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第三章 软件定义企业新模式

第四节 基于协同平台转权限数据接收与发放的探讨

中国航发贵阳发动机设计研究所 文崇丽 喻小龙
 

引言

        “十二五”期间,集团公司为了缩短设计制造周期,降低生产成本,提高生产效率,方便快速地在设计单位之间,以及设计单位与制造单位之间数据共享,统一部署了西门子公司基于Teamcenter8.3+NX 7.5的协同平台。由于网络不通,各设计所、承制厂基于协同平台仅实现了离线电子化的数据发放与接收工作。随后,集团公司以某型号为试点,大力推动设计与设计、设计与制造间的协作、协同业务模式和信息技术应用研究,提升基于MBD技术和协同研制在型号研制中的应用水平。
        试点型号的三维联合设计工作是在设计所之间以联合设计的形式开展。本着单一数据源原则,整机首次设计数据根据单元体分工在总设计师单位PDM系统中由设计单位之间共同协作完成,设计单位分别完成各自负责研制的单元体设计出图工作。为实现设计所之间高效协同设计,试点型号后期数据的更改维护在设计所各自的PDM系统完成,每个设计所PDM系统均需有整机设计数据,但各单位仅对本单位负责的单元体数据有更改权限。数据下发承制厂的发放工作由总设计师单位统一负责,参研单位需应用PDM系统转站点权限技术,将本单位负责设计的单元体数据转站点权限发放给总设计师单位,总设计师单位才有权限将参研单位的设计数据下发给承制厂。

1 项目目标

        本着单一数据源的原则,在总设计师单位的统筹安排下,利用TeamCenter软件强大的协同功能,依托集团公司统一部署的协同平台TC8.3和NX7.5建立的协同环境,促进双方深度融合,实现自顶向下的数字化设计协同,最终提升联合研制效率。联合设计的原则:保证数据规范、进行多学科协同、对数据进行权限控制。
        受网络连接的影响,此次设计所之间联合设计发放数据主要要解决的问题:
  • 总设计师单位首次设计的整机数据完整转移;
  • 参研单位数据权限的完整转移;
  • 实现双方的异地协同设计,设计数据正常下发承制厂。

2 联合设计数据发放现状

        2.1网络连接情况
        目前,集团大部分企业PDM服务器均未接入航发网,未实现基于网络的协同业务,业务协同工作的开展主要是靠发送基于协同平台的离线数据包形式开展。数据发放时,将从PDM系统导出的数据以光盘形式或通过航发网发送到接收单位,接收单位将接收数据导入本地PDM系统。
        2.2软件平台统一情况
        集团各单位型号研制工作均是基于集团公司统一部署的协同平台开展科研管理工作,环境为TC8.3+NX7.5,结合有关标准采用专用模板开展的数字化设计工作。
        2.3数据发放与接收
        试点型号发动机数据是总设计师单位与参研单位共同研制完成。故参研单位设计数据在进行工程更改后须进行转站点权限发放给总设计师单位,由总设计师单位下发给承制厂,这部分数据下发承制厂后,总设计师单位再将参研单位的设计数据转权限发回参研单位,便于参研单位后期工作开展。
        工程更改数据接收与发放示意图如图1所示:

工程更改数据接收与发放示意图

图1 工程更改数据接收与发放示意图

3 转权限发放数据存在的问题

        基于PDM的协同机制进行数据的接收与发放需要协同单位之间软件环境、数据模型、数据定义无差异,数据发放与接收才能正常进行。特别是转站点权限的数据发放与接收,更不能有丝毫差异。基于PDM系统数据转站点权限的数据发放与接收在行业内是首次遇到,很多问题需要摸索。此次联合设计研制试点型号三维设计转站点权限发放与接收遇到的问题,从细节上反映出集团部署协同平台时未能深入地贯彻落实集团要求的“五统一”(软件版本/数据编码/数据模型/协同模式/公共资源),具体分析如下:
        3.1模型统一未能真正落实
        各单位PDM系统运行多年,虽然集团公司统一部署了协同平台,但协同业务的深度和广度不够,各单位还带着各自的系统特征运行协同平台。正是因为这些微小的差异导致了协同平台数据接收与发放无法正常开展。目前已知的差异如下:
        (1)二维设计工具定义不统一;
        (2)各单位item度量单位定义不统一;
        (3)各种型号设计依据的标准不统一,导致三维数字化设计软件模板、字体、映射文件定制不统一。
        3.2设计能力参差不齐,模型质量有待提高
        设计员应用三维设计软件的经验有限,不能使用最优的方式将设计数据表达出来,导致三维设计数据过大,占用系统资源及网络资源,同时给档案发放也造成了困难。不是无法正常导入导出相关数据,就是发放时文件过大,不能保证文件打包压缩解压后文件是否正确。
        3.3缺少检查工具,无法保障数据准确性
        没有数据导入与导出检查工具,针对转站点权限发放各单位都没有经验,数据未能成功转站点导出(生成的离线数据包为空包、导出的数据不完整或导出无关数据),人工检查未发现错误从而导致发放工作反复,增加了数据流转周期。
        3.4管理制度缺失,数据流转不及时
        总设计师单位未明确转站点数据的发放与接收管理办法,导致参研单位发生工程更改的数据转站点发放给总设计师单位后,总设计师单位下发给承制厂后未及时将涉及的数据转站点返回参研单位,从而导致参研单位的数据不能及时更新,无形中增加了工程更改的时间周期。

