航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成方法研究

王一臻 黃偉斌

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西西安 710089）

0 引言

作為支持聯(lián)合產(chǎn)品開發(fā)的統(tǒng)一框架，PDM 包括所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和流程。PDM 的主要思想是數(shù)據(jù)交換、人員協(xié)作和流程優(yōu)化。項(xiàng)目管理是在一定條件下對(duì)多項(xiàng)活動(dòng)的時(shí)間、范圍和成本的管理。將項(xiàng)目管理理念和技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品開發(fā)過程中，有助于實(shí)時(shí)跟蹤、分析和控制產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度、數(shù)量和資源分配，確保及時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目標(biāo)。

1 航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成的重要性

1.1 以PDM 搭建集成平臺(tái)

如今，許多高性能的CAD 和CAM 系統(tǒng)用于商業(yè)航空，這些獨(dú)立的系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化、數(shù)控編程自動(dòng)化等方面發(fā)揮著重要作用。然而，這些單獨(dú)的系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的自動(dòng)傳輸和信息交換。即使使用IGES 或STEP 標(biāo)準(zhǔn)交換數(shù)據(jù)，也無法從CAD 系統(tǒng)中自動(dòng)檢索CAM 需要的所有信息。對(duì)于不同的CAM 系統(tǒng)，也很難實(shí)現(xiàn)CAD 到CAM 的通用信息傳遞。因此，航空公司正在尋求相關(guān)工程數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序接口以集成現(xiàn)有的CAD/CAM 系統(tǒng)。PDM 是最好的CAD/CAM 集成平臺(tái)。產(chǎn)品信息可以統(tǒng)一管理，不同用途的信息可以有序管理。不同的CAD/CAM 系統(tǒng)可以從PDM 中檢索出需要的信息，再將結(jié)果反饋給PDM，真正實(shí)現(xiàn)CAD/CAM 系統(tǒng)的集成。

1.2 以PDM 構(gòu)建信息橋梁

目前，將MIS 信息管理系統(tǒng)和MRPI 生產(chǎn)資源計(jì)劃，集成于企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，PDM作為一個(gè)集成的CAD/CAM 平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)全面描述航空產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)和模型，是ERP 中所有產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的來源。PDM 是產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程部門與管理信息、系統(tǒng)和生產(chǎn)資源系統(tǒng)之間的橋梁，使MIS 和MRPI能夠從集成的PDM 平臺(tái)自動(dòng)獲取需要的產(chǎn)品信息[1]。

1.3 航空制造需求

首先，數(shù)字飛行器研制的數(shù)據(jù)管理要求。在針對(duì)飛機(jī)進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)因設(shè)計(jì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)資料，這就需要通過數(shù)字化管理的形式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理。為了更好地對(duì)飛機(jī)進(jìn)行數(shù)字化、智能化設(shè)計(jì)及制造，需要運(yùn)用PDM 技術(shù)，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品、飛機(jī)模型、數(shù)據(jù)參數(shù)等多方面進(jìn)行管理。同時(shí)也可以運(yùn)用PDM 技術(shù)對(duì)數(shù)字模型、數(shù)據(jù)、生命周期、設(shè)計(jì)、工具等方面進(jìn)行協(xié)作處理。

其次，在針對(duì)飛行器進(jìn)行數(shù)字化研發(fā)時(shí)，需要將數(shù)據(jù)信息展開統(tǒng)一管理。目前，我國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)飛機(jī)模型采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，并不是唯一的一種信息獲取方式。中國(guó)航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院通過3D 設(shè)計(jì)和2D 繪圖方式，將零件作為2D 圖紙送到制造廠，零件經(jīng)過CNC加工后，再次進(jìn)行3D 建模。這種現(xiàn)象導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造之間存在大量數(shù)據(jù)源，很容易導(dǎo)致效率低下公差過大甚至報(bào)廢等問題。因此，飛機(jī)研制過程中需要為產(chǎn)品創(chuàng)建單一數(shù)據(jù)源和全局?jǐn)?shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的唯一性和一致性。

2 航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成的流程分析

飛機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中，文件的審批、分發(fā)或修改，零部件的設(shè)計(jì)、分析和制造，都是以工作為導(dǎo)向，遵循特定的流程。例如，設(shè)計(jì)師必須首先根據(jù)設(shè)計(jì)意圖生成并繪制項(xiàng)目圖紙，然后提交給同一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行審批。如果沒有發(fā)現(xiàn)問題，則提交給項(xiàng)目經(jīng)理批準(zhǔn)并簽字。最后正式向其他部門發(fā)布，并提交繪圖機(jī)構(gòu)備案[2]。

