航天型號產品屬于典型的復雜系統(tǒng)，基本都是由多個分處在不同地域、分屬不同行政單位的企業(yè)協(xié)同研制成的。型號研制過程是各企業(yè)研制并行開展、并行優(yōu)化的過程。目前型號研制存在進一步縮短周期的壓力，產品線面臨多方面的競爭壓力。面對激烈的競爭，產品正朝著提高性能、降低成本、縮短研制周期、提高質量，實現(xiàn)研制和生產的現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

    為了有效管理型號研制過程，航天多數企業(yè)已經實施并全面應用了PDM系統(tǒng)，以信息化技術支持研制工作高效、嚴格、企業(yè)內協(xié)同地開展，形成了各單位產品數據管理和內部協(xié)作的平臺。但是由于各單位分別建設，獨立應用，初期沒有過多考慮企業(yè)間的協(xié)同，PDM系統(tǒng)之間沒有實現(xiàn)互聯(lián)互通，不能支持企業(yè)間異地協(xié)同研制。

     航天企業(yè)異地協(xié)同研制中存在的不足

    1.企業(yè)間信息共享程度不足，傳遞效率不高

    型號協(xié)作企業(yè)間存在大量的設計信息交換，異地單位間完成一個技術文件發(fā)放/接收的過程大約需要20多天，拖延了研制進度。各單位應用PDM系統(tǒng)后，現(xiàn)有的模式依然沒有改變，如此漫長的信息傳遞周期明顯不適應形勢，必須改進。

    另外，型號研制過程中會產生大量的非正式設計信息，這類信息交換一直沒有正式的交換渠道，不能控制信息的狀態(tài)。

    2.研制中一些業(yè)務管理手段落后

    型號研制中，涉及總體和各分系統(tǒng)間、設計與制造間的協(xié)同業(yè)務流程很多。傳統(tǒng)情況下，技術文件和更改單的異地審簽主要是通過異地出差的手段完成，此工作方式存在諸多問題。

    目前方式下的協(xié)同研制，不能保證產品技術狀態(tài)的全面統(tǒng)一。

    3.串行工作模式成為型號研制的瓶頸

    型號研制是總體與多家分系統(tǒng)單位共同參與研制的過程，而總體與各分系統(tǒng)單位通常在異地。這種異地、串行的分工協(xié)作模式造成工藝準備周期過長，在產品實際制造和裝配過程中常常會遇到一些意想不到的問題，導致大量的設計修改、甚至大規(guī)模設計返工，造成整個產品研制進程的延誤。在競爭激烈、研制周期緊迫情況下，已經成為一種嚴重的制約。

    另外型號設計與制造單位分處兩地，設計與制造之間處于串行工作模式，制造沒有提前參與到型號工作，因此，迫切需要提供一種并行協(xié)同工作的環(huán)境，促進型號總體與分系統(tǒng)設計、設計與制造之間的協(xié)作。

    國內外現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢

    1.國外現(xiàn)狀

    縱觀國內外優(yōu)秀企業(yè)，其產品開發(fā)工作已由個體化、串行流程的產品研發(fā)模式，轉向上下游多方協(xié)同，兼顧設計、工藝、制造、客戶、供應商、合作伙伴等并行的產品設計。信息交流在產品開發(fā)中越來越重要，“協(xié)同”已經成為當代產品研發(fā)策略的根本方向。

    分布式協(xié)同設計研究開始于20 紀90年代前后，斯坦福大學設計研究中心的utkosky等是這一領域的主要開拓者。該方向的研究工作在經歷了將網絡通信、分布式計算、計算機支持的協(xié)同工作、Web技術等與現(xiàn)有CAX/ DFX技術進行簡單結合的過程后,近年來開始轉向對其中深層次、核心技術問題進行研究，現(xiàn)有研究工作大體上可分為CAX/DFX工具的分布集成、異步協(xié)同設計、同步協(xié)同設計、協(xié)同裝配設計、異構PDM系統(tǒng)集成等。

    2000年3月，3個距離遙遠的工程小組曾在7天內合作開發(fā)出一輛新型賽車。他們分別從美國波士頓（側重于動力系統(tǒng)）、德國漢諾威（側重于底盤）和日本東京（側重于車身）通過Internet，共享和訪問到彼此的信息資源，全球數萬人通過互聯(lián)網觀看了這場汽車設計實例。

    目前，國外航天航空制造業(yè)十分關注在產品全生命周期內采用信息技術這一強有力的工具，對產品、過程、資源及組織實施高效、敏捷、可重構、集成、協(xié)同優(yōu)化管理，不斷推出全壽命管理、客戶關系管理等一系列新概念，并在CAX、PDM、ERP、CRM、SCM等技術基礎上形成整體解決方案。

