1前言

　　PLM是一項企業信息化戰略，需要從企業戰略層角度來規劃PLM系統，包括其體系、工具和實施方法等。PLM的范圍跨越企業或擴展企業從產品概念產生到產品消亡和回收的所有產品階段，其管理的對象是產品信息，這些信息不但包括產品生命周期的定義數據，同時也描述了產品是如何被設計、制造和服務的。

　　面向發電設備行業的可定制PLM系統最終的目的就是通過信息技術來實現發電設備產品在生命周期過程中協同的產品定義、制造和管理，它的實現都需要一批工具和技術支持，并需要為企業建立起一個信息基礎框架來支持其實施和運行。

　　2研究目標及重要性

　　2.1研究目標

　　主要是面向我國發電裝備行業PLM需求，攻克一批復雜產品生命周期管理關鍵技術，開發若干具有自主產權和行業優勢的可定制產品生命周期管理系統，支持快速客戶化定制;在重點行業中開展復雜產品PLM應用工程，形成若干具有行業優勢的PLM解決方案，為制造業信息化科技工程實現“甩圖紙”目標提供支撐，提高我國制造企業復雜產品創新開發能力。

　　清軟英泰在TiPLM系統的基礎上，重點面向發電裝備行業的PLM需求，在已有的PLM技術應用基礎上結合國際先進技術的發展趨勢，對PLM模型、平臺、應用系統等方面進行重點研究，最終形成關鍵的技術和產品，滿足并超越發電設備行業對PLM的需求。

　　2.2重要性

　　從行業來看，發電設備是典型的按訂單設計的大型設備，行業知識面廣，產品設計、制造、調試一體化交錯進行是其最大特點。產品間有成套件可以借用，設計時考慮維護和運輸過程中的備品備件的要求，產品的零部件數量達上萬，甚至幾萬個，設計模式多樣，更改非常頻繁。發電設備行業由于設計手段、制造和質量控制手段落后，缺少先進的計算和驗證程序、缺少知識庫系統的支持、對設計人員的經驗依賴性強，造成設計和制造過程中的不可控因素多。此外，發電設備產品運行維護周期長，現場維修數據及記錄無法及時準確的反饋到設備的制造企業，更沒有和與之相對應的產品聯系起來，不能為企業的后續設計及制造帶來益處。

　　面向發電設備行業的PLM系統本質上是以發電設備企業的產品數據為核心，解決從用戶需求、訂單信息、產品開發、工藝設計、生產制造、維修整個生命周期過程中的不同類型數據的綜合管理以及跨部門、跨區域和系統整合、供應鏈協同的各種問題。實施面向發電設備行業PLM系統的企業，其產品在設計階段，除了研發設計部門，其他業務部門也可提前介入并行作業，在很大程度上縮短開發時間，實現跨部門、跨區域和供應鏈協同工作;同時，PLM在產品設計早期，能提前發現設計上的誤差，按照市場需求，不斷提出可比較的多種設計方案，從而取得最優化的設計成果和市場效益，達到培育期的研發成本最小化和成長期至結束期的產品利潤最大化的企業戰略目標。

　　3解決方案和研究內容

　　3.1解決方案

　　面向發電設備行業的可定制PLM是一個企業級解決方案，而不僅僅是一個單項技術、應用或軟件產品，而是一個技術和標準、工具、平臺、應用、行業經驗和解決方案的復雜集合體。如下圖所示。

　　圖1 企業級PLM解決方案

　　因此，PLM系統必須具備一個完備的技術框架，來規范和描述PLM系統應該包含哪些組成元素，以及如何組織這些組成元素，以使它們可以作為一個整體運行，協同完成系統的各項功能。

　　圖2 面向發電設備行業的TiPLM系統總體框架

　　3.2研究內容

　　通過對發電設備行業企業的研究、行業研討會專家意見匯總、國外同類軟件分析，我們在本課題中重點研究并解決了以下四個方面的問題：

　　3.2.1平臺化、模型驅動、動態可擴展、支持協同的PLM系統架構

　　平臺化的PLM系統便于共性平臺組件和業務組件在不同行業解決方案中的復用，為產品主題架構的穩定提供保障，同時能給新行業提供高質量的解決方案;

　　模型驅動使用建模系統完成對具體行業企業的業務特性描述，而業務系統的表現和行為則依照企業模型進行變化，從而能夠在零編程的情況下盡可能兼顧企業的差異需求，并且能針對一些特定行業企業的共性特點，預先完成其共性業務特征描述，從而形成行業解決方案的行業模型基礎;

　　企業的發展變化導致其需求發生變化，系統采用多層架構進行搭建，并且支持分布式異地部署、集群和負載均衡技術部署，因此部署系統變的靈活而且容易改變，同時，利用模型重建、模塊重組、行業或企業應用構件開發等技術實現動態擴展，從而支持企業的可持續發展;

　　通過異地協同產品設計開發和全生命周期的產品數據共享，實現集團企業不同下屬企業之間或供應鏈上的不同企業之間的產品協同開發。

　　3.2.2分析仿真數據、測試實驗數據、制造過程數據等動態產品數據管理技術

　　通過匯總發電設備行業近百種分析仿真、測試實驗和制造過程數據的數據結構、存儲方式以及數據之間的關聯關系，我們重點研究了如何表達數據的完整性、一致性和可追溯性，并在此基礎上，通過動態數據管理的數據共享與受控訪問機制，確保數據安全性和保密性。通過PLM中數據管理的粒度確定，實現大數據量的仿真、測試和制造過程的流數據、分析報告數據的存儲管理。通過提供工作流機制，以支持包含仿真、測試和制造過程管理的過程模型，解決數據傳遞的準確性、及時性和有效性。