首先，任務(wù)分解與分配。任務(wù)通過Action、notification和monitoring 完成。任務(wù)和工作環(huán)境要求記錄在Action文件夾中。同時(shí)，任務(wù)優(yōu)先級(jí)和時(shí)長(zhǎng)也與Action 一起分配給相關(guān)部門。Action 也可以生成Actionsubroutines 記錄任務(wù)分解過程。動(dòng)作可用于有效地管理任務(wù)分配和任務(wù)分離的過程。它不僅用于分解和分配設(shè)計(jì)任務(wù)，還支持分解和分配生產(chǎn)任務(wù)的過程。其次，設(shè)計(jì)過程管理。每個(gè)設(shè)計(jì)階段的信息必須清楚地記錄，以了解設(shè)計(jì)過程并創(chuàng)建公司共享的智能設(shè)備。為未來的生產(chǎn)提供信息，優(yōu)化生產(chǎn)模型，捕獲所有勞動(dòng)力的生產(chǎn)過程，并從數(shù)據(jù)和詳細(xì)分析中找出重復(fù)性的活動(dòng)和相關(guān)的產(chǎn)品。了解在規(guī)劃/處理工作計(jì)劃和時(shí)間表工作中清晰度的重要性。設(shè)計(jì)時(shí)間決定產(chǎn)品和數(shù)據(jù)質(zhì)量，不規(guī)則產(chǎn)品在每個(gè)階段都存在被過濾掉的可能性，所有流程和生產(chǎn)數(shù)據(jù)都根據(jù)操作員配置進(jìn)行管理，以獲得更好的性能[3]。最后，數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理匯集整個(gè)企業(yè)通用產(chǎn)品數(shù)據(jù)的特定對(duì)象，包括零件屬性和文檔頁(yè)面以及相應(yīng)的零件文件。將管理、組織業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)管理涉及的人、物、電子存儲(chǔ)等抽象為組織對(duì)象，產(chǎn)品信息對(duì)象管理包括對(duì)象屬性、對(duì)象操作和對(duì)象生命周期管理。對(duì)象屬性是從數(shù)據(jù)管理中獲得的信息，主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和歸檔，例如繪圖作者、版本號(hào)、格式等。對(duì)象操作是對(duì)象或?qū)ο笫褂玫暮瘮?shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如圖形訪問權(quán)限、圖簽名權(quán)、圖狀態(tài)更改權(quán)等。與對(duì)象匹配的文件具有固定的格式和存儲(chǔ)區(qū)域，對(duì)象可以存儲(chǔ)每個(gè)應(yīng)用程序創(chuàng)建的應(yīng)用程序文件，例如，CATIA 文件可以放在CATIA 字符對(duì)象中，對(duì)象在其生命周期中會(huì)發(fā)生許多變化，例如版本數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)所有權(quán)訪問、存儲(chǔ)位置等。在生命周期的不同階段對(duì)這些變化的控制有不同的要求，例如設(shè)計(jì)狀態(tài)是圖表在生命周期中唯一可以改變的狀態(tài)，如果設(shè)計(jì)人員認(rèn)為局部圖已經(jīng)完成，那么可以將圖紙?zhí)峤坏酱顟B(tài)，以此通知有關(guān)監(jiān)督人員和標(biāo)準(zhǔn)檢查人員，并暫時(shí)使用圖紙驗(yàn)證數(shù)據(jù)。通過驗(yàn)證后，圖紙將進(jìn)入需要批準(zhǔn)的狀態(tài)或返回到設(shè)計(jì)狀態(tài)。

