1前言

　　PLM是一項(xiàng)企業(yè)信息化戰(zhàn)略，需要從企業(yè)戰(zhàn)略層角度來規(guī)劃PLM系統(tǒng)，包括其體系、工具和實(shí)施方法等。PLM的范圍跨越企業(yè)或擴(kuò)展企業(yè)從產(chǎn)品概念產(chǎn)生到產(chǎn)品消亡和回收的所有產(chǎn)品階段，其管理的對象是產(chǎn)品信息，這些信息不但包括產(chǎn)品生命周期的定義數(shù)據(jù)，同時也描述了產(chǎn)品是如何被設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的。

　　面向發(fā)電設(shè)備行業(yè)的可定制PLM系統(tǒng)最終的目的就是通過信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品在生命周期過程中協(xié)同的產(chǎn)品定義、制造和管理，它的實(shí)現(xiàn)都需要一批工具和技術(shù)支持，并需要為企業(yè)建立起一個信息基礎(chǔ)框架來支持其實(shí)施和運(yùn)行。

　　2研究目標(biāo)及重要性

　　2.1研究目標(biāo)

　　主要是面向我國發(fā)電裝備行業(yè)PLM需求，攻克一批復(fù)雜產(chǎn)品生命周期管理關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)若干具有自主產(chǎn)權(quán)和行業(yè)優(yōu)勢的可定制產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)，支持快速客戶化定制;在重點(diǎn)行業(yè)中開展復(fù)雜產(chǎn)品PLM應(yīng)用工程，形成若干具有行業(yè)優(yōu)勢的PLM解決方案，為制造業(yè)信息化科技工程實(shí)現(xiàn)“甩圖紙”目標(biāo)提供支撐，提高我國制造企業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力。

　　清軟英泰在TiPLM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)面向發(fā)電裝備行業(yè)的PLM需求，在已有的PLM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上結(jié)合國際先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，對PLM模型、平臺、應(yīng)用系統(tǒng)等方面進(jìn)行重點(diǎn)研究，最終形成關(guān)鍵的技術(shù)和產(chǎn)品，滿足并超越發(fā)電設(shè)備行業(yè)對PLM的需求。

　　2.2重要性

　　從行業(yè)來看，發(fā)電設(shè)備是典型的按訂單設(shè)計(jì)的大型設(shè)備，行業(yè)知識面廣，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試一體化交錯進(jìn)行是其最大特點(diǎn)。產(chǎn)品間有成套件可以借用，設(shè)計(jì)時考慮維護(hù)和運(yùn)輸過程中的備品備件的要求，產(chǎn)品的零部件數(shù)量達(dá)上萬，甚至幾萬個，設(shè)計(jì)模式多樣，更改非常頻繁。發(fā)電設(shè)備行業(yè)由于設(shè)計(jì)手段、制造和質(zhì)量控制手段落后，缺少先進(jìn)的計(jì)算和驗(yàn)證程序、缺少知識庫系統(tǒng)的支持、對設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)，造成設(shè)計(jì)和制造過程中的不可控因素多。此外，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品運(yùn)行維護(hù)周期長，現(xiàn)場維修數(shù)據(jù)及記錄無法及時準(zhǔn)確的反饋到設(shè)備的制造企業(yè)，更沒有和與之相對應(yīng)的產(chǎn)品聯(lián)系起來，不能為企業(yè)的后續(xù)設(shè)計(jì)及制造帶來益處。

　　面向發(fā)電設(shè)備行業(yè)的PLM系統(tǒng)本質(zhì)上是以發(fā)電設(shè)備企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，解決從用戶需求、訂單信息、產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、維修整個生命周期過程中的不同類型數(shù)據(jù)的綜合管理以及跨部門、跨區(qū)域和系統(tǒng)整合、供應(yīng)鏈協(xié)同的各種問題。實(shí)施面向發(fā)電設(shè)備行業(yè)PLM系統(tǒng)的企業(yè)，其產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段，除了研發(fā)設(shè)計(jì)部門，其他業(yè)務(wù)部門也可提前介入并行作業(yè)，在很大程度上縮短開發(fā)時間，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨區(qū)域和供應(yīng)鏈協(xié)同工作;同時，PLM在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期，能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的誤差，按照市場需求，不斷提出可比較的多種設(shè)計(jì)方案，從而取得最優(yōu)化的設(shè)計(jì)成果和市場效益，達(dá)到培育期的研發(fā)成本最小化和成長期至結(jié)束期的產(chǎn)品利潤最大化的企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)。

