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PLM助力航天型号产品

2022/11/28    来源:e-works    作者:王满胜  王春秀  赵莹  闫雪涛      
关键字:PLM  航天型号产品  
本文结合PLM产品各模块特点,通过在公司产品中的应用案例,详细介绍应用PLM助力航天型号产品化的实现。
引言

       产品化就是把一种技术、一种服务,通过标准化、规范化的流程形成一种可大规模复制生产和发布的能力,它主要体现的是一种能力的复用性和可移植性,一种技术或者一种成果一旦形成产品化,就可以真正转化为生产力,提高产品稳定性,并实现规模效益。然而,航天型号产品大多数是以“多型号、小批量”为特点,产品生产流程复杂,并且产品质量及稳定性要求极高,因此需要借助信息化手段保障航天型号产品任务的完成。PLM是一种集文档管理、项目管理、物料管理、产品结构管理、变更管理、工艺管理、设计软件集成于一体的产品数据管理软件,将每个模型、图纸或文档进行集中管理,并与产品建立起关联,实现产品间的共享及借用。本文结合PLM产品各模块特点,通过在公司产品中的应用案例,详细介绍应用PLM助力航天型号产品化的实现。

1 公司航天型号产品化发展背景

       按照院“三年质量能力提升”工程及精益质量管理体系建设思想,结合公司十四五信息化规划,公司将开展研发设计能力提升工程建设,以航天型号产品化为核心,通过提高产品设计质量、提升产品设计效率、加强设计协同,实现一体化的研发、科研与生产管理。将研发任务与交付物状态关联,产品技术成果伴随着业务的执行生产和集中管控,实现产品数据全生产周期过程的技术状态管控和追溯。

       至2020年底,公司在协同设计类软件信息化方面未进行有效管控,从产品设计源头进行产品化过程较困难,导致设计任务延迟、产品BOM变更出错、产品零部件出现质量问题等现象时有发生。主要问题表现如下:

       ●设计管理体系不健全,标准规范缺失

       公司在型号设计、仿真、测试、管理、共享等方面缺少规章制度及标准规范进行指导,欠缺配套的日常设计、文件、数据、软件维护与管理机制,表现为:设计文件无统一标准规范,各型号设计文件、数据结构、数据格式不统一,难以实现设计文件、数据的统一管控。

       ●设计文件数据分散,设计软件管理能力低下

       公司各设计室设计文件管理、审批流程不统一,仍然是线下签审,效率不高;设计文件散布在个人手中,没有进行有效的管理,随着时间积累、人员流调,部分设计文件存在流失的风险。此外,部分设计文件、数据由于时间过长,存在难以追溯的问题。各设计软件产生的数据没有进行规范化管理,难以实现文件、数据共享和经验重用。

       ●软件集成能力较差

       各专业设计软件没有进行接口集成,多种不同格式的数据无法共享,设计软件不能为后期的BOM搭建提供数据支撑,人工维护BOM成本较大,部门间协作效率低。

       以上问题表现,通过PLM系统的文档管理、项目管理、物料管理、产品结构管理、变更管理和设计软件集成管理六个模块,进行型号产品化落地,均可以解决,上线PLM系统显得尤为重要。

2 公司航天型号产品化的重要意义

       一种技术能力,只有实现产品化,才有可能通过大规模复制手段实现规模效益,从而将这种能力的效率最大化体现。

       a)可靠性和稳定性需求

       一项技术能力产品化,该能力将不再依托个体,就能够将人为的失误和问题减少到最小,从而确保产品质量。举例而言,在非产品化的服务和研发中,不同的技术人员因能力不同,习惯不同,敬业精神不同,形成的工作成果有很大区别,公司的服务会因为员工不同而有所不同,但是在产品化的服务和研发中,所有技术人员的服务和工作成果可能会有速度和效率的不同,但是从质量上却绝对会遵循同一个标准。

       b)公司持续发展需求

       产品化的公司,技术或者其他能力摆脱了个体而存在,成为公司的一种固有资产,这样当公司核心人员出走,公司不会因此失去其技术能力以及服务能力。如果把技术的创新和思想的突破比做火种,产品化的过程就是一种燃料,我们不缺乏火种,但是每次闪现后,都缺乏持续的燃料。

       c)信誉和品牌的需求

       实现产品化后,公司在任何地方,任何产品以及任何服务都会有统一形象和统一标记,这样公司的品牌塑造和形象效应就会得到最大的体现。

3 公司航天型号产品化的建设

       随着信息技术的快速发展,任何企业的发展已经离不开信息化的支撑,同样,在众多环境变化因素中,唯一不变的是企业的数字化进程。公司在确定打造“航天型号产品化”目标后,经过多方调研,确立了通过建立PLM系统为抓手,实现“产品化”目标。

       建成后的PLM系统,达成以项目管理为主线的业务过程管理和以BOM管理为主线的产品数据管理。通过任务的动态驱动,实现新产品设计过程、开发过程和产品数据管理的矩阵式产品研发管理思想;面向新产品开发过程,实现对产品相关数据、过程和资源一体化集成管理。通过对业务和数据的整合来优化企业的开发过程和数据管理能力,提高企业产品设计知识、历史数据、成功经验的利用率,提高产品开发能力和开发效率。

