0 引言

    VPM和Windchill是航宇公司在十二五期間投資建設的主要兩套信息化軟件系統(tǒng)，前期通過開發(fā)集成接口，基本上實現(xiàn)了了在CATIA與VPM協(xié)同設計平臺中進行骨架模型設計、變更，在Windchill系統(tǒng)中形成完整產(chǎn)品結構，進行流程審簽，技術狀態(tài)、變更過程管控和數(shù)據(jù)發(fā)放處理。但在前期集成過程中，由于集成接口的邏輯缺陷，缺乏數(shù)據(jù)校驗機制，因數(shù)據(jù)不規(guī)范導致在導入數(shù)據(jù)時失敗時有發(fā)生；再加上數(shù)據(jù)交互時消息溝通機制不靈活，不顯性，不直觀等固有問題存在，當錯誤出現(xiàn)時很難定位錯誤節(jié)點，從而很難進行排故處理，以致設計員不得不進行數(shù)據(jù)的重復導入和人工干預檢查，嚴重影響了數(shù)據(jù)提交申簽進度，用戶體驗較差；另一方面，該集成接口在前期需求考慮不夠充分，缺乏VPM與PDM兩邊數(shù)據(jù)同步性檢查機制，特別是產(chǎn)品結構發(fā)生增減變化時，時有兩邊狀態(tài)不一致的情況發(fā)生……。鑒于以上原因，迫切需要提出一中更先進的信息集成方案，對該集成功能進行優(yōu)化，采用更先進的技術和校驗機制對集成代碼進行再次開發(fā)，滿足用戶需求。

1 VPM系統(tǒng)與Windchill系統(tǒng)簡介

    1.1 VPM系統(tǒng)簡介

    VPM（Virtual Product Management，虛擬產(chǎn)品管理），VPM系統(tǒng)是基于CATIA的在線協(xié)同設計平臺，VPM的主要功用是為了提高具有復雜結構的產(chǎn)品在多人共同開發(fā)過程中的協(xié)同工作效率，保證產(chǎn)品在設計開發(fā)過程中的協(xié)調一致性。該系統(tǒng)是在虛擬設計、虛擬制造和虛擬產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境中，通過一個可以即時設計、分析、和修改的數(shù)字化產(chǎn)品模型，并行、協(xié)同地完成產(chǎn)品開發(fā)過程的設計、分析、協(xié)調，用于產(chǎn)品的開發(fā)階段，使用沉浸式的設計理念，提供高度協(xié)調的設計方法，推動產(chǎn)品開發(fā)的速度與創(chuàng)新，實現(xiàn)高層次的產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同和關聯(lián)設計。

    1.2 Windchill系統(tǒng)簡介

    Windchill是美國PTC公司的一款PDM產(chǎn)品。它是第一個以Web為中心的企業(yè)級的PDM系統(tǒng)，它將Web的優(yōu)勢帶入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，從整體上來說，Windchill是一種B/S(Browser／Server)模式的3層體系結構：客戶端／服務器／數(shù)據(jù)庫。Windchill使用了以Web為中心的技術，用戶可以直接在公司內部網(wǎng)或外部網(wǎng)以及Internet上使用Web瀏覽器進行工作，非常方便和高效。航宇公司選用該系統(tǒng)作為企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和協(xié)同工作平臺，對產(chǎn)品相關的各類數(shù)據(jù)和業(yè)務過程進行控制和管理。

2 VPM與Windchill集成方案的需求分析

    通過梳理、分析前期集成代碼，分析代碼處理機制，找出代碼冗余和漏洞，梳理出集成存在的主要問題，并和我們業(yè)務邏輯進行逐一對標，同時充分調研相關兄弟單位類似架構集成案例，學習他人先進經(jīng)驗為我所用，并再一次廣泛搜集業(yè)務部門（彈救部）需求，進行詳細需求分析，最終得VPM系統(tǒng)與Windchill協(xié)同平臺集成接口的總體業(yè)務需求如下：

    VPM系統(tǒng)按照規(guī)則導出產(chǎn)品數(shù)據(jù)包，產(chǎn)品數(shù)據(jù)包包括：產(chǎn)品DBOM(DBOM信息包括產(chǎn)品結構信息、零部件屬性信息、關聯(lián)文檔屬性信息等)，數(shù)字化設計的三維數(shù)模、二維圖、相關的說明文檔及其相互關系；

