面向企业PLM流程的零部件数据管理方案

作者：李浩

2009/6/12 9:19:32

针对PDM已在线运行一个阶段，积累了一定“数据垃圾”的企业而言，PSOL技术可以帮助企业进行物料缩减。

本文关键字： PLM 零部件

我国的制造业信息化工作通过相当长时间的摸索与实践，已获得了一些宝贵经验和技术，并取得了一定的成功。在此基础上，制造业企业在仍不断筹划结合自身特点优化和完善自身的PLM平台，以期为企业在危机中率先摆脱困境创造必要的内部条件。

本文针对已引入PLM各系统的企业如何以ERP/PDM管理系统为核心进一步完善制造业企业普遍存在的零部件公共数据管理问题进行探讨。分析了通过引入智能化零部件管理技术（PSOL），实现与ERP的耦合连接，以及与PDM系统的无缝集成，从而实现对已有PLM的完善和优化。

智能化零部件管理（PSOL）技术一项在西欧兴起的，旨在借助已有的PLM诸平台，实现面向CAD终端使用者和相关管理层面的零部件数据管理解决方案，其主要技术特点包括：

创建不依赖于某种CAD格式，又有别于中性交换格式的零部件数据资源库，为PDM和CAD提供大量直接可用的零部件数据资源
接驳于现有的ERP系统，实现零部件全寿命几何与非几何属性的无缝对接
强化标准化管理，建立以零部件使用权限审批为源头的企业级零部件管理机制，优化ERP/PDM使用环境
通过属性关联，实现在PDM系统内的零部件检索、自定义归类、相似件缩减等功能

目前该项技术及其系统解决方案已广泛应用于欧美汽车、航太、铁路及通用机械领域。在国内自2007年起已有数家装备制造业企业尝试引入该技术。本文及针对此项技术着力解决的问题等方面进行论述。

1、PLM管理流程中的数据管理方案缺失

1.1 标准件、外购件模型数据缺失及零部件公共数据管理难度加大

随着装备产品复杂性的不断提高，以及用户对产品研发周期的一再压缩，设计者往往需要不断进行基于技术储备的组合创新设计与知识迁移，在此过程中，设计者在产品开发工程中所需的大量标准件和外购件（本文统称通用件）模型，在企业尚未构建模型库的情况下往往需要设计者各自建模后进行应用，而通用件的使用范围和使用频率又相对较高，多人异地协同设计往往造成零部件借用困难、反复建模、物料重复申请、模型重复检入等问题，致使“一物多码多模”的问题大量存在，致使ERP物料种类不断扩大，且针对此种情况的物料缩减和整理工作又十分繁杂。

1.2 通用件数据来源复杂，一致性差

在一般的产品开发流程中，零部件供应商大多向设计者提供产品的中性数据格式CAD文件（如STEP/SAT等），这些数据的应用的确省去为外购件建模之苦，但带来的问题是，中性数据特征缺失且无法挂载必要文本属性，造成装配在检入PDM系统时不断报错，而后需要一一进行修改，非常麻烦，往往影响设计进度。

1.3 零部件选用规范不明确，易对后续流程产生不利影响

例如在列车电气控制柜的设计中，往往设计者A选用的某一开关的功能与设计者B所需的产品完全一致，但两人却依据各自经验和喜好选用了不同厂商的不同规格产品，造成的结果是最后生成的BOM过于庞大，且对后续的采购等物流仓储流程造成不利影响，如价格、货期等等，即使设计主管在审图过程中进行甄选和并凑，往往也造成时间和精力上的大量浪费。

1.4 零部件使用权限无法严格规范

在我国某高速铁路装备制造企业就曾碰到这样的问题，新型动车组列车大量引用国外技术和产品标准进行设计，所采用的工业电气和连接件也大多依照全球采购逐步国产化的方式选用，而该企业同时还需兼顾传统列车的设计和改进任务，其所能选用的零部件又以国标件和行业通用件为主，零部件采购方式也是立足国内传统行业性供应商，而出口型列车又需以采购方当地工业标准为依据，兼顾国际标准。在这样的情况下，带来的问题就是哪些零部件可用于哪些车型的开发，往往让设计者十分挠头，修改、退图现象时常发生。企业需要迫切对PDM中的零部件，特别是通用件模型依据产品序列不同进行权限划分，通过设计者选择对目标车型的选择进行“角色分配”，从而确定其当前被允许采用的通用件序列，同时实现标准化工作的快速、有序推进。

1.5 难以应对通用件再加工造成的物料代码变化

如方头螺栓在使用中往往需要对其进行钻销孔的操作，那么加工后的螺栓与外购的同类螺栓显然应对应不同的物料代码，这个工作在企业中往往因为疏忽而难以做到百分之百覆盖，造成物料系统的错误率升高。

