0 引言

    為提高產(chǎn)品生命質(zhì)量，某大型軌道交通制造公司于2008年啟動基于TeamCenter(軟件平臺)三維模型的PLM(Product Lifecycle Management，產(chǎn)品生命周期管理)設(shè)計項目工程。經(jīng)過近5年的開發(fā)應用，設(shè)計達到支持企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)持續(xù)改善預期目標。

    有鑒最新版本有效規(guī)則，TeamCenter記載組成產(chǎn)品生命基因信息諸元——“數(shù)據(jù)”的任何些微變更，均“自動傳遞，關(guān)聯(lián)實時更新”、并丟失借用系統(tǒng)源數(shù)據(jù)“雙刃劍”功能；為有效保護數(shù)據(jù)源信息安全，優(yōu)化變更控制過程，減少變更對借用產(chǎn)品的影響，軟件設(shè)計采用配置產(chǎn)品。批次”信息方式，管理有效批次信息數(shù)據(jù)。即軟件開發(fā)按產(chǎn)品項目批次設(shè)計更改和部件重用有效結(jié)合進行統(tǒng)一管理，以有效“批次”信息，錨固可追溯歷史批次維護檢修和重新生產(chǎn)的準確的產(chǎn)品BOM(Bill of Materiel-物料清單)、模型數(shù)據(jù)、圖紙及相關(guān)設(shè)計文件等）源數(shù)據(jù)，以快速、準確地存取產(chǎn)品信息和保證產(chǎn)品信息安全。

1 產(chǎn)品“批次”信息配置管理的需求

    1.1 數(shù)據(jù)源的保密和安全

    1)科技進步和技術(shù)改善，企業(yè)新品研發(fā)、產(chǎn)品批量生產(chǎn)和現(xiàn)役產(chǎn)品維護檢修等，并行共享數(shù)字信息集成PLM平臺，信息數(shù)據(jù)被任何有意、無意或其它不確定因素任一變更、甚或病毒感染，均關(guān)聯(lián)實時更新，不排除有可能造成數(shù)據(jù)源集成平臺事故災難。數(shù)據(jù)源的保密和安全防范，務必小心謹慎。

    2)用戶現(xiàn)役產(chǎn)品安全運行是企業(yè)經(jīng)營安全的保障。

    3)企業(yè)產(chǎn)品戰(zhàn)略前瞻，無人機車和現(xiàn)役機車產(chǎn)品運行GPS定位和實時監(jiān)控，要求數(shù)據(jù)源“百毒不侵”，分分秒秒具體表現(xiàn)都必須是安全、準確，萬無一失。

    1.2 追溯零部件的歷史信息

    TeamCenter初始應用，通常是采用“最新版本有效”管理模式。產(chǎn)品發(fā)布或變更時，沒有記錄產(chǎn)品的有效批次信息，系統(tǒng)中無法追溯歷史批次下當時的具體產(chǎn)品數(shù)據(jù)。當需要查看或?qū)δ承┡�次的產(chǎn)品進行檢修、重新生產(chǎn)時，因無當時的準確信息，無法滿足企業(yè)生產(chǎn)管理需求。

    “最新版本有效”的管理模式，產(chǎn)品任一數(shù)據(jù)變更均將自動傳遞，“要變都變”。即某零件從A版升到B版進行修訂更改時，所有借用此零件的產(chǎn)品也將自動使用最新的B版本數(shù)據(jù)；并丟失歷史產(chǎn)品A版本數(shù)據(jù)。很容易造成錯誤的更改傳遞和疊加擴大。

