航空项目管理与PDM 系统集成方法研究

王一臻 黄伟斌

（中国飞行试验研究院，陕西西安 710089）

0 引言

作为支持联合产品开发的统一框架，PDM 包括所有与产品相关的数据和流程。PDM 的主要思想是数据交换、人员协作和流程优化。项目管理是在一定条件下对多项活动的时间、范围和成本的管理。将项目管理理念和技术应用到产品开发过程中，有助于实时跟踪、分析和控制产品开发进度、数量和资源分配，确保及时有效地实现产品目标。

1 航空项目管理与PDM 系统集成的重要性

1.1 以PDM 搭建集成平台

如今，许多高性能的CAD 和CAM 系统用于商业航空，这些独立的系统在产品设计自动化、工艺设计自动化、数控编程自动化等方面发挥着重要作用。然而，这些单独的系统无法实现系统间的自动传输和信息交换。即使使用IGES 或STEP 标准交换数据，也无法从CAD 系统中自动检索CAM 需要的所有信息。对于不同的CAM 系统，也很难实现CAD 到CAM 的通用信息传递。因此，航空公司正在寻求相关工程数据库和应用程序接口以集成现有的CAD/CAM 系统。PDM 是最好的CAD/CAM 集成平台。产品信息可以统一管理，不同用途的信息可以有序管理。不同的CAD/CAM 系统可以从PDM 中检索出需要的信息，再将结果反馈给PDM，真正实现CAD/CAM 系统的集成。

1.2 以PDM 构建信息桥梁

目前，将MIS 信息管理系统和MRPI 生产资源计划，集成于企业资源计划管理系统（ERP）已经成为现实，PDM作为一个集成的CAD/CAM 平台，利用计算机技术全面描述航空产品生命周期的数据和模型，是ERP 中所有产品相关数据的来源。PDM 是产品设计流程部门与管理信息、系统和生产资源系统之间的桥梁，使MIS 和MRPI能够从集成的PDM 平台自动获取需要的产品信息[1]。

1.3 航空制造需求

首先，数字飞行器研制的数据管理要求。在针对飞机进行数字化设计时，会因设计产生大量数据资料，这就需要通过数字化管理的形式，对数据进行收集、管理。为了更好地对飞机进行数字化、智能化设计及制造，需要运用PDM 技术，对飞机产品、飞机模型、数据参数等多方面进行管理。同时也可以运用PDM 技术对数字模型、数据、生命周期、设计、工具等方面进行协作处理。

其次，在针对飞行器进行数字化研发时，需要将数据信息展开统一管理。目前，我国飞机设计领域，对飞机模型采用数字化设计，并不是唯一的一种信息获取方式。中国航空工业第一飞机设计研究院通过3D 设计和2D 绘图方式，将零件作为2D 图纸送到制造厂，零件经过CNC加工后，再次进行3D 建模。这种现象导致设计和制造之间存在大量数据源，很容易导致效率低下公差过大甚至报废等问题。因此，飞机研制过程中需要为产品创建单一数据源和全局数据，以保证数据的唯一性和一致性。

2 航空项目管理与PDM 系统集成的流程分析

飞机设计制造过程中，文件的审批、分发或修改，零部件的设计、分析和制造，都是以工作为导向，遵循特定的流程。例如，设计师必须首先根据设计意图生成并绘制项目图纸，然后提交给同一个团队进行审批。如果没有发现问题，则提交给项目经理批准并签字。最后正式向其他部门发布，并提交绘图机构备案[2]。

