新產品樣機試制過程數字化關鍵技術研究與應用

郭永豪，程寶改，姚永其，朱超鋒，蘆 陽

研究 Research

新產品樣機試制過程數字化關鍵技術研究與應用

郭永豪，程寶改，姚永其，朱超鋒，蘆 陽

（平高集團有限公司，河南省平頂山市 467000）

為確保平高集團有限公司（以下簡稱“平高集團”）試制分廠能有效支持“五位一體”落地實施，壯大新產品樣機制造整體水平，平高集團通過開發新產品樣機試制管理系統，實現研發項目的新產品制造全過程數字化管理，促進研發單位與試制分廠的工作協同，提高平高集團新產品研發效率和項目管理能力。

數字化；樣機試制；PLM；移動應用

1 引言

隨著“中國制造2025”的提出[1]，以及泛在電力物聯網建設的深入推進[2]，平高集團加大了數字化樣機和車間制造運營的信息化投入，提升了集團整體研發和制造的數字化水平，同時，新產品研發也基于PLM開發了科技項目一鍵式管理平臺，有效支撐了科技項目計劃管控、全過程檔案線上歸檔及預算支出實時查詢等業務。為了能在產品研發過程中進行物料管理、產品跟蹤、生產計劃下達、物資采購、生產調度管理、設備管理、工序作業管理、質量管理、產品調試、樣機管理和試驗后零部件管理等產品研發過程信息統計與跟蹤，提高平高集團新產品研發效率和項目管理能力，平高集團需要開發新產品試制全過程數字化管理系統，實現對新產品從研發設計到樣機制造的新產品制造全過程數字化管理。

2 研究內容

以科技項目為主線，開發信息管理系統實現從新產品樣機生產計劃下達、生產調度、物資采購、庫房管理、質量管理、設備管理、樣機管理和試驗后零部件管理等新產品制造全過程數字化管理[3]。研究內容包括如下幾方面。

2.1 新產品樣機制造業務流程研究

為了實現新產品樣機制造的全過程管理，首先要對目前新產品樣機生產計劃下達、生產調度、物資采購、庫房管理、質量管理、設備管理、樣機調試管理、樣機管理和試驗后零部件管理等業務流程進行梳理，多方面調研各相關部門對現有業務流程的意見，并將其匯總研究，完善和修訂業務流程，形成一套切實可行的新產品樣機制造業務流程。

2.2 新產品樣機制造全過程管理信息系統研制

為了完成新產品樣機制造全過程管理信息系統的研制，首先要根據新產品業務流程，確認新產品樣機制造全過程管理信息系統各個模塊內容及功能，實現各個功能模塊和新產品樣機制造全過程管理信息系統服務器的搭建，完成新產品樣機制造全過程數字化管理系統的開發。

2.3 新產品樣機制造全過程管理信息系統與PLM系統、門戶系統的集成研究

集團現有的產品生命周期管理（PLM）和門戶網站等系統，通過數據接口將其數據接入到新產品制造全生命周期管理系統中，從而實現集團不同信息管理系統之間交互，使得單元信息走向系統集成，有效地完成了平高集團信息資源的整合。

2.4 移動應用的開發

為了實現項目信息和工作指令能夠通過網絡實現信息的快速傳遞與共享，可以基于新產品樣機制造全過程管理信息系統開發移動應用，使得項目參與人員能夠通過隨身攜帶的移動設備實現項目信息的及時錄入和分發，同時能夠及時發派和接受任務指令，最終提高新產品研發效率。

3 研究思路和方法

3.1 系統功能定義

以新產品研發科技項目為主線，記錄工作票下達、物資采購、生產制造和投料等樣機制造的全過程管理，不包括生產、物資等前端業務與財務的集成；依據項目或者工單可以顯示進度，根據試制分廠統計需求，可以顯示每月工單完成數量、庫存數量等；樣機制造管理系統在平高集團內網運行，并實現與一體化管控平臺的集成，同時實現與PLM的集成，PLM系統可直接訪問樣機制造系統，可以自動獲取工單的BOM和工藝路線，實現樣機制造管理系統與平高移動的集成，如圖1所示。新產品研發的文檔管理不在本系統的管理范圍。

