航空項目管理與PDM 系統集成方法研究

王一臻 黃偉斌

（中國飛行試驗研究院，陜西西安 710089）

0 引言

作為支持聯合產品開發的統一框架，PDM 包括所有與產品相關的數據和流程。PDM 的主要思想是數據交換、人員協作和流程優化。項目管理是在一定條件下對多項活動的時間、范圍和成本的管理。將項目管理理念和技術應用到產品開發過程中，有助于實時跟蹤、分析和控制產品開發進度、數量和資源分配，確保及時有效地實現產品目標。

1 航空項目管理與PDM 系統集成的重要性

1.1 以PDM 搭建集成平臺

如今，許多高性能的CAD 和CAM 系統用于商業航空，這些獨立的系統在產品設計自動化、工藝設計自動化、數控編程自動化等方面發揮著重要作用。然而，這些單獨的系統無法實現系統間的自動傳輸和信息交換。即使使用IGES 或STEP 標準交換數據，也無法從CAD 系統中自動檢索CAM 需要的所有信息。對于不同的CAM 系統，也很難實現CAD 到CAM 的通用信息傳遞。因此，航空公司正在尋求相關工程數據庫和應用程序接口以集成現有的CAD/CAM 系統。PDM 是最好的CAD/CAM 集成平臺。產品信息可以統一管理，不同用途的信息可以有序管理。不同的CAD/CAM 系統可以從PDM 中檢索出需要的信息，再將結果反饋給PDM，真正實現CAD/CAM 系統的集成。

1.2 以PDM 構建信息橋梁

目前，將MIS 信息管理系統和MRPI 生產資源計劃，集成于企業資源計劃管理系統（ERP）已經成為現實，PDM作為一個集成的CAD/CAM 平臺，利用計算機技術全面描述航空產品生命周期的數據和模型，是ERP 中所有產品相關數據的來源。PDM 是產品設計流程部門與管理信息、系統和生產資源系統之間的橋梁，使MIS 和MRPI能夠從集成的PDM 平臺自動獲取需要的產品信息[1]。

1.3 航空制造需求

首先，數字飛行器研制的數據管理要求。在針對飛機進行數字化設計時，會因設計產生大量數據資料，這就需要通過數字化管理的形式，對數據進行收集、管理。為了更好地對飛機進行數字化、智能化設計及制造，需要運用PDM 技術，對飛機產品、飛機模型、數據參數等多方面進行管理。同時也可以運用PDM 技術對數字模型、數據、生命周期、設計、工具等方面進行協作處理。

其次，在針對飛行器進行數字化研發時，需要將數據信息展開統一管理。目前，我國飛機設計領域，對飛機模型采用數字化設計，并不是唯一的一種信息獲取方式。中國航空工業第一飛機設計研究院通過3D 設計和2D 繪圖方式，將零件作為2D 圖紙送到制造廠，零件經過CNC加工后，再次進行3D 建模。這種現象導致設計和制造之間存在大量數據源，很容易導致效率低下公差過大甚至報廢等問題。因此，飛機研制過程中需要為產品創建單一數據源和全局數據，以保證數據的唯一性和一致性。

2 航空項目管理與PDM 系統集成的流程分析

飛機設計制造過程中，文件的審批、分發或修改，零部件的設計、分析和制造，都是以工作為導向，遵循特定的流程。例如，設計師必須首先根據設計意圖生成并繪制項目圖紙，然后提交給同一個團隊進行審批。如果沒有發現問題，則提交給項目經理批準并簽字。最后正式向其他部門發布，并提交繪圖機構備案[2]。

首先，任務分解與分配。任務通過Action、notification和monitoring 完成。任務和工作環境要求記錄在Action文件夾中。同時，任務優先級和時長也與Action 一起分配給相關部門。Action 也可以生成Actionsubroutines 記錄任務分解過程。動作可用于有效地管理任務分配和任務分離的過程。它不僅用于分解和分配設計任務，還支持分解和分配生產任務的過程。其次，設計過程管理。每個設計階段的信息必須清楚地記錄，以了解設計過程并創建公司共享的智能設備。為未來的生產提供信息，優化生產模型，捕獲所有勞動力的生產過程，并從數據和詳細分析中找出重復性的活動和相關的產品。了解在規劃/處理工作計劃和時間表工作中清晰度的重要性。設計時間決定產品和數據質量，不規則產品在每個階段都存在被過濾掉的可能性，所有流程和生產數據都根據操作員配置進行管理，以獲得更好的性能[3]。最后，數據管理。數據管理匯集整個企業通用產品數據的特定對象，包括零件屬性和文檔頁面以及相應的零件文件。將管理、組織業務和數據管理涉及的人、物、電子存儲等抽象為組織對象，產品信息對象管理包括對象屬性、對象操作和對象生命周期管理。對象屬性是從數據管理中獲得的信息，主要是對數據進行分類和歸檔，例如繪圖作者、版本號、格式等。對象操作是對象或對象使用的函數進行轉換，例如圖形訪問權限、圖簽名權、圖狀態更改權等。與對象匹配的文件具有固定的格式和存儲區域，對象可以存儲每個應用程序創建的應用程序文件，例如，CATIA 文件可以放在CATIA 字符對象中，對象在其生命周期中會發生許多變化，例如版本數據內容、數據所有權訪問、存儲位置等。在生命周期的不同階段對這些變化的控制有不同的要求，例如設計狀態是圖表在生命周期中唯一可以改變的狀態，如果設計人員認為局部圖已經完成，那么可以將圖紙提交到待定狀態，以此通知有關監督人員和標準檢查人員，并暫時使用圖紙驗證數據。通過驗證后，圖紙將進入需要批準的狀態或返回到設計狀態。

