面向航天行业可定制PLM系统

　　1前言

　　“十一五”期间航天科技集团在“弹、箭、星、船”等武器与宇航产品的研制中承担了繁重的研制任务，产品类型不仅日趋复杂与多样，而且技术难度大，周期要求短，传统的研制模式和技术手段已经不能满足实现跨越式发展、提高自主创新能力的要求，迫切需要建立以数字化为核心的航天新型武器系统的先进研制与管理体系。 “十一五”期间，随着“数字航天”工程的建设与发展，航天各院及用户等也对AVIDM软件的研究与发展提出了更高、更广泛的需求，突出地表现在以下方面：

　　1.1解决面向业务的可定制基础软件平台及其二次开发能力亟待增强

　　与国外先进软件相比，目前的AVIDM虽然具有简单的底层软件平台，但对基础业务的支撑能力、开放能力和扩展能力不够，没有形成对外统一的集成开发环境，没有提供规范的二次开发接口，造成用户基于平台的自主开发能力和增值能力较低，造成众多功能性的扩展工作都需要依赖软件厂商的定制服务，难以充分发挥用户自主的改进与创造能力。

　　1.2以型号项目管理为核心的跨厂所协同管理模式尚未形成

　　“十五”期间，部分厂所已在AVIDM系统上开展了型号计划管理的尝试，在取得成功的基础上，正在向项目管理的纵深领域延伸，依托AVIDM平台建设型号的项目管理系统已成为航天AVIDM工程的一大亮点，并得到各院及厂所领导的广泛认同。因此必须进一步深化AVIDM项目管理技术研究，实现对型号计划、资源、质量等的综合管理，为院级跨厂所的管理协同奠定基础。

　　1.3基于全三维模型的全局复杂产品结构的构型管理及数据中心建设还难以全面满足当前的工程应用要求

　　“十五”期间应用还主要分布在厂所级，数据普遍依靠交换而非共享方式。“十一五”期间航天各院要广泛开展院级的异地协同工程的建设，迫切期望基于AVIDM系统实现对型号系统级的全局复杂产品结构的统一配置与构型管理，支持型号系统级的批、发、次的精细管理，并以此为基础建设院级的数据中心，形成逻辑上唯一的数据源，为开展院级协同奠定基础。

　　1.4设计/工艺/制造/装配之间的并行协同能力较低，不利于快速研制体系的建设

　　“十五”期间AVIDM系统所支持的功能主要侧重于型号设计阶段，对型号工艺、加工及制造过程的管理能力较弱，且应用基本上局限在厂所级，不仅设计和工艺、制造、装配之间的并行协同能力较低，而且相互之间的数据共享和集成程度也较弱，不利于型号快速研制体系的建设，迫切需要通过自研、引进和集成相结合的方式取得突破。

　　1.5对CAE应用集成的解决方案支持不够，难以系统地开展多学科综合设计与优化工作

　　采用CAE的综合分析和仿真技术提高型号设计的整体性能和整体质量，已经成为型号设计上水平工程的重要标志。目前航天各厂所在CAE应用方面积累了很多宝贵的经验和工具，迫切需要和AVIDM系统实现集成，并充分利用AVIDM系统中的各类工程数据，建立开展多学科综合设计与优化的工作平台，不断提高型号的设计质量。

　　2研究目标及重要性

　　针对“十一五”航天产品快速研制的要求，在对PLM核心关键技术研究和攻关的基础上，以航天自主知识产权的AVIDM第三代产品为基础，研制了出支持复杂航天产品创新设计的可定制PLM系统，并结合“数字航天”工程开展了复杂产品PLM应用工程验证，形成了面向航天行业PLM解决方案，并结合“大运载”和“探月工程”进行了工程应用验证。

　　3解决方案和研究内容

　　AVIDM产品可以实现从需求、设计、工艺到生产制造等产品研制的全生命周期管理，并且紧密结合用户应用需求，跟踪业界领先技术发展，提供行业解决方案。

　　AVIDM建立在J2EE这一企业级复杂应用系统开发平台之上，遵循J2EE技术规范，可以根据数据规模和业务复杂程度对WEB Server、App Serve进行灵活部署，满足大型企业应用对系统伸缩性和可扩展性的要求。其次在开发过程中采用MVC框架，使得展现层、业务层、数据层之间进行了很好的隔离，适应于国防军工行业对型号研制过程的复杂性和可定制性的要求。同时由于广泛采用国际标准(WFMC、XML、SMTP、POP3)并在业务流程处理中加入了对行业标准的支持，为集成企业内部各异构业务系统(CAX、ERP、SCM)和进行之间的数据交换提供了技术保障，满足了企业级系统架构对集成性和开放性的要求。此外AVIDM在中间件、数据库、操作系统等各个层面上都得到了广泛平台支持，为灵活适应各企业的应用环境奠定了基础。

　　AVIDM提供了基础模块、配置模块和可选模块。基础模块主要通过工作流，实现电子文档与产品结构的管理。配置模块则提供了一种机制，可以根据企业的具体情况配置AVIDM的系统参数，达到对数据的个性化定制和管理。可选模块则提供了更进一步的管理，包括二次开发模块、计划管理、协同以及联邦跨域管理等。AVIDM通过标准的、基于Web的体系结构支持数据采集、可视化与过程集成和管理技术，作为企业应用集成的核心，可以实现与ERP等外部系统的集成，实现数据交流，如图1所示。

　　图1 神舟AVIDM多层分布式软件体系架构

　　通过模块化方式，可以满足不同层次用户需求，主要包括以下方面:

　　3.1 过程项目管理

　　项目管理以产品研制的过程模型为控制主线，贯穿于项目管理的整个过程。过程模型主要由产品的WBS任务分解结构以及针对复杂任务的各类技术流程组成，在过程模型中充分结合了与计划流程的接口和信息交换，不仅能够满足国防型号的研制过程，也能够满足一般企业基于项目管理的研制过程。其主要功能包括：项目分解结构(WBS)管理、计划管理、技术流程管理、资源管理、项目及技术流程模板管理、项目执行状态监控、项目的动态调整、项目信息汇总以及项目管理属性的配置等。

　　3.2 电子图文档管理

　　文档管理用于管理产品研制过程中的所有文档资料，实现对文档的全生命周期管理，既可作为通用的档案管理系统运行，又可集成于过程与项目管理及产品配置管理模块，满足复杂产品的设计要求。其主要功能包括：个人工作区管理、三库(设计库、受控库和产品库)管理、分类管理、模板管理、权限管理、更改管理、版本管理、文档的创建、检入/检出、下载、预览与批注、打包、送审、检索、相关流程的查询/监控、信息订购以及网络共享等。

　　3.3产品结构和配置管理

　　产品结构与配置管理为产品的配置管理员提供对产品结构、视图、BOM表和技术状态进行管理的工具，包括产品结构管理、产品视图管理、技术状态管理、配置项管理、关联管理、送审管理、借用管理、抽图管理、可选件管理、替代件管理、零件库维护、BOM表管理、产品变型管理、配置项查询管理以及CAD信息提取等。

　　3.4工作平台和个性化配置

　　为AVIDM 系统中的所有人员提供方便处理工作任务、完成各项工作的平台，包括任务管理、邮件管理、记事本、日历以及消息工具AVIDM IM等。用户使用该工具可以收发基于标准邮件协议的电子邮件，可处理工作流引擎和项目引擎发送来的各类任务，可存储各类记事项，并将任务、邮件、记事项与图形化的日历以及具有邮件、任务和计事项提醒功能的AVIDM IM集成起来。

　　3.5工作流管理

　　工作流管理提供系统中所有流程的自动化平台，该系统采用WFMC标准，包括图形化流程定义器、分布式工作流引擎、图形化流程监控器以及工作平台管理等功能。用户可以定义并/串行、反馈、跳转、循环、条件选择、子流程以及嵌套流程等多种复杂的流程路由关系。同时，系统支持动态选人、基于组织和角色的人员指派以及任务转寄等各项灵活的控制机制。另外，通过子流程也可以对具有协作关系的多个异地、联邦系统之间进行流程任务的跨系统分发和管理。

　　3.6系统与安全管理

　　对AVIDM 系统以及各产品进行管理，通过构建全方位的安全基础，实现对人员、角色、组织和域的管理。在AVIDM中设置了系统管理员和产品管理员，分别对整个系统和所属产品进行配置、监控和管理。

　　另外，AVIDM中设置了独立的审计管理员，通过对系统用户的日常行为进行安全监督和审计，包括日志的配置、日志的管理/维护、导入/导出以及日志查询/统计等，实现对系统的监控。

　　3.7建模与辅助工具集

　　为满足用户灵活定制系统的要求，提供一个快速搭建个性化应用系统的工具，可以进行文档对象及分类建模、图标建模、管理属性建模、查找表建模、产品结构配置项建模以及结构组成关系建模等。

　　同时，提供了二次开发接口和各种辅助工具，包括编码工具、计算结果可视化工具、WEB报表工具、Office集成工具以及CAD集成工具等。

　　3.8联邦系统集成

　　为具有协作关系的两个或多个AVIDM 系统，提供系统互联、邮件通讯、数据共享、网络发放、消息发布、跨域工作流和跨域协同工作环境支持的企业级集成和管理功能。

　　4研究成果

　　目前，AVIDM数据管理系统不仅成为支撑航天“弹、箭、星、船”日常研制工作的不可或缺的基本工作平台，也已经成为航天大运载火箭等型号的科研生产信息化系统建设核心基础软件。同时，基于AVIDM数据管理系统已经陆续开发出了一系列业务应用系统，并完成了与现有业务系统的集成，实现了基于统一核心软件平台的一体化应用。通过该项技术的成功应用，带动了航天以数字化为核心的先进工业体系的建立，也促进了航天型号研制模式从传统手工方式向以“集成化、协同化、流程化、标准化”等为基本特征的数字化方式的转变，极大地提高了航天型号产品的数字化管理水平和研制能力，为支撑“十一五”航天型号研制任务的全面完成奠定了良好基础。

　　已实现关键部段级结构件的协同设计与制造。一院开展了院级型号数据管理中心系统建设，构建了大运载、战略武器等五个型号的产品结构树;基于框架软件建立的一部、12所、14所、18所、211厂、703所等厂所间协同设计系统已经开始试运行，有效地支持了型号产品异地协同设计。一院设计部与制造厂之间建立了基于框架软件的型号数字化协同设计与制造环境，工艺设计可以早期介入，初步实现了型号关键部段级结构件的协同设计与制造。

　　作为通用的制造业产品数据管理平台，不但在航天领域建立起一批面向各类武器装备及宇航产品的设计、分析、制造和管理的先进集成与协同工程体系，也已经在兵器、核工、中电等其他国防军工行业以及汽车、机械、家电等其他民用制造行业得到了部分应用推广，目前AVIDM系统在航天内外的应用单位已经达到80家，大大节约了科研经费的投入。