　　3解決方案和研究內(nèi)容

　　3.1解決方案

　　面向發(fā)電設(shè)備行業(yè)的可定制PLM是一個企業(yè)級解決方案，而不僅僅是一個單項(xiàng)技術(shù)、應(yīng)用或軟件產(chǎn)品，而是一個技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)、工具、平臺、應(yīng)用、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和解決方案的復(fù)雜集合體。如下圖所示。

　　圖1 企業(yè)級PLM解決方案

　　因此，PLM系統(tǒng)必須具備一個完備的技術(shù)框架，來規(guī)范和描述PLM系統(tǒng)應(yīng)該包含哪些組成元素，以及如何組織這些組成元素，以使它們可以作為一個整體運(yùn)行，協(xié)同完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

　　圖2 面向發(fā)電設(shè)備行業(yè)的TiPLM系統(tǒng)總體框架

　　3.2研究內(nèi)容

　　通過對發(fā)電設(shè)備行業(yè)企業(yè)的研究、行業(yè)研討會專家意見匯總、國外同類軟件分析，我們在本課題中重點(diǎn)研究并解決了以下四個方面的問題：

　　3.2.1平臺化、模型驅(qū)動、動態(tài)可擴(kuò)展、支持協(xié)同的PLM系統(tǒng)架構(gòu)

　　平臺化的PLM系統(tǒng)便于共性平臺組件和業(yè)務(wù)組件在不同行業(yè)解決方案中的復(fù)用，為產(chǎn)品主題架構(gòu)的穩(wěn)定提供保障，同時能給新行業(yè)提供高質(zhì)量的解決方案;

　　模型驅(qū)動使用建模系統(tǒng)完成對具體行業(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)特性描述，而業(yè)務(wù)系統(tǒng)的表現(xiàn)和行為則依照企業(yè)模型進(jìn)行變化，從而能夠在零編程的情況下盡可能兼顧企業(yè)的差異需求，并且能針對一些特定行業(yè)企業(yè)的共性特點(diǎn)，預(yù)先完成其共性業(yè)務(wù)特征描述，從而形成行業(yè)解決方案的行業(yè)模型基礎(chǔ);

　　企業(yè)的發(fā)展變化導(dǎo)致其需求發(fā)生變化，系統(tǒng)采用多層架構(gòu)進(jìn)行搭建，并且支持分布式異地部署、集群和負(fù)載均衡技術(shù)部署，因此部署系統(tǒng)變的靈活而且容易改變，同時，利用模型重建、模塊重組、行業(yè)或企業(yè)應(yīng)用構(gòu)件開發(fā)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)擴(kuò)展，從而支持企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展;

　　通過異地協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)和全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)企業(yè)不同下屬企業(yè)之間或供應(yīng)鏈上的不同企業(yè)之間的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)。

　　3.2.2分析仿真數(shù)據(jù)、測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、制造過程數(shù)據(jù)等動態(tài)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)

　　通過匯總發(fā)電設(shè)備行業(yè)近百種分析仿真、測試實(shí)驗(yàn)和制造過程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲方式以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，我們重點(diǎn)研究了如何表達(dá)數(shù)據(jù)的完整性、一致性和可追溯性，并在此基礎(chǔ)上，通過動態(tài)數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)共享與受控訪問機(jī)制，確保數(shù)據(jù)安全性和保密性。通過PLM中數(shù)據(jù)管理的粒度確定，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的仿真、測試和制造過程的流數(shù)據(jù)、分析報(bào)告數(shù)據(jù)的存儲管理。通過提供工作流機(jī)制，以支持包含仿真、測試和制造過程管理的過程模型，解決數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性、及時性和有效性。

