PLM 系统在发动机产品数据中的应用

王丹丹 马 宁 张彩霞 孙红兵 章美丽 孙旭东

（宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 浙江 宁波 315800）

引言

产品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）是一种与产品信息相关的系统工具，它对产品设计、变更管理等进行存储和控制。数据是企业产品研发的核心内容之一，而数据管理是PLM 系统中的一部分[1]，PLM 系统对产品数据的整个生命周期（包括早期、成长期、成熟期、衰退期、结束期）进行全面管理，通过系统化管理，使研发成本最小化，从成长期至结束期，保证产品数据源唯一性、数据完整性和准确性。

1 PLM 系统主要实施内容

PLM 是一款生产协同管理软件，它可以对一款新产品从产品设计前的调研、设计方案的论证、产品设计和制造、工艺和生产管理、售后服务等各个环节进行数字化管理，实现产品的数字化设计和管理[2]。

PLM 系统在零部件产品数据管理的实施过程中应该包含完整的产品定义描述信息、零部件产品数据，零部件产品数据管理协作可减少外部返工时间、提供标准和工具以便自动提高设计质量、减少仿真前的修模和简化时间，从而提高和整车集成的效率。高质量的轻量化模型，节省了IT 资源。业务上，PLM 系统可实现不同平台零部件直接引用，实现零部件的平台化、通用化，以便高效快速地将产品推向市场。

1.1 PLM 系统对业务对象的管理

图1 为PLM 系统对业务对象的管理。

图1 PLM 系统对业务对象的管理

在PLM 系统中，组织表示整个企业，例如，动力总成公司可视为一个组织。组织下包含产品、存储库及其他数据，产品包含由部件的结构转化成装配组成的成品及关联的CAD 档、文档，对设计图文档、产品零件、研发过程、问题和缺陷跟踪记录等所有产品数据实现统一管理和控制。产品数据的相关信息及业务对象的存储位置（如组织、产品、存储库）如果出现文件数据库中已经存在的问题，需要更新系统中的数据，其他用户可以查看修改后的技术文件版本以及零件、CAD 档的修改和变更记录。修订版本对已发放文件或零部件的修改重新启动签审流程。生命周期状态标记文件、零件、CAD 档的成熟度变化，如创建→签审→修改→再次签审→发行，制定细致、灵活和严谨的访问规则，实现有效的权限控制。审批及技术文档或零件签审需要经过一系列的流程，PLM系统会自动发送工作任务至任务接收者。可视化将文档或3D 模型转化为方便查看的格式，并可以添加批注，可以查看从概念设计到报废过程中的产品数据，不需要安装设计软件。产品数据流程签审环节包括校对、审核、审查、材料审核、标准化、批准等步骤，收到任务后，查看研发流程，进行梳理和优化，并在PLM 系统中开发使用。图形化的工作审批流管理支持任务指派、条件判断、状态设定、E-mail 通知、定时执行任务和流程同步等操作；流程任务与图纸关联，确保所有参与者在同一平台内看到的都是同一份数据，保证数据源的唯一性。

PLM 系统主要的优势是能够提高工作效率，桌面解决方案和云端解决方案互联，优化了工作流程，可维护产品数据的成熟度，让汽车研发企业可以定制化并完全独立地进行维护/扩展。

基于PLM 系统建立标准件零件族，构成企业的标准件库，每个标准件均录入三类数学模型（UG、CATIA 和PROE 数学模型），方便设计人员查询，并通过权限设置让企业用户可以下载，从而共享标准件库资源[3]。

1.2 PLM 系统零部件产品结构

PLM 系统中，零部件的产品结构见图2。

图2 PLM 系统产品结构

图2 反映了PLM 系统对产品结构的描述能力。产品结构是构成产品的成品、部件、零件以及与之相关联的文档的分级表示法。PLM 系统以产品结构为核心进行产品数据管理，所有设计文档与变更对象都可与产品结构节点（Part）建立关联，实现以产品结构为骨架的关联管理。查看所有历史数据，包括一个产品使用了哪些零件、该零件供哪些部件使用以及与之密切关联文件有哪些、产品结构能否被调整、调整过程是否受控、一个零部件经历了哪些研发和验证阶段，可实现零部件信息的一致性和完整性管理。数据修改后需要创建变更单，并将变更单添加到变更任务产生的对象中，“变更单创建”默认编号为流水号，变更任务提交完成后，系统会自动将编号更新为变更通知的编号，建立产品信息的共享机制，确保关联管理产品、总成、组件、零件之间的层级关系。

