武器系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計涉及總體、結(jié)構(gòu)、控制、動力、保障等多個專業(yè)，包含總體、系統(tǒng)、分系統(tǒng)和部件多個層次，是一項高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著信息技術(shù)和經(jīng)濟全球化的發(fā)展，如何快速設(shè)計制造出滿足市場需求的新產(chǎn)品，成為市場競爭的核心。構(gòu)型管理是研究新產(chǎn)品開發(fā)規(guī)律性的一門學(xué)科，致力于提升新產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。傳統(tǒng)的構(gòu)型管理依靠明細(xì)表、圖樣目錄來表達(dá)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，但對于產(chǎn)品的演變過程或新產(chǎn)品的產(chǎn)生顯得力不從心，無法適應(yīng)快速的市場變化。這樣迫使現(xiàn)代設(shè)計制造企業(yè)必須改變設(shè)計方法，應(yīng)用信息化技術(shù)包括PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)開展產(chǎn)品設(shè)計，在PDM系統(tǒng)中實現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型管理，進(jìn)一步提高產(chǎn)品研制水平，加快研制速度來應(yīng)對市場挑戰(zhàn)。

1 PDM系統(tǒng)

    隨著CAD的廣泛應(yīng)用，PDM系統(tǒng)得到了長足發(fā)展。PDM是以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術(shù)。PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)平臺，必須滿足企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程的不斷變化，必須實現(xiàn)從企業(yè)內(nèi)部向整個價值鏈的擴展，一個建立在分布式架構(gòu)基礎(chǔ)之上的、基于Internet環(huán)境的、能實現(xiàn)本地和異地設(shè)計協(xié)同的PDM系統(tǒng)才能真正滿足要求。

    從上世紀(jì)90年代至今，PDM領(lǐng)域發(fā)生多次變革，各個廠商開始形成各自的解決方案。比較典型的包括：SIEMENS PLM Software的TEAMCENTER解決方案、PTC倡導(dǎo)的WINDCHILL解決方案、達(dá)素的ENOVIA解決方案。

    作為世界領(lǐng)先的PDM解決方案供應(yīng)商，SIEMENS推出TEAMCENTER產(chǎn)品解決方案。TEAMCENTER允許企業(yè)通過web建立廣義企業(yè)，支持所有參與者共享產(chǎn)品信息；彼此進(jìn)行實時的協(xié)作交流；連接企業(yè)異構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，并使它們的產(chǎn)品數(shù)據(jù)同步；支持整個生命周期的流程持續(xù)運轉(zhuǎn)。

    WINDCHILL是PTC公司經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證的數(shù)據(jù)和流程管理軟件，涵蓋了一個企業(yè)數(shù)據(jù)管理、協(xié)同工作、流程控制所需要的全部功能。它充分利用了Internet和相關(guān)的信息技術(shù)，為系統(tǒng)提供了一種應(yīng)用軟件基礎(chǔ)，從而保證能快速、高效地部署產(chǎn)品信息。

    ENOVIA VPM解決方案是擴展企業(yè)中跨多節(jié)點的先進(jìn)的虛擬產(chǎn)品管理方案。ENOVIA VPM強調(diào)和CAD系統(tǒng)以及電子樣機DMU的緊密結(jié)合，支持對帶配置的電子樣機的管理，完成對產(chǎn)品設(shè)計全過程中所有設(shè)計信息的管理，并深入到CAD/DMU系統(tǒng)內(nèi)部，完成對產(chǎn)品構(gòu)型、任務(wù)流及發(fā)布機制、人員和組織結(jié)構(gòu)管理。

2 構(gòu)型管理

    構(gòu)型是現(xiàn)有的或計劃中的產(chǎn)品的屬性，或系列化開發(fā)的產(chǎn)品變型中的一個。構(gòu)型管理即CM(Configuration Management)，中文又稱為技術(shù)狀態(tài)管理、配置管理等，致力于在產(chǎn)品生命周期中，建立和維護(hù)產(chǎn)品需求與產(chǎn)品構(gòu)型信息及產(chǎn)品屬性之間的一致性。美國空軍為了解決新型戰(zhàn)機采辦中的混亂狀況，提出了構(gòu)型管理的概念，并最終獲得了投資收益的最大化、客戶滿意度的提高和全壽命成本的降低。鑒于此，美國軍方認(rèn)為，必須依靠構(gòu)型管理建立一個規(guī)范的、可靠的、科學(xué)的體系來控制產(chǎn)品研制。隨著構(gòu)型管理在軍方的“強制性”應(yīng)用，構(gòu)型管理得到了普遍承認(rèn)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會和制造工程師學(xué)會等權(quán)威機構(gòu)也相繼發(fā)布了構(gòu)型管理規(guī)范，構(gòu)型管理逐步從軍用領(lǐng)域擴展到各類產(chǎn)品研制領(lǐng)域。

    數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展使得構(gòu)型管理進(jìn)入了一個新的階段。在PDM系統(tǒng)中，根據(jù)用戶需求制定相關(guān)規(guī)則將各個階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，通過對更改、狀態(tài)、審核等過程的控制，集成和協(xié)調(diào)各階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)，確保在產(chǎn)品研制的任何時刻，能夠得到需要的產(chǎn)品構(gòu)型，并保證其正確性、可追溯性、完整性。

