基于Teamcenter的機車車輛PLM系統的應用*

韓彩夏,文 勃,夏清潔

(南車青島四方機車車輛股份有限公司 信息技術部,山東 青島266111)

中國機車車輛行業作為典型的現代制造企業，在全球經濟一體化環境下，正面臨著產品交貨周期短、產品加工成本低質量高等壓力[1]。為此企業需要從產品全生命周期（PLM）的角度，對企業各個環節的數據進行分析管理和挖掘，以高質量、低成本、快速交付等手段占領市場。實現由“中國制造”向“中國創造”的轉變。

西門子公司的全生命周期管理平臺Teamcenter是基于Web計算特點而產生和發展的，它采用軟件組件的思想和J2EE架構，將業務邏輯從客戶端、服務器端中獨立出來，使得產品研發、運維相對比較便利，提高系統的可擴展能力，更適應于日趨復雜的企業商務邏輯需求，方便用戶在全球化的環境下從事產品研發工作[2]。

1 PLM

產品全生命周期管理（PLM）是在 Web環境下，以整個生命周期內產品數據集成為基礎，研究產品在其生命周期內從產品規劃、設計、制造到銷售等過程的管理與協同，旨在盡量縮短產品開發時間、降低成本、盡量滿足用戶需求。它為企業提供支持產品快速設計和制造優化的集成化產品協同與制造系統，是一種戰略性的思想方法[3]。綜合國內外相關文獻對PLM的解釋，將產品全生命周期分為需求論證過程(預方案過程、方案搜索過程)，研制過程(方案設計過程、研制過程、設計定型過程)，生產過程 (資源配置過程、產品生產過程、生產定型過程)，運維過程(客戶支援過程、保障過程)，處置過程(回收過程、再利用過程、報廢過程)[4]，圖1是PLM示意圖。

2 Teamcenter

Siemens的Teamcenter是一種先進的PLM系統，是全世界最廣泛使用的PLM系統。Teamcenter是基于一個單一的、開放的、面向服務的體系構架，是業內首個將單個軟件應用轉變為在SOA的基礎上建立的，跨專業、跨項目階段和計劃的真正集成化的PLM解決方案,為大小制造企業平臺提供可擴展性、應用豐富性以及可配置性[5]。

2.1 Teamcenter體系結構

Teamcenter的基本結構：①位于服務器上的數據庫；②位于文件服務器上的電子倉庫；③連接在網絡上的全部用戶客戶端軟件。Teamcenter系統由多個層次組成，分別是用戶界面層、應用工具層、核心模塊層和系統模塊層[6]。

2.2 Teamcenter功能模塊

Teamcenter是架構成熟、功能全面的PLM解決方案。主要模塊包括文檔管理、產品結構管理、流程管理、項目管理、編碼管理、權限管理等，支持自頂向下的產品設計和多種靈活可靠的產品結構配置。Teamcenter的模塊架構參見參考文獻[7]。

3 基于Teamcenter的機車車輛PLM系統

近幾年，隨著鐵路大提速，機車生產企業的產品開發和創新速度隨之不斷提高。機車車輛產品結構復雜，涉及的零件種類繁多，且新車型不斷出現，導致產品數據量非常龐大。加上客戶的需求不同，造成產品開發工作量很大，設計更改頻繁。機車產品的開發過程涉及到機械、電氣、動力、空氣和軟件等多學科數據，同時在整個車輛研發過程中需要市場、研發、工藝、供應、制造、質量、服務等部門的協同合作，只有把業務流程和過程數據有機結合，才能更好地完成項目目標。對機車車輛行業實施PLM系統是縮短研發周期、提高市場競爭力的必要條件[8]。

3.1 傳統裝配管理模式

圖2為某機車車輛企業傳統的貫穿機車產品生命全周期的管理模式。傳統的制造管理模式存在如下問題：

(1)生命周期各個階段靠人工、電話或傳真的方式進行信息傳遞；

(2)整個產品的BOM結構靠手工維護；

(3)各階段工作串行進行，需等待上階段任務完成，后續工作才能進行，產品的開發速度受模式制約；

(4)不同階段在不同的系統中進行，而系統之間項目孤立，沒有統一的數據管理平臺，難以保證數據一致性。

3.2 基于Teamcenter的PLM裝配管理模式

由于傳統的制造管理模式制約了產品的研發速度，不能保證產品數據的一致性。機車車輛行業的裝配管理模式應該逐步面向并行開發，且所有工作在統一的數據管理平臺下進行。而Teamcenter覆蓋產品的設計、制造和使用等全生命周期過程的數據管理，各個功能模塊采用統一的SOA構架，為用戶提供了一套完整的端到端PLM組合,有利于由小到大逐步擴展的實施策略，不斷擴展對產品全生命周期過程的控制范圍，從而持續提高企業內外的協同能力和生產效率。針對上述分析,采用現代PLM制造管理模式對機車車輛行業的信息化建設工程勢在必行。圖3為某機車車輛企業基于Teamcenter的PLM制造管理模式。

與傳統的裝配管理模式相比，基于Teamcenter的PLM裝配管理模式具有如下優勢：

(1)所有工作在統一的Teamcenter平臺下進行，確保數據的一致性；

(2)設計與工藝并行進行，縮短研發周期，工藝介入設計工作，降低了設計更改率；

(3)在產品全生命周期過程中數據同步快速共享；(4)各階段并行工作使系統設計與制造的質量更高。

表1 傳統制造管理模式與基于Teamcenter的PLM管理模式

3.3 結果比較

通過3.1節和3.2節的分析，表1給出了某機車車輛行業傳統制造管理模式與基于Teamcenter的PLM制造管理模式在產品研發應用中的比較。

雖然基于Teamcenter的PLM制造管理模式技術難度高，但是它使所有的工作都在同一管理平臺Teamcenter下進行，且各個階段的工作都是并行進行，保證了數據的一致性，有效地縮短了設計周期，提高產品質量。提高了機車車輛行業的各個環節的數據分析管理和挖掘能力，以高質量、低成本、快速開發產品等手段占領市場，提高了企業的市場競爭力。

通過對某機車車輛企業基于Teamcenter的PLM系統實施，可以看出，PLM作為一種綜合技術是機車行業實施數字化設計的基礎性、關鍵性、公用性軟件。Teamcenter是基于一個單一的、開放的、SOA體系構架，而面向SOA的架構易于擴展，支持并行設計，是復雜制造業進行產品全生命周期管理的首選軟件。

[1]機械制造業企業信息化[J/OL].(2004-09-22).[2011-12-20].http://www.hb.xinhuanet.com/zhuanti/2004-09/22/content_2915828.htm.

[2]高巖松,李京.基于 Teamcenter產品全生命周期管理平臺應用分析[J].計算機應用與軟件,2006,23(12):61-63,112.

[3]余卓民.基于可靠性的機車車輛全生命周期結構安全管理體系研究[D].上海：上海同濟大學，2006.

[4]王波.面向PLM的彈箭信息建模與管理技術[D].沈陽：沈陽理工大學，2008.

[5]Teamcenter[OL].[2011-12-25]http://baike.baidu.com/view/3209430.htm.

[6]敖錦龍.基于Teamcenter的PDM研究及總體實施規劃[J].上 海 汽 車 ，2009(4):33-37.

[7]Teamcenter 8.3模塊及功能實現圖解[OL/EB].[2011-12-25].http://wenku.baidu.com/view/19621e68a98271fe910 ef96c.html.

[8]孫志權，王峰.面向鐵路機車車輛行業的可定制PLM系統[J].CAD/CAM與制造業信息化，2011(1):17-19.