1.3 PLM 系统产品生命周期

PLM 系统管理的数据对象，如3D 模型、2 维图纸、技术文件等，相应的标识字段表明了其所处的产品数据生命周期状态。AutoCAD 文件采用文档的形式进行管理，类型为AUTOCAD 图纸，其签审流程为数模图纸签审流程，变更流程为数模图纸设计变更流程。手工设计图纸的pdf 文件作为文件的附件，并将附件进行电子签名，以此为依据确定产品数据的使用范围和权限。由“工作流”把数据模型、图纸等对象依次送到指定角色，根据PLM 系统的审查结果，调整数据对象生命周期状态。

1.4 PLM 系统文档管理

数据库内，按产品型号、技术文件类型分类来区分组织。设计过程中，个人工作区会产生很多临时数据，检入到系统后，即可从工作区中删除。有2 种方法：1）检入时，在“设置选项”中勾选“从工作区移除”；2）在工作区中选中要移除的对象，在工具栏中点击“从工作区中移除对象”按钮。

1.5 PLM 系统业务对象的存储

业务对象存储在特定产品、存储库或项目的文件夹中，这些被管理的对象并不是单一存放在系统中，是整个产品、存储库和项目的组成部分，彼此之间相互关联，共同描述整个产品。

2 数据管理应用

在动力总成公司的管理中，工厂的分散对数据管理提出了更高的要求。需要更好地规范数据管理工作，保证数据的独立性、可靠性、安全性、完整性，并充分有效地发挥数据的作用，使数据管理体系有效运行。

现阶段在数据管理方面存在的问题有：1）设计数据分散、凌乱、共享程度低；2）电子数据和纸质图纸一致性得不到保证；3）数据检索极为不便；4）存在重复设计现象，产品间借用关系复杂等。

PLM 系统对动力产品线的数据进行集中管理，从几个方面对数据进行管控，包括浏览产品文件夹、查看文档信息、查看零部件信息、查看CAD 档信息、简单搜索与高级搜索、桌面整合工具、CreoView 查看零件可视化、创建和编辑文档、删除/移动文档、文档签审等工作。现在，外来文件的接收较多，对存档资料要手动更新然后对资料进行再次发放，会耗费大量时间；工程变更较多，变更周期较长，使数据不能同步。按照不同的产品建立统一的电子化图文档库，确保实现安全、完整的电子归档管理；通过电子化审签，消除人工跑签，提高设计师协同工作效率，实现研发阶段评审文档100%齐套发放；通过关联管理或消息预订、邮件通知等机制，实现设计更改的及时传递和设计数据动态更新；在产品数据经过正式发放后，PLM 系统将持续同步后续的工程更改，并在系统中记录前后各版本数据，保证多次更改后，研究院、动力总成公司的数据能够保持完全一致。使研发团队能高效地围绕单一、准确的数据来源开展工作，企业的产品数据存储规范得到固化，各专业部门的数据组织更加有序，从管理制度上保证企业知识产权的安全，实现更为精细的数据权限控制，进行信息集成和共享，逐步实现产品设计的信息化管理。

PLM 系统给动力总成公司带来的优势有：

1）在原有产品设计的基础上，完善数据发放接收过程，便于以后的追溯和查询，建立数据库，使系统成为所有工程师查询和维护的数据门户，追踪和保留产品数据的更改历史，保证设计更改处理的方便性、准确性和安全性。

2）构造产品装配结构，采用产品数据的版本配置方式，提供产品零件明细表和汇总表自动输出。

3）实现产品数据标准化、系列化和通用化，使企业提高效率，降低成本，有效提高新产品的品质，从管理上保证信息安全，实现更为精细的数据权限控制，并有利于与国际标准接轨。

3 结论

PLM 系统解决了整车研发、发动机设计过程中存在的重复设计问题，可做到信息共享，既可以节省设计人员的时间，提高工作效率，降低因数据重复输入所产生的错误，还可以实现数据设计过程的记录，方便设计人员逆向查询。正是PLM 系统的这些优势，使得PLM 系统在当前的数据管理中应用广泛。