基于產品生命周期管理的協同研發平臺

□ 胡 鑫

三一重能有限公司 長沙 410100

1 研究背景

近年來,由于國家城市化進程的加速,基礎建設高速發展,工程機械市場競爭日益加劇。工程機械產品開發是涉及機械、液壓、電氣、動力學等多學科的復雜系統工程[1],傳統的產品開發手段已經無法滿足工程機械產品的研發需求。在核心進口零部件不斷引入、國內配套企業技術實力快速提升的契機下,主機制造企業開始尋求供應商協同研發設計方案[2],最大化獲取已有的生產技術,以實現研發設計過程中信息和資源共享。構建高效、準確、安全的供應商協同研發體系,已成為主機企業與供應商之間的一項重要課題。

2 研發現狀

近年來,國內外很多學者對主制造商-供應商協同管理體系、構建方法進行了大量研究[3-6],協同模式從早期的粗放模式逐步向即時交互方向發展,如以物料清單為核心的供應商數據傳遞模式、外部單獨供應商管理平臺管理模式、基于產品生命周期管理主系統開發的中間系統供應商設計數據交換模式、產業鏈協同商務平臺體系等[7-10],但都不能完全滿足工程機械開發的現實需求。

工程機械協同研發面臨的現狀主要表現為三方面:① 流程制度管理滯后,主機企業與供應商的數據交互形式為硬件復制、電子郵件、紙質文件傳真、藍圖打印簽審等臺賬式管理方式;② 語言不通，主機企業與供應商產品開發環境不同,數據系統、三維建模工具等不相同,需要通過轉換中間過渡格式來進行數據交互;③ 數據安全保密性、不確定性，主機企業與供應商為保護自身的利益,會對外發數據加密傳輸,數據記錄版本無法統計。

以上三方面問題最終導致的結果是,新部件開發周期長,版本更新迭代不及時,影響整體項目、產品的開發進度。

3 交互模式

3.1 協同研發平臺架構方案

在工程機械產品開發過程中,主機制造企業以產品生命周期管理軟件為核心建立了一整套由工程設計物料清單至服務配件物料清單的產品數據管理系統。

基于產品生命周期管理系統擴展構建一套協同研發平臺，如圖1所示,可實現研發信息實時分享，業務數據相互傳遞,同時保證數據的安全、高效及可追溯。協同研發平臺有如下兩大特點:① 以主機企業產品生命周期管理系統為中心,外部供應商協同平臺與企業內部環境之間物理隔離,通過數據擺渡員實現兩者數據及流程的交互,從而在邏輯上實現一個統一的協同設計環境;② 數據包中的對象具有相同的對象類型分級結構,協同平臺與內部系統在管理方面完全相同。

▲圖1 協同研發平臺

3.2 協同研發平臺數據流程

采用以數據包為核心的交互機制。主機企業在新項目、新產品開發時,將產品某一部件的需求數據發送給供應商。在產品生命周期管理系統內,主機企業項目負責人將需要發送的數據整合創建成一個數據包,由企業負責人簽審后,流程流轉至主機企業數據擺渡員。擺渡員將數據包文件從內部產品生命周期管理系統下載后,導入協同研發平臺。當協同研發平臺中有新增交付導入時,供應商工程師角色下的用戶會收到成功導入交付的郵件通知,或者由數據擺渡員在供應商協同平臺直接發送郵件至對應的供應商負責人。

主機企業發送的產品數據包括工程設計物料清單結構數據、三維模型、二維圖形及其它數據文件。

對于數據流程，在產品生命周期管理系統內,主機企業向供應商發放零部件數據，供應商回傳完成的詳細設計數據審批工作流程,如圖2所示。

▲圖2 協同研發平臺數據流程

4 實施規則

4.1 產品庫模板管理

(1) 產品庫。根據研發部門劃分協同研發庫,根據需要可擴充產品庫。

(2) 文件夾結構。按研發部門劃分一級文件夾,以合作的項目和產品劃分二級文件夾，存儲各項目共享數據。產品庫模板如圖3所示。

(3) 團隊職責。供應商用戶在協同研發平臺中接收主機企業數據擺渡員導入的交付文件,并開展詳細設計,交付設計成果至主機企業數據擺渡員。數據擺渡員實現業務數據包在主機企業產品生命周期管理系統和協同研發平臺之間的交互,且數據擺渡員只能通過研發域指定網際協議訪問協同研發平臺。產品庫管理員維護產品庫團隊、文件夾結構,調整產品庫的權限策略。

▲圖3 產78品庫模板

4.2 賬戶管理

(1) 賬號來源。協同研發平臺是區別于企業內部產品生命周期管理的獨立域。

(2) 賬號申請。協同研發平臺的數據擺渡員、供應商用戶、產品庫管理員等特權用戶需單獨提交申請區別于主系統的協同研發平臺賬號。

(3) 域網際協議配置文件。數據擺渡員、特權用戶只能通過指定網際協議訪問協同研發平臺,賬號和網際協議的對應關系存放在產品生命周期管理系統服務器的JSON文件中。

(4) 日志跟蹤與審計。使用產品生命周期管理系統提供的安全審計工具，實現對數據擺渡員、系統管理員、產品庫管理員等特權用戶的系統行為進行日志跟蹤與審計,以進一步監控對系統安全有影響的行為。

4.3 用戶權限矩陣

在協同研發平臺中，由產品庫文檔控制的用戶權限矩陣見表1。表1中，CDM-代表拒絕創建、下載、修改的權限，C代表創建，R代表讀取，D代表下載，M代表修改，T代表修改內容。

表1 用戶權限矩陣

4.4 供應商客戶環境要求

供應商的研發協同集成環境需滿足以下條件:① 主機制造企業提供安裝部署軟件及集成環境、產品生命周期管理系統工具端許可給供應商,以便供應商與主機制造企業系統自動集成;② 供應商用戶申請獨立域賬號，與主機制造企業域賬號集成,實行嚴格的賬戶管理制度,定期強制修改密碼、重新認證用戶權限等。

5 應用實例

根據以上研究,在產品生命周期管理Winchill平臺上搭建協同研發平臺，并在筆者單位得到了廣泛應用。協同研發平臺中，協同研發產品庫界面如圖4所示，數據包創建界面如圖5所示。

▲圖4 協同研發產品庫界面

6 結束語

設計工程機械產品是涉及多學科的系統工程,協同設計的要求越來越高,主機制造企業正在開展與高校、科研院所、零部件標桿企業的技術合作。筆者根據工程機械主機制造企業協同研發的實際需求,基于產品生命周期管理構建了一套協同研發平臺,主機制造企業的核心數據存儲于內部產品生命周期管理系統中,外部協同研發平臺與內部系統環境完全一致,不需要中間轉換,就可以實現研發信息的實時分享和業務數據的安全傳遞。

▲圖5 數據包創建界面