面向发电设备行业的可定制PLM系统

　　1前言

　　PLM是一项企业信息化战略，需要从企业战略层角度来规划PLM系统，包括其体系、工具和实施方法等。PLM的范围跨越企业或扩展企业从产品概念产生到产品消亡和回收的所有产品阶段，其管理的对象是产品信息，这些信息不但包括产品生命周期的定义数据，同时也描述了产品是如何被设计、制造和服务的。

　　面向发电设备行业的可定制PLM系统最终的目的就是通过信息技术来实现发电设备产品在生命周期过程中协同的产品定义、制造和管理，它的实现都需要一批工具和技术支持，并需要为企业建立起一个信息基础框架来支持其实施和运行。

　　2研究目标及重要性

　　2.1研究目标

　　主要是面向我国发电装备行业PLM需求，攻克一批复杂产品生命周期管理关键技术，开发若干具有自主产权和行业优势的可定制产品生命周期管理系统，支持快速客户化定制;在重点行业中开展复杂产品PLM应用工程，形成若干具有行业优势的PLM解决方案，为制造业信息化科技工程实现“甩图纸”目标提供支撑，提高我国制造企业复杂产品创新开发能力。

　　清软英泰在TiPLM系统的基础上，重点面向发电装备行业的PLM需求，在已有的PLM技术应用基础上结合国际先进技术的发展趋势，对PLM模型、平台、应用系统等方面进行重点研究，最终形成关键的技术和产品，满足并超越发电设备行业对PLM的需求。

　　2.2重要性

　　从行业来看，发电设备是典型的按订单设计的大型设备，行业知识面广，产品设计、制造、调试一体化交错进行是其最大特点。产品间有成套件可以借用，设计时考虑维护和运输过程中的备品备件的要求，产品的零部件数量达上万，甚至几万个，设计模式多样，更改非常频繁。发电设备行业由于设计手段、制造和质量控制手段落后，缺少先进的计算和验证程序、缺少知识库系统的支持、对设计人员的经验依赖性强，造成设计和制造过程中的不可控因素多。此外，发电设备产品运行维护周期长，现场维修数据及记录无法及时准确的反馈到设备的制造企业，更没有和与之相对应的产品联系起来，不能为企业的后续设计及制造带来益处。

　　面向发电设备行业的PLM系统本质上是以发电设备企业的产品数据为核心，解决从用户需求、订单信息、产品开发、工艺设计、生产制造、维修整个生命周期过程中的不同类型数据的综合管理以及跨部门、跨区域和系统整合、供应链协同的各种问题。实施面向发电设备行业PLM系统的企业，其产品在设计阶段，除了研发设计部门，其他业务部门也可提前介入并行作业，在很大程度上缩短开发时间，实现跨部门、跨区域和供应链协同工作;同时，PLM在产品设计早期，能提前发现设计上的误差，按照市场需求，不断提出可比较的多种设计方案，从而取得最优化的设计成果和市场效益，达到培育期的研发成本最小化和成长期至结束期的产品利润最大化的企业战略目标。

　　3解决方案和研究内容

　　3.1解决方案

　　面向发电设备行业的可定制PLM是一个企业级解决方案，而不仅仅是一个单项技术、应用或软件产品，而是一个技术和标准、工具、平台、应用、行业经验和解决方案的复杂集合体。如下图所示。

　　图1 企业级PLM解决方案

　　因此，PLM系统必须具备一个完备的技术框架，来规范和描述PLM系统应该包含哪些组成元素，以及如何组织这些组成元素，以使它们可以作为一个整体运行，协同完成系统的各项功能。

　　图2 面向发电设备行业的TiPLM系统总体框架

　　3.2研究内容

　　通过对发电设备行业企业的研究、行业研讨会专家意见汇总、国外同类软件分析，我们在本课题中重点研究并解决了以下四个方面的问题：

　　3.2.1平台化、模型驱动、动态可扩展、支持协同的PLM系统架构

　　平台化的PLM系统便于共性平台组件和业务组件在不同行业解决方案中的复用，为产品主题架构的稳定提供保障，同时能给新行业提供高质量的解决方案;

　　模型驱动使用建模系统完成对具体行业企业的业务特性描述，而业务系统的表现和行为则依照企业模型进行变化，从而能够在零编程的情况下尽可能兼顾企业的差异需求，并且能针对一些特定行业企业的共性特点，预先完成其共性业务特征描述，从而形成行业解决方案的行业模型基础;

　　企业的发展变化导致其需求发生变化，系统采用多层架构进行搭建，并且支持分布式异地部署、集群和负载均衡技术部署，因此部署系统变的灵活而且容易改变，同时，利用模型重建、模块重组、行业或企业应用构件开发等技术实现动态扩展，从而支持企业的可持续发展;

　　通过异地协同产品设计开发和全生命周期的产品数据共享，实现集团企业不同下属企业之间或供应链上的不同企业之间的产品协同开发。

　　3.2.2分析仿真数据、测试实验数据、制造过程数据等动态产品数据管理技术

　　通过汇总发电设备行业近百种分析仿真、测试实验和制造过程数据的数据结构、存储方式以及数据之间的关联关系，我们重点研究了如何表达数据的完整性、一致性和可追溯性，并在此基础上，通过动态数据管理的数据共享与受控访问机制，确保数据安全性和保密性。通过PLM中数据管理的粒度确定，实现大数据量的仿真、测试和制造过程的流数据、分析报告数据的存储管理。通过提供工作流机制，以支持包含仿真、测试和制造过程管理的过程模型，解决数据传递的准确性、及时性和有效性。

