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一种异地设计制造协同综合实现方案

2017/11/27    来源:互联网    作者:李明  刘成立  李兵      
关键字:异地协同  设计制造协同  数据协同  流程协同  管理信息协同  
异地设计制造协同是复杂装备产品研发模式发展的重要方向,需要协作各方统一策划、统一管控模式、技术架构和软件工具,形成在并行协同条件下典型产品的数字化设计、仿真、制造和管理的工程能力。本文介绍了一种异地设计制造协同实现方案,介绍了其数据、流程、管理信息协同的基本模式。

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1 概述

    随着信息技术、先进制造技术、新材料技术的迅猛发展,制造技术正面临着重大的变革,传统的研制模式已经迫切需要改进,数字化协同设计制造技术是研制模式发展的主要方向之一。特别是复杂装备制造领域,例如航空、航天、兵器等,其设计制造往往需要多个单位共同参与论证、设计、制造、试验、使用、保障及其管理等各项工作,产品一般具有内部结构复杂,涉及专业面广,零件数量巨大,系统布置密等特点。研制周期和使用周期内,所有合作伙伴需要有序、安全、可控、便捷地传递信息、工作成果和产品或半成品,实现有秩序地分工协作,出现问题时相关单位也能够沟通交流,协商协调,实现协同工作。

    例如美国洛克希德•马丁公司主导的重大军用飞机研制项目JSF,建立了支持产品全生命周期的虚拟产品研制平台,使位于多个国家的供应商(包括荷兰、日本和加拿大等多个国家的50多家研制公司)能够异地协同工作。RR公司作为全球最主要的航空发动机设计制造厂商,构建了开放式的协同框架与平台,支撑RR公司全球设计、制造和维护等业务单元的高效协作;同时有效实现了与其合作伙伴、供应商和客户的顺畅信息交流。“十二五”期间,中国航发通过技改项目实现厂所间协同研制技术验证,组织主要厂所依据“共性技术统一开发,个性技术指导发展”原则,基于航发网,在各单位构建基于协同平台的协同设计、制造网络环境,推行以并行工程为核心的协同业务模式、统一管控模式、技术架构和软件工具,在行业内建立跨组织、跨平台、跨地域的协作环境,利用数据协同、流程协同和即时协同技术,实现自顶向下的联合设计,保证单一数据源和数据共享,确保数据的传递有效性,同时数据模型所附带的信息最大化,有效支撑跨地域产品联合设计。中航工业以构建基于模型的企业为目标,不断地促进开发模式转型和企业架构重构,持续地提升复杂装备产品的协同开发能力,导入赛博物理系统(Cyber Physical System,CPS)技术,以及自优化、自重构、自诊断和对人的认知和智能支持等思想促进信息技术和制造技术的深度融合。

    随着武器系统复杂程度的不断提高,愈来愈多的具有高技术含量的光、机、电等各类专业技术和能力需要整合,知识、技术、产品的转化周期愈来愈短,配套协作厂所增加等新形势下,对于仅仅依靠单一企业研制开发和制造的模式已不可能实现大型、复杂型号系统工程,必须以企业间并行、协同的方式组合到一起来实现。制导弹药则是典型的复杂武器系统产品,因而必须从总体方案设计阶段开始,进一步提升自身研发能力,并加强厂所间的协作力度,特别是弹体结构、电气装配、战斗部、发动机等关键部件和零件的研发和试制,都需要产品数据的一致、准确、实时,需要设计、制造数据的合理共享。

2 协同方案

2.1 协同平台综述

    中国兵器工业产业布局可以按照产业链分工分为车辆、火炮、弹箭、光电等若干领域。本文主要描述弹箭协同平台建设的主要思想。在兵器弹箭产品领域,建设以西安某研究所(以下简称研究所)为产品设计分析中心和设计制造协同中心,以西安某厂、湖南某厂为制造分中心,开展数字化协同设计与制造研制,研究所着重实现产品三维设计、产品数据集中有效管理和型号研制项目管控;制造厂着重实现产品三维工艺设计、生产计划管理和制造现场管理。通过协同中心三方建立了统一数据源、统一技术状态、统一质量控制、统一技术信息发布、统一协同规范的研制流程,形成在并行协同条件下典型产品的数字化设计、仿真、制造和管理的工程能力,基于弹箭协同平台和基础数据库实现弹箭行业产品数据的实时共享,解决贯穿研制生产全生命周期的跨地域、跨单位、跨系统的数据共享与交换、流程衔接、技术状态控制、协同标准规范等协同问题。
 

