航天型號(hào)產(chǎn)品屬于典型的復(fù)雜系統(tǒng)，基本都是由多個(gè)分處在不同地域、分屬不同行政單位的企業(yè)協(xié)同研制成的。型號(hào)研制過程是各企業(yè)研制并行開展、并行優(yōu)化的過程。目前型號(hào)研制存在進(jìn)一步縮短周期的壓力，產(chǎn)品線面臨多方面的競(jìng)爭(zhēng)壓力。面對(duì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品正朝著提高性能、降低成本、縮短研制周期、提高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)研制和生產(chǎn)的現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

    為了有效管理型號(hào)研制過程，航天多數(shù)企業(yè)已經(jīng)實(shí)施并全面應(yīng)用了PDM系統(tǒng)，以信息化技術(shù)支持研制工作高效、嚴(yán)格、企業(yè)內(nèi)協(xié)同地開展，形成了各單位產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和內(nèi)部協(xié)作的平臺(tái)。但是由于各單位分別建設(shè)，獨(dú)立應(yīng)用，初期沒有過多考慮企業(yè)間的協(xié)同，PDM系統(tǒng)之間沒有實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，不能支持企業(yè)間異地協(xié)同研制。

     航天企業(yè)異地協(xié)同研制中存在的不足

    1.企業(yè)間信息共享程度不足，傳遞效率不高

    型號(hào)協(xié)作企業(yè)間存在大量的設(shè)計(jì)信息交換，異地單位間完成一個(gè)技術(shù)文件發(fā)放/接收的過程大約需要20多天，拖延了研制進(jìn)度。各單位應(yīng)用PDM系統(tǒng)后，現(xiàn)有的模式依然沒有改變，如此漫長(zhǎng)的信息傳遞周期明顯不適應(yīng)形勢(shì)，必須改進(jìn)。

    另外，型號(hào)研制過程中會(huì)產(chǎn)生大量的非正式設(shè)計(jì)信息，這類信息交換一直沒有正式的交換渠道，不能控制信息的狀態(tài)。

    2.研制中一些業(yè)務(wù)管理手段落后

    型號(hào)研制中，涉及總體和各分系統(tǒng)間、設(shè)計(jì)與制造間的協(xié)同業(yè)務(wù)流程很多。傳統(tǒng)情況下，技術(shù)文件和更改單的異地審簽主要是通過異地出差的手段完成，此工作方式存在諸多問題。

    目前方式下的協(xié)同研制，不能保證產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的全面統(tǒng)一。

    3.串行工作模式成為型號(hào)研制的瓶頸

    型號(hào)研制是總體與多家分系統(tǒng)單位共同參與研制的過程，而總體與各分系統(tǒng)單位通常在異地。這種異地、串行的分工協(xié)作模式造成工藝準(zhǔn)備周期過長(zhǎng)，在產(chǎn)品實(shí)際制造和裝配過程中常常會(huì)遇到一些意想不到的問題，導(dǎo)致大量的設(shè)計(jì)修改、甚至大規(guī)模設(shè)計(jì)返工，造成整個(gè)產(chǎn)品研制進(jìn)程的延誤。在競(jìng)爭(zhēng)激烈、研制周期緊迫情況下，已經(jīng)成為一種嚴(yán)重的制約。

    另外型號(hào)設(shè)計(jì)與制造單位分處兩地，設(shè)計(jì)與制造之間處于串行工作模式，制造沒有提前參與到型號(hào)工作，因此，迫切需要提供一種并行協(xié)同工作的環(huán)境，促進(jìn)型號(hào)總體與分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)與制造之間的協(xié)作。

    國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

    1.國(guó)外現(xiàn)狀

    縱觀國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀企業(yè)，其產(chǎn)品開發(fā)工作已由個(gè)體化、串行流程的產(chǎn)品研發(fā)模式，轉(zhuǎn)向上下游多方協(xié)同，兼顧設(shè)計(jì)、工藝、制造、客戶、供應(yīng)商、合作伙伴等并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。信息交流在產(chǎn)品開發(fā)中越來越重要，“協(xié)同”已經(jīng)成為當(dāng)代產(chǎn)品研發(fā)策略的根本方向。

    分布式協(xié)同設(shè)計(jì)研究開始于20 紀(jì)90年代前后，斯坦福大學(xué)設(shè)計(jì)研究中心的utkosky等是這一領(lǐng)域的主要開拓者。該方向的研究工作在經(jīng)歷了將網(wǎng)絡(luò)通信、分布式計(jì)算、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作、Web技術(shù)等與現(xiàn)有CAX/ DFX技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單結(jié)合的過程后,近年來開始轉(zhuǎn)向?qū)ζ渲猩顚哟?、核心技術(shù)問題進(jìn)行研究，現(xiàn)有研究工作大體上可分為CAX/DFX工具的分布集成、異步協(xié)同設(shè)計(jì)、同步協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同裝配設(shè)計(jì)、異構(gòu)PDM系統(tǒng)集成等。