　　3.2.3形成复杂产品、长生命周期数据的闭环管理模式

　　形成具有发电设备行业特征的产品数据闭环管理模式，实现对需求、设计、制造、销售、使用与维护、报废与回收等整个生命周期阶段支持是实现发电设备这种复杂产品的产品数据管理的关键技术。在这个闭环管理模式基础上，才能较好地实现基于CAD/PLM/MES/SCM/CRM等信息系统的集成管理、面向伙伴/供应商和客户的协同项目管理、基于过程的信息反馈与迭代和面向产品生命周期的决策支持(知识管理)，实现数据、信息和知识的正向传递和反向反馈，大大减少企业产品变更的次数，提高产品的开发效率。

　　3.2.4PLM系统在发电设备行业的快速实施方法

　　经过课题推广应用，我们总结出一套适用于发电设备行业或类似行业的实施方法，在实施过程中将实施活动分为以下十三个阶段：系统原型及原理培训——基本业务调研——信息化原理培训——组织结构及岗位调整(含项目组织结构)——骨干原理及操作培训——原型测试及业务流程初稿制定——需求确认及业务流程方案讨论——测试及修改循环——基础数据准备及系统初始化——业务流程修改及细化——考核制度的制定——正式培训及试运行——正式运行及验收。在每一个阶段都有相应的行业针对性要求和设置，要求项目实施双方共同配合。

　　4研究成果

　　4.1成果特色

　　我们结合当前发电设备行业的信息化基础和实际需求以及清软英泰已有的工作基础，重点研究了软件平台技术、一体化工艺信息建模方法、售后服务业务管理以及长周期产品数据闭环管理等方面的内容，并在以下三个方面形成了一定的技术特色：

　　4.1.1建立了支持SOA架构的、模型驱动的TiPLM基础平台

　　建立了支持SOA架构的、模型驱动的TiPLM基础平台构建于该平台上的TiPLM系统支持并有效应用于发电设备等大型、复杂装备的全生命周期管理业务。

　　本课题建立了基于统一元模型的TiPLM基础平台，并按照特定领域架构(DSSA)的设计方法和模型驱动体系架构(MDA)的思想，设计并实现了支持SOA的开放平台体系结构。TiPLM基础平台主要包含了生命周期管理系统所需的基础服务和通用业务构件，其核心由六大引擎组成，包括权限引擎、流程引擎、项目引擎、查询引擎、业务操作执行引擎和报表引擎。TiPLM基础平台允许用户从数据、权限、过程、UI表现和业务组织五个方面进行定制，具有很强的扩展性。

　　4.1.2实现了多个PLM系统的邦联部署和应用

　　实现了东方汽轮机PLM系统和东方自控PLM系统的邦联部署和应用，两个异构PLM系统在消息、流程、数据三个方面实现了邦联。基于代理的邦联框架，将层次化建模技术、流程互操作技术、异构数据模型映射和转换技术集成在一起，真正从技术层次上解决了企业间的协作问题;实现了状态与数据驱动和运行空间隔离。邦联解决方案目前也在南京汽轮机和其他设计的协作单位北京四维公司进行部署和实施。

　　4.1.3实现了制造BOM的自动转换、多工艺路线管理、独立子部套自动平衡运算、装箱BOM的管理等应用

　　汽轮机是发电设备的典型代表，发电设备企业PLM系统实施是复杂产品、大型装备企业信息化的典型代表。本课题中我们成功完成了东方汽轮机、北重电机等发电设备企业的PLM系统实施推广工作，目前正在为武汉长江动力实施PLM系统。通过PLM系统的实施实现工厂电子数据权限管理、信息共享查询、图纸电子化管理、多种BOM管理、ERP集成等目标，并在多层次计划管理、基于骨架编码体系的设计制造BOM自动转换、独立子部套自动平衡、多工艺路线管理、带解体信息的装箱BOM管理、与大型ERP系统的紧密集成等六个方面取得了切实的应用突破。

　　4.2成果创新点

　　本课题主要在以下两个方面，取得了一定的创新：

　　4.2.1在国内发电设备行业首次开展了多PLM系统之间邦联技术的创新性研究与实践

　　邦联方案的核心技术包括：工作流层次化建模技术、工作流子流调用技术、工作流互操作技术、代理技术、异构数据转化技术、可定制的代理插件框架等。在多个PLM系统中之间的邦联部署，通过邦联代理系统框架，利用代理框架松耦合实现了不同流程的独立运行空间，实现了产品数据在不同空间的映射。该系统利用反射技术支持插件化开发，邦联请求处理可自由配置，实现了状态与数据驱动和运行空间隔离，使得邦联系统无缝集成已有信息化系统。通过在东方汽轮机和东方自控两家企业的部署和运行实践，邦联框架这一技术和应用方案得到了验证。

　　4.2.2设计制造BOM的自动转换在发电设备行业复杂产品的BOM管理应用中属于应用创新

　　汽轮机设计与制造过程十分复杂，在进行产品研发的过程中，研发部门需要根据不同专业将产品划分成不同的部套目录，然后再由各个专业室进行部套的详细设计，进而产生整个产品的设计BOM。在工艺和制造的过程中，制造技术部门，则根据产品的装配结构对设计产生的部套进行归类和划分，从而区分出需要分属于主体、附件和不参加总装的子部套，这样做可以方便加工、转运、装配工作的组织。因此，在每台新产品研发完成之后，设计人员需要花费大量精力将面向设计的BOM转换成面向制造的BOM，产生各种管理问题。基于标准骨架体系的设计制造BOM转换很好解决了制造BOM的管理问题。