动力源于内在——中国燃气涡轮研究院信息化项目纪实

  在中国的航空科研单位当中,始建于1965年的中国燃气涡轮研究院{jd1}是一个核心部门。其凭借先进的航空动力技术预先研究、产品研制开发和整机鉴定试验为中国的航空事业做出了相当大的贡献。40年多来,已取得各种科技成果1300余项,其中{gjj}、省部级成果138项,国家科技进步特等奖1项,{gjj}成果奖20项。

  “其实我们当初选择实施PDM系统的原因十分简单,就是要把自己的产品数据管理起来”,中国燃气涡轮研究院PDM总体结构主任伏宇轻松地告诉记者,中国燃气涡轮研究院在2006年同Siemens PLM Software合作上马PDM 项目是一件水到渠成的事情。

  在中国的航空科研单位当中,始建于1965年的中国燃气涡轮研究院{jd1}是一个核心部门。其凭借先进的航空动力技术预先研究、产品研制开发和整机鉴定试验为中国的航空事业做出了相当大的贡献。40年多来,已取得各种科技成果1300余项,其中{gjj}、省部级成果138项,国家科技进步特等奖1项,{gjj}成果奖20项。

  在近20年当中,中国燃气涡轮研究院还充分发挥航空动力高科技优势,积极开发市场所需的民用机械产品。先后开发了食品机械、电子机械、轻工机械、汽车制造加工机械和计算机软件等多个系列60多个民用产品,其中不少产品填补了国内空白。

  随着产品开发任务的逐渐增加,以及CAD技术的发展,中国燃气涡轮研究院在产品开发工具和对产品数据管理两个方面的要求都日益迫切。一方面,传统的二维设计不能全面反映产品的信息,因此很难为CAE和CAM系统提供有效的实体模型,无法进行虚拟装配、干涉检查、数字样机分析等后续工作;另一方面,随着产品的电子数据越来越多,原来采用的人工管理显然已经不再适用,不但工程师在设计过程中数据检索不便,零件重复设计的现象严重,而且在数据修改、传递和发布过程中,都存在严重的电子图档数据和纸介质图纸不一致的现象,设计和生产工作被严重影响。

  2006年初,中国燃气涡轮研究院决定,在选用NX三维设计系统的同时上马PDM项目。他们的目标很明确,就是要通过这样一套系统,来建立一套先进的产品开发过程中的管理体系,解决产品开发和数据管理方面存在的问题,以便使工程技术人员能够进行高效有序的文件查询、版本管理、安全保密和数据共享等基本的设计协同需求。

  “从决定实施到选择合适自己的产品,我们并没有浪费太多时间”,伏宇告诉记者,选择NX和Teamcenter来搭建设计平台,主要是从整个航空发动机领域看,很多企业都所选择了这款产品,“所以一方面是为了能够将PDM系统与前端的三维设计系统更好地集成,同时,也是为了能够同本行业的企业进行更多的无缝合作。”

  2006年,中国燃气涡轮研究院完成了PDM一期工程实施。根据最初的需求,除了顺利将设计平台过渡到NX系统中外,PDM一期工程也实现了人员组织结构管理、权限管理、产品设计数据管理、设计数据版本控制和流程管理等方面的功能。按照原计划,中国燃气涡轮研究院的PDM二期工程在2007 年3月又正式上马。

  “航空发动机行业同汽车行业又很多类似的产品开发需求,虽然汽车行业属于多品种大批量生产行业,而航空发动机属于小品种小批量生产,但是两者对品种、批次和数据重用等方面有很多类似的地方”,伏宇告诉记者,作为航空发动机这样一个有着特殊产品的行业,不同批次的产品存在着很大的差异,加之每个型号发动机的开发过程都涉及到很多部门的工程技术人员,因此对产品开发过程的管理是一个事实上的项目管理过程,“以往通过其他方式对产品开发过程和产品数据进行管理,显然已经不能满足现实的产品开发需求,而且传统的数据管理方式也导致数据的重用性很差”。因此在中国燃气涡轮研究院PDM二期当中,其重点是对数据和产品开发流程的管理:要保证所有参与产品开发生产的工程技术人员,都可以随时随地了解项目进展情况,并能得到和使用正确有效的数据资料。

  对产品开发流程的管理,集中在对发动机产品的技术状态进行管理方面。PDM系统必须能够从数据的角度,全面反映产品的技术状态,以保证产品技术状态的确立和变更均处于控制范围内,保证所有的发动机产品数据准确无误。与之相对,对产品开发过程当中的“更改管理”需求,则更倾向于是对产品开发制度的一种规定和固化。在中国燃气涡轮研究院对PDM项目的二期规划当中,“产品更改管理”有比较具体的定义,即当产品的数据发生局部的变化时,所有涉及到的信息必须能够得到及时的相应和反馈,并能够形成对应的变化,也就是所谓的闭环系统。同时,处于对产品研发过程的管理要求,所有的产品更改信息,必须是可查询、可追溯和可借鉴的。