圖1 系統功能圖

3.2 系統架構

按照界面控制層、業務邏輯層、應用支持層、數據層和基礎架構服務層，實現本系統的技術體系設計。通過與平高集團現有應用和門戶的集成，滿足新產品樣機試制業務管理需求，為試制分廠和設計人員提供高效便捷的業務支撐。系統架構如圖2所示。

圖2 系統架構圖

3.3 系統集成

本系統與各系統間集成實現技術為數據集成方式，對于更新不頻繁數據，例如PLM待辦可以通過ETL方式，其他可以通過數據推送和嵌入方式。系統集成關系總圖如圖3所示。

圖3 系統集成圖

3.4 移動應用APP

根據樣機制造管理系統相應需求，在平高移動APP上開發移動應用相應功能，主要包括但不限于制造信息錄入、信息查詢等，方便用戶及時掌握新產品樣機制造進度。

外網移動應用主要涉及互聯網、信息外網和信息內網三個網絡區域，在互聯網和信息外網之間通過防火墻和安全交互平臺實現手機終端的安全接入，在信息外網和信息內網之間通過強隔離裝置實現數據的共享。在信息外網（主要在DMZ區）主要部署移動應用前置服務器，在信息內網部署系統的應用服務器和數據庫服務器。在進行網絡請求時，首先由手機端通過防火墻和安全交互平臺請求到移動應用前置服務器，通過前置服務器的服務穿透隔離裝置實現內外網的數據共享[4]。移動應用架構如圖4所示。

圖4 移動應用架構圖

3.5 系統實現

本系統采用的國家電網統一應用平臺（State Grid Unified Application Platform，SG-UAP）是國家電網公司統一開發與運維平臺[5]，提供一套技術統一、架構柔性、性能高效和安全可靠的企業級信息系統基礎框架和公共套件集，支撐業務系統的設計、開發、測試、發布和運行的全過程。

SG-UAP集成開發工具以Eclipse為基礎，實現方式標準、開放，符合業務主流，擴展提升模型設計、權限模型集成及場景代碼生成等方面的能力。平臺展現框架基于Ajax、DHTM和DOM等技術實現，為交互式Web應用提供豐富可擴展的界面展現組件，統一美觀的界面風格，提升了用戶體驗。數據緩存以開源成熟產品Ehcache為基礎，為平臺其他組件及應用系統提供緩存數據訪問支撐，降低數據庫訪問次數，進而提高平臺應用系統的性能。

4 系統實現效果

依據上述技術架構思路，嚴格按照軟件工程要求進行需求調研、概要設計、系統實現和系統測試，并對每個節點的文檔進行分類編碼管理和評審，完成系統的開發工作，實現了新產品樣機試制全過程管理，效果如圖5、圖6所示。

圖5 系統效果圖

圖6 移動應用效果圖

5 結語

結合試制分廠樣機制造管理特點，完善了樣機制造管理流程，實現試制分廠樣機制造的可視化管理，提升工作效率，提高管理水平。

1）統一樣機制造工作流程，實現樣機制造的數字化全過程管理，壯大新產品樣機制造軟實力，有效支撐“五位一體”落地實施。明確流程管理中各業務人員角色分工和科學的權限設置，提升業務處理效率和系統的易用性。

[1] 中華人民共和國工業和信息化部．中國制造[EB/OL]．(2015)．https：//www．miit．gov．cn．

[2] 國家電網有限公司．泛在電力物聯網建設大綱[Z]．2019．

[3] 韓冰．基于產品設計的研發項目管理體系研[EB/OL]．(2016)．http//www．wanfangdata．com．cn/index．html．

[4] 國家電網有限公司．移動互聯應用建設規范[Z]．2016．

[5] 國家電網有限公司．應用系統統一開發平臺[Z]．2019．