    2000年3月，3個(gè)距離遙遠(yuǎn)的工程小組曾在7天內(nèi)合作開發(fā)出一輛新型賽車。他們分別從美國(guó)波士頓（側(cè)重于動(dòng)力系統(tǒng)）、德國(guó)漢諾威（側(cè)重于底盤）和日本東京（側(cè)重于車身）通過Internet，共享和訪問到彼此的信息資源，全球數(shù)萬人通過互聯(lián)網(wǎng)觀看了這場(chǎng)汽車設(shè)計(jì)實(shí)例。

    目前，國(guó)外航天航空制造業(yè)十分關(guān)注在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)采用信息技術(shù)這一強(qiáng)有力的工具，對(duì)產(chǎn)品、過程、資源及組織實(shí)施高效、敏捷、可重構(gòu)、集成、協(xié)同優(yōu)化管理，不斷推出全壽命管理、客戶關(guān)系管理等一系列新概念，并在CAX、PDM、ERP、CRM、SCM等技術(shù)基礎(chǔ)上形成整體解決方案。

    2.國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

    在我國(guó)高新技術(shù)的新興產(chǎn)業(yè)群中，有不少企業(yè)自發(fā)地運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)，并取得了很大的成功，如深圳華為公司、北大方正公司等。

    航空新支線客機(jī)項(xiàng)目為了縮短新機(jī)的上市速度，采用五廠二所聯(lián)合研制的模式，以Windchill系統(tǒng)作為新支線商務(wù)協(xié)同平臺(tái)，并在此平臺(tái)上集成其它應(yīng)用系統(tǒng)，支持新支線項(xiàng)目管理、新支線項(xiàng)目客戶關(guān)系管理和供應(yīng)商管理、新支線設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)和新支線質(zhì)量管理等多方面應(yīng)用，與合作伙伴、供應(yīng)商、客戶進(jìn)行更廣泛意義上的協(xié)同。構(gòu)建了異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造的工作環(huán)境，建立彼此協(xié)同的產(chǎn)品商務(wù)平臺(tái)，加快了研制速度，提高了新支線客機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成的目標(biāo)

    根據(jù)航天型號(hào)線企業(yè)異地協(xié)同研制的需求，參考國(guó)內(nèi)外在協(xié)同研制和PDM系統(tǒng)集成方面的經(jīng)驗(yàn)，我們提出以下集成目標(biāo)：通過企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成，構(gòu)建基于型號(hào)項(xiàng)目的異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造環(huán)境，將產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、售后維護(hù)整個(gè)生命周期內(nèi)各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)和流程按照一定的模式進(jìn)行定義、組織和協(xié)同管理，支持型號(hào)研制線開放式協(xié)作體系的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，增進(jìn)溝通，加強(qiáng)管理，提高效率，從而提升競(jìng)爭(zhēng)力。

企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成的功能模型

    型號(hào)研制線企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成，建議以研究院為業(yè)務(wù)核心開展集成工作。圖1描述了PDM集成系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，院PDM系統(tǒng)為用戶提供型號(hào)數(shù)據(jù)中心和并行協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)管理區(qū)兩個(gè)主要模塊。為了保證型號(hào)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的唯一性、以及對(duì)并行協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的編碼管理，系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)編碼管理的功能。

    集成服務(wù)總線在企業(yè)間數(shù)據(jù)交換和流程交互中起到控制中心的功能，保證異構(gòu)PDM系統(tǒng)間信息交互的正常運(yùn)行。

    各型號(hào)研制企業(yè)PDM系統(tǒng)除了具備對(duì)本單位型號(hào)研制數(shù)據(jù)管理作用外，還具備企業(yè)間數(shù)據(jù)收發(fā)管理、企業(yè)間業(yè)務(wù)流程集成等功能；同時(shí)企業(yè)用戶能夠通過企業(yè)PDM平臺(tái)，登陸四院PDM系統(tǒng)的并行協(xié)調(diào)區(qū)與研制團(tuán)隊(duì)人員開展并行研制。

    供應(yīng)商企業(yè)，開發(fā)定制統(tǒng)一供應(yīng)商的客戶端軟件，供應(yīng)商可以應(yīng)用數(shù)據(jù)上載和下載功能通過四院PDM系統(tǒng)與各研制單位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