3 航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成后的整體架構(gòu)與實(shí)例應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PDM 系統(tǒng)是一種產(chǎn)品生命周期管理程序，包括生產(chǎn)和開發(fā)過程中的產(chǎn)品信息、生產(chǎn)活動(dòng)、員工組織和生產(chǎn)設(shè)備。PDM 模型以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)為支撐，采用客戶/服務(wù)器模型和設(shè)計(jì)模型，提供數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、產(chǎn)品和用戶界面軟件系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的生命周期進(jìn)行管理。協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)和時(shí)間表，為整個(gè)組織的協(xié)作創(chuàng)造一個(gè)平衡的環(huán)境。第一層是用戶界面層，是用戶交互的圖形界面，包括圖像查看器、各種菜單、對(duì)話框等，支持命令和文件的輸入和輸出。第二層是主系統(tǒng)，即各種PDM 功能的模型，包括PDM 系統(tǒng)軟件的主要功能（數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品管理、分發(fā)和控制能力、任務(wù)管理、用戶控制、集成）。PDM 產(chǎn)品控制系統(tǒng)具有多種操作、通信和數(shù)據(jù)保護(hù)功能。通過PDM 系統(tǒng)的各種功能，可以為用戶提供透明的業(yè)務(wù)信息、程序調(diào)用和流程控制。第三層是支持層，PDM 支持平臺(tái)接收當(dāng)前的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)以簡(jiǎn)單文檔的形式提供操作信息，并支持PDM 設(shè)備管理[4]。

3.2 系統(tǒng)管理范圍

過程管理是對(duì)產(chǎn)品形成的全過程進(jìn)行控制。過程管理支持并改善參與產(chǎn)品形成過程的所有人員的協(xié)作，有利于提高整體生產(chǎn)力。在工作過程中，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以電子方式交換信息和數(shù)據(jù)，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸和等待的時(shí)間。流程管理可以實(shí)時(shí)監(jiān)控活動(dòng)，用于定義和管理數(shù)據(jù)操作的主要流程。用戶管理數(shù)據(jù)時(shí)，主要控制人或活動(dòng)之間的數(shù)據(jù)流，監(jiān)控項(xiàng)目生命周期中的所有事件和數(shù)據(jù)活動(dòng)。產(chǎn)品開發(fā)過程建模是對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程的描述、分析和重組，目標(biāo)是優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)流程。流程優(yōu)化意味著信息的及時(shí)傳遞、資源的合理配置和團(tuán)隊(duì)的高效組織。項(xiàng)目管理內(nèi)容包括但不限于項(xiàng)目描述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、項(xiàng)目管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等，獲取方式包括產(chǎn)品、項(xiàng)目、組織等文件庫(kù)。隨著項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，系統(tǒng)管理的儲(chǔ)存技術(shù)也越發(fā)成熟，當(dāng)系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)，可以針對(duì)不同的項(xiàng)目，建立對(duì)應(yīng)項(xiàng)目描述組，并結(jié)合項(xiàng)目描述、設(shè)計(jì)工藝、進(jìn)度報(bào)告等，建立對(duì)應(yīng)工作流程，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求，將其分配給項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員。

3.3 數(shù)據(jù)集成

在項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)庫(kù)中為PDM 系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的用戶賬戶，只能提問、添加和更改日期。項(xiàng)目管理系統(tǒng)提供交互式信息，包括數(shù)據(jù)庫(kù)接口、文件標(biāo)識(shí)、域名、字段名稱、字段類型等信息。PDM 系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)接口，更新數(shù)據(jù)并接收相關(guān)數(shù)據(jù)。在連接計(jì)劃和數(shù)據(jù)元素后，PDM 將數(shù)據(jù)狀態(tài)信息（如標(biāo)識(shí)符）與預(yù)約同步。當(dāng)一個(gè)新的事件開始時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)將數(shù)據(jù)元素添加到程序中。PDM 更新產(chǎn)品相關(guān)信息后，產(chǎn)品狀態(tài)信息與預(yù)約同步。當(dāng)觸發(fā)更新時(shí)，項(xiàng)目管理會(huì)更新產(chǎn)品信息的狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)信息和項(xiàng)目評(píng)估流程計(jì)算相關(guān)活動(dòng)的進(jìn)度，同步監(jiān)控工作質(zhì)量與項(xiàng)目概覽[5]。

