0 引言

    VPM和Windchill是航宇公司在十二五期間投資建設的主要兩套信息化軟件系統，前期通過開發集成接口，基本上實現了了在CATIA與VPM協同設計平臺中進行骨架模型設計、變更，在Windchill系統中形成完整產品結構，進行流程審簽，技術狀態、變更過程管控和數據發放處理。但在前期集成過程中，由于集成接口的邏輯缺陷，缺乏數據校驗機制，因數據不規范導致在導入數據時失敗時有發生；再加上數據交互時消息溝通機制不靈活，不顯性，不直觀等固有問題存在，當錯誤出現時很難定位錯誤節點，從而很難進行排故處理，以致設計員不得不進行數據的重復導入和人工干預檢查，嚴重影響了數據提交申簽進度，用戶體驗較差；另一方面，該集成接口在前期需求考慮不夠充分，缺乏VPM與PDM兩邊數據同步性檢查機制，特別是產品結構發生增減變化時，時有兩邊狀態不一致的情況發生……。鑒于以上原因，迫切需要提出一中更先進的信息集成方案，對該集成功能進行優化，采用更先進的技術和校驗機制對集成代碼進行再次開發，滿足用戶需求。

1 VPM系統與Windchill系統簡介

    1.1 VPM系統簡介

    VPM（Virtual Product Management，虛擬產品管理），VPM系統是基于CATIA的在線協同設計平臺，VPM的主要功用是為了提高具有復雜結構的產品在多人共同開發過程中的協同工作效率，保證產品在設計開發過程中的協調一致性。該系統是在虛擬設計、虛擬制造和虛擬產品開發環境中，通過一個可以即時設計、分析、和修改的數字化產品模型，并行、協同地完成產品開發過程的設計、分析、協調，用于產品的開發階段，使用沉浸式的設計理念，提供高度協調的設計方法，推動產品開發的速度與創新，實現高層次的產品開發協同和關聯設計。

    1.2 Windchill系統簡介

    Windchill是美國PTC公司的一款PDM產品。它是第一個以Web為中心的企業級的PDM系統，它將Web的優勢帶入產品數據管理，從整體上來說，Windchill是一種B/S(Browser／Server)模式的3層體系結構：客戶端／服務器／數據庫。Windchill使用了以Web為中心的技術，用戶可以直接在公司內部網或外部網以及Internet上使用Web瀏覽器進行工作，非常方便和高效。航宇公司選用該系統作為企業級產品數據管理系統和協同工作平臺，對產品相關的各類數據和業務過程進行控制和管理。

2 VPM與Windchill集成方案的需求分析

    通過梳理、分析前期集成代碼，分析代碼處理機制，找出代碼冗余和漏洞，梳理出集成存在的主要問題，并和我們業務邏輯進行逐一對標，同時充分調研相關兄弟單位類似架構集成案例，學習他人先進經驗為我所用，并再一次廣泛搜集業務部門（彈救部）需求，進行詳細需求分析，最終得VPM系統與Windchill協同平臺集成接口的總體業務需求如下：

    VPM系統按照規則導出產品數據包，產品數據包包括：產品DBOM(DBOM信息包括產品結構信息、零部件屬性信息、關聯文檔屬性信息等)，數字化設計的三維數模、二維圖、相關的說明文檔及其相互關系；

•     導出數據包接口需要完成打包模型解析的工作，且導出的數據包需要在產品坐標系下保證位置關系的準確性；
•     產品數據包的導出按照成熟度過濾導出，保證進入到Windchill協同平臺的數據達到設計凍結狀態；
•     導出數據包支持增量方式導出，提高每次導出的工作效率；
•     每次導出數據包中數模的編號一致，保證關聯設計的數字樣機完整性和準確性；
•     提供清晰的導出日志功能，跟蹤每次導出過程，包括日期、內容、操作者等信息，并輸出到導出日志文件；
•     Windchill協同平臺按照導出工作包進行產品數據的導入；
•     Windchill完成DBOM的解析轉換工作：非實例化標準件的處理、單個裝配下多實例處理、屬性信息映射；
•     根據增量導出數據包進行增量導入；
•     提供清晰的導入日志，跟蹤每次導入過程，并輸出到導入日志文件；
•     提供數據同步檢查功能，維護VPM中DBOM數據與Windchill協同平臺的EBOM數據一致性；

