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1 背景
齊齊哈爾鐵路車輛(集團)有限責(zé)任公司(簡稱齊車公司)規(guī)模和能力居亞洲之首，職工10000多人，連續(xù)7年被評為國家**工業(yè)企業(yè)和全國500家**經(jīng)濟效益企業(yè)。然而，從產(chǎn)品水平和開發(fā)手段來看，缺乏產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，不能對產(chǎn)品數(shù)據(jù)及其開發(fā)過程進行**監(jiān)控和管理。這具體表現(xiàn)在：
.設(shè)計過程巾，數(shù)據(jù)傳遞速度慢，不能集成與共享，數(shù)據(jù)的一致性與完整性難以保證。
.更改管理過程不規(guī)范，易發(fā)生意外錯誤。
.不能**利用已有資源進行快速開發(fā)：手工紙質(zhì)管理方式管理繁雜、查詢困難，使利用已有資源受到限制，而鐵路貨車產(chǎn)品的繼承性較強，這就嚴(yán)重影響了產(chǎn)品開發(fā)周期。
齊車公司PDM系統(tǒng)采用功陀公司的企業(yè)級PDM軟件Windehill，以齊齊哈爾鐵路車輛集團責(zé)任有限公司(齊車公司)的鐵路貨車產(chǎn)品設(shè)計為應(yīng)用背景，提出了基于Windehill的PDM體系結(jié)構(gòu)。建立了流程模型、數(shù)據(jù)模型和Windehill PDM系統(tǒng)功能擴展模型，經(jīng)過對Windehill PDM系統(tǒng)的二次開發(fā)與實施，完成了鐵路貨車產(chǎn)品文檔管理、版本管理、工作流程管理、BOM表的生成與管理、應(yīng)用系統(tǒng)封裝與集成等各項功能，使用Windehill軟件提供的開發(fā)工具將CAx工具與DFx工具封裝到Windehill中，并通過Pro/Intraiink實現(xiàn)Pro/Engineer與Windehill的集成；將產(chǎn)品的設(shè)計過程轉(zhuǎn)化為Windehill可接受和管理的工作流程，并實現(xiàn)工作流程的管理與監(jiān)控。
齊車公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)就是在產(chǎn)品開發(fā)部門建立集成與并行產(chǎn)品開發(fā)支撐環(huán)境，使得集成產(chǎn)品開發(fā)團隊之間自由地交流設(shè)計意見、設(shè)計結(jié)果，對設(shè)計過程、設(shè)計數(shù)據(jù)進行**的管理和控制，充分保證數(shù)據(jù)傳遞的一致性、安全性和**性。
2 齊車公司PDM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
基于Windehill的齊車公司PDM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖10-13所示。采用企業(yè)級的PDM系統(tǒng)為產(chǎn)品設(shè)計與過程管理提供了必要的跨平臺的軟件支撐環(huán)境。該體系結(jié)構(gòu)以PDM系統(tǒng)為核心共分四層，底層是異構(gòu)分布的計算機硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫：第二層是Windchill基礎(chǔ)構(gòu)架，也就是PDM集成框架層，包括Web機制、數(shù)據(jù)處理邏輯、對象模型、基礎(chǔ)類庫、Windchill基本服務(wù)；第三層是基于基礎(chǔ)構(gòu)架的PDM應(yīng)用組件，主要是文檔管理、工作流程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、配置管理等；第四層是應(yīng)用系統(tǒng)層，包括CAD、CAE、Word等應(yīng)用軟件。
圖10-13齊車公司PDM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