•     導出數(shù)據(jù)包接口需要完成打包模型解析的工作，且導出的數(shù)據(jù)包需要在產(chǎn)品坐標系下保證位置關系的準確性；
•     產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的導出按照成熟度過濾導出，保證進入到Windchill協(xié)同平臺的數(shù)據(jù)達到設計凍結狀態(tài)；
•     導出數(shù)據(jù)包支持增量方式導出，提高每次導出的工作效率；
•     每次導出數(shù)據(jù)包中數(shù)模的編號一致，保證關聯(lián)設計的數(shù)字樣機完整性和準確性；
•     提供清晰的導出日志功能，跟蹤每次導出過程，包括日期、內容、操作者等信息，并輸出到導出日志文件；
•     Windchill協(xié)同平臺按照導出工作包進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的導入；
•     Windchill完成DBOM的解析轉換工作：非實例化標準件的處理、單個裝配下多實例處理、屬性信息映射；
•     根據(jù)增量導出數(shù)據(jù)包進行增量導入；
•     提供清晰的導入日志，跟蹤每次導入過程，并輸出到導入日志文件；
•     提供數(shù)據(jù)同步檢查功能，維護VPM中DBOM數(shù)據(jù)與Windchill協(xié)同平臺的EBOM數(shù)據(jù)一致性；

3 VPM與Windchill集成方案的實現(xiàn)

    3.1 集成方案總體概述

    VPM和Windchill是企業(yè)信息化建設過程中主要使用的兩套軟件系統(tǒng)，并在各自的業(yè)務應用過程中發(fā)揮了顯著成效，為了個設計人員提供更加完善的設計協(xié)同環(huán)境，充分利用兩套系統(tǒng)各自的特點和優(yōu)勢，在本方案中，對VPM和Windchill系統(tǒng)做如下定位：

    1）VPM作為協(xié)同設計過程支撐工具，主要提供基于CATIA的在線協(xié)同設計平臺，管理企業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字樣機數(shù)據(jù)，包括設計文檔和產(chǎn)品結構信息，并對其進行存儲和共享。CATIA數(shù)據(jù)將首先基于該協(xié)同設計環(huán)境產(chǎn)生，設計達到成熟以后，將設計數(shù)據(jù)凍結并同步到Winchill系統(tǒng)中進行電子簽審和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

    2）Winchill系統(tǒng)將作為企業(yè)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和協(xié)同工作平臺，將對產(chǎn)品相關的各類數(shù)據(jù)和業(yè)務過程進行控制和管理，負責實現(xiàn)VPM數(shù)據(jù)的正式簽署、變更控制、預發(fā)放和正式發(fā)送接收。兩個系統(tǒng)定位如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)定位

    3.2 集成總體框架

    協(xié)同平臺與VPM系統(tǒng)集成的內容主要包括數(shù)據(jù)集成和工作流集成。其中，數(shù)據(jù)集成功能包括VPM數(shù)據(jù)的規(guī)范性檢查與導出、Windchill數(shù)據(jù)的導入、數(shù)據(jù)同步檢查，在該集成中，結構化信息采用XML進行描述，物理數(shù)據(jù)由VPM導出到指定的文件夾中，Windchill按照預定義的規(guī)則進行數(shù)據(jù)獲取并導入；工作流集成則包括數(shù)據(jù)簽審提交處理流程、變更處理流程以及BOM管理。具體實現(xiàn)如下：Windchill協(xié)同平臺提交更改落實指令，以文本文件方式返回到VPM系統(tǒng)，VPM端通過遍歷更改落實指令文件提示設計師需要進行如何的更改，從而實現(xiàn)Windchill協(xié)同平臺到VPM的更改落實。同時引入成熟度概念，通過不同的成熟度代表不同的生命周期狀態(tài)。VPM與Windchill協(xié)同平臺集成的系統(tǒng)框架如下圖。

圖2 系統(tǒng)集成框架

    3.3 集成的詳細方案的設計與實現(xiàn)

