0 引言
隨著計算機技術和信息技術在工業界的應用，企業在利用高新技術提高自身設計能力和管理水平的過程中，正被大量的產品數據所包圍，各個自動化孤島之間的信息不能充分共享，產品設計過程的信息無法交流。信息的普遍性和分布性，對制造企業提出新的挑戰。企業間競爭的優勢不僅僅依靠技術，還要求企業加強合作和全球化。企業間通過互聯網聯接，多個機構組成的一個組織，能共享知識和資源，并協同提供一種產品或服務。這種協作和聯盟可以最大限度地發揮各自的優勢，通過向客戶提供綜合解決方案，在更好滿足顧客全面需求的同時，去實現每個聯盟伙伴自己的目標。產品整個生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）技術明確定位為面向制造企業，以產品為管理的核心，以數據、過程和資源為管理信息的三大要素。企業采用PLM，其商業目標就是以最低的成本，提供符合市場個性化需求的產品，快速占領市場。
湖南中聯重科車橋有限公司作為一定生產規模的中型企業，現已形成以汽車車橋為主體，客車底盤、客車整車為補充的三大系列的產品結構。企業主導產品汽車車橋總成已形成11種產品系列，是國內輕型車橋產銷規模最大、品種最多的專業化生產企業。隨著企業的發展壯大，產品設計數據和技術文檔也呈現出“信息爆炸”的增長勢頭，如果企業內部缺乏有效的信息傳遞和交換，勢必形成“信息孤島”。如何解決這些發展的“瓶頸”，成為名副其實的車橋行業巨人，對企業內部的數據管理體系提出了更高的要求。傳統的數據管理在企業內部信息的嚴謹性、正確性和唯一性，在企業間的信息協同交流、維護復雜性等方面都存在不足。本文作者介紹了PLM技術在湖南中聯重科車橋有限公司前后橋產品中的應用。
1 PLM系統在前后橋產品中的應用
1.1 PLM簡介
PLM起源于產品數據管理(Product Data Management，PDM)。PDM是管理所有與產品相關的信息和過程的技術。與產品相關的所有信息，即描述產品的各種信息，包括零部件信息、結構配置、文件、CAD檔案、審批信息等；與產品相關的過程，即對這些過程的定義和管理，包括信息的審批和發放等。它以產品為中心，通過軟件技術把企業生產過程中所有與產品相關的信息和過程集成起來，統一管理，使產品數據在生命周期內保持一致、最新和安全。PDM系統則可以明顯提高企業的產品信息共享程度、信息傳遞速度與數據安全性，增強新產品開發能力，規范業務管理，從而促進企業核心競爭力的全面提高。
PLM技術是PDM技術發展歷程中的第三個階段。PLM起源于產品數據管理，以工程設計為基礎，是對產品從概念設計、詳細設計、生產、投用、維護和后期服務直到退出市場并消亡的完整生命周期的管理。通過培育期研發成本最小化和成長期至結束期的企業利潤最大化實現降低成本和增加利潤。
1.2 PLM的實施過程
中聯車橋PLM系統的實施總體分為4個階段。在第一階段，PLM實施目標為建立基本的PLM數據管理框架，實現基本的項目管理、產品數據管理、二維CAD的集成、電子審批和設計變更等流程管理。同時，通過多站點協同技術實現分公司和中聯總部的采購件同步功能。在數據管理方面，不僅結合了中聯編碼和中聯車橋公司現存的編碼體系，而且融合了汽車行業標準TS16949的質量控制體系思想。
在第二階段，PLM實施目標為：(1)實現對制造工藝的管理，對工藝路線進行定義和編制，根據工藝路線指導工藝分工。從設計BOM向工藝BOM轉換，保證設計BOM與工藝BOM數據的一致性。(2)實現與三維CAD集成，推進車橋零部件產品設計的三維化。中聯車橋應用的PLM產品Teamcenter2007，具有業界領先的三維CAD集成能力，基于三維軟件和Teamcenter環境將形成協同的產品開發設計環境。(3)實現數據分類管理，利用成組技術對零件進行分類，對不同類的零件如標準件進行不同的特征參數定義，方便設計人員按特征參數查詢零件，提高零件和設計的重用率。同時還可對工藝資源如工具、夾具、刀具等進行分類和參數管理。(4)實現產品配置管理，這其中涵蓋版本有效性配置管理和變量配置管理。這些規則定義好之后，使用人員在輸入變量的選項值之后，PLM系統根據規則運算，自動選裝、選配與選項值定義條件相符合的零部件，縮短產品配置時間，避免產品手工配置容易發生的錯誤。變量配置管理可以減少車橋最終需要管理的產品數量，同時通過配置產生新的產品，可以提高設計效率。變量配置管理更致力于提高中聯車橋未來產品設計過程中的標準化和通用化水平。(5)實現項目進度管理，跟蹤項目進度等。