異構(gòu)分布的計算機硬件環(huán)境與操作系統(tǒng)包括PC/Windows、Sun/Solaris等硬件平臺與相應(yīng)的操作系統(tǒng)，由它們支持應(yīng)用、開發(fā)與網(wǎng)絡(luò)通信.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要是通過Intranet連接各參與部門進行各種信息的交換，如圖像、聲音、圖形、文本、報表等，主要采用TCP/IP協(xié)議。
數(shù)據(jù)庫層使用對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle8.x作為數(shù)據(jù)存儲的媒體，作為框架的底層支持庫；另外，選用這樣的系統(tǒng)還有一點好處，就是企業(yè)將來的ERP開發(fā)既可以基于底層的Oracle數(shù)據(jù)庫，也可以直接利用Windchill系統(tǒng)提供的權(quán)限管理、Web機制、高性能搜索等服務(wù)，從而減輕了系統(tǒng)開發(fā)的工作量，減少了企業(yè)在未來信息系統(tǒng)方面的投入，同時，也實現(xiàn)了企業(yè)信息系統(tǒng)底層平臺的統(tǒng)一，減少了異構(gòu)系統(tǒng)間接口帶來的龐大工作量。
選用Windchill基礎(chǔ)構(gòu)架作為PDM的集成框架，Windchill的基礎(chǔ)構(gòu)架包括Web機制、數(shù)據(jù)處理邏輯、對象模型、基礎(chǔ)類庫、Windchill基本服務(wù)等，它為其上的PDM應(yīng)用組件和應(yīng)用系統(tǒng)提供了直接的應(yīng)用基礎(chǔ)�；A(chǔ)構(gòu)架之上為PDM功能應(yīng)用組件，主要是文檔管理、工作流程管理、BOM視圖管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置管理等，它們直接實現(xiàn)PDM的各項功能，針對應(yīng)用實施的客戶化工作也主要是對這些組件功能的應(yīng)用和擴充。
最上層是應(yīng)用系統(tǒng)層，包括Pro/Engineer等CAD/CAE/CAPP軟件和Word等應(yīng)用軟件，通過多種方式實現(xiàn)與PDM系統(tǒng)集成。對于Word等類似的文檔編輯工具、AutoCAD、Pro/Cast等分析模擬工具主要采用封裝的方式，PDM對它們的管理主要是文件級的管理，同時對必要的元數(shù)據(jù)信息進行管理；對于本次實施過程中的產(chǎn)品報價系統(tǒng)，由于齊廠原三大定額系統(tǒng)采用Foxpro編制，為應(yīng)用開發(fā)減少工作量和基于多方面考慮，報價系統(tǒng)采用Visual FoxPro (VFP)編制，而Windchill中數(shù)據(jù)統(tǒng)一由Oracle管理，所以有在二者之間建立數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的直接應(yīng)用，減少中間環(huán)節(jié)。Pro/Engineer和Windchill之間通過Intralink實現(xiàn)了較緊密的集成。過程改進
齊車公司PDM系統(tǒng)實施中，作者分析了產(chǎn)品開發(fā)過程與工作流程的關(guān)系，提出了產(chǎn)品開發(fā)過程分析與改進方法，并且對具體的鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)過程進行了分析與改進。給出了基于Windchill PDM的產(chǎn)品開發(fā)過程管理方法，包括用戶、組、數(shù)據(jù)域、產(chǎn)品生命周期、工作流程等定義與實現(xiàn)，經(jīng)過實踐證明，基于PDM的產(chǎn)品開發(fā)過程管理方法是具有很強的實用性，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
PDM系統(tǒng)的過程管理即工作流程管理，工作流程管理是一種統(tǒng)攬全局的管理工具，利用工作流程管理可以對各個業(yè)務(wù)流程進行控制，并能夠?qū)⒉煌臉I(yè)務(wù)流程納入一個跨過程的計劃中統(tǒng)一地加以管理。由于復(fù)雜業(yè)務(wù)流程依靠集成的信息交換和公司的環(huán)境，它們是文檔驅(qū)動，職工處理和反映的信息和知識儲存在不同的文檔中，包括表格、信、書、手冊、記錄等。因此，一個工作流管理系統(tǒng)自動提供對數(shù)據(jù)資源的訪問，甚至是通過工作流的事例將新的信息文檔傳遞到合適的地方。