2、基于PLM流程的零部件数据管理方案

针对上述问题，在为制造业企业实施PLM“二期工程”时，就需对症下药，通过引入PSOL技术，同时对关键的管理节点进行规范，结合企业的产品特点进行必要的优化和完善。

2.1 为PDM系统配置大量丰富的原始数据格式通用件模型数据库

基于PSOL技术为企业PDM系统配置大量通用件数据，涵盖以下主要内容：

2.1.1 标准零部件数据资源库

国际标准（ISO）件模型库、国外标准（ANSI / BS / DIN / JIS / KS / GOST等）件模型库、中国国家标准（GB）件模型库、行业标准（如JB / TB等）件模型库。

以国标库为例，即包含涉及近400项现行产品标准，参数化模型1,500余组，涵盖紧固件、法兰、轴承、弹簧等15类。

2.1.2 外购件产品模型库

外购件产品模型库主要包括200多家国内外零部件供应商的产品模型，主要涉及工业电气、管路附件、特种轴承、气动液压等门类，大多数为企业的传统供应商。模型数量接近10万。

2.1.3 企业标准件、通用件库

根据企标为用户配置相应的自有零部件数据资源库，同时可创建针对某车型的产品库等等。

2.1.4 典型工装与CAD常用特征库

包含常用刀、夹、量、辅具库和三维建模特征库等。

2.1.5 二维符号库：电气符号、焊接符号、表面特征符号等。
2.1.6 原文资料库：产品说明、标准原文、技术要求等相关文档。

以上数据除文档外，全部技术数据均采用与企业三维CAD系统一致的数据格式进行接口配置。在使用中，要求全部设计者均通过该系统调用所需的各类零部件模型，此举保证了模型数据的高度准确和一致。节约了宝贵的产品设计时间，有效避免了“一物多模”的情况发生，从而优化了后续的BOM生成环节。

2.2 将角色管理引入PDM管理流程

按照PSOL的拓扑原理并结合企业应用PDM系统的现实需要和状况，可以考虑将系统角色划分为系统管理员、设计者（根据产品类别细分为型号I、型号II、III……）、标准化管理员和超级用户四类。在此我们仅对设计者和标准化管理员两类角色进行分析。

2.2.1 标准化管理员

在这里我们仅把负责零部件使用权限审批工作的人员及其系统角色定义为“标准化管理员”。其主要职能是将本文2.1部分所述的零部件资源依据产品序列和配用型号划分至各个设计者角色。在当前系统中，2.1所述的约10万件零部件数据模型均可被设计者查看和搜索到，但只有具有“标准化签审标记”的零部件规格方可被指定的设计者角色（对应不同产品型号）所调用。比方而言，库内的所有零部件最初全部亮起“红灯”，意为可看但不可用，当标准化管理员将某一规格的零部件的使用权限发放给某一型号的工程师以后，当前规格的模型即改亮“绿灯”，同时模型被检入到PDM的指定存储区域待用。那么这个“绿灯”的含义即为当前规格的零部件可用于某型号的设计开发。

2.2.2 设计者角色

设计者依据其所负责的产品型号不同划分为型号I、II、III……等等，那么以不同角色的设计者进入系统，其所能看到的零部件数据开放状态即有所不同，换句话说，针对某一规格的外购件可能允许用于型号I产品的开发，而不允许用于型号II的开发。设计者如需申请开放零部件的审批权限，可通过系统通知方式，向相应的管理部门（如标准化或总师办）发出申请，管理部门接到申请并进行审批后，可将该零部件开放给这个角色，我们形象的称为“开绿灯”或“红灯变绿灯”。

2.3 零部件数据在系统内的签审流程

签审流程一般可由企业自行确定后，由系统功能予以保证。在此过程中需要特别指出的是，零部件非几何属性的挂载问题。众所周知，零部件完整的数字化模型由其几何与非几何特征共同组成，几何特征简单说就是长、宽、高等等，非几何特征包括它的材质、冷/热处理、编码信息、分类号等等。在系统中，可以通过通用数据库软件为通用件模型挂载其非几何属性。

非几何属性的挂载要求是，不仅可以显示于其初始系统，如数据库软件，同时属性要对应于三维CAD系统的属性栏并可被PDM系统所识别，最终挂载于BOM，使规范一致的非几何信息始终与其几何模型一起走完零部件全寿命流程的各个环节。

3、结论

由此可见，PSOL技术的引入不仅为PDM最初上线提供了大量准确可靠的零部件模型数据，使设计流程的零部件调用环节从一开始就被纳入到规范有序的管理当中，同时有效避免了ERP“一物多码”的出现。“一物多码”在最大程度上的有效避免，其所带来的效益不仅仅体现在产品的研发环节，关键在于对企业物料种类的大幅缩减。针对PDM已在线运行一个阶段，积累了一定“数据垃圾”的企业而言，PSOL技术可以帮助企业进行物料缩减，通过图形搜索，相似属性合并，符合表单，模型指针等先进手段实现PLM各系统的逐步优化与完善。

责编：张赛静