3.4 實(shí)例分析

定期集成測(cè)試是使用特定類型地面強(qiáng)度測(cè)試的產(chǎn)品計(jì)劃和文檔完成的。測(cè)試模塊項(xiàng)目管理系統(tǒng)采用有限責(zé)任公司多項(xiàng)目管理平臺(tái)（MPM），PDM 系統(tǒng)采用WindchillPTC 平臺(tái)[6]。測(cè)試項(xiàng)目的規(guī)劃、進(jìn)度監(jiān)控和資源分配在MPM 平臺(tái)上進(jìn)行管理。測(cè)試項(xiàng)目產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)，包括BOM 結(jié)構(gòu)、數(shù)字模型、圖紙文件，都在PDM 系統(tǒng)中進(jìn)行管理。通過系統(tǒng)集成接口，建立項(xiàng)目管理信息與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的鏈接，實(shí)時(shí)連接項(xiàng)目計(jì)劃與產(chǎn)品數(shù)據(jù)狀態(tài)，根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)狀態(tài)自動(dòng)計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)度。在項(xiàng)目管理層面，可以快速有效地控制整個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期，確保項(xiàng)目管理過程信息與產(chǎn)品開發(fā)過程信息的有效整合[7]。在此過程中，項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)負(fù)責(zé)人員定期檢查并確認(rèn)相關(guān)項(xiàng)目成果和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。目前，航空研究所已經(jīng)采用這種方式。

在航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成的實(shí)例分析中，定期集成測(cè)試項(xiàng)目使用多項(xiàng)目管理平臺(tái)（MPM）和WindchillPTC平臺(tái)作為項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)集成接口實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理信息與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的連接。

首先，在項(xiàng)目管理方面，定期集成測(cè)試項(xiàng)目采用MPM 平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃、進(jìn)度監(jiān)控和資源分配。通過MPM平臺(tái)，項(xiàng)目經(jīng)理可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面管理，包括任務(wù)分配、進(jìn)度跟蹤、資源管理等。通過與PDM 系統(tǒng)集成的接口，項(xiàng)目經(jīng)理可以實(shí)時(shí)連接項(xiàng)目計(jì)劃與產(chǎn)品數(shù)據(jù)狀態(tài)，實(shí)時(shí)掌握產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。這使得項(xiàng)目管理與產(chǎn)品開發(fā)過程信息的有效整合成為可能，提高了項(xiàng)目管理的效率和準(zhǔn)確性。

其次，在PDM 系統(tǒng)方面，定期集成測(cè)試項(xiàng)目使用Wind chillPTC 平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理。通過PDM 系統(tǒng)，可以對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，包括BOM 結(jié)構(gòu)、數(shù)字模型、圖紙文件等。這使得項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員能夠方便地共享和使用項(xiàng)目數(shù)據(jù)，提高了協(xié)作效率。通過PDM 系統(tǒng)的版本控制和權(quán)限管理功能，可以確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和安全性。

再次，在系統(tǒng)集成方面，通過建立項(xiàng)目管理與PDM系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理信息與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連接。這使得項(xiàng)目經(jīng)理可以根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)狀態(tài)自動(dòng)計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)度，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員可以在項(xiàng)目管理平臺(tái)上查看產(chǎn)品數(shù)據(jù)的最新狀態(tài)，方便進(jìn)行工作安排和決策。

最后，在實(shí)踐中，航空研究所已經(jīng)成功采用了航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成的方法。通過該方法，航空研究所在定期集成測(cè)試項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理信息與產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效整合，提高了項(xiàng)目管理的效率和準(zhǔn)確性。項(xiàng)目經(jīng)理和技術(shù)負(fù)責(zé)人員可以快速查看并確認(rèn)相關(guān)項(xiàng)目成果和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，從而確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行和最終成功。

需要注意的是，航空項(xiàng)目管理與PDM 系統(tǒng)集成方法在實(shí)踐中也存在一些局限性。例如，系統(tǒng)集成接口的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可能存在一定的復(fù)雜性和技術(shù)難度，需要充分考慮不同系統(tǒng)的兼容性和數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

為了提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，航空公司積極利用信息技術(shù)整合項(xiàng)目管理系統(tǒng)，不斷加強(qiáng)研發(fā)能力。PDM 系統(tǒng)可以有效銜接企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)任務(wù)，監(jiān)控研發(fā)過程，提高機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)效率。通過建立PDM 系統(tǒng)，項(xiàng)目經(jīng)理可以準(zhǔn)確監(jiān)控項(xiàng)目的整體進(jìn)度，提高資源利用效率，降低溝通成本，確保項(xiàng)目順利有序進(jìn)行。此外，PDM 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)的歸檔，保證了項(xiàng)目的技術(shù)沉淀和連續(xù)性，優(yōu)化了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的組織和管理。