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    图1 厂所协同平台基本工作模式

    弹箭协同平台中的产品数据管理系统和协同数据中心,存储、管理产品研制过程与结果数据,根据需要与其他专业领域进行数据交换。协同平台中的项目管理系统,可以为集团总部科技信息管理系统提供项目计划、进度、资源、成本、绩效等管理信息。质量管理系统用来汇总厂所在型号研制过程中的质量信息,为集团总部的质量管理系统提供弹箭质量体系策划、过程评审、问题处理等质量信息。

2.2 厂所协同组成及建设目标

    协同平台建设从协同管理平台(各信息系统)、基础网络以及信息安全体系等方面开展建设:

    1)协同管理平台建设目标

    ——应用集成平台:实现协同内容集成发布、数据交换、集成发布信息检索、实现统一的账户管理、单点登陆;

    ——项目协同管理:实现企业协同项目联盟管理、项目计划及执行状态管理、项目进度管理与统计显示、项目文档管理、项目业务流程管理和流程弹性定制等功能;

    ——产品全寿命周期管理系统:实现设计与仿真协同、设计与工艺协同。基于领域协同中心,实现厂所间同构系统基于流程的设计与工艺协同、设计与制造协同;

    ——质量管理:实现质量信息管理、质量问题管理、质量审核管理,增强型号质量状况动态监控、质量目标管理与考核的量化分析能力,提升型号研制质量管控能力;

    ——数字化研发基础:建立具有码值管理、编码规则管理、流程管理、编码协同管理、编码集成管理等功能的信息编码体系。形成基础通用标准规范、协同标准规范等标准规范体系。依托原有数据体系,建立协同管理数据库、设计基础数据库等数据库内容。

    2)基础网络建设

    建设研究所、制造厂以及协同中心机房,配置链路设备、核心交换机、部分接入交换机、网络安全系统等设备,为全网接入集团骨干网提供硬件保障。

    3)信息安全体系建设

    建立完善的网络安全系统(身份认证、漏洞扫描系统、安全管理、介质管理系统、杀毒软件、终端防护系统等),为协同平台安全运行提供信息安全保障。

2.3 协同研制环境建设

    在协同研制过程中,建设了产品协同研制环境,重点实现以下几个方面的统一:

    1)统一软件选型,主要是PDM和CAD工具的统一,下游企业软件版本不低于上游企业的软件版本,保证数据流转中的正常使用。在兵器弹箭领域协同平台建设过程中,厂所统一了应用系统集成平台、产品数据管理、项目管理、质量管理、编码、CAD软件等系统选型,并与集团总部有关软件选型保持一致。

    2)统一构建协同研制应用系统。协同单位以TC+NX系列为主,按照研制任务分工和本单位专业定位,分别打通数字化设计、试验和制造等环节瓶颈,实现系统衔接与流程集成。从体系性和整体性角度对共性部分进行统一定义、统一流程、统一平台、统一模式的顶层框架建设。

    3)统一数据编码,主要面向共享数据,包括零组件、更改单、产品数据、产品BOM等内容;

    4)统一的公共资源,建立弹箭设计数据库,工艺数据库及工艺基础数据库。在总体单位建立型号产品的中心数据库,以三维集成模型为核心组织和管理型号产品所有相关的数据,构建单一数据源。

    5)统一标准规范,协同企业共同研究并编制满足装备数字化研制的多项数字化标准规范,支撑型号数字化研制系统应用,涉及成熟度、编码、三维模型等协同关键要素。

2.4 研制数据协同和流程协同

    产品设计所、制造厂和领域中心分别构建产品数据管理系统,集中管控装备研制的产品数据、研制流程和技术状态,实现型号产品数据的集中有效管控。主要实现的目标如下:

    1)实现重点型号装备的产品图文档管理、BOM管理及技术状态管理;

    2)固化产品数据签审、工程更改和统一打印等数据管理流程;

    3)系统集成:研究所重点实现PDM系统与CAD、CAE、PM、TDM等业务系统集成,初步形成以PDM为核心的协同研发环境;制造厂重点实现PDM系统与CAPP、MES、ERP、TDM、PM等业务系统的集成,初步形成以PDM和ERP为核心的集成制造环境。

责任编辑:张纯子
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