首先，任务分解与分配。任务通过Action、notification和monitoring 完成。任务和工作环境要求记录在Action文件夹中。同时，任务优先级和时长也与Action 一起分配给相关部门。Action 也可以生成Actionsubroutines 记录任务分解过程。动作可用于有效地管理任务分配和任务分离的过程。它不仅用于分解和分配设计任务，还支持分解和分配生产任务的过程。其次，设计过程管理。每个设计阶段的信息必须清楚地记录，以了解设计过程并创建公司共享的智能设备。为未来的生产提供信息，优化生产模型，捕获所有劳动力的生产过程，并从数据和详细分析中找出重复性的活动和相关的产品。了解在规划/处理工作计划和时间表工作中清晰度的重要性。设计时间决定产品和数据质量，不规则产品在每个阶段都存在被过滤掉的可能性，所有流程和生产数据都根据操作员配置进行管理，以获得更好的性能[3]。最后，数据管理。数据管理汇集整个企业通用产品数据的特定对象，包括零件属性和文档页面以及相应的零件文件。将管理、组织业务和数据管理涉及的人、物、电子存储等抽象为组织对象，产品信息对象管理包括对象属性、对象操作和对象生命周期管理。对象属性是从数据管理中获得的信息，主要是对数据进行分类和归档，例如绘图作者、版本号、格式等。对象操作是对象或对象使用的函数进行转换，例如图形访问权限、图签名权、图状态更改权等。与对象匹配的文件具有固定的格式和存储区域，对象可以存储每个应用程序创建的应用程序文件，例如，CATIA 文件可以放在CATIA 字符对象中，对象在其生命周期中会发生许多变化，例如版本数据内容、数据所有权访问、存储位置等。在生命周期的不同阶段对这些变化的控制有不同的要求，例如设计状态是图表在生命周期中唯一可以改变的状态，如果设计人员认为局部图已经完成，那么可以将图纸提交到待定状态，以此通知有关监督人员和标准检查人员，并暂时使用图纸验证数据。通过验证后，图纸将进入需要批准的状态或返回到设计状态。

3 航空项目管理与PDM 系统集成后的整体架构与实例应用

3.1 系统结构

PDM 系统是一种产品生命周期管理程序，包括生产和开发过程中的产品信息、生产活动、员工组织和生产设备。PDM 模型以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑，采用客户/服务器模型和设计模型，提供数据管理系统、产品和用户界面软件系统，对产品数据的生命周期进行管理。协调运营和时间表，为整个组织的协作创造一个平衡的环境。第一层是用户界面层，是用户交互的图形界面，包括图像查看器、各种菜单、对话框等，支持命令和文件的输入和输出。第二层是主系统，即各种PDM 功能的模型，包括PDM 系统软件的主要功能（数据管理、产品管理、分发和控制能力、任务管理、用户控制、集成）。PDM 产品控制系统具有多种操作、通信和数据保护功能。通过PDM 系统的各种功能，可以为用户提供透明的业务信息、程序调用和流程控制。第三层是支持层，PDM 支持平台接收当前的关系数据库系统。关系数据库以简单文档的形式提供操作信息，并支持PDM 设备管理[4]。

3.2 系统管理范围

过程管理是对产品形成的全过程进行控制。过程管理支持并改善参与产品形成过程的所有人员的协作，有利于提高整体生产力。在工作过程中，通过计算机网络以电子方式交换信息和数据，大大减少了数据传输和等待的时间。流程管理可以实时监控活动，用于定义和管理数据操作的主要流程。用户管理数据时，主要控制人或活动之间的数据流，监控项目生命周期中的所有事件和数据活动。产品开发过程建模是对产品开发过程的描述、分析和重组，目标是优化产品开发流程。流程优化意味着信息的及时传递、资源的合理配置和团队的高效组织。项目管理内容包括但不限于项目描述产生的数据、项目管理产生的数据等，获取方式包括产品、项目、组织等文件库。随着项目的不断推进，系统管理的储存技术也越发成熟，当系统对项目数据进行储存时，可以针对不同的项目，建立对应项目描述组，并结合项目描述、设计工艺、进度报告等，建立对应工作流程，根据实际设计需求，将其分配给项目团队成员。