PLM技術通過第一和第二階段的推進，為第三階段的工作奠定堅實的基礎。在第三階段的工作中，實施目標是全面推行三維產品設計，實現三維工藝設計和三維工藝仿真，實施MES制造執行系統，全面提升制造管理水平。在第四階段的工作中，實施目標是全面實行與供應商和主機廠的協同應用。
2 PLM在前后橋產品實施中的功能化
2.1 基本數據管理
在中聯車橋實施PLM技術的整個過程中，第一個階段是關鍵，更是基礎。數據管理是Teamcenter2007的重要功能之一。管理對象包括各種類型的文檔、產品數據以及相應的屬性和版本信息。首先是數據的創建：在【我的Teamcenter】中創建文件夾，文件夾可以包含其他任何工作區對象（產品圖紙、產品清單、技術文檔、工藝文件、其他文件夾等）(見圖1)。每個文件夾必須有一個名稱，但不是唯一的，允許相同。這樣在指定位置就可以看到新創建的文件夾了。
圖1 創建文件夾
其次是創建Item: Item（對象）是Teamcenter 2007中的基本數據模型。它們一般是產品的組成部分包括零件、部件、外購件、文檔等或者是其他的數據如工藝卡、測試規程、標準件、工具、工程更改等。在前后橋產品中常用的Item類型一般包括：技術文檔、自制件、問題報告、更改通知單等(見圖2)。而這幾種常用的Item類型都可以相對它的版本對象自動生成一個編碼（見圖3）。
圖2 創建版本對象
圖3 創建版本對象的編碼
第三是創建數據集：數據集Dataset用來存放管理由其他軟件產生的數據文件。常用的類型有：MSExcel電子表格數據；MSWord文檔數據；Text文檔數據；PDF文檔數據；ACADDWC二維圖紙數據和ProPrt、ProAsm三維模型數據等。
第四是數據的修改：在產品全生命周期中，產品設計數據在不同階段會處于不同狀態。一旦數據發布就不能直接修改，這就需要通過“修訂”產生新的版本。如圖4所示的1114-980168-1010這個零件通過“修訂”產生B版本，設計人員可對升版后零組件的屬性表單、BOM清單、數據集進行編輯和保存。
圖4 修訂版本對象
為了保證數據的安全性，在同一時間內只允許一個用戶對數據有修改權限。因此當用戶將數據簽出(Check out，簡稱CO)后，其他用戶對該數據的內容不能再更改。當用戶完成對數據的修改，將數據簽入(Check-in)后，其他具有修改權限的用戶才恢復對該數據的修改權限。
第五是數據的查詢：幾種常用的查詢方式如下：
(1)自制件版本查詢，如圖5所示。
圖5 查詢自制件
(2)外購件版本查詢，如圖6所示。
圖6 查詢外購件
第六是引用和使用：
(1)查看零組件的使用情況。在【我的Teamcenter】中，使用關系是指零部件之間的裝配關系。通過查看零組件的使用關系可查到它被裝配到了哪些零組件中。使用深度級別分為：一級（查看它的直接父件）；所有級（查看它的所有父件）；頂級（查看它被裝到哪一個產品中，即最頂層的組件，中間組件不顯示）。
(2)查看對象的引用情況。在【我的Teamcenter】中，引用( Reference)關系最主要是通過復制一個對象，然后粘貼到其他地方形成的。通過剪切操作就可以解除對象和對象之間的引用關系。引用深度級別分為：一級（查看它的直接引用對象）；所有級（查看它的各級引用對象，一直到最頂層，同時顯示中間各級的對象）；頂級（查看它的最頂層引用對象，中間對象不顯示）。如圖7所示。
圖7 查看版本對象的引用