　　3.2.3形成復雜產品、長生命周期數據的閉環管理模式

　　形成具有發電設備行業特征的產品數據閉環管理模式，實現對需求、設計、制造、銷售、使用與維護、報廢與回收等整個生命周期階段支持是實現發電設備這種復雜產品的產品數據管理的關鍵技術。在這個閉環管理模式基礎上，才能較好地實現基于CAD/PLM/MES/SCM/CRM等信息系統的集成管理、面向伙伴/供應商和客戶的協同項目管理、基于過程的信息反饋與迭代和面向產品生命周期的決策支持(知識管理)，實現數據、信息和知識的正向傳遞和反向反饋，大大減少企業產品變更的次數，提高產品的開發效率。

　　3.2.4PLM系統在發電設備行業的快速實施方法

　　經過課題推廣應用，我們總結出一套適用于發電設備行業或類似行業的實施方法，在實施過程中將實施活動分為以下十三個階段：系統原型及原理培訓——基本業務調研——信息化原理培訓——組織結構及崗位調整(含項目組織結構)——骨干原理及操作培訓——原型測試及業務流程初稿制定——需求確認及業務流程方案討論——測試及修改循環——基礎數據準備及系統初始化——業務流程修改及細化——考核制度的制定——正式培訓及試運行——正式運行及驗收。在每一個階段都有相應的行業針對性要求和設置，要求項目實施雙方共同配合。

　　4研究成果

　　4.1成果特色

　　我們結合當前發電設備行業的信息化基礎和實際需求以及清軟英泰已有的工作基礎，重點研究了軟件平臺技術、一體化工藝信息建模方法、售后服務業務管理以及長周期產品數據閉環管理等方面的內容，并在以下三個方面形成了一定的技術特色：

　　4.1.1建立了支持SOA架構的、模型驅動的TiPLM基礎平臺

　　建立了支持SOA架構的、模型驅動的TiPLM基礎平臺構建于該平臺上的TiPLM系統支持并有效應用于發電設備等大型、復雜裝備的全生命周期管理業務。

　　本課題建立了基于統一元模型的TiPLM基礎平臺，并按照特定領域架構(DSSA)的設計方法和模型驅動體系架構(MDA)的思想，設計并實現了支持SOA的開放平臺體系結構。TiPLM基礎平臺主要包含了生命周期管理系統所需的基礎服務和通用業務構件，其核心由六大引擎組成，包括權限引擎、流程引擎、項目引擎、查詢引擎、業務操作執行引擎和報表引擎。TiPLM基礎平臺允許用戶從數據、權限、過程、UI表現和業務組織五個方面進行定制，具有很強的擴展性。

　　4.1.2實現了多個PLM系統的邦聯部署和應用

　　實現了東方汽輪機PLM系統和東方自控PLM系統的邦聯部署和應用，兩個異構PLM系統在消息、流程、數據三個方面實現了邦聯。基于代理的邦聯框架，將層次化建模技術、流程互操作技術、異構數據模型映射和轉換技術集成在一起，真正從技術層次上解決了企業間的協作問題;實現了狀態與數據驅動和運行空間隔離。邦聯解決方案目前也在南京汽輪機和其他設計的協作單位北京四維公司進行部署和實施。

　　4.1.3實現了制造BOM的自動轉換、多工藝路線管理、獨立子部套自動平衡運算、裝箱BOM的管理等應用

　　汽輪機是發電設備的典型代表，發電設備企業PLM系統實施是復雜產品、大型裝備企業信息化的典型代表。本課題中我們成功完成了東方汽輪機、北重電機等發電設備企業的PLM系統實施推廣工作，目前正在為武漢長江動力實施PLM系統。通過PLM系統的實施實現工廠電子數據權限管理、信息共享查詢、圖紙電子化管理、多種BOM管理、ERP集成等目標，并在多層次計劃管理、基于骨架編碼體系的設計制造BOM自動轉換、獨立子部套自動平衡、多工藝路線管理、帶解體信息的裝箱BOM管理、與大型ERP系統的緊密集成等六個方面取得了切實的應用突破。

　　4.2成果創新點

　　本課題主要在以下兩個方面，取得了一定的創新：

　　4.2.1在國內發電設備行業首次開展了多PLM系統之間邦聯技術的創新性研究與實踐

　　邦聯方案的核心技術包括：工作流層次化建模技術、工作流子流調用技術、工作流互操作技術、代理技術、異構數據轉化技術、可定制的代理插件框架等。在多個PLM系統中之間的邦聯部署，通過邦聯代理系統框架，利用代理框架松耦合實現了不同流程的獨立運行空間，實現了產品數據在不同空間的映射。該系統利用反射技術支持插件化開發，邦聯請求處理可自由配置，實現了狀態與數據驅動和運行空間隔離，使得邦聯系統無縫集成已有信息化系統。通過在東方汽輪機和東方自控兩家企業的部署和運行實踐，邦聯框架這一技術和應用方案得到了驗證。

　　4.2.2設計制造BOM的自動轉換在發電設備行業復雜產品的BOM管理應用中屬于應用創新

　　汽輪機設計與制造過程十分復雜，在進行產品研發的過程中，研發部門需要根據不同專業將產品劃分成不同的部套目錄，然后再由各個專業室進行部套的詳細設計，進而產生整個產品的設計BOM。在工藝和制造的過程中，制造技術部門，則根據產品的裝配結構對設計產生的部套進行歸類和劃分，從而區分出需要分屬于主體、附件和不參加總裝的子部套，這樣做可以方便加工、轉運、裝配工作的組織。因此，在每臺新產品研發完成之后，設計人員需要花費大量精力將面向設計的BOM轉換成面向制造的BOM，產生各種管理問題。基于標準骨架體系的設計制造BOM轉換很好解決了制造BOM的管理問題。