    如上系統(tǒng)框架圖，主要的集成點設計如下：

    （1）VPM端規(guī)范性檢查

    VPM端為產(chǎn)品數(shù)據(jù)定義工作狀態(tài)，并進行狀態(tài)控制，建立設置生命周期狀態(tài)：工作狀態(tài)，發(fā)放狀態(tài)�？梢酝ㄟ^不同的成熟度代表不同的生命周期狀態(tài)，如：M1~M5、已提交、正式發(fā)放狀態(tài)，通過定義成熟度的躍遷規(guī)則保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有序演化，支持并行協(xié)同設計，規(guī)范性檢查完成這些躍遷規(guī)則的定義；只有產(chǎn)品數(shù)據(jù)達到M5才允許通過VPM端的數(shù)據(jù)提交按鈕完成數(shù)據(jù)包的導出。

    （2）跨平臺的數(shù)據(jù)包導出導入

    設計師待產(chǎn)品數(shù)據(jù)達到M5狀態(tài)，通過VPM端的數(shù)據(jù)提交按鈕完成產(chǎn)品數(shù)據(jù)的導出，VPM中導出的信息包括：零部件及其子件的屬性信息（包括名稱、編號、版次、創(chuàng)建者等）；零部件及其子件的結構信息；和零部件關聯(lián)的3D/2D等模型及圖樣數(shù)據(jù)對象的屬性信息；零部件和文檔之間的關聯(lián)信息；上述各種圖樣文件的完整物理文件。其中結構化信息以XML形式保存。具體方式如下：

    a）從VPM中將構型數(shù)據(jù)導出的方式：

    VPM系統(tǒng)根據(jù)Windchill系統(tǒng)傳遞的信息，對要進行預發(fā)放或正式數(shù)據(jù)簽署的數(shù)據(jù)執(zhí)行導出；

    導出的數(shù)據(jù)包括XML描述文件和物理文件。其中，XML文件中描述了產(chǎn)品結構及零部件、圖樣文件的基本信息和屬性信息等。物理文件導出到指定的文件夾中；

    對已經(jīng)導出的數(shù)據(jù)在VPM中做相應的表述；

    數(shù)據(jù)執(zhí)行導出后，在VPM中即鎖定不允許進行更改；對于預發(fā)放數(shù)據(jù)，完成預發(fā)放后根據(jù)Windchill反饋信息進行解鎖；簽署過程中駁回執(zhí)行更改時、接收Windchill反饋信息進行解鎖；數(shù)據(jù)簽署完整后，根據(jù)Windchill信息修改成熟度為100%。

    b）Windchill協(xié)同平臺接口處理方式：

    協(xié)同平臺接口程序對VPM提交的數(shù)據(jù)進行分析，提取XML文件中零部件，圖樣文件等的基本信息和屬性，Windchill按照規(guī)則進行數(shù)據(jù)的導入，并在Windchill系統(tǒng)中創(chuàng)建零部件、文檔對象以及關聯(lián)關系等；

    所有零部件、文檔的生命周期狀態(tài)為初始狀態(tài)（如工作中）；

    提供錯誤處理機制，對數(shù)據(jù)接收及導入過程信息進行記錄，以便查詢；

    發(fā)起相應的審簽或者變更流程。

    c）協(xié)同平臺簽審流程信息反饋

    Windchill協(xié)同平臺簽審流程完成EBOM數(shù)據(jù)簽審，最后達到發(fā)放狀態(tài)同時調用VPM端接口，反饋信息給VPM將數(shù)據(jù)包相應的DBOM數(shù)據(jù)提升為已提交狀態(tài)；如簽審過程中駁回數(shù)模需要更改，同樣調用VPM端接口，反饋信息給VPM并將數(shù)據(jù)包相應的DBOM數(shù)據(jù)降級為M5，設計師有權限更新；再次提交時（同樣需要規(guī)范性檢查和數(shù)據(jù)導出導入），由于VPM中只有大版本，多次導入Windchill協(xié)同平臺生成小版本即可，替換審簽流程中的審簽對象再提交；保證VPM系統(tǒng)中的DBOM與協(xié)同平臺的EBOM數(shù)據(jù)狀態(tài)一致。

    d）數(shù)據(jù)更改流程

    在協(xié)同平臺上，已經(jīng)凍結的EBOM數(shù)據(jù)如因業(yè)務需要必須更改，則發(fā)起正常更改流程進行數(shù)據(jù)更改。