3 構(gòu)型管理在PDM系統(tǒng)中的實現(xiàn)

    3.1 PDM選型

    通過對航空工業(yè)信息化建設(shè)先進(jìn)單位的調(diào)研及對大量相關(guān)技術(shù)資料和報道研究發(fā)現(xiàn)，絕大部分國際國內(nèi)先進(jìn)的航空制造企業(yè)均使用了PDM平臺來提高綜合技術(shù)水平和制造水平。國內(nèi)航空制造企業(yè)和研究所存在兩種不同的信息化平臺。飛機廠所主要采用CATIA進(jìn)行設(shè)計；以ENOVIA VPM系統(tǒng)作為設(shè)計數(shù)據(jù)管理平臺，完成設(shè)計協(xié)同。發(fā)動機廠所則主要采用SIEMENS的TEAMCENTER軟件。

    由于CATIA提供了完備的設(shè)計能力，更重要的是考慮到航空系統(tǒng)各飛機廠所的協(xié)同，某航空企業(yè)全面采用CATIA進(jìn)行工程設(shè)計，ENOVIA VPM實現(xiàn)設(shè)計協(xié)同。

    3.2 構(gòu)型方法

    構(gòu)型管理的核心就是維護(hù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個生命周期不斷演變的動態(tài)結(jié)構(gòu)。在VPM系統(tǒng)中，構(gòu)型管理圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開展，當(dāng)一個產(chǎn)品最初被設(shè)計出來時，該產(chǎn)品往往只有一個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，即所謂的原型。隨著設(shè)計的改進(jìn)或者客戶的需求會派生出許多新的型別，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也就擴展成為一棵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類樹，它包含了所有產(chǎn)品型別的所有組成（零部件、可選件），通過配置不同的規(guī)則將產(chǎn)品設(shè)計全生命周期各種形式和各種版本的數(shù)據(jù)、文檔、工作流程進(jìn)行關(guān)聯(lián)并對其進(jìn)行管理和控制。因此，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是進(jìn)行構(gòu)型管理的基礎(chǔ)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)建的好壞將直接影響到產(chǎn)品構(gòu)型控制的形式和過程。

    基于ENOVIA VPM進(jìn)行協(xié)同設(shè)計，產(chǎn)品數(shù)據(jù)的構(gòu)型方法包括以下幾種：

    全解析的方法：分別顯示地定義每一種可能的構(gòu)型，將每種構(gòu)型所包含的產(chǎn)品數(shù)據(jù)以不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的形式顯示在PDM系統(tǒng)中。

    全配置的方法：對產(chǎn)品的所有零部件進(jìn)行規(guī)則配置，每種構(gòu)型狀態(tài)的所有數(shù)據(jù)全部在一個產(chǎn)品類下，只有通過指定某規(guī)則才能過濾得到相應(yīng)的構(gòu)型。

    基于模塊的方法：基于模塊的方法是將產(chǎn)品分解成許多不同的模塊，以模塊為管理單位。模塊內(nèi)部通過配置的方法進(jìn)行規(guī)則劃分。

    對三種方法進(jìn)行研究對比，采用全解析的方法進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較清晰，容易管理，構(gòu)型獲取也相對容易，但此種方法同一個零件因參與不同的構(gòu)型而出現(xiàn)在不同的構(gòu)型樹上，造成零部件實例數(shù)量產(chǎn)生冗余；采用全配置的方法進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義，實例數(shù)量相對全解析方法少，構(gòu)型獲取通過指定有效過濾規(guī)則得到，但需要清楚每個零件在產(chǎn)品中的狀態(tài)來配置所有零部件，對構(gòu)型管理要求高，增加了構(gòu)型管理的復(fù)雜度和成本；為減少零部件實例的冗余，同時降低管理成本，采用基于模塊的方法組織產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，每種構(gòu)型狀態(tài)通過過濾或選配出來，產(chǎn)品規(guī)劃比較清晰，管理相對容易，產(chǎn)品可通過選裝得到，實現(xiàn)了可重用設(shè)計，也便于客戶進(jìn)行選型和快速適應(yīng)市場需求變化組織新產(chǎn)品。

4 結(jié)語

    現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，信息化技術(shù)已廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，基于PDM系統(tǒng)實施產(chǎn)品構(gòu)型管理，能很好地滿足構(gòu)型標(biāo)識、構(gòu)型控制、構(gòu)型記實、構(gòu)型審核的要求，并使構(gòu)型管理更加靈活方便，是產(chǎn)品構(gòu)型管理手段的重大變革，為研制周期的縮短、研制質(zhì)量的提高創(chuàng)造必要的條件。

    構(gòu)型管理是一項貫穿產(chǎn)品研制全生命周期的系統(tǒng)工程，需要進(jìn)行大量的研究和應(yīng)用工作，本文僅從產(chǎn)品數(shù)據(jù)構(gòu)型方法方面對構(gòu)型管理進(jìn)行探索和實踐，對構(gòu)型管理其他方面的實現(xiàn)，仍需要進(jìn)一步研究和解決。 

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本文標(biāo)題：基于PDM系統(tǒng)的構(gòu)型管理的研究

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