工作流管理系統(tǒng)是企業(yè)級PDM系統(tǒng)的主要組成部分，可以進行過程管理，但是，PDM軟件是框架型軟件，PDM中的工作流管理系統(tǒng)僅是提供一個描述工具和執(zhí)行機制，不能對企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程進行自動**分析與改進，不能保證產(chǎn)品的生命周期與工作流程管理的集成�；�PDM的產(chǎn)品開發(fā)過程管理關(guān)鍵是如何進行過程分析與改進，如何**的組織產(chǎn)品開發(fā)流程和生命周期管理。
1.工作流管理系統(tǒng)與過程管理
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是一種支持對制造企業(yè)和工程設(shè)計公司中的數(shù)據(jù)和過程進行管理的方法。PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理模塊對產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的結(jié)果進行管理，而過程管理模塊則是對產(chǎn)生的工作結(jié)果的過程進行協(xié)調(diào)和控制。作為PDM系統(tǒng)的重要組成部分，過程管理即工作流程管埋模塊有很高的投入產(chǎn)出比。工作流是管理信息、任務(wù)、文檔的過程，工作流程控制誰執(zhí)行什么任務(wù)對哪個數(shù)據(jù)和結(jié)果什么時候傳給誰(圖10-14)。
圖10-14工作流管理系統(tǒng)的示意圖
工作流管理是將業(yè)務(wù)流程的各個工作步驟建立成一個過程模型并存放在計算機中。代替原來的書面形式的企業(yè)內(nèi)部通訊方式，采用電子周轉(zhuǎn)文件夾將有關(guān)的工作文檔和信息傳送到相應(yīng)的工位。與該過程有關(guān)的人員可以通過電子郵件系統(tǒng)接受其工作任務(wù)。工作流中的結(jié)構(gòu)元素是過程步驟或過程活動，具體工作流與產(chǎn)品開發(fā)過程的對應(yīng)關(guān)系如表10-1。
表10-1工作流與產(chǎn)品開發(fā)過程的關(guān)系
如圖10-15所示，工作流程管理系統(tǒng)的實現(xiàn)首先要進行過程分析，進行過程的分解與改進分析，達到過程的優(yōu)化：其次是過程的描述即工作流程建模：**是建立工作流的模板。與工作流程的運行機制有關(guān)的有任務(wù)列表、任務(wù)內(nèi)容、應(yīng)用系統(tǒng)、工作流程監(jiān)控等。與工作流程有關(guān)的業(yè)務(wù)對象是文檔和零部件，文檔包括任務(wù)書、表格、設(shè)計文檔、標(biāo)準(zhǔn)等：零部件是產(chǎn)品數(shù)字化模型，包括圖形、圖像等。
PDM認(rèn)為無論是文檔還是零部件都與產(chǎn)品直接相關(guān)，也都具有生命周期(生命周期是把產(chǎn)品看成生物體一樣具有從生到死的過程)。生命周期管理系統(tǒng)具有階段(phase)和關(guān)口(gate)兩部分，階段是生命周期的狀態(tài)，而關(guān)口是生命周期在進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程是必須滿足的條件。階段和生命周期都是由相關(guān)的工作流組成的。文檔與零部件都屬于固定項目，隨著項目賦予文檔和零部件則相應(yīng)的角色映射為用戶或組。
圖10-15工作流程、生命周期和產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)系
2. 過程分析與改進
首先，過程分析與改進是過程分解。過程分解包括兩方面內(nèi)容，一是指系統(tǒng)/項目的子系統(tǒng)/子項目分解(或稱子系統(tǒng)分解)，子系統(tǒng)分解使系統(tǒng)的開發(fā)分步實施，從而簡化了系統(tǒng)的開發(fā)管理。二是對某個子系統(tǒng)/子項目的開發(fā)活動的分解(或稱活動分解)。其次，將子系統(tǒng)開發(fā)與其生命周期各階段相對應(yīng)，通過對活動的進一步分解，尋求活動間關(guān)系的可放松環(huán)節(jié)，或者通過增加資源，盡可能使活動并行化，目的是縮短時間。