  除了要在整体上规范项目的设计管理流程和定义产品更改制度,中国燃气涡轮研究院二期PDM项目还针对工程技术人员的工作,提出了一些具体的要求。首先,作为重要的航空发动机研发、测试和生产基地,中国燃气涡轮研究院的不同部门分布在不同的厂区。随着不同部门间合作的日益紧密,以及同其他兄弟研发部门合作的增加,研发工作受地域影响的问题十分迫切。因此,异地的协同设计也被列入要二期项目重点解决的问题之一。

  中国燃气涡轮研究院的PDM二期工程从2007 年3月正式上马,到7月系统正式上线使用为止,历时半年,整个PDM二期在项目得到了全院上下的重视。

  首先,针对PDM二期项目提出的一些构想,项目组进行了严谨的系统方案设计。针对异地协同的问题,设计方案决定采用一个数据库两地分别存放数据的方法,使数据能够在本地存取,即两地的用户除了登陆的时候验证用户身份以外,其他的操作跟本地使用一样,既解决了异地协同设计流程的问题,同时也规避了网络对数据传输所带来的限制。从产品开发状态的管理方面,中国燃气涡轮研究院的PDM二期项目采用了“全局{zx1}有效”和“局部xx版本”两种机制,一方面把握了全局产品数据版本的有效性,同时也兼顾倒了某些局部零组件的版本有效性。针对“更改管理”,二期项目通过对Teamcenter系统进行二次开发,使其可以提供根据更改创建更改通知单的功能,由用户手动填写更改文件号、更改文件名称、更改原因和更改类型等信息,并发起更改通知单的流程,完成更改管理功能。

  由于PDM二期项目牵涉到大量二次开发,中国燃气涡轮研究院的IT人员与Siemens PLM Software的开发人员一起,完成了例如模板文件、属性表和图号申请流程等功能的开发工作。在正式系统环境运行前,中国燃气涡轮研究院还专门搭建了测试系统环境,定制了整个系统的组织结构、业务规则、流程、权限、模板属性和分类管理等模块,专门对系统中的各项功能进行集成测试,解决暴露出来的问题。测试完成后,中国燃气涡轮研究院PDM二期项目才进行了正式系统的安装调试,并在新系统中进行系统定制和数据移植,确保了移植后的系统没有出现数据丢失。

  经过两期项目,中国燃气涡轮研究院在产品开发系统的搭建和PDM应用方面取得了行业{lx1}的成绩。一方面,在Teamcenter 和NX 系统支撑下进行的自顶向下设计,加快了三维设计系统的应用和普及,实现了真正的三维设计,减少了工程设计阶段的工作量,保证了对产品开发过程的管理。另外,通过PDM系统的应用,不仅实现了产品数据的及时交流,而且通过PDM对产品数据进行管理,增强了数据的重用性,避免了零部件重复设计,降低了产品的开发成本。更重要的是,作为系统平台,中国燃气涡轮研究院通过PDM系统不仅实现了电子图文档的网上审批、更改控制与版本管理,而且实现了BOM的自动生成,项目负责人能随时了解项目进展情况,了解每个任务的完成情况。同时,为配合PDM项目的实施所制定的一系列的标准规范,也使技术管理的每个过程都按照严格的程序执行,在实现信息化的同时,标准化和技术管理的水平也得到了很大的提升。

  “在整个航空发动机系统当中,我们在信息化建设方面应该是走得比较早的,因此在整个项目推进的过程中,也确实遇到过一些问题,但是由于院领导的重视,以及全院员工的大力支持,我们都很好地解决了这些问题”,面对前两期信息化项目所取得的成绩,伏宇认为中国燃气涡轮研究院已经很好地规范了产品数据,因此下一期的PDM项目,将把重点放在整合优势资源,对生产供应商加大管理的粒度,从采购、物流和生产的角度,做到真正意义上的异地协同,“既要共享资源和数据,又要做好知识产权的保护,我们还有很多工作要做,需要探索的地方还有很多”,结合整个航空发动机行业对PDM系统的应用趋势,伏宇也谈起了中国燃气涡轮研究院正在实施的第三期PDM项目的几个重点:首先,就是继续加强以三维CAD系统为核心的设计系统的深入应用。第二,就是在现有的三维设计系统当中,加入原来的CFD和CAE的功能,提高设计系统的仿真分析能力。第三,就是要提高现有PDM系统的业务管理和项目管理能力,从设计流程管理角度对整个业务流程进行管理和监督。第四,就是要结合本行业的特点,加强对设计基础的支持,例如基于行业设计工具的开发和对行业流程的优化等。

  中国燃气涡轮研究院通过多年的信息化建设,不仅实现了对产品数据的有效管理,而且也规范了产品开发的制度和流程。作为航空发动机行业{lx1}的企业,其技术实力固然是发展的源动力,但是内在合理的业务流程、有效的产品开发工具,同样是提升企业核心实力不合或缺的重要部分。我们有理由相信,这种将信息化系统应用作为自己发展动力源泉一部分的企业,未来一定可以走得更稳,更远。

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