    以下將分別介紹各功能模塊及其實(shí)現(xiàn)方式。

    1.數(shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一編碼

    首先，在充分了解各被集成企業(yè)現(xiàn)行產(chǎn)品信息編碼標(biāo)準(zhǔn)、分析企業(yè)對(duì)產(chǎn)品信息需求的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步規(guī)范編碼規(guī)則，確定一個(gè)較為完善的編碼標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。

    通過產(chǎn)品信息分類整理,在集成PDM系統(tǒng)建立起各類編碼資源庫,實(shí)現(xiàn)型號(hào)零部件代碼及圖號(hào)、技術(shù)文件、更改單等編碼的自動(dòng)生成。各單位從集成系統(tǒng)集中取號(hào)，進(jìn)行產(chǎn)品信息的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)和有序管理，從而為構(gòu)建型號(hào)數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)共享和交換創(chuàng)造條件。

    2.構(gòu)建型號(hào)數(shù)據(jù)中心

    構(gòu)建型號(hào)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)型號(hào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和型號(hào)設(shè)計(jì)、制造和售后等全生命周期數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。在保密的前提下，保證參研單位從此數(shù)據(jù)中心得到統(tǒng)一的、公共產(chǎn)品信息。

    型號(hào)轉(zhuǎn)階段、大型試驗(yàn)、批次生產(chǎn)時(shí)，各單位將型號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送給院級(jí)型號(hào)數(shù)據(jù)中心匯總，從而構(gòu)建型號(hào)的階段庫、型號(hào)技術(shù)狀態(tài)庫等，便于技術(shù)狀態(tài)的控制和跟蹤。

    在型號(hào)研制過程中，BOM表現(xiàn)出多態(tài)的特性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)BOM形成后，工藝路線定義過程會(huì)形成工藝BOM，而在產(chǎn)品制造時(shí)考慮毛坯，工藝中間件需要生成制造BOM用于組織生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多重視圖管理的能力，其中包括設(shè)計(jì)、工藝、制造以及維護(hù)等視圖。借助 BOM多視圖管理功能，以支持不同角度的觀察，為各階段工作的開展提供依據(jù)。

   3.安全有效的數(shù)據(jù)交換

    企業(yè)間的數(shù)據(jù)交換內(nèi)容包括：正式數(shù)據(jù)和非正式數(shù)據(jù)的交換。正式的數(shù)據(jù)交換主要有：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、三維模型、技術(shù)文件、更改單等。非正式數(shù)據(jù)主要有：預(yù)發(fā)布文件、技術(shù)通知單、協(xié)調(diào)紀(jì)要、意見反饋、設(shè)計(jì)參數(shù)、以及日常技術(shù)交流數(shù)據(jù)等。

    正式數(shù)據(jù)交換通過院級(jí)的型號(hào)發(fā)布數(shù)據(jù)區(qū)來完成，即院級(jí)發(fā)布數(shù)據(jù)區(qū)接收從設(shè)計(jì)單位發(fā)放的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、三維模型、二維圖紙等；然后，將相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)發(fā)放給相應(yīng)的制造廠；同時(shí)，需要從各制造廠接收發(fā)送回來的產(chǎn)品MBOM，建立起整個(gè)型號(hào)的MBOM。

    由于各企業(yè)和用戶使用的PDM系統(tǒng)都是根據(jù)自身的需求設(shè)置的，必然存在系統(tǒng)差異，因此需要保證共享的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可以在分布的系統(tǒng)間進(jìn)行交換，在不同系統(tǒng)不同應(yīng)用環(huán)境和不同用戶界面下使用。并且在此系統(tǒng)間的信息交換過程中要保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的安全性和完整性，即不會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)的交換而造成數(shù)據(jù)文檔的信息流失和泄密。

    4.異地協(xié)同業(yè)務(wù)流程集成

    （1）工程更改閉環(huán)管理流程

    首先實(shí)現(xiàn)型號(hào)工程更改管理過程模型的統(tǒng)一規(guī)范。針對(duì)涉及產(chǎn)品狀態(tài)變化的更改，尤其是跨企業(yè)的更改，必須在PDM集成系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)從更改申請(qǐng)、更改審簽過程、更改發(fā)放、到更改執(zhí)行反饋的電子化閉環(huán)管理。

    （2）異地審簽流程集成

    針對(duì)技術(shù)文件、技術(shù)通知單等需要跨單位審簽的情況，實(shí)現(xiàn)流程集成。能夠保證審簽的質(zhì)量和流程的可追溯性。圖4描述了在PDM系統(tǒng)中完成技術(shù)文件異地電子審簽的過程。