    例如，設(shè)計某時速機車項目B，借用了較高時速機車項目A下的零部件001某個螺栓。當零部件001螺桿尺寸（材質(zhì)或表面技術(shù)等任一數(shù)據(jù)）發(fā)生變更，項目要求從A版修訂到B版進行了設(shè)計改進：則項目B自動使用001下的B版。螺桿自身公差、組織強度、硬度、疲勞極限等機械物理信息均關(guān)聯(lián)自動變化，相應與螺桿配伍同壽命設(shè)計連接的機體（或螺母）、墊圈、密封等成組件內(nèi)螺孔、公差數(shù)據(jù)，工廠物流清單、圖紙及相關(guān)技術(shù)文件亦關(guān)聯(lián)變化，螺栓總裝成部件至機車，其組裝時螺紋表面精度狀況、預緊力大小及工裝工藝模型信息數(shù)據(jù)形成整機新的內(nèi)應力場，在后機車服役時隨運行時速、載荷、振動、摩擦，其溫度場、應力場等工況信息都應螺桿數(shù)據(jù)的變更，傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)“要變都變”“是非與否”。而事實上同批同規(guī)格型號的螺栓性能也絕不一樣，這種改進有時并不一定適用項目B。關(guān)聯(lián)產(chǎn)品生命質(zhì)量及工廠更多實驗、時間、成本、資源資訊因此占用而變化的諸多不確定性，綜合安全考量，項目B還期望繼續(xù)使用001的A版。

    新產(chǎn)品設(shè)計和設(shè)計更改時，TeamCenter應可以使用零件的不同版本；對企業(yè)通用標準件，滿足裝配“同部件不同版本”更是實際需求本設(shè)計所在。

    1.3 整合設(shè)計變更和部件重用

    1)結(jié)合批次有效性管理，減少無效版本對下游業(yè)務或系統(tǒng)的影響，修改設(shè)計變更的原則和過程；

    2)控制變更管理過程，設(shè)計變更和部件重用有效結(jié)合進行統(tǒng)一管理。在對其他項目借用的圖紙進行更改時，提供有效手段，必須通知借用人進行后續(xù)的更改工作。且變更過程中，能夠管理本項目和其他借用項目的有效批次，將設(shè)計變更、部件重用、批次管理有效結(jié)合。

2 “批次”信息有效  性管理的軟件設(shè)計

    2.1 TeamCenter配置“批次”信息管理設(shè)計原理

    設(shè)計變更控制原理：配置產(chǎn)品“項目號+批次號+-部件號+零件號”，“日期-頂層零組件-有效單元”等信息，嵌注控制元真數(shù)據(jù)。

    結(jié)合最新版本有效規(guī)則，通過設(shè)定單元ID（批次）來控制發(fā)布版本的有效性。即新品信息關(guān)聯(lián)“一變都變”，加“有效批次”錨固數(shù)據(jù)源“不變以應萬變”，達到對已經(jīng)發(fā)布版本在產(chǎn)品生命周期時段有效控制的目的。

    2.2 “批次優(yōu)先”管理設(shè)計

    產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理采用批次管理和“最新版本有效”相結(jié)合的模式。默認情況下批次有效。若無批次號，最新版本有效。即“批次優(yōu)先、最新版本有效”。根據(jù)項目號和批次號可以獲取所有批次的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

    2.3 不同批次狀態(tài)下產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)管理設(shè)計

    1)按照“項目號+批次”追溯項目每一批次下的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)。（見圖1）

    圖1 設(shè)置批次值圖

    2)現(xiàn)實生產(chǎn)中絕大部分的零件只會存在一個有效版本，不同地域和個性零件使用零件不同版本，可以縮短設(shè)計變更周期，降低設(shè)計變更成本。

    3)使用簡化的變更模型和可控的變更過程，實現(xiàn)變更過程的閉環(huán)控制，減少變更錯誤，保證數(shù)據(jù)源的準確性和有效性（如圖2所示）。

    圖2 簡化的變更數(shù)據(jù)模型

    2.4 新產(chǎn)品設(shè)計

    1)借用零部件非最新版本時，指定本項目下該零部件版本的批次有效性(1-UP)；

    2)為便于指定借用件對應的批次信息，新產(chǎn)品設(shè)計需首先創(chuàng)建頂層零組件（產(chǎn)品根節(jié)點）；

    3)借用裝配件視為“成套借用”，只能對裝配件本身的版本進行批次設(shè)置，裝配件的下層部件默認采用最新版本有效。如借用原項目歷史批次的裝配件數(shù)據(jù)，需先打開此裝配件，輸入對應原項目的批次號后得到精確BOM，然后再設(shè)置此精確BOM的底層部件對借用項目的批次信息；借用的裝配件深度一直到結(jié)構(gòu)樹的底層（葉子）。