    2.國內現(xiàn)狀

    在我國高新技術的新興產業(yè)群中，有不少企業(yè)自發(fā)地運用了網絡化協(xié)同設計，并取得了很大的成功，如深圳華為公司、北大方正公司等。

    航空新支線客機項目為了縮短新機的上市速度，采用五廠二所聯(lián)合研制的模式，以Windchill系統(tǒng)作為新支線商務協(xié)同平臺，并在此平臺上集成其它應用系統(tǒng)，支持新支線項目管理、新支線項目客戶關系管理和供應商管理、新支線設計制造系統(tǒng)和新支線質量管理等多方面應用，與合作伙伴、供應商、客戶進行更廣泛意義上的協(xié)同。構建了異地協(xié)同設計制造的工作環(huán)境，建立彼此協(xié)同的產品商務平臺，加快了研制速度，提高了新支線客機的市場競爭能力。

企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成的目標

    根據航天型號線企業(yè)異地協(xié)同研制的需求，參考國內外在協(xié)同研制和PDM系統(tǒng)集成方面的經驗，我們提出以下集成目標：通過企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成，構建基于型號項目的異地協(xié)同設計與制造環(huán)境，將產品從設計、制造、售后維護整個生命周期內各階段的相關數據和流程按照一定的模式進行定義、組織和協(xié)同管理，支持型號研制線開放式協(xié)作體系的高效運轉，增進溝通，加強管理，提高效率，從而提升競爭力。

企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成的功能模型

    型號研制線企業(yè)間PDM系統(tǒng)集成，建議以研究院為業(yè)務核心開展集成工作。圖1描述了PDM集成系統(tǒng)功能結構，院PDM系統(tǒng)為用戶提供型號數據中心和并行協(xié)調數據管理區(qū)兩個主要模塊。為了保證型號數據中心數據的唯一性、以及對并行協(xié)調數據的編碼管理，系統(tǒng)必須具備數據編碼管理的功能。

    集成服務總線在企業(yè)間數據交換和流程交互中起到控制中心的功能，保證異構PDM系統(tǒng)間信息交互的正常運行。

    各型號研制企業(yè)PDM系統(tǒng)除了具備對本單位型號研制數據管理作用外，還具備企業(yè)間數據收發(fā)管理、企業(yè)間業(yè)務流程集成等功能；同時企業(yè)用戶能夠通過企業(yè)PDM平臺，登陸四院PDM系統(tǒng)的并行協(xié)調區(qū)與研制團隊人員開展并行研制。

    供應商企業(yè)，開發(fā)定制統(tǒng)一供應商的客戶端軟件，供應商可以應用數據上載和下載功能通過四院PDM系統(tǒng)與各研制單位進行數據交換。

    以下將分別介紹各功能模塊及其實現(xiàn)方式。

    1.數據對象統(tǒng)一編碼

    首先，在充分了解各被集成企業(yè)現(xiàn)行產品信息編碼標準、分析企業(yè)對產品信息需求的基礎上,進一步規(guī)范編碼規(guī)則，確定一個較為完善的編碼標準體系結構。

    通過產品信息分類整理,在集成PDM系統(tǒng)建立起各類編碼資源庫,實現(xiàn)型號零部件代碼及圖號、技術文件、更改單等編碼的自動生成。各單位從集成系統(tǒng)集中取號，進行產品信息的統(tǒng)一、協(xié)調和有序管理，從而為構建型號數據中心、數據共享和交換創(chuàng)造條件。

    2.構建型號數據中心

    構建型號數據中心，實現(xiàn)型號產品結構和型號設計、制造和售后等全生命周期數據的統(tǒng)一管理。在保密的前提下，保證參研單位從此數據中心得到統(tǒng)一的、公共產品信息。

    型號轉階段、大型試驗、批次生產時，各單位將型號數據發(fā)送給院級型號數據中心匯總，從而構建型號的階段庫、型號技術狀態(tài)庫等，便于技術狀態(tài)的控制和跟蹤。

    在型號研制過程中，BOM表現(xiàn)出多態(tài)的特性，產品設計BOM形成后，工藝路線定義過程會形成工藝BOM，而在產品制造時考慮毛坯，工藝中間件需要生成制造BOM用于組織生產。實現(xiàn)產品結構多重視圖管理的能力，其中包括設計、工藝、制造以及維護等視圖。借助 BOM多視圖管理功能，以支持不同角度的觀察，為各階段工作的開展提供依據。

   3.安全有效的數據交換

    企業(yè)間的數據交換內容包括：正式數據和非正式數據的交換。正式的數據交換主要有：產品結構、三維模型、技術文件、更改單等。非正式數據主要有：預發(fā)布文件、技術通知單、協(xié)調紀要、意見反饋、設計參數、以及日常技術交流數據等。

    正式數據交換通過院級的型號發(fā)布數據區(qū)來完成，即院級發(fā)布數據區(qū)接收從設計單位發(fā)放的工程設計數據，包括產品結構、三維模型、二維圖紙等；然后，將相應的工程數據發(fā)放給相應的制造廠；同時，需要從各制造廠接收發(fā)送回來的產品MBOM，建立起整個型號的MBOM。