　　3.2.3形成復(fù)雜產(chǎn)品、長生命周期數(shù)據(jù)的閉環(huán)管理模式

　　形成具有發(fā)電設(shè)備行業(yè)特征的產(chǎn)品數(shù)據(jù)閉環(huán)管理模式，實(shí)現(xiàn)對需求、設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用與維護(hù)、報(bào)廢與回收等整個生命周期階段支持是實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備這種復(fù)雜產(chǎn)品的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵技術(shù)。在這個閉環(huán)管理模式基礎(chǔ)上，才能較好地實(shí)現(xiàn)基于CAD/PLM/MES/SCM/CRM等信息系統(tǒng)的集成管理、面向伙伴/供應(yīng)商和客戶的協(xié)同項(xiàng)目管理、基于過程的信息反饋與迭代和面向產(chǎn)品生命周期的決策支持(知識管理)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息和知識的正向傳遞和反向反饋，大大減少企業(yè)產(chǎn)品變更的次數(shù)，提高產(chǎn)品的開發(fā)效率。

　　3.2.4PLM系統(tǒng)在發(fā)電設(shè)備行業(yè)的快速實(shí)施方法

　　經(jīng)過課題推廣應(yīng)用，我們總結(jié)出一套適用于發(fā)電設(shè)備行業(yè)或類似行業(yè)的實(shí)施方法，在實(shí)施過程中將實(shí)施活動分為以下十三個階段：系統(tǒng)原型及原理培訓(xùn)——基本業(yè)務(wù)調(diào)研——信息化原理培訓(xùn)——組織結(jié)構(gòu)及崗位調(diào)整(含項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu))——骨干原理及操作培訓(xùn)——原型測試及業(yè)務(wù)流程初稿制定——需求確認(rèn)及業(yè)務(wù)流程方案討論——測試及修改循環(huán)——基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及系統(tǒng)初始化——業(yè)務(wù)流程修改及細(xì)化——考核制度的制定——正式培訓(xùn)及試運(yùn)行——正式運(yùn)行及驗(yàn)收。在每一個階段都有相應(yīng)的行業(yè)針對性要求和設(shè)置，要求項(xiàng)目實(shí)施雙方共同配合。

　　4研究成果

　　4.1成果特色

　　我們結(jié)合當(dāng)前發(fā)電設(shè)備行業(yè)的信息化基礎(chǔ)和實(shí)際需求以及清軟英泰已有的工作基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了軟件平臺技術(shù)、一體化工藝信息建模方法、售后服務(wù)業(yè)務(wù)管理以及長周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)閉環(huán)管理等方面的內(nèi)容，并在以下三個方面形成了一定的技術(shù)特色：

　　4.1.1建立了支持SOA架構(gòu)的、模型驅(qū)動的TiPLM基礎(chǔ)平臺

　　建立了支持SOA架構(gòu)的、模型驅(qū)動的TiPLM基礎(chǔ)平臺構(gòu)建于該平臺上的TiPLM系統(tǒng)支持并有效應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備等大型、復(fù)雜裝備的全生命周期管理業(yè)務(wù)。

　　本課題建立了基于統(tǒng)一元模型的TiPLM基礎(chǔ)平臺，并按照特定領(lǐng)域架構(gòu)(DSSA)的設(shè)計(jì)方法和模型驅(qū)動體系架構(gòu)(MDA)的思想，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了支持SOA的開放平臺體系結(jié)構(gòu)。TiPLM基礎(chǔ)平臺主要包含了生命周期管理系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)服務(wù)和通用業(yè)務(wù)構(gòu)件，其核心由六大引擎組成，包括權(quán)限引擎、流程引擎、項(xiàng)目引擎、查詢引擎、業(yè)務(wù)操作執(zhí)行引擎和報(bào)表引擎。TiPLM基礎(chǔ)平臺允許用戶從數(shù)據(jù)、權(quán)限、過程、UI表現(xiàn)和業(yè)務(wù)組織五個方面進(jìn)行定制，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

　　4.1.2實(shí)現(xiàn)了多個PLM系統(tǒng)的邦聯(lián)部署和應(yīng)用

　　實(shí)現(xiàn)了東方汽輪機(jī)PLM系統(tǒng)和東方自控PLM系統(tǒng)的邦聯(lián)部署和應(yīng)用，兩個異構(gòu)PLM系統(tǒng)在消息、流程、數(shù)據(jù)三個方面實(shí)現(xiàn)了邦聯(lián)。基于代理的邦聯(lián)框架，將層次化建模技術(shù)、流程互操作技術(shù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)模型映射和轉(zhuǎn)換技術(shù)集成在一起，真正從技術(shù)層次上解決了企業(yè)間的協(xié)作問題;實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)與數(shù)據(jù)驅(qū)動和運(yùn)行空間隔離。邦聯(lián)解決方案目前也在南京汽輪機(jī)和其他設(shè)計(jì)的協(xié)作單位北京四維公司進(jìn)行部署和實(shí)施。