3.3 数据集成

在项目管理数据库中为PDM 系统创建一个单独的用户账户，只能提问、添加和更改日期。项目管理系统提供交互式信息，包括数据库接口、文件标识、域名、字段名称、字段类型等信息。PDM 系统定义数据接口，更新数据并接收相关数据。在连接计划和数据元素后，PDM 将数据状态信息（如标识符）与预约同步。当一个新的事件开始时，项目经理会将数据元素添加到程序中。PDM 更新产品相关信息后，产品状态信息与预约同步。当触发更新时，项目管理会更新产品信息的状态，根据状态信息和项目评估流程计算相关活动的进度，同步监控工作质量与项目概览[5]。

3.4 实例分析

定期集成测试是使用特定类型地面强度测试的产品计划和文档完成的。测试模块项目管理系统采用有限责任公司多项目管理平台（MPM），PDM 系统采用WindchillPTC 平台[6]。测试项目的规划、进度监控和资源分配在MPM 平台上进行管理。测试项目产品的所有数据，包括BOM 结构、数字模型、图纸文件，都在PDM 系统中进行管理。通过系统集成接口，建立项目管理信息与产品数据的链接，实时连接项目计划与产品数据状态，根据产品数据状态自动计算项目进度。在项目管理层面，可以快速有效地控制整个产品数据生命周期，确保项目管理过程信息与产品开发过程信息的有效整合[7]。在此过程中，项目经理和技术负责人员定期检查并确认相关项目成果和产品数据的准确性和实时性。目前，航空研究所已经采用这种方式。

在航空项目管理与PDM 系统集成的实例分析中，定期集成测试项目使用多项目管理平台（MPM）和WindchillPTC平台作为项目管理与PDM 系统，并通过系统集成接口实现了项目管理信息与产品数据的连接。

首先，在项目管理方面，定期集成测试项目采用MPM 平台进行规划、进度监控和资源分配。通过MPM平台，项目经理可以对项目进行全面管理，包括任务分配、进度跟踪、资源管理等。通过与PDM 系统集成的接口，项目经理可以实时连接项目计划与产品数据状态，实时掌握产品开发进度。这使得项目管理与产品开发过程信息的有效整合成为可能，提高了项目管理的效率和准确性。

其次，在PDM 系统方面，定期集成测试项目使用Wind chillPTC 平台进行产品数据的管理。通过PDM 系统，可以对测试项目的所有数据进行集中管理，包括BOM 结构、数字模型、图纸文件等。这使得项目团队成员能够方便地共享和使用项目数据，提高了协作效率。通过PDM 系统的版本控制和权限管理功能，可以确保产品数据的准确性和安全性。

再次，在系统集成方面，通过建立项目管理与PDM系统的接口，实现了项目管理信息与产品数据的实时连接。这使得项目经理可以根据产品数据状态自动计算项目进度，及时进行调整和优化。项目团队成员可以在项目管理平台上查看产品数据的最新状态，方便进行工作安排和决策。

最后，在实践中，航空研究所已经成功采用了航空项目管理与PDM 系统集成的方法。通过该方法，航空研究所在定期集成测试项目中实现了项目管理信息与产品数据的有效整合，提高了项目管理的效率和准确性。项目经理和技术负责人员可以快速查看并确认相关项目成果和产品数据的准确性和实时性，从而确保项目的顺利进行和最终成功。

需要注意的是，航空项目管理与PDM 系统集成方法在实践中也存在一些局限性。例如，系统集成接口的设计和实现可能存在一定的复杂性和技术难度，需要充分考虑不同系统的兼容性和数据传递的准确性。

4 结语

为了提高产品的市场竞争力，航空公司积极利用信息技术整合项目管理系统，不断加强研发能力。PDM 系统可以有效衔接企业产品研发任务，监控研发过程，提高机械产品研发效率。通过建立PDM 系统，项目经理可以准确监控项目的整体进度，提高资源利用效率，降低沟通成本，确保项目顺利有序进行。此外，PDM 系统可以实现所有项目数据的归档，保证了项目的技术沉淀和连续性，优化了企业产品开发的组织和管理。