)的一致性。
協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中主研制單位和各站點(diǎn)合作單位基于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行服務(wù)器間的連通，構(gòu)建起POM系統(tǒng)的主從服務(wù)器協(xié)同模式：在主研制單位架設(shè)獨(dú)立的POM主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和主文件服務(wù)器，在合作單位架設(shè)PDM系統(tǒng)的副本鏡像服務(wù)器站點(diǎn)，在每一協(xié)同站點(diǎn)內(nèi)拷貝一份文件服務(wù)器的數(shù)據(jù)。此處稱源文件服務(wù)器為主服務(wù)器，拷貝庫為鏡像服務(wù)器或從服務(wù)器，通過事先約定相應(yīng)的同步機(jī)制可保證主服務(wù)器與鏡像服務(wù)器的信息同步，從而有效解決在大裝配體環(huán)境下，大容量文件的傳輸速率與協(xié)同問題。
二、異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
基于PDM系統(tǒng)的主從協(xié)同模式實(shí)現(xiàn)了集中式數(shù)據(jù)管理，提供了高效的協(xié)同研制環(huán)境，首要的前提條件是使各協(xié)同站點(diǎn)處于一個(gè)虛擬的物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)。下面筆者將對(duì)基于PDM系統(tǒng)的異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行闡述。
1.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式
異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，主研制單位PDM主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和主文件服務(wù)器中存儲(chǔ)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶的賬號(hào)、權(quán)限等，并控制所有的工程數(shù)據(jù)，在合作單位各站點(diǎn)上建立PDM從服務(wù)器，存儲(chǔ)合作單位相關(guān)的工程數(shù)據(jù)，這些系統(tǒng)通過路由器、防火墻設(shè)備、VPN或?qū)＞�網(wǎng)絡(luò)，通過加密、認(rèn)證和訪問控制等方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安金連通。
圖1 異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式
2.主研制單位內(nèi)部
主研制企業(yè)內(nèi)部可以直接訪問服務(wù)器，所有數(shù)據(jù)都從主服務(wù)器獲得：在保證網(wǎng)絡(luò)暢通的條件下，通過直接訪問的方式從主服務(wù)器上獲取數(shù)據(jù)。此種通過CS模式訪問數(shù)據(jù)倉庫的方式，可保障數(shù)據(jù)更新及時(shí)，無需復(fù)雜的配置。另外，在企業(yè)內(nèi)部，PDM主服務(wù)器與獨(dú)立的制造ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成，打通研制過程中各個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生環(huán)節(jié)，確保統(tǒng)一流程的流暢運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.數(shù)據(jù)交換量大的合作機(jī)構(gòu)
數(shù)據(jù)交換量大的合作機(jī)構(gòu)指產(chǎn)品研制過程中的部分機(jī)體研發(fā)團(tuán)體，此類合作機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品研制過程中承擔(dān)了較多的研制工作量，與設(shè)計(jì)研發(fā)單位需要進(jìn)行緊密協(xié)作，存在大量數(shù)據(jù)傳遞和信息溝通工作。
在VPN/WAN協(xié)同環(huán)境下，大容量的文件數(shù)據(jù)交換需占用較長時(shí)間。而建立PDM從服務(wù)器，可自動(dòng)與PDM主服務(wù)器同步鏡像復(fù)制文件，以存儲(chǔ)物理文件緩存，減少對(duì)廣域網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用，平衡VPN/WAN環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸速度。合作單位客戶端能夠從距本地最近的PDM從服務(wù)器上得到最新版本文件，從而提高數(shù)據(jù)使用效率。如圖1中的合作機(jī)構(gòu)A與合作機(jī)構(gòu)B的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方式。
4.數(shù)據(jù)交換量少的合作機(jī)構(gòu)
數(shù)據(jù)交換量少的合作機(jī)構(gòu)主要指產(chǎn)品的原材料供應(yīng)伙伴等，這類合作機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品研制過程中，主要是從協(xié)同平臺(tái)上的主研制單位處獲取零件工程圖及技術(shù)要求等數(shù)據(jù)，并將自身產(chǎn)生的說明書、合格證等文件上傳提交給主研制單位。
對(duì)于數(shù)據(jù)交換量少的合作機(jī)構(gòu)可通過配置VPN網(wǎng)絡(luò)對(duì)接兩地局域網(wǎng)，以授權(quán)方式允許其直接訪問PDM主系統(tǒng)，進(jìn)行在線數(shù)據(jù)的查詢?yōu)g覽、文件提交及工作任務(wù)接收等。此時(shí)，可以不需要建立本地PDM從服務(wù)器，以便于節(jié)約成本，如同圖1中的合作機(jī)構(gòu)C。
三、SolidWorks EntERPrise PDM異地協(xié)同實(shí)現(xiàn)方案