　　4.1.3實(shí)現(xiàn)了制造BOM的自動轉(zhuǎn)換、多工藝路線管理、獨(dú)立子部套自動平衡運(yùn)算、裝箱BOM的管理等應(yīng)用

　　汽輪機(jī)是發(fā)電設(shè)備的典型代表，發(fā)電設(shè)備企業(yè)PLM系統(tǒng)實(shí)施是復(fù)雜產(chǎn)品、大型裝備企業(yè)信息化的典型代表。本課題中我們成功完成了東方汽輪機(jī)、北重電機(jī)等發(fā)電設(shè)備企業(yè)的PLM系統(tǒng)實(shí)施推廣工作，目前正在為武漢長江動力實(shí)施PLM系統(tǒng)。通過PLM系統(tǒng)的實(shí)施實(shí)現(xiàn)工廠電子數(shù)據(jù)權(quán)限管理、信息共享查詢、圖紙電子化管理、多種BOM管理、ERP集成等目標(biāo)，并在多層次計(jì)劃管理、基于骨架編碼體系的設(shè)計(jì)制造BOM自動轉(zhuǎn)換、獨(dú)立子部套自動平衡、多工藝路線管理、帶解體信息的裝箱BOM管理、與大型ERP系統(tǒng)的緊密集成等六個方面取得了切實(shí)的應(yīng)用突破。

　　4.2成果創(chuàng)新點(diǎn)

　　本課題主要在以下兩個方面，取得了一定的創(chuàng)新：

　　4.2.1在國內(nèi)發(fā)電設(shè)備行業(yè)首次開展了多PLM系統(tǒng)之間邦聯(lián)技術(shù)的創(chuàng)新性研究與實(shí)踐

　　邦聯(lián)方案的核心技術(shù)包括：工作流層次化建模技術(shù)、工作流子流調(diào)用技術(shù)、工作流互操作技術(shù)、代理技術(shù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化技術(shù)、可定制的代理插件框架等。在多個PLM系統(tǒng)中之間的邦聯(lián)部署，通過邦聯(lián)代理系統(tǒng)框架，利用代理框架松耦合實(shí)現(xiàn)了不同流程的獨(dú)立運(yùn)行空間，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)在不同空間的映射。該系統(tǒng)利用反射技術(shù)支持插件化開發(fā)，邦聯(lián)請求處理可自由配置，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)與數(shù)據(jù)驅(qū)動和運(yùn)行空間隔離，使得邦聯(lián)系統(tǒng)無縫集成已有信息化系統(tǒng)。通過在東方汽輪機(jī)和東方自控兩家企業(yè)的部署和運(yùn)行實(shí)踐，邦聯(lián)框架這一技術(shù)和應(yīng)用方案得到了驗(yàn)證。

　　4.2.2設(shè)計(jì)制造BOM的自動轉(zhuǎn)換在發(fā)電設(shè)備行業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的BOM管理應(yīng)用中屬于應(yīng)用創(chuàng)新

　　汽輪機(jī)設(shè)計(jì)與制造過程十分復(fù)雜，在進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的過程中，研發(fā)部門需要根據(jù)不同專業(yè)將產(chǎn)品劃分成不同的部套目錄，然后再由各個專業(yè)室進(jìn)行部套的詳細(xì)設(shè)計(jì)，進(jìn)而產(chǎn)生整個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)BOM。在工藝和制造的過程中，制造技術(shù)部門，則根據(jù)產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)對設(shè)計(jì)產(chǎn)生的部套進(jìn)行歸類和劃分，從而區(qū)分出需要分屬于主體、附件和不參加總裝的子部套，這樣做可以方便加工、轉(zhuǎn)運(yùn)、裝配工作的組織。因此，在每臺新產(chǎn)品研發(fā)完成之后，設(shè)計(jì)人員需要花費(fèi)大量精力將面向設(shè)計(jì)的BOM轉(zhuǎn)換成面向制造的BOM，產(chǎn)生各種管理問題。基于標(biāo)準(zhǔn)骨架體系的設(shè)計(jì)制造BOM轉(zhuǎn)換很好解決了制造BOM的管理問題。