第七是數據集的下載：有下載權限的用戶可以將系統中的數據下載到本地。
第八是數據的刪除：用戶只能刪除未發布的、自己有所有權、沒有被引用或使用、且不在流程中的數據對象，包括文件夾、Item和數據集等。
2.2 產品結構管理
產品結構管理器(Product Structure Editor，PSE)主要用于查看、創建和修改產品結構數據。產品結構編輯器【PSE】是Teamcenter 2007為用戶提供的專門創建和維護產品結構的一個應用程序。PSE的主要功能有：瀏覽產品結構、建立和編輯結構、產品結構的查詢、更改比較等功能。其中比較產品結構具有實用性和廣泛性，如圖8所示。
圖8 產品結構的比較
2.3 PCCAD/Teamcenter集成
接口功能Teamcenter上線后，前后橋產品研發過程的大部分工作仍然在PCCAD環境下進行，不同點是圖文檔的創建、編輯、存儲和工作流管理將在Teamcenter系統下進行，并且Teamcenter為設計、工藝和下游制造部門提供了一個網絡化的協同工作環境。PCCAD與Teamcenter 2007的集成接口就是連接設計工具PCCAD與PLM管理系統（Teamcenter 2007）的橋梁和工作界面。創建新圖，通過PCCAD先進行圖框設置，圖號、產品編碼、圖樣名稱、版本、質量等級、質量、材質、比例等基本信息，可將圖紙保存到Teamcenter中指定的文件夾。同時Teamcenter中會掛上CAD圖和一張PDF格式的圖(見圖9)，PSE結構相應也以最新導入的為準。
圖9 創建產品圖紙
2.4 項目管理
項目管理是Teamcenter 2007系統的重要功能之一，是系統的運用基礎，是開發設計的源頭。項目對象包括策劃文檔、設計文檔、研發管理文檔、產品設計和工藝設計等產品相關的項目。首先是創建項目，具有項目管理權限的管理人員才可以創建項目，一般技術人員只有瀏覽項目的權限。其次是創建項目團隊，根據該項目組的有關要求，針對開發該產品所需要的人員創建該項目組的團隊成員，主要包括設計、工藝、標準化、研發領導等相關人員。
2.5 工作流程管理
對產品開發的流程進行管理是PLM系統的基本功能，流程是為了實現一個目標的業務活動，所有的工作通過一個或多個步驟來實現，流程使得這些業務活動自動化。在執行流程的過程中，通過流程步驟使文檔、任務、信息等在不同人員之間傳遞。工作流程大到一個產品的整個生命周期，小到一張圖紙、一個文件的審批。用戶可以建立串行或并行的工作流程，使得工程技術人員并行地協調工作。當用戶打開我的工作列表時，就可以看到最新的工作任務清單。設計人員可以隨時查看整個項目的執行狀態，直到該工作全部完成。我的工作列表包括要執行的任務和要跟蹤的任務兩大類，這兩大類文件夾又涵蓋了圖中的幾個文件夾（見圖10）。
圖10 工作任務列表
3 結束語
通過PLM系統在前后橋產品中的應用，可以看出PLM技術的先進性，它也必將成為將來發展的趨勢。在需求分析階段，對各項基礎數據的詳細調研，是進行PLM客戶化的基礎，以這些數據為基礎，開發出真正適合中聯車橋股份有限公司實際需求的PLM系統。
在客戶化工作過程中，采用了軟件供應商與技術部設計人員相結合的方法。讓企業技術人員以圖紙為核心，參與歷史數據導入，不僅可以為企業培養熟悉PLM的技術骨干，而且對于PLM的后續服務非常有利。利用Teamcenter的多站點協同模塊，與中聯總部實現采購件等集團級統一數據的同步。PLM的應用是一個相當長期的過程，比如定義數據集管理PRo三維圖紙，并可與對應的Item關聯，對于三維模型文件，打包上傳到PLM系統等。PLM系統的實施并不是購買一套軟件產品就可以成功的，它的使用過程也是一個不斷改進和優化的過程。因此良好的用戶服務在PLM的實施中占據了相當重要的地位，只有良好的技術支持和服務，PLM的實施與運用才能算得上成功。
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