3 VPM與Windchill集成方案的實現

    3.1 集成方案總體概述

    VPM和Windchill是企業信息化建設過程中主要使用的兩套軟件系統，并在各自的業務應用過程中發揮了顯著成效，為了個設計人員提供更加完善的設計協同環境，充分利用兩套系統各自的特點和優勢，在本方案中，對VPM和Windchill系統做如下定位：

    1）VPM作為協同設計過程支撐工具，主要提供基于CATIA的在線協同設計平臺，管理企業產品的數字樣機數據，包括設計文檔和產品結構信息，并對其進行存儲和共享。CATIA數據將首先基于該協同設計環境產生，設計達到成熟以后，將設計數據凍結并同步到Winchill系統中進行電子簽審和產品數據管理。

    2）Winchill系統將作為企業級產品數據管理系統和協同工作平臺，將對產品相關的各類數據和業務過程進行控制和管理，負責實現VPM數據的正式簽署、變更控制、預發放和正式發送接收。兩個系統定位如圖1所示。

圖1 系統定位

    3.2 集成總體框架

    協同平臺與VPM系統集成的內容主要包括數據集成和工作流集成。其中，數據集成功能包括VPM數據的規范性檢查與導出、Windchill數據的導入、數據同步檢查，在該集成中，結構化信息采用XML進行描述，物理數據由VPM導出到指定的文件夾中，Windchill按照預定義的規則進行數據獲取并導入；工作流集成則包括數據簽審提交處理流程、變更處理流程以及BOM管理。具體實現如下：Windchill協同平臺提交更改落實指令，以文本文件方式返回到VPM系統，VPM端通過遍歷更改落實指令文件提示設計師需要進行如何的更改，從而實現Windchill協同平臺到VPM的更改落實。同時引入成熟度概念，通過不同的成熟度代表不同的生命周期狀態。VPM與Windchill協同平臺集成的系統框架如下圖。

圖2 系統集成框架

    3.3 集成的詳細方案的設計與實現

    如上系統框架圖，主要的集成點設計如下：

    （1）VPM端規范性檢查

    VPM端為產品數據定義工作狀態，并進行狀態控制，建立設置生命周期狀態：工作狀態，發放狀態。可以通過不同的成熟度代表不同的生命周期狀態，如：M1~M5、已提交、正式發放狀態，通過定義成熟度的躍遷規則保證產品數據的有序演化，支持并行協同設計，規范性檢查完成這些躍遷規則的定義；只有產品數據達到M5才允許通過VPM端的數據提交按鈕完成數據包的導出。

    （2）跨平臺的數據包導出導入

    設計師待產品數據達到M5狀態，通過VPM端的數據提交按鈕完成產品數據的導出，VPM中導出的信息包括：零部件及其子件的屬性信息（包括名稱、編號、版次、創建者等）；零部件及其子件的結構信息；和零部件關聯的3D/2D等模型及圖樣數據對象的屬性信息；零部件和文檔之間的關聯信息；上述各種圖樣文件的完整物理文件。其中結構化信息以XML形式保存。具體方式如下：

    a）從VPM中將構型數據導出的方式：

    VPM系統根據Windchill系統傳遞的信息，對要進行預發放或正式數據簽署的數據執行導出；

    導出的數據包括XML描述文件和物理文件。其中，XML文件中描述了產品結構及零部件、圖樣文件的基本信息和屬性信息等。物理文件導出到指定的文件夾中；

    對已經導出的數據在VPM中做相應的表述；

    數據執行導出后，在VPM中即鎖定不允許進行更改；對于預發放數據，完成預發放后根據Windchill反饋信息進行解鎖；簽署過程中駁回執行更改時、接收Windchill反饋信息進行解鎖；數據簽署完整后，根據Windchill信息修改成熟度為100%。

    b）Windchill協同平臺接口處理方式：

    協同平臺接口程序對VPM提交的數據進行分析，提取XML文件中零部件，圖樣文件等的基本信息和屬性，Windchill按照規則進行數據的導入，并在Windchill系統中創建零部件、文檔對象以及關聯關系等；

