产品全生命周期管理(PLM)系统在前后桥产品中的应用

颜琳沁

(湖南中联重科车桥有限公司技术部，湖南 常德 415400)

0 引言

随着计算机技术和信息技术在工业界的应用，企业在利用高新技术提高自身设计能力和管理水平的过程中，正被大量的产品数据所包围，各个自动化孤岛之间的信息不能充分共享，产品设计过程的信息无法交流［1］。信息的普遍性和分布性，对制造企业提出新的挑战。企业间竞争的优势不仅仅依靠技术，还要求企业加强合作和全球化。企业间通过互联网联接，多个机构组成的一个组织，能共享知识和资源，并协同提供一种产品或服务。这种协作和联盟可以最大限度地发挥各自的优势，通过向客户提供综合解决方案，在更好满足顾客全面需求的同时，去实现每个联盟伙伴自己的目标。产品整个生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)技术明确定位为面向制造企业，以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素［1］。企业采用PLM，其商业目标就是以最低的成本，提供符合市场个性化需求的产品，快速占领市场。

湖南中联重科车桥有限公司作为一定生产规模的中型企业，现已形成以汽车车桥为主体，客车底盘、客车整车为补充的三大系列的产品结构。企业主导产品汽车车桥总成已形成11种产品系列，是国内轻型车桥产销规模最大、品种最多的专业化生产企业。随着企业的发展壮大，产品设计数据和技术文档也呈现出“信息爆炸”的增长势头，如果企业内部缺乏有效的信息传递和交换，势必形成“信息孤岛”。如何解决这些发展的“瓶颈”，成为名副其实的车桥行业巨人，对企业内部的数据管理体系提出了更高的要求。传统的数据管理在企业内部信息的严谨性、正确性和唯一性，在企业间的信息协同交流、维护复杂性等方面都存在不足。本文作者介绍了PLM技术在湖南中联重科车桥有限公司前后桥产品中的应用。

1 PLM系统在前后桥产品中的应用

1.1 PLM简介

PLM起源于产品数据管理(Product Data Management，PDM)。PDM是管理所有与产品相关的信息和过程的技术。与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括零部件信息、结构配置、文件、CAD档案、审批信息等;与产品相关的过程，即对这些过程的定义和管理，包括信息的审批和发放等［2］。它以产品为中心，通过软件技术把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来，统一管理，使产品数据在生命周期内保持一致、最新和安全。PDM系统则可以明显提高企业的产品信息共享程度、信息传递速度与数据安全性，增强新产品开发能力，规范业务管理，从而促进企业核心竞争力的全面提高。

PLM技术是PDM技术发展历程中的第三个阶段。PLM起源于产品数据管理，以工程设计为基础，是对产品从概念设计、详细设计、生产、投用、维护和后期服务直到退出市场并消亡的完整生命周期的管理。通过培育期研发成本最小化和成长期至结束期的企业利润最大化实现降低成本和增加利润［3］。

1.2 PLM的实施过程

中联车桥PLM系统的实施总体分为4个阶段。在第一阶段，PLM实施目标为建立基本的PLM数据管理框架，实现基本的项目管理、产品数据管理、二维CAD的集成、电子审批和设计变更等流程管理。同时，通过多站点协同技术实现分公司和中联总部的采购件同步功能。在数据管理方面，不仅结合了中联编码和中联车桥公司现存的编码体系，而且融合了汽车行业标准TS16949的质量控制体系思想［4］。

在第二阶段，PLM实施目标为:(1)实现对制造工艺的管理，对工艺路线进行定义和编制，根据工艺路线指导工艺分工。从设计BOM向工艺BOM转换，保证设计BOM与工艺BOM数据的一致性。(2)实现与三维CAD集成，推进车桥零部件产品设计的三维化。中联车桥应用的PLM产品Team-center2007，具有业界领先的三维CAD集成能力，基于三维软件和Teamcenter环境将形成协同的产品开发设计环境。(3)实现数据分类管理，利用成组技术对零件进行分类，对不同类的零件如标准件进行不同的特征参数定义，方便设计人员按特征参数查询零件，提高零件和设计的重用率。同时还可对工艺资源如工具、夹具、刀具等进行分类和参数管理。(4)实现产品配置管理，这其中涵盖版本有效性配置管理和变量配置管理。这些规则定义好之后，使用人员在输入变量的选项值之后，PLM系统根据规则运算，自动选装、选配与选项值定义条件相符合的零部件，缩短产品配置时间，避免产品手工配置容易发生的错误。变量配置管理可以减少车桥最终需要管理的产品数量，同时通过配置产生新的产品，可以提高设计效率。变量配置管理更致力于提高中联车桥未来产品设计过程中的标准化和通用化水平。(5)实现项目进度管理，跟踪项目进度等。