SolidWorks EntERPrise POM是一個(gè)具有開創(chuàng)性的PDM系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全集成Windows資源管理器。實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同中，SolidWorks EntERPrise PDM系統(tǒng)易部署，易擴(kuò)展，打破了常規(guī)解決方案實(shí)施周期長、成本高和學(xué)習(xí)時(shí)間長等弊端。
為解決跨地域數(shù)據(jù)傳輸速率的問題，SolidWorks Enterprise PDM提供了異地鏡像服務(wù)器模式，如圖2所示，此模式是在異地各個(gè)協(xié)同站點(diǎn)采取復(fù)制存檔服務(wù)器中的存檔文件來實(shí)現(xiàn)異地的數(shù)據(jù)一致，通過將遠(yuǎn)程服務(wù)器的數(shù)據(jù)鏡像到本地，實(shí)現(xiàn)了類似在本地局域網(wǎng)一樣訪問的效果。
圖2 SolidWorks Enterprise PDM異地鏡像服務(wù)器模式
在鏡像存檔服務(wù)器模式中，為使各個(gè)異地局域網(wǎng)的文件數(shù)據(jù)同步傳遞，SolidWorks Enterprise PDM目前提供兩種數(shù)據(jù)協(xié)同機(jī)制。
(1)“按需”同步方式：當(dāng)客戶端觸發(fā)不在本地的文件時(shí)，最近的遠(yuǎn)程服務(wù)器響應(yīng)用戶請(qǐng)求，將遠(yuǎn)程服務(wù)器上的文件復(fù)制到本地。此種方式只有當(dāng)用戶請(qǐng)求的文件不在本地時(shí)才會(huì)將請(qǐng)求發(fā)送的遠(yuǎn)程服務(wù)器上，并及時(shí)響應(yīng)，回送最新數(shù)據(jù)。這種方式及時(shí)性較高，是最有效的數(shù)據(jù)同步方式，當(dāng)零部件數(shù)量較少，一般在幾百種左右，且設(shè)計(jì)較頻繁時(shí)，對(duì)PDM性能有很大的提升。
(2)“按時(shí)間計(jì)劃”同步方式此種方式按事先規(guī)定的時(shí)間周期(如1天)進(jìn)行復(fù)制觸發(fā)，并可對(duì)整個(gè)庫或部件復(fù)制，用戶可以在本地鏡像庫中獲取所有文件。一般情況下，此種方式應(yīng)用于大裝配體時(shí)性能最佳，且可通過犧牲一定的及時(shí)性來提高工作中檢索大裝配體的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間。
四、應(yīng)用案例
中冶京誠（湘潭）重工設(shè)備有限公司（以下簡稱“中冶京誠”）是由中冶京誠工程技術(shù)有限公司和湖南湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司共同投資組建的國有股份制企業(yè)，是湖南先進(jìn)裝備制造產(chǎn)業(yè)的龍頭骨干企業(yè)，在裝備制造領(lǐng)域上一直保持著行業(yè)領(lǐng)先水平。企業(yè)在國內(nèi)最大的“400T礦用自卸車”的項(xiàng)目研制上，選擇了與美國DHTE公司合作研發(fā)，歷經(jīng)初步方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等階段。為實(shí)現(xiàn)兩地的協(xié)同研發(fā)，中冶京誠與美國DHTE公司構(gòu)建起SolidWorks Enterprise PDM協(xié)同研發(fā)平臺(tái)，其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境如圖3所示。
圖3 中冶京誠olidWorks Enterprise PDM異地協(xié)同平臺(tái)
在以上的異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中，首先將中冶京誠與美國DHTE公司的網(wǎng)絡(luò)通過40M的IPSec VPN連通，設(shè)置認(rèn)證密鑰和加密算法，并在兩端架構(gòu)接八的防火墻，保證網(wǎng)絡(luò)的安全。然后，在中冶京誠的SolidWorks Enterprise PDM主服務(wù)器中設(shè)定“按需”與“按時(shí)間計(jì)劃”兼并的數(shù)據(jù)協(xié)同機(jī)制：“按需”方式協(xié)同，即當(dāng)中冶京誠或DHTE任一方的PDM服務(wù)器有新文件生成或新版本生成時(shí)，另一方也能夠及時(shí)獲知新版本的產(chǎn)生，可以根據(jù)需要確定是否同步：“按時(shí)間計(jì)劃”將大容量的大裝配體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過設(shè)定鏡像同步的時(shí)間計(jì)劃，分配工作之外的空閑時(shí)間，由系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)同步復(fù)制各方的新版本文件。如圖4所示，為在每天凌晨5:00實(shí)施鏡像同步的時(shí)間計(jì)劃。
圖4 PDM鏡像同步復(fù)制時(shí)間計(jì)劃
在SolidWorks Enterprise PDM異地協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)上，中冶京誠與DHTE實(shí)現(xiàn)了30大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步控制，并保證了多地點(diǎn)30設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)管理，數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤率少于2%，為新產(chǎn)品上市縮短了時(shí)間。
五、結(jié)語
通過PDM構(gòu)建多組織異地協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境架構(gòu)，提供了一個(gè)高效、安全的協(xié)同管理平臺(tái)，可以為縮短新產(chǎn)品的研制周期提供有利保障，是企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的一種競(jìng)爭能力。在實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理目標(biāo)的同時(shí)，SolidWorks Enterprise PDM提供了最便捷的架構(gòu)方案，無論從實(shí)施周期、應(yīng)用維護(hù)的方便性等方面考慮，都具有借鑒意義。
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