產(chǎn)品開發(fā)活動的改進是通過企業(yè)活動的重組來達到的，企業(yè)活動的重組包括活動的刪除、活動的合并、活動的重疊和活動的增加等，最終達到各個活動協(xié)調(diào)、綜合、統(tǒng)一起來形成一個有機的整體。
1)活動的刪除：從管理角度來看，采取事前管理，減少不必要的審核、檢查、控制等活動；從組織角度來看，建立多功能產(chǎn)品開發(fā)團隊，刪除不增值的活動：從信息集成角度來看，利用標(biāo)準(zhǔn)如STEP標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)CAx系統(tǒng)之間信息集成，可以**不必要的信息處理環(huán)節(jié)和人工費時的信息處理方式(不增值的環(huán)節(jié))。
2)活動的合并：從信息流角度，分析過程中每個活動的信息流輸入與輸出關(guān)系，對于冗余的信息流，可以合并相關(guān)的活動。用源信息集代替它所能達到的中間結(jié)果，這個中間結(jié)果往往又是另一個活動的部分源信息集，這樣使原信息集和目的信息集之間的各個處理或活動合并成一個活動。
3)活動的重疊：從各個活動執(zhí)行的時間段來看，有些活動可以在前面的活動沒有完成時啟動，從而減少總的產(chǎn)品開發(fā)時間，這也是并行產(chǎn)品開發(fā)過程的重要形式。
4)活動的控制：從控制角度來看，即在產(chǎn)品開發(fā)的早期加入正反饋和負(fù)反饋，增加正反饋即信息預(yù)發(fā)布和負(fù)反饋即設(shè)計變更次數(shù)等，可以保證盡量在產(chǎn)品開發(fā)的早期**設(shè)計的錯誤，達到產(chǎn)品開發(fā)一次成功。從信息技術(shù)來看，在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段增加DFx和CAE技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)在設(shè)計的前期就考慮到后期的因素。在產(chǎn)品開發(fā)過程中采用工作流技術(shù)可以實現(xiàn)預(yù)發(fā)布。
5)活動的增加：在開發(fā)過程中引入如CAx、DFx、PDM、QFD(質(zhì)量功能展開)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與協(xié)同工作環(huán)境等技術(shù)，可以提高產(chǎn)品開發(fā)的并行與協(xié)同的效率。
改進后的鐵路貨車開發(fā)過程(并行)如圖10-16所示。鐵路貨車開發(fā)過程在設(shè)計的早期階段，就能夠充分考慮沖壓件、鑄鋼件等類零件的可制造性問題和鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強度、剛度及動力學(xué)品質(zhì)等產(chǎn)品性能問題，從而能夠盡量減少設(shè)計錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量；同時增加DFx，使得在產(chǎn)品設(shè)計階段即可考慮產(chǎn)品加工、裝配和工藝等問題，提高一次設(shè)計成功的可能性。
圖10-16鐵路貨車并行產(chǎn)品開發(fā)過程
在方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的一定階段向冷熱工藝處等下游活動提前進行信息預(yù)發(fā)布，一方面及時得到信息反饋，以提高工藝性，可加工性等，另一方面，由于工藝部門提前介入，使得下游過程及時體會設(shè)計意圖，同時可以在適當(dāng)?shù)臅r候進行工藝或生產(chǎn)準(zhǔn)備。實現(xiàn)工藝和工裝的并行開發(fā)，精簡設(shè)計過程；制造系統(tǒng)與產(chǎn)品開發(fā)過程不構(gòu)成大循環(huán)，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量與水平。
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