PLM技术通过第一和第二阶段的推进，为第三阶段的工作奠定坚实的基础。在第三阶段的工作中，实施目标是全面推行三维产品设计，实现三维工艺设计和三维工艺仿真，实施MES制造执行系统，全面提升制造管理水平。在第四阶段的工作中，实施目标是全面实行与供应商和主机厂的协同应用。

2 PLM在前后桥产品实施中的功能化

2.1 基本数据管理

在中联车桥实施PLM技术的整个过程中，第一个阶段是关键，更是基础。数据管理是 Teamcenter2007的重要功能之一［3］。管理对象包括各种类型的文档、产品数据以及相应的属性和版本信息。首先是数据的创建:在【我的Teamcenter】中创建文件夹，文件夹可以包含其他任何工作区对象(产品图纸、产品清单、技术文档、工艺文件、其他文件夹等)(见图1)。每个文件夹必须有一个名称，但不是唯一的，允许相同。这样在指定位置就可以看到新创建的文件夹了。

其次是创建Item:Item(对象)是Teamcenter 2007中的基本数据模型［3］。它们一般是产品的组成部分包括零件、部件、外购件、文档等或者是其他的数据如工艺卡、测试规程、标准件、工具、工程更改等。在前后桥产品中常用的Item类型一般包括:技术文档、自制件、问题报告、更改通知单等(见图2)。而这几种常用的Item类型都可以相对它的版本对象自动生成一个编码(见图3)。

第三是创建数据集:数据集Dataset用来存放管理由其他软件产生的数据文件。常用的类型有:MSExcel电子表格数据;MSWord文档数据;Text文档数据;PDF文档数据;ACADDWG二维图纸数据和ProPrt、ProAsm三维模型数据等［3］。

第四是数据的修改:在产品全生命周期中，产品设计数据在不同阶段会处于不同状态。一旦数据发布就不能直接修改，这就需要通过“修订”产生新的版本。如图4所示的1114－980168－1010这个零件通过“修订”产生B版本，设计人员可对升版后零组件的属性表单、BOM清单、数据集进行编辑和保存。

为了保证数据的安全性，在同一时间内只允许一个用户对数据有修改权限。因此当用户将数据签出(Check out，简称CO)后，其他用户对该数据的内容不能再更改。当用户完成对数据的修改，将数据签入(Check-in)后，其他具有修改权限的用户才恢复对该数据的修改权限。

第五是数据的查询:几种常用的查询方式如下:

(1)自制件版本查询，如图5所示。

(2)外购件版本查询，如图6所示。

第六是引用和使用:

(1)查看零组件的使用情况。在【我的Teamcenter】中，使用关系是指零部件之间的装配关系。通过查看零组件的使用关系可查到它被装配到了哪些零组件中。使用深度级别分为:一级(查看它的直接父件);所有级(查看它的所有父件);顶级(查看它被装到哪一个产品中，即最顶层的组件，中间组件不显示)。

(2)查看对象的引用情况。在【我的Teamcenter】中，引用(Reference)关系最主要是通过复制一个对象，然后粘贴到其他地方形成的。通过剪切操作就可以解除对象和对象之间的引用关系。引用深度级别分为:一级(查看它的直接引用对象);所有级(查看它的各级引用对象，一直到最顶层，同时显示中间各级的对象);顶级(查看它的最顶层引用对象，中间对象不显示)。如图7所示。

