随着我国城市轨道交通的迅猛发展,新机遇要求全新动车组、城轨车设计周期短,企业信息化、精益化管理已成为提高企业核心竞争力的重要手段,传统的电气研发设计数据管理平台存在诸多问题:(1)现有的电气设计软件基本处于孤岛状态,与其它子系统集成性差,数据存储分散;(2)电气设计过程数据通过手工备份到服务器文件夹且缺少版本管理;(3)电气设计报表系统速度慢,效率低;(4)物料清单(BOM)在产品数据处理及应用系统(SAP)中靠人工逐级搭建,管理松散,且易出错。以上问题导致了传统的电气设计数据管理平台已不能适应数字化协同设计环境下复杂列车系统快速研制的要求,急需围绕电气图纸研发设计过程,建立适合自身要求的电气设计数据管理集成平台。
基于Windchill的电气设计数据管理集成平台的建设,以解决电气研发设计中存在的问题为目的,围绕电气研发设计过程和电气设计输出特点,采用二次开发实现电气设计工具研发数据管理系统、物料数据管理(MDM)系统、SAP 系统的无缝集成,基于研发数据管理系统,实现公共资料管理,设计数据管理、流程管理和权限管理等功能,实现集成度好,流程清晰,业务顺畅,使用便捷的平台建设目标。
1 研发平台工具
1.1 电气设计工具
电气设计逻辑复杂关联性极强,如何在短时间内完成庞大的图纸绘制,要求多用户多部门协同设计及管理,保证数据的正确性,并准确完成各类报表数据整理,成为电气设计必须面对的难题。
本文采用E3(E3.Series)作为电气设计工具,支持多部门多用户的协同管理与设计,设计师通过E3.Series 对项目进行实时操作,配置的电气规则可以检查项目方案是否满足设计规范,并检查图纸中存在的错误,以便进行修改,系统管理员可对设计人员的权限进行相应设置,保证每位设计人员只能操作被授权的项目数据,项目数据存储在同一数据库中,实现了项目内部的图纸保持实时更新,可实现数据的准确性和一致性。
项目设计中E3.Reports系统支持自动生成设计部的报表和工艺部的部分报表,例如线缆总表、线束表、元器件清单、线束走向表、布线表和剪线表等,以进行图纸正确性检查。
1.2 研发数据管理工具
研发部门是车辆产品电气设计数据电路图、电气BOM 以及电气报表等及机械设计CAE/CAM/CAD 数据的源头,数据量大且需要频繁传递、交换、处理和存储,本文采用Windchill 作为数据管理研发工具,Windchill 是一套集成应用软件,涉及图文档管理、产品结构管理、生命周期管理、工作流程管理、工程变更管理、零部件分类及重用管理、项目管理、制造过程(工艺)管理、供应商管理、用户需求管理等全部产品生命周期领域。为提升整个电气研发团队的沟通和协作工作效率提供软件平台。
Windchill还提供开放的开发接口,为研发数据管理系统与各设计工具及公司其它系统集成提供技术保障。
1.3 公司级产品数据管理工具
将SAP定位为公司级产品数据管理系统的核心,所有其他信息系统的构建均以SA为基础进行。SAP的许多新产品,包括企业核心组件ECC(ERP Central Components),全部构筑在Web 应用服务器(WebAS)平台之上。WebAS 提供了开放式的结构,使用HTML、XML等计算机语言,支持许多数据库版本和发布,可以容纳所有的数据和配置信息,同时,WebAS也提供定制功能,可以使用工业标准语言Jav完成二次集成开发。使得其他功能信息系统可以与SAP集成。
2 平台总体方案
针对电气设计工具与其它子系统集成性差,数据存储分散问题,提出了将前端电气设计工具E3、MDM 系统、SAP统、研发电气数据管理工具Windchill以接口方式进行双向集成方案,打通系统间数据通道,保证电气设计工作数据流畅通,实现完整可靠的电气协同设计平台。平台总体方案构架如图1所示。
图1 平台总体方案构架图
平台集成方案图如图2所示。本集成平台通过Server开发语言,Java构建完整后端服务平台,执行底层逻辑运算与业务数据处理;使用跨平台网络服务软件Apache 与开源Web 应用容器Tomcat 组成网络通信层,实现HTTP 请求接收、负载均衡与集群配置等服务功能。本集成平台涉及各子系统或工具间集成架构以Java 核心包为基础,针对各下游系统或工具技术不统一的现状设计与开发具有指向性的独立集成模块:如E3工具与MDM 系统等支持数据交换协议(SOAP)标准,使用通用WebService方式实现双向集成;对于技术相对封闭的SAP 系统,通过其提供的sapjco.jar 工具包实现远程函数调用(RFC)接口访问,通过动态链接库文件进行远程数据传输;其余无法直接提供集成接口的下游系统,直接使用面向数据库的SQL 进行数据访问,实现数据级的集成功能。
图2 平台集成方案图
3 平台功能实现
电气设计数据管理集成平台的建设,针对电气设计数据的管理特点,通过系统及工具间的紧密集成,结合Windchill 工具特有的版本、权限、流程等功能,实现电气数据及版本管理、产品BOM 结构管理、报表管理、历史数据回滚功能、物料编码管理、图纸评审管理及工程更改管理,为企业资源计划(ERP,Enterprise Resource Planning)等系统提供准确可靠的电气设计数据。
3.1 电气数据及版本管理
(1)通过数据检入接口,将E3输出的电气设计数据,如图纸、BOM、报表等自动存入各产品文件夹下,针对电气数据本身的特点,利用Windchill工具定义特殊的类型、属性与数据库表结构,并定制开发相关管理功能,实现对电气数据的集中管理,电气数据及版本管理如图3所示。
图3 电气数据及版本管理
(2)版本管理,电气数据在Windchill中均使用字母大版本+ 数字小版本方式,每次检入操作升级一个小版本,每次修订操作升级一个大版本。Windchill中每条数据的所有版本信息(内容与属性)均由系统维护历史记录,从而解决了不定时将E3 设计文件手动备份到本地文件夹方式的问题,避免手工备份安全问题,同时为历史数据回传功能提供数据源。
(3)状态管理,Windchill工具为每种电气设计数据类型定义其生命周期模板、状态和转变规则。状态属性标志着数据成熟度,通过流程自动驱动与手动修订两种方式控制状态的转变。为实现电气设计数据安全性管理提供基础。
(4)位置管理,利用Windchill专门的存储库来分类管理所有电气设计相关公共资料。
(5)安全性管理,通过Windchill策略管理器提供数据访问权限的配置管理功能。对于管理对象,针对其类型、状态、位置等属性以及操作用户所属的角色、组等信息进行访问权限控制。提高数据安全及正确性。
3.2 产品BOM结构管理
为避免SAP人工搭建BOM方式造成的人为错误,提出BOM由电气连接图纸驱动自动创建与管理,产品BOM结构管理接口开发流程如图4所示。
图4 产品结构管理接口开发流程