技術(shù)文件異地電子審簽 放大圖片

圖4 技術(shù)文件異地電子審簽

    （3）技術(shù)協(xié)調(diào)流程

    異地研制工作涉及設(shè)計(jì)單位之間、設(shè)計(jì)與制造廠之間進(jìn)行問題協(xié)調(diào)的處理流程很多，如：設(shè)計(jì)制造協(xié)調(diào)流程、設(shè)計(jì)偏差處理流程等。為了避免異地出差，防止流程簽署不完整，為了加快技術(shù)協(xié)調(diào)的速度，因此在PDM集成環(huán)境中實(shí)現(xiàn)技術(shù)協(xié)調(diào)的電子化流程管理。

    5.構(gòu)建并行協(xié)調(diào)環(huán)境

    為了有效縮短型號(hào)研制周期并保證研制質(zhì)量，在型號(hào)研制的整個(gè)生命周期中各個(gè)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位、總體設(shè)計(jì)單位以及生產(chǎn)制造單位之間有效展開并行工程，主要包括總體設(shè)計(jì)和分系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間的設(shè)計(jì)協(xié)作、生產(chǎn)準(zhǔn)備工作開展等。需要根據(jù)協(xié)作關(guān)系建立起產(chǎn)品集成開發(fā)團(tuán)隊(duì)，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)預(yù)發(fā)放共享區(qū)，建立技術(shù)問題反饋處理區(qū)，構(gòu)建協(xié)同網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境。

    6.根據(jù)協(xié)同緊密程度實(shí)現(xiàn)不同的集成環(huán)境

    根據(jù)企業(yè)間協(xié)作的緊密程度，將參加協(xié)同研制的單位分為三類：緊密協(xié)作單位包括以總體研制單位為核心的各分系統(tǒng)單位；半緊密協(xié)作單位包括其他協(xié)作配套單位；松散協(xié)作單位主要指供應(yīng)商單位。PDM系統(tǒng)集成應(yīng)根據(jù)以上分類實(shí)現(xiàn)不同程度的系統(tǒng)集成。

    緊密協(xié)同，是一種支持所有參與研制的人員共同進(jìn)行型號(hào)研制的工作環(huán)境，除了具有共享數(shù)據(jù)區(qū)和數(shù)據(jù)交換的功能外，還支持技術(shù)協(xié)調(diào)、并行研制、業(yè)務(wù)流程集成等，提供共享圖半以及視頻會(huì)議等協(xié)同工具，系統(tǒng)要有較快的響應(yīng)速度。

    半緊密協(xié)同環(huán)境，一般提供共享數(shù)據(jù)區(qū)和數(shù)據(jù)交換的功能，滿足型號(hào)研制中數(shù)據(jù)共享的需要，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間型號(hào)數(shù)據(jù)的及時(shí)交換。

    松散協(xié)同環(huán)境下，一個(gè)任務(wù)階段的輸出僅僅是下一個(gè)階段的輸入，只需要系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸功能即可。

    企業(yè)間異構(gòu)PDM系統(tǒng)集成是個(gè)復(fù)雜項(xiàng)目，涉及很多信息技術(shù)和型號(hào)管理問題需要解決，例如：異構(gòu)系統(tǒng)的集成框架、集成數(shù)據(jù)交換模型、集成系統(tǒng)安全、統(tǒng)一信息編碼、異地協(xié)作流程規(guī)范等。只有解決好以上基礎(chǔ)問題，才能順利、快速的開展實(shí)施和應(yīng)用。

    型號(hào)線企業(yè)間PDM集成系統(tǒng)的成功實(shí)施和應(yīng)用，將在型號(hào)研制企業(yè)間建立一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的共享協(xié)作空間，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)協(xié)作、制造協(xié)作。產(chǎn)品開發(fā)協(xié)作即通過在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中共享、交換產(chǎn)品信息資源，促進(jìn)研制企業(yè)間交流和協(xié)作；制造協(xié)作即設(shè)計(jì)企業(yè)能讓制造廠了解設(shè)計(jì)過程，并在產(chǎn)品研制最初階段參與設(shè)計(jì)，產(chǎn)品制造過程中，設(shè)計(jì)人員能夠及時(shí)充分參與，保證制造過程順利進(jìn)行。產(chǎn)品開發(fā)協(xié)作、制造協(xié)作的開展，使型號(hào)生命周期研制的參與者之間協(xié)作和共享知識(shí)資本，將大大縮短型號(hào)研制周期、降低研制成本。