    e）更改落實集成

    任何已經(jīng)凍結的EBOM數(shù)據(jù)需要更改必須發(fā)起更改流程，更改流程達到更改落實狀態(tài)后，啟動反饋信息給VPM系統(tǒng)和設計師，以更改單形式記錄更改信息，VPM端通過遍歷更改信息得到產(chǎn)品數(shù)據(jù)的更改需求；由于此時EBOM數(shù)據(jù)同樣處于已發(fā)放狀態(tài)，設計師只能通過版本升級完成更改。

    f）更改結束集成

    通過數(shù)據(jù)升版并完成了更改后，再次數(shù)據(jù)提交（同樣需要規(guī)范性檢查和數(shù)據(jù)導出導入），Windchill協(xié)同平臺得到數(shù)據(jù)包導入過程中查詢是否有關聯(lián)的更改流程，將關聯(lián)的更改流程完成以達到更改閉環(huán)。

    g）數(shù)據(jù)同步檢查

    為保證VPM數(shù)據(jù)EBOM和Windchill平臺EBOM數(shù)據(jù)的一致性和完整性，需要提供數(shù)據(jù)同步檢查程序。一致性指兩個系統(tǒng)的文件內容、類型、版本一致；完整性指兩個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)是正確有效的。具體實現(xiàn)如下：

    數(shù)據(jù)同步處理方式：數(shù)據(jù)同步檢查程序完成上述一致性和完整檢查工作，通過在VPM系統(tǒng)中導出同步數(shù)據(jù)清單，在Windchill系統(tǒng)中執(zhí)行數(shù)據(jù)同步分析，以日志方式記錄檢查結果，并執(zhí)行反饋處理。最后進行數(shù)據(jù)同步化處理；

    數(shù)據(jù)同步化關聯(lián)涉及的文檔包括：數(shù)據(jù)同步清單、數(shù)據(jù)同步分析、反饋報告

    數(shù)據(jù)同步化處理的范圍：在VPM和Windchill同時存在的數(shù)據(jù)對象；

    由于VPM端數(shù)據(jù)已經(jīng)是已提交數(shù)據(jù)，所以同步化處理是更Windchill協(xié)同平臺上的EBOM數(shù)據(jù)，將VPM端已提交狀態(tài)數(shù)據(jù)同步到Windchill協(xié)同平臺并剪切EBOM上多余的有圖件（相當于數(shù)據(jù)導出導入過程）。

    h）日志功能與增量交互開發(fā)

    在規(guī)范性檢查、數(shù)據(jù)導出導入、審簽反饋、更改落實等功能接口添加日志功能，跟蹤各項工作，記錄信息包括日期、操作者、數(shù)據(jù)列表、更改信息等，支持集成接口和系統(tǒng)運維；提供增量數(shù)據(jù)交互的機制，盡可能減少每次數(shù)據(jù)導出的數(shù)據(jù)量，以文件文件形式記錄零部件導出列表，如過濾掉距離上一次導出未更新的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)導出數(shù)據(jù)包增量導出，方便系統(tǒng)管理員和終端用戶查詢排故。

    3.4 功能開發(fā)

    集成開發(fā)PDM端與VPM端所承當?shù)墓ぷ魅缦卤硭�示�?/p>

表1 集成開發(fā)PDM端與VPM端所承當?shù)墓ぷ?/p>

4 結論

    通過“VPM與Windchill集成項目”的開發(fā)與實施，并在彈射救生裝備研發(fā)部推廣應用，基本實現(xiàn)了項目初期設定的目標，并取得了很好的成果。比如彈救部已經(jīng)基于該集成平臺用VPM進行了X重點型號彈射座椅的方案階段設計，從總體打樣到各分系統(tǒng)的詳細設計都是基于VPM進行在線的協(xié)調，所有參與的不同專業(yè)的設計人員均針對同一個數(shù)字樣機（DMU，digital mockup）開展工作，并通過VPM與PDM集成數(shù)據(jù)接口完成數(shù)據(jù)的導入、導出、狀態(tài)控制和流程審簽，充分體現(xiàn)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)源和在線即時協(xié)調的優(yōu)勢，僅在三個月內就完成了產(chǎn)品方案階段生產(chǎn)圖樣的發(fā)出，這在以往起碼需要一年的時間才能完成，有效的縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。

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本文標題：2016產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化征文：VPM與Windchill集成方案的研究與實現(xiàn)

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