       公司建设的PLM系统包括文档管理、项目管理、物料管理、产品结构管理、变更管理、设计软件集成六个模块,实现了产品研发设计的一体化管理。下面从模块定义、业务功能流程、产品化价值三个维度进行说明。

       a)文档管理模块

       在PLM系统里,按公司档案管理规则,建立档案编码、档案分类、文档模板、文档密级等数据信息,将产品生成周期中的各种不同格式的文档(图形、文本、表格和多媒体等)进行储存、访问、标识和发放,并对文档版本进行控制,实现以电子文档为目标的技术资料管理。产品化不只是从产品组成结构上进行产品化,产品的文档管理也尤为重要。文档的创建方式有多种,可以通过项目任务执行、Office集成、MCAD集成、ECAD集成、批量上传等多种方式,也能对文档模板格式进行创建,经过文档的在线电子签审,文档由设计状态转变以归档状态,供同事进行借阅、下载、打印等行为。

       文档管理模块产品化实现价值:

       ●积累了企业知识库,形成潜在的真正的企业财富;

       ●保障产品、项目文档的完整性和可追溯性;

       ●提供文档安全性管理支持,保障企业知识库的安全;

       ●提供便捷、快速的文档检索工具,方便文档的借用重用。

文档管理功能流程图

图1 文档管理功能流程图

       b)项目管理模块

       项目管理就是安排特定的人,在特定的时间,去完成特定的活动,项目管理的管理对象就是研发流程中的活动。在PLM系统中,公司将型号产品按项目进行管控,依据产品研发过程,将工作任务逐层进行分解,责任到人,当负责人完成任务后,在线将任务进行提交,形成闭环,同时也支持实现预警、超期等提醒。产品项目负责人通过甘特图实时查看整体进度及完成情况。按产品化思想理念,梳理产品化项目工作流程及输出任务,按工作流程进行项目创建,并且支持对任务的二次分解。

项目管理模块功能框架

图2 项目管理模块功能框架

       项目管理模块产品化实现价值:

       ●帮助公司做到流程标准化,成为规范企业管理的有力执行工具;

       ●构建项目成员协同工作、分享数据的平台,实现并行协作,提高产品准确性;

       ●实现人员的矩阵化管理,电子化操作,所有任务有据可依;

       ●利用信息技术规范、控制开发的全过程,实现研发管理体系的转型。

       c)物料管理模块

       物料管理作为产品数据组织与管理的一种形式,在PLM系统中,以电子仓库为底层支持,以BOM为其组织核心,把定义最终产品的所有工作数据和文档与对应的物料联系起来,同时,通过树型结构直观呈现,表现产品结构中零部件之间的装配层次关系。通过系统申请物料主数据,经过三级签审,严控物料准入标准,从产品源头把控产品质量。

PLM与ERP物料区别

图3 PLM与ERP物料区别

       物料管理模块产品化实现价值(隐性效益转化为显性效益):

       ●设计标准化——减少重复设计30%、设计周期缩短35%;

       ●管理流程化——数据准确率提高到98%;

       ●数据一体化——降低设计成本20%。

       d)产品结构管理模块

       产品结构管理是通过自顶向下的方式对产品零部件层次结构与属性进行管理,并以树状结构进行可视化呈现,可以通过Excel导入或设计软件集成的方式进行成生。

       e)设计软件集成管理

       公司在统一设计软件版本的基础上,将PLM系统与AltiumDesign09、AutoCAD2017、Creo8.0进行集成,实现电子CAD、二维/三维CAD与PLM系统进行数据交互,包括电子元器件的检入、模型文件的提交、电子图纸的审签及设计软件与产品BOM信息的维护。

       设计软件集成管理产品化实现价值包括:

       ●统一CAD版本便于数据资源共享;

       ●统一电子元器件库,包括:符号库、PCB封装库和仿真模型库;

       ●建立优选物料目录,实现设计、生产信息统一,方便设计选用;

       ●实现产品零部件间借用与共享。

       经过近半年的使用,通过PLM系统申请物料数据1100种,搭建各类BOM共计89个,涉及各航天型号产品及通用产品,收集各类文档及图纸445份,维护电子元器件原理图符号2597个,封装符号2689个,维护标准件模型文件库689个。

4 结论

       通过PLM系统上线运行,并配合相关管理制度,实现公司航天型号产品化建设目标,同时,将质量管理体系的各项要求融入产品化过程。随着型号产品化过程不断推进,质量管理体系不断改进,持续保持质量管理体系的有效性,确保了公司航天型号产品质量,提高产品稳定性,同时,并实现规模效益。

       产品化是管理能力的体现。产品化过程是综合管理能力的一种体现,因为产品化过程涉及技术、市场、客户服务等诸多环节的协调与规范统一,全局的管理能力和规范制定是产品化成败的关键。

       产品化是宏观的技术把握。能够对产品按照产品化诉求进行分解和分析,能够对技术管理作到规范和标准,是更高层次的一种技术把握,换言之,只有对技术整体的领悟深入骨髓的组织,才有可能对技术性工作进行产品化的管理。

       产品化是前瞻眼光和大局观。产品化过程需要一段时间才能体现效率和效益之间的转化,而产品化又需要前期很大的投入做规范和设计,因此缺乏长远考虑,缺乏战略眼光的企业家是不可能成功主导产品化过程的。

       参考文献

       [1] 《质量管理体系要求》(GJB9001C-2017)
       [2] 《航天型号精细化质量管理要求(2017版)》
       [3] 《中国航天科技集团公司质量文化手册(2021版)》
       [4] 《中国航天科技集团公司产品化手册(2021版)》
责任编辑:程玥
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