4 解决方案

        当下,面对新一轮科技和产业革命发展新趋势,网络化、数字化、智能化是已经是航空发动机研制的发展方向。基于集团协同平台实现设计数据有效的接收与发放管理,确保设计数据在研发单位PDM系统归档后,能够在可控状态下,准确地传递到相关单位,并在数据接收方能够正常使用,达到协同设计制造的效果,在集团各单位间有必要开展网络化、数字化、智能化相关工作。
        4.1网络化
        在各单位构建基于协同平台的协同设计、制造网络环境,推行以并行工程为核心的协同业务模式,统一管控模式、技术架构和软件工具,在行业内建立跨组织、跨平台、跨地域的协作环境,保证单一数据源和数据共享,确保数据的传递有效性,同时数据模型所附带的信息最大化,有效支撑跨地域产品研发和制造。
        (1)协同单位间业务对象模型信息最大化,不能忽略任何一个小细节。确实无法统一的,在数据发放时应明确业务协作单位对数据模型的需求,屏蔽业务协同单位不需要的关联关系。如图2所示,数据关联与发放关系图:

数据关联与发放关系

图2 数据关联与发放关系

        发放时Specifications关系下的数据默认发放,Rendering、Manifestations与References关系下的数据则根据需要选择性发放,发放时必须确保其下数据定义类型数据接收方都已定义并且定义方式是一致的。
        (2)由于发动机结构设计非常复杂,个别零部件确实无法通过模型进行表达,故在各研究所均存在使用二维CAD制图现象,集团应针对这一现状对二维设计软件进行统一定制。
        (3)开展新型号研制工作时顶层设计单位应将前期的工作做扎实,统一使用标准,统一数据模板、字体。并将统一的模板、字体测试后下发给业务协同单位,确保各协作单位在统一的软件环境下开展各项业务。
        4.2数字化
        当下,无论是智慧研发还是智能制造,所有与智能相关的工作都是基于模型开展的,信息化与工业化的深度融合,已经将产品设计过程中基于模型开展的设计、仿真、迭代优化的重要性提升到了一个新的高度。经过多年的应用推广,各研究所已经具备了一定的数字化设计能力,在此基础上应加强研发人员的设计优化能力,尽量用简洁的方式表达设计需求,保证模型的高可用性,确保基于MBD的单一数据源三维设计顺利开展,实现设计和制造的异地协同,为实现航空发动机自主设计研发奠定好的研发基础。
        4.3数据发放接收智能化
        根据统一的模型建立统一的数据检查机制及检查标准,运用信息化手段实现无人值守接收与发放数据及数据检查;减少人工干预环节,确保数据准确、可用。基于该机制,按照设定的检查规则,根据分析结果,判断决策数据是否正确,确认没有问题后再对数据进行发放。各种发放的历史信息在该机制下有据可查,数据接收方对接收的数据清单和数据进行审核,审核通过后再根据管理制度通过协同平台导入到单位PDM系统中,并生成相应的审计报告。
        数据接收与发放检查机制应涉及数据接收与发放的监控和过程记录,确保数据接收与数据发放的一致性,可用性。数据接收与发放流程如图3。
        另外,根据业务工作需求应建立数据发放申请、审批电子流程,建立数据发放管理制度,对于需要转站点权限发放的数据,应由总设计师单位出台这类数据的发放管理办法,确保转站点类的数据正常流转。

数据接收与发放流程图

图3 数据接收与发放流程图

5 结束语

        本次联合设计实现了参研单位设计数据转站点权限发放与接收,参研单位成功地接收了整机设计数据并且参研单位的设计数据权限也成功的转移到参研单位的PDM系统。转站点权限进行数据发放接收在国内行业内没有经验借鉴,在参研单位首次导入整机数据过程中遇到的问题,也没有工程师能完整地提出解决方法,最终集合多位工程师提供的思路才解决转站点权限数据无法完整导入PDM系统的问题。此次数据导入工作仅是个开始,今后在联合设计研制型号工作的后期工程更改管理维护上可能还会遇到新的问题,针对出现的问题我们会不断的积累,为今后在行业间开展协同研制工作积累宝贵的经验。