基于产品生命周期管理的协同研发平台

□ 胡 鑫

三一重能有限公司 长沙 410100

1 研究背景

近年来,由于国家城市化进程的加速,基础建设高速发展,工程机械市场竞争日益加剧。工程机械产品开发是涉及机械、液压、电气、动力学等多学科的复杂系统工程[1],传统的产品开发手段已经无法满足工程机械产品的研发需求。在核心进口零部件不断引入、国内配套企业技术实力快速提升的契机下,主机制造企业开始寻求供应商协同研发设计方案[2],最大化获取已有的生产技术,以实现研发设计过程中信息和资源共享。构建高效、准确、安全的供应商协同研发体系,已成为主机企业与供应商之间的一项重要课题。

2 研发现状

近年来,国内外很多学者对主制造商-供应商协同管理体系、构建方法进行了大量研究[3-6],协同模式从早期的粗放模式逐步向即时交互方向发展,如以物料清单为核心的供应商数据传递模式、外部单独供应商管理平台管理模式、基于产品生命周期管理主系统开发的中间系统供应商设计数据交换模式、产业链协同商务平台体系等[7-10],但都不能完全满足工程机械开发的现实需求。

工程机械协同研发面临的现状主要表现为三方面:① 流程制度管理滞后,主机企业与供应商的数据交互形式为硬件复制、电子邮件、纸质文件传真、蓝图打印签审等台账式管理方式;② 语言不通，主机企业与供应商产品开发环境不同,数据系统、三维建模工具等不相同,需要通过转换中间过渡格式来进行数据交互;③ 数据安全保密性、不确定性，主机企业与供应商为保护自身的利益,会对外发数据加密传输,数据记录版本无法统计。

以上三方面问题最终导致的结果是,新部件开发周期长,版本更新迭代不及时,影响整体项目、产品的开发进度。

3 交互模式

3.1 协同研发平台架构方案

在工程机械产品开发过程中,主机制造企业以产品生命周期管理软件为核心建立了一整套由工程设计物料清单至服务配件物料清单的产品数据管理系统。

基于产品生命周期管理系统扩展构建一套协同研发平台，如图1所示,可实现研发信息实时分享，业务数据相互传递,同时保证数据的安全、高效及可追溯。协同研发平台有如下两大特点:① 以主机企业产品生命周期管理系统为中心,外部供应商协同平台与企业内部环境之间物理隔离,通过数据摆渡员实现两者数据及流程的交互,从而在逻辑上实现一个统一的协同设计环境;② 数据包中的对象具有相同的对象类型分级结构,协同平台与内部系统在管理方面完全相同。

▲图1 协同研发平台

3.2 协同研发平台数据流程

采用以数据包为核心的交互机制。主机企业在新项目、新产品开发时,将产品某一部件的需求数据发送给供应商。在产品生命周期管理系统内,主机企业项目负责人将需要发送的数据整合创建成一个数据包,由企业负责人签审后,流程流转至主机企业数据摆渡员。摆渡员将数据包文件从内部产品生命周期管理系统下载后,导入协同研发平台。当协同研发平台中有新增交付导入时,供应商工程师角色下的用户会收到成功导入交付的邮件通知,或者由数据摆渡员在供应商协同平台直接发送邮件至对应的供应商负责人。

主机企业发送的产品数据包括工程设计物料清单结构数据、三维模型、二维图形及其它数据文件。

对于数据流程，在产品生命周期管理系统内,主机企业向供应商发放零部件数据，供应商回传完成的详细设计数据审批工作流程,如图2所示。

▲图2 协同研发平台数据流程

4 实施规则

4.1 产品库模板管理

(1) 产品库。根据研发部门划分协同研发库,根据需要可扩充产品库。

(2) 文件夹结构。按研发部门划分一级文件夹,以合作的项目和产品划分二级文件夹，存储各项目共享数据。产品库模板如图3所示。

(3) 团队职责。供应商用户在协同研发平台中接收主机企业数据摆渡员导入的交付文件,并开展详细设计,交付设计成果至主机企业数据摆渡员。数据摆渡员实现业务数据包在主机企业产品生命周期管理系统和协同研发平台之间的交互,且数据摆渡员只能通过研发域指定网际协议访问协同研发平台。产品库管理员维护产品库团队、文件夹结构,调整产品库的权限策略。

▲图3 产78品库模板

4.2 账户管理

(1) 账号来源。协同研发平台是区别于企业内部产品生命周期管理的独立域。

(2) 账号申请。协同研发平台的数据摆渡员、供应商用户、产品库管理员等特权用户需单独提交申请区别于主系统的协同研发平台账号。

(3) 域网际协议配置文件。数据摆渡员、特权用户只能通过指定网际协议访问协同研发平台,账号和网际协议的对应关系存放在产品生命周期管理系统服务器的JSON文件中。

(4) 日志跟踪与审计。使用产品生命周期管理系统提供的安全审计工具，实现对数据摆渡员、系统管理员、产品库管理员等特权用户的系统行为进行日志跟踪与审计,以进一步监控对系统安全有影响的行为。

4.3 用户权限矩阵

在协同研发平台中，由产品库文档控制的用户权限矩阵见表1。表1中，CDM-代表拒绝创建、下载、修改的权限，C代表创建，R代表读取，D代表下载，M代表修改，T代表修改内容。

表1 用户权限矩阵

4.4 供应商客户环境要求

供应商的研发协同集成环境需满足以下条件:① 主机制造企业提供安装部署软件及集成环境、产品生命周期管理系统工具端许可给供应商,以便供应商与主机制造企业系统自动集成;② 供应商用户申请独立域账号，与主机制造企业域账号集成,实行严格的账户管理制度,定期强制修改密码、重新认证用户权限等。

5 应用实例

根据以上研究,在产品生命周期管理Winchill平台上搭建协同研发平台，并在笔者单位得到了广泛应用。协同研发平台中，协同研发产品库界面如图4所示，数据包创建界面如图5所示。

▲图4 协同研发产品库界面

6 结束语

设计工程机械产品是涉及多学科的系统工程,协同设计的要求越来越高,主机制造企业正在开展与高校、科研院所、零部件标杆企业的技术合作。笔者根据工程机械主机制造企业协同研发的实际需求,基于产品生命周期管理构建了一套协同研发平台,主机制造企业的核心数据存储于内部产品生命周期管理系统中,外部协同研发平台与内部系统环境完全一致,不需要中间转换,就可以实现研发信息的实时分享和业务数据的安全传递。

▲图5 数据包创建界面