    由于各企業(yè)和用戶使用的PDM系統(tǒng)都是根據自身的需求設置的，必然存在系統(tǒng)差異，因此需要保證共享的產品數據可以在分布的系統(tǒng)間進行交換，在不同系統(tǒng)不同應用環(huán)境和不同用戶界面下使用。并且在此系統(tǒng)間的信息交換過程中要保證產品數據的安全性和完整性，即不會因為數據的交換而造成數據文檔的信息流失和泄密。

    4.異地協(xié)同業(yè)務流程集成

    （1）工程更改閉環(huán)管理流程

    首先實現(xiàn)型號工程更改管理過程模型的統(tǒng)一規(guī)范。針對涉及產品狀態(tài)變化的更改，尤其是跨企業(yè)的更改，必須在PDM集成系統(tǒng)中實現(xiàn)從更改申請、更改審簽過程、更改發(fā)放、到更改執(zhí)行反饋的電子化閉環(huán)管理。

    （2）異地審簽流程集成

    針對技術文件、技術通知單等需要跨單位審簽的情況，實現(xiàn)流程集成。能夠保證審簽的質量和流程的可追溯性。圖4描述了在PDM系統(tǒng)中完成技術文件異地電子審簽的過程。

技術文件異地電子審簽 放大圖片

圖4 技術文件異地電子審簽

    （3）技術協(xié)調流程

    異地研制工作涉及設計單位之間、設計與制造廠之間進行問題協(xié)調的處理流程很多，如：設計制造協(xié)調流程、設計偏差處理流程等。為了避免異地出差，防止流程簽署不完整，為了加快技術協(xié)調的速度，因此在PDM集成環(huán)境中實現(xiàn)技術協(xié)調的電子化流程管理。

    5.構建并行協(xié)調環(huán)境

    為了有效縮短型號研制周期并保證研制質量，在型號研制的整個生命周期中各個分系統(tǒng)設計單位、總體設計單位以及生產制造單位之間有效展開并行工程，主要包括總體設計和分系統(tǒng)設計之間的設計協(xié)作、生產準備工作開展等。需要根據協(xié)作關系建立起產品集成開發(fā)團隊，建立產品數據預發(fā)放共享區(qū)，建立技術問題反饋處理區(qū)，構建協(xié)同網絡工作環(huán)境。

    6.根據協(xié)同緊密程度實現(xiàn)不同的集成環(huán)境

    根據企業(yè)間協(xié)作的緊密程度，將參加協(xié)同研制的單位分為三類：緊密協(xié)作單位包括以總體研制單位為核心的各分系統(tǒng)單位；半緊密協(xié)作單位包括其他協(xié)作配套單位；松散協(xié)作單位主要指供應商單位。PDM系統(tǒng)集成應根據以上分類實現(xiàn)不同程度的系統(tǒng)集成。

    緊密協(xié)同，是一種支持所有參與研制的人員共同進行型號研制的工作環(huán)境，除了具有共享數據區(qū)和數據交換的功能外，還支持技術協(xié)調、并行研制、業(yè)務流程集成等，提供共享圖半以及視頻會議等協(xié)同工具，系統(tǒng)要有較快的響應速度。

    半緊密協(xié)同環(huán)境，一般提供共享數據區(qū)和數據交換的功能，滿足型號研制中數據共享的需要，實現(xiàn)企業(yè)間型號數據的及時交換。

    松散協(xié)同環(huán)境下，一個任務階段的輸出僅僅是下一個階段的輸入，只需要系統(tǒng)提供數據傳輸功能即可。

    企業(yè)間異構PDM系統(tǒng)集成是個復雜項目，涉及很多信息技術和型號管理問題需要解決，例如：異構系統(tǒng)的集成框架、集成數據交換模型、集成系統(tǒng)安全、統(tǒng)一信息編碼、異地協(xié)作流程規(guī)范等。只有解決好以上基礎問題，才能順利、快速的開展實施和應用。

    型號線企業(yè)間PDM集成系統(tǒng)的成功實施和應用，將在型號研制企業(yè)間建立一個基于網絡的共享協(xié)作空間，實現(xiàn)產品研發(fā)協(xié)作、制造協(xié)作。產品開發(fā)協(xié)作即通過在整個產品生命周期中共享、交換產品信息資源，促進研制企業(yè)間交流和協(xié)作；制造協(xié)作即設計企業(yè)能讓制造廠了解設計過程，并在產品研制最初階段參與設計，產品制造過程中，設計人員能夠及時充分參與，保證制造過程順利進行。產品開發(fā)協(xié)作、制造協(xié)作的開展，使型號生命周期研制的參與者之間協(xié)作和共享知識資本，將大大縮短型號研制周期、降低研制成本。