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基于PDM系统的产品配置管理应用研究

2020/10/15    来源:互联网    作者:孙文智  张军  陈宗利  孙宏强  夏志勇      
关键字:PDM系统  产品结构  产品配置  
本文研究了一种基于PDM系统的产品结构及配置管理方法,能够解决上述问题。较好地应对产品不断增加的结构、功能的复杂性挑战,满足客户紧迫的进度要求。

0 引言

    随着我国航空工业的快速发展,作为飞机核心部件的机载电子产品的更新升级越来越快,市场竞争也愈发激烈。如何快速高效地设计生产出满足用户的产品是机载电子研制企业迫切的需求。近年来随着企业信息化工作的推进,设计型企业大都已引入了产品数据管理系统(PDM)。产品数据管理系统(PDM)是一个以产品为核心,管理所有与之相关的信息和相关的过程的信息化系统工具。某航空企业在引入PDM系统,应用PDM基本的产品技术数据管理、过程管理、产品零部件管理之后,仍然存在功能相同零部件重复设计、逻辑相同产品重复实验、验证等问题。本文研究了一种基于PDM系统的产品结构及配置管理方法,能够解决上述问题。较好地应对产品不断增加的结构、功能的复杂性挑战,满足客户紧迫的进度要求。

1 现状及存在问题

    企业在引入PDM系统后,实现了产品设计图纸、设计文档以及产品零部件基本信息的管理。然而产品的组成结构(BOM)管理仍然以人工维护CAD图的方式为主。由于机载电子产品结构日趋复杂,型号也日益增多。CAD图方式的编辑复杂且直观性差。产品结构、型号状态管理越来越困难。通过手工编辑CAD图纸的方式进行产品结构、状态的管理,准确性、实时性无法得到保证,相似结构设计数据也无法得到有效的重用。

    纵观机载电子产品从设计、生产到交付的整个生命周期,以人工维护CAD图方式的管理产品的组成结构还存在以下一些问题:

    (1)在产品不同阶段,产品结构数据在不同部门传递时,设计、制造和采购涉及多个部门、多种需求,很容易产生不一致,若产生不一致,就会造成返工和浪费;

    (2)因用户的另加需求、改进需求、设计差错、国产替代等原因,经常需要对产品状态进行变更,这就进一步导致产品结构不准确,影响后续工作人员,造成不该有的损失。

    (3)竞争的加剧要求企业对顾客需求做出快速响应。这就要求企业缩短产品研制生产周期。因此企业需要缩短设计验证时间、减少重复设计工作,加快生产进度。而这都要求企业具备清晰的产品结构,以及在此基础上进行快速便捷的产品结构和产品配置管理的能力。人工维护CAD图方式显然无法满足上述需求。

2 基于PDM的产品配置管理的主要前置条件

    产品配置管理,是指按产品结构及版本等信息对预定义的可配置产品的功能模块进行组合,最终得到一个用户所需产品的过程。是以实现产品技术状态更为灵活高效的管理为目标。它也要求企业具备一些基本的信息化管理条件。例如,清晰直观的产品结构管理、严格的版本管理、产品全局信息模型的构建等等。现对其中的几个关键条件进行论述。

    2.1 清晰直观的产品结构管理

    产品配置是通过管理和维护产品/模块结构,实现产品/模块对象及其相互之间的联系构建表达新的产品技术状态的。因此清晰直观的产品结构树是产品配置管理的前提。产品结构树是由产品总装配图、产品明细表(包括自制件、元器件、通用件等)等内容组成。产品结构常以树状方式进行表述,上层节点表示更高一级模块。这种树状结构反映了产品、模块、零件之间的层次关系。通过结构树,清晰直观地表述了产品的构成,一方面以其为组织框架,方便地对所有产品的信息进行管理,有利于对产品信息的组织和查询;另一方面为企业内部各部门提供统一的产品构成信息,同时可以根据产品生命周期不同阶段的需要,提供所需的重点信息,使得复杂结构的管理成为了可能。其结构及表达方式如图1所示:

产品结构树

图1 产品结构树

    2.2 严格的版本管理

    产品技术状态的表达通常包括众多的图纸、文档、零部件。图纸包括装配图、图样目录、明细表等多个分类;文档包括设计类、试验类、软件类等多个种类;零部件包括自制件装配件、自制件零件、元器件等多个大类。因此,严格的版本管理十分必要。通过对各类图纸、文档、零部件对象的细分以及完备可追溯的版本变更过程管理,方可保证严格的版本管理。

    2.3 全局产品信息模型

    对标用户需求,快速构建所需的产品模型,这就需要对用户需求以及自身产品的功能模型的解构。一方面,要在整理企业自身产品/模块等基本信息资源时,建立产品信息的模型。包含所有已定义视图中的构件及其联系。另一方面,需要构建虚拟产品模型。因此,全局产品信息模型的构建是产品配置管理中必不可少的一环。

    2.4 面向对象技术的应用及信息模型的标准化

    由于产品设计数据,是所有后续工作的输入。因此设计数据管理系统PDM与后续工艺、制造、采购系统的集成会不断增加。因此,应用面向对象技术的,增强了系统的开放性,加强PDM系统信息模型的标准化必不可少。

3 产品配置管理应用方案

    产品配置过程也可以被看成是一个选择一组零部件并维护其关系,以形成一个设计解决方案来满足用户需求的过程。配置规则则是在进行产品结构配置时选择零部件的约束。配置条件也就是用户需求的虚拟功能模型。

    在产品配置过程中,需要根据用户需求,也就是配置条件,在企业已有产品、模块、零件等基础资源库中,选择有效的、已确定发放状态的、满足变量需求的零部件,构建满足用户需求的虚拟产品模型。之后,就可以根据产品配置的虚拟产品模型,生产满足用户需求的产品。基于PDM系统,实现产品结构管理之后,进行机载电子产品配置的模型如图2所示。

产品配置模型

图2 产品配置模型

    通过具体进行产品配置的过程通常包括两部分内容,一是进行产品功能分解,将其分解成可以实现某个具体功能的系统或模块,然后基于配置条件,在遵守配置规则的前提下,构建用户所需产品结构模型。另一个则是,根据配置条件搜索零部件库,选取需要的零部件,如有,则存储该零部件并生成新的产品结构,若无,则重新设计零部件。具体的配置过程如图3所示。

产品配置流程图

图3 产品配置流程图

    随着零部件库、配置规则库的完备,产品配置的效率也会越来越高。因此这两者是实施产品配置的关键,需要对其进行不断的更新扩充。这种产品配置方法也适用于其他电子产品的数据管理和配置管理。

4 结语

    本文结合某机载电子企业发展的需要,论述了产品配置管理的几个关键技术条件,认为应该对产品结构进行有效管理,并清晰梳理产品/模块版本状态,然后以之为基础资源,针对企业内部不同部门,提供合适的信息资源。既产品资料及相互关系的完备一致,又为不同需求,提供恰当的信息。在实现产品结构、产品/模块状态的基础上,提出了一种产品配置管理模型以及实现最终产品配置的具体工作流程。通过重新构建以产品结构与配置为核心的产品数据管理体系结构,基于PDM系统应用上述技术思路,实现了机载电子产品结构及配置管理,对有效解决某航空企业设计、生产中遇到的问题,加速产品的开发进程,提升了企业的市场竞争能力,起到了良好的作用。

责任编辑:程玥
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