    所有零部件、文檔的生命周期狀態為初始狀態（如工作中）；

    提供錯誤處理機制，對數據接收及導入過程信息進行記錄，以便查詢；

    發起相應的審簽或者變更流程。

    c）協同平臺簽審流程信息反饋

    Windchill協同平臺簽審流程完成EBOM數據簽審，最后達到發放狀態同時調用VPM端接口，反饋信息給VPM將數據包相應的DBOM數據提升為已提交狀態；如簽審過程中駁回數模需要更改，同樣調用VPM端接口，反饋信息給VPM并將數據包相應的DBOM數據降級為M5，設計師有權限更新；再次提交時（同樣需要規范性檢查和數據導出導入），由于VPM中只有大版本，多次導入Windchill協同平臺生成小版本即可，替換審簽流程中的審簽對象再提交；保證VPM系統中的DBOM與協同平臺的EBOM數據狀態一致。

    d）數據更改流程

    在協同平臺上，已經凍結的EBOM數據如因業務需要必須更改，則發起正常更改流程進行數據更改。

    e）更改落實集成

    任何已經凍結的EBOM數據需要更改必須發起更改流程，更改流程達到更改落實狀態后，啟動反饋信息給VPM系統和設計師，以更改單形式記錄更改信息，VPM端通過遍歷更改信息得到產品數據的更改需求；由于此時EBOM數據同樣處于已發放狀態，設計師只能通過版本升級完成更改。

    f）更改結束集成

    通過數據升版并完成了更改后，再次數據提交（同樣需要規范性檢查和數據導出導入），Windchill協同平臺得到數據包導入過程中查詢是否有關聯的更改流程，將關聯的更改流程完成以達到更改閉環。

    g）數據同步檢查

    為保證VPM數據EBOM和Windchill平臺EBOM數據的一致性和完整性，需要提供數據同步檢查程序。一致性指兩個系統的文件內容、類型、版本一致；完整性指兩個系統之間數據是正確有效的。具體實現如下：

    數據同步處理方式：數據同步檢查程序完成上述一致性和完整檢查工作，通過在VPM系統中導出同步數據清單，在Windchill系統中執行數據同步分析，以日志方式記錄檢查結果，并執行反饋處理。最后進行數據同步化處理；

    數據同步化關聯涉及的文檔包括：數據同步清單、數據同步分析、反饋報告

    數據同步化處理的范圍：在VPM和Windchill同時存在的數據對象；

    由于VPM端數據已經是已提交數據，所以同步化處理是更Windchill協同平臺上的EBOM數據，將VPM端已提交狀態數據同步到Windchill協同平臺并剪切EBOM上多余的有圖件（相當于數據導出導入過程）。

    h）日志功能與增量交互開發

    在規范性檢查、數據導出導入、審簽反饋、更改落實等功能接口添加日志功能，跟蹤各項工作，記錄信息包括日期、操作者、數據列表、更改信息等，支持集成接口和系統運維；提供增量數據交互的機制，盡可能減少每次數據導出的數據量，以文件文件形式記錄零部件導出列表，如過濾掉距離上一次導出未更新的數據，實現導出數據包增量導出，方便系統管理員和終端用戶查詢排故。

    3.4 功能開發

    集成開發PDM端與VPM端所承當的工作如下表所示：

表1 集成開發PDM端與VPM端所承當的工作

4 結論

    通過“VPM與Windchill集成項目”的開發與實施，并在彈射救生裝備研發部推廣應用，基本實現了項目初期設定的目標，并取得了很好的成果。比如彈救部已經基于該集成平臺用VPM進行了X重點型號彈射座椅的方案階段設計，從總體打樣到各分系統的詳細設計都是基于VPM進行在線的協調，所有參與的不同專業的設計人員均針對同一個數字樣機（DMU，digital mockup）開展工作，并通過VPM與PDM集成數據接口完成數據的導入、導出、狀態控制和流程審簽，充分體現了統一數據源和在線即時協調的優勢，僅在三個月內就完成了產品方案階段生產圖樣的發出，這在以往起碼需要一年的時間才能完成，有效的縮短了產品的研發周期。

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本文標題：2016產品創新數字化征文：VPM與Windchill集成方案的研究與實現

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