    2.5 變更管理設(shè)計

    一般變更（無借用情況），升版更改時，根據(jù)需要設(shè)置相應的批次；對于借用件變更，處理邏輯如下：

    1)原版更改時，系統(tǒng)通知借用人，由借用人確認更改后的零部件是否適用借用產(chǎn)品：若適用，則借用人完成本借用產(chǎn)品的更改通知；若不適用，則借用人換號處理。

    2)升版更改時，系統(tǒng)保持其他借用人對產(chǎn)品的借用關(guān)系不變（系統(tǒng)自動設(shè)置）；同時通知其他借用人，由借用人根據(jù)需要，確定是否采用變更后的版本并設(shè)置借用產(chǎn)品批次信息。

    2.6 變更流程設(shè)計（圖3）

    圖3 數(shù)據(jù)源信息借用設(shè)計變更流程圖

    2.7 批次信息管理ITK函數(shù)設(shè)計

    獲取流程對象編程：

3 “批次”信息管理軟件設(shè)計的實現(xiàn)

    3.1 TeamCenter“批次”信息的基本實現(xiàn)

    選擇一個已發(fā)布的零組件版本，指定“頂層零組件”，并設(shè)置此“頂層零組件下”單元（批次）有效性；（如圖4）

    圖4 設(shè)置頂層裝備和批次效果圖

    1)一般情況下有效性表示為單元編號從開始到結(jié)束的范圍，例如10-100；

    2)可將截止位置未定的有效性配置為“不定結(jié)束單元編號”(UP)或“直到庫存已盡”(SO)。例如，10-UP或10-SO。（一般情況下設(shè)計人員開始時很難確認批次的最終結(jié)束單元號，UP和SO用以輔助與ERP系統(tǒng)的集成，然而它們在TeamCenter中功能相同）。

    3)單元有效性設(shè)置必須指定頂層零組件，來表示該有效性設(shè)置針對某頂層零組件；同一個零件版本，可以設(shè)置多個針對不同頂層零組件的單元有效性配置。

    4)頂層零組件：指一個產(chǎn)品、系統(tǒng)或模塊。例如，在產(chǎn)品X400中配置日期或單元有效性時，X400就是頂層零組件。

    3.2 最新“批次”有效管理的實現(xiàn)

    1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)按照最新批次有效版本進行加載。若需要查看某一個指定產(chǎn)品特定批次下的狀態(tài)，則需要輸入頂層零組件（如產(chǎn)品號）和批次號（有效單元編號），系統(tǒng)按照原來設(shè)置在零組件版本的批次信息進行匹配加載。（圖5）

    圖5(a) 設(shè)定批次號加載零件版本效果圖

    圖5(b) 設(shè)定批次號加載零件版本效果圖

    2)產(chǎn)品圖文檔管理版本用于控制圖文檔的有效性及跟蹤圖文檔的變化歷史。根據(jù)檢入/檢出、修訂操作，系統(tǒng)將自動結(jié)合更改流程進行版本的控制。例如，正式狀態(tài)的圖紙必須有更改通知單才能進行版本的升級，并保存所有的歷史版本，以方便用戶對圖文檔更改的追溯。

4 結(jié)束語

    綜上所述，采用最新版本有效規(guī)則和配置“批次”信息管理的混合模式，默認打開的是最新批次的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，如需查看特定批次的數(shù)據(jù)，則輸入批次號后，系統(tǒng)根據(jù)定義好的批次信息，實時展現(xiàn)正確的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，供后續(xù)生產(chǎn)檢修使用。國內(nèi)某大型軌道交通制造企業(yè)采用此混合管理模式，將設(shè)計更新、部件重用、產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的準確性進行有機結(jié)合，歷經(jīng)5年持續(xù)改善和實用，保證了快速、準確地存取產(chǎn)品信息和系統(tǒng)數(shù)據(jù)源安全，使各個部門和工作崗位間的信息流動能夠順利得到管理，達到了支持企業(yè)推行三維模型設(shè)計工程，履職產(chǎn)品研發(fā)-制造-售后全壽命終身服務責任目的。

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本文標題：三維模型PLM“批次”信息管理的設(shè)計與實現(xiàn)

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