第七是数据集的下载:有下载权限的用户可以将系统中的数据下载到本地。

第八是数据的删除:用户只能删除未发布的、自己有所有权、没有被引用或使用、且不在流程中的数据对象，包括文件夹、Item和数据集等。

2.2 产品结构管理

产品结构管理器(Product Structure Editor，PSE)主要用于查看、创建和修改产品结构数据。产品结构编辑器【PSE】是Teamcenter 2007为用户提供的专门创建和维护产品结构的一个应用程序。PSE的主要功能有:浏览产品结构、建立和编辑结构、产品结构的查询、更改比较等功能。其中比较产品结构具有实用性和广泛性，如图8所示。

2.3 PCCAD/Teamcenter集成

接口功能Teamcenter上线后，前后桥产品研发过程的大部分工作仍然在PCCAD环境下进行，不同点是图文档的创建、编辑、存储和工作流管理将在Teamcenter系统下进行，并且Teamcenter为设计、工艺和下游制造部门提供了一个网络化的协同工作环境。PCCAD与Teamcenter 2007的集成接口就是连接设计工具PCCAD与PLM管理系统(Teamcenter 2007)的桥梁和工作界面。创建新图，通过PCCAD先进行图框设置，图号、产品编码、图样名称、版本、质量等级、质量、材质、比例等基本信息，可将图纸保存到Teamcenter中指定的文件夹。同时Teamcenter中会挂上CAD图和一张PDF格式的图(见图9)，PSE结构相应也以最新导入的为准。

2.4 项目管理

项目管理是Teamcenter 2007系统的重要功能之一，是系统的运用基础，是开发设计的源头。项目对象包括策划文档、设计文档、研发管理文档、产品设计和工艺设计等产品相关的项目。首先是创建项目，具有项目管理权限的管理人员才可以创建项目，一般技术人员只有浏览项目的权限。其次是创建项目团队，根据该项目组的有关要求，针对开发该产品所需要的人员创建该项目组的团队成员，主要包括设计、工艺、标准化、研发领导等相关人员。

2.5 工作流程管理

对产品开发的流程进行管理是PLM系统的基本功能，流程是为了实现一个目标的业务活动，所有的工作通过一个或多个步骤来实现，流程使得这些业务活动自动化。在执行流程的过程中，通过流程步骤使文档、任务、信息等在不同人员之间传递。工作流程大到一个产品的整个生命周期，小到一张图纸、一个文件的审批。用户可以建立串行或并行的工作流程，使得工程技术人员并行地协调工作。当用户打开我的工作列表时，就可以看到最新的工作任务清单。设计人员可以随时查看整个项目的执行状态，直到该工作全部完成。我的工作列表包括要执行的任务和要跟踪的任务两大类，这两大类文件夹又涵盖了图中的几个文件夹(见图10)。

3 结束语

通过PLM系统在前后桥产品中的应用，可以看出PLM技术的先进性，它也必将成为将来发展的趋势。在需求分析阶段，对各项基础数据的详细调研，是进行PLM客户化的基础，以这些数据为基础，开发出真正适合中联车桥股份有限公司实际需求的PLM系统。

在客户化工作过程中，采用了软件供应商与技术部设计人员相结合的方法。让企业技术人员以图纸为核心，参与历史数据导入，不仅可以为企业培养熟悉PLM的技术骨干，而且对于PLM的后续服务非常有利。利用Teamcenter的多站点协同模块，与中联总部实现采购件等集团级统一数据的同步。PLM的应用是一个相当长期的过程，比如定义数据集管理PRo三维图纸，并可与对应的Item关联，对于三维模型文件，打包上传到PLM系统等。PLM系统的实施并不是购买一套软件产品就可以成功的，它的使用过程也是一个不断改进和优化的过程。因此良好的用户服务在PLM的实施中占据了相当重要的地位，只有良好的技术支持和服务，PLM的实施与运用才能算得上成功。

【1】机械设计手册编委会．机械设计手册:第6卷［M］．北京:机械工业出版社，2004．

【2】朱晓春．周炳海．吴坚，等．先进制造技术［M］．北京:机械工业出版社，2004:111．

【3】PLM项目组．中联重科车桥有限公司PLM使用手册［M］．2011:4;30－31;41．

【4】张斌．中联车桥PLM实施工作说明书［M］．通力凯顿(北京)系统集成有限公司，2011:6．