3 航空項目管理與PDM 系統集成后的整體架構與實例應用

3.1 系統結構

PDM 系統是一種產品生命周期管理程序，包括生產和開發過程中的產品信息、生產活動、員工組織和生產設備。PDM 模型以網絡環境下的分布式數據處理技術為支撐，采用客戶/服務器模型和設計模型，提供數據管理系統、產品和用戶界面軟件系統，對產品數據的生命周期進行管理。協調運營和時間表，為整個組織的協作創造一個平衡的環境。第一層是用戶界面層，是用戶交互的圖形界面，包括圖像查看器、各種菜單、對話框等，支持命令和文件的輸入和輸出。第二層是主系統，即各種PDM 功能的模型，包括PDM 系統軟件的主要功能（數據管理、產品管理、分發和控制能力、任務管理、用戶控制、集成）。PDM 產品控制系統具有多種操作、通信和數據保護功能。通過PDM 系統的各種功能，可以為用戶提供透明的業務信息、程序調用和流程控制。第三層是支持層，PDM 支持平臺接收當前的關系數據庫系統。關系數據庫以簡單文檔的形式提供操作信息，并支持PDM 設備管理[4]。

3.2 系統管理范圍

過程管理是對產品形成的全過程進行控制。過程管理支持并改善參與產品形成過程的所有人員的協作，有利于提高整體生產力。在工作過程中，通過計算機網絡以電子方式交換信息和數據，大大減少了數據傳輸和等待的時間。流程管理可以實時監控活動，用于定義和管理數據操作的主要流程。用戶管理數據時，主要控制人或活動之間的數據流，監控項目生命周期中的所有事件和數據活動。產品開發過程建模是對產品開發過程的描述、分析和重組，目標是優化產品開發流程。流程優化意味著信息的及時傳遞、資源的合理配置和團隊的高效組織。項目管理內容包括但不限于項目描述產生的數據、項目管理產生的數據等，獲取方式包括產品、項目、組織等文件庫。隨著項目的不斷推進，系統管理的儲存技術也越發成熟，當系統對項目數據進行儲存時，可以針對不同的項目，建立對應項目描述組，并結合項目描述、設計工藝、進度報告等，建立對應工作流程，根據實際設計需求，將其分配給項目團隊成員。

3.3 數據集成

在項目管理數據庫中為PDM 系統創建一個單獨的用戶賬戶，只能提問、添加和更改日期。項目管理系統提供交互式信息，包括數據庫接口、文件標識、域名、字段名稱、字段類型等信息。PDM 系統定義數據接口，更新數據并接收相關數據。在連接計劃和數據元素后，PDM 將數據狀態信息（如標識符）與預約同步。當一個新的事件開始時，項目經理會將數據元素添加到程序中。PDM 更新產品相關信息后，產品狀態信息與預約同步。當觸發更新時，項目管理會更新產品信息的狀態，根據狀態信息和項目評估流程計算相關活動的進度，同步監控工作質量與項目概覽[5]。

3.4 實例分析

定期集成測試是使用特定類型地面強度測試的產品計劃和文檔完成的。測試模塊項目管理系統采用有限責任公司多項目管理平臺（MPM），PDM 系統采用WindchillPTC 平臺[6]。測試項目的規劃、進度監控和資源分配在MPM 平臺上進行管理。測試項目產品的所有數據，包括BOM 結構、數字模型、圖紙文件，都在PDM 系統中進行管理。通過系統集成接口，建立項目管理信息與產品數據的鏈接，實時連接項目計劃與產品數據狀態，根據產品數據狀態自動計算項目進度。在項目管理層面，可以快速有效地控制整個產品數據生命周期，確保項目管理過程信息與產品開發過程信息的有效整合[7]。在此過程中，項目經理和技術負責人員定期檢查并確認相關項目成果和產品數據的準確性和實時性。目前，航空研究所已經采用這種方式。

在航空項目管理與PDM 系統集成的實例分析中，定期集成測試項目使用多項目管理平臺（MPM）和WindchillPTC平臺作為項目管理與PDM 系統，并通過系統集成接口實現了項目管理信息與產品數據的連接。

首先，在項目管理方面，定期集成測試項目采用MPM 平臺進行規劃、進度監控和資源分配。通過MPM平臺，項目經理可以對項目進行全面管理，包括任務分配、進度跟蹤、資源管理等。通過與PDM 系統集成的接口，項目經理可以實時連接項目計劃與產品數據狀態，實時掌握產品開發進度。這使得項目管理與產品開發過程信息的有效整合成為可能，提高了項目管理的效率和準確性。

其次，在PDM 系統方面，定期集成測試項目使用Wind chillPTC 平臺進行產品數據的管理。通過PDM 系統，可以對測試項目的所有數據進行集中管理，包括BOM 結構、數字模型、圖紙文件等。這使得項目團隊成員能夠方便地共享和使用項目數據，提高了協作效率。通過PDM 系統的版本控制和權限管理功能，可以確保產品數據的準確性和安全性。

再次，在系統集成方面，通過建立項目管理與PDM系統的接口，實現了項目管理信息與產品數據的實時連接。這使得項目經理可以根據產品數據狀態自動計算項目進度，及時進行調整和優化。項目團隊成員可以在項目管理平臺上查看產品數據的最新狀態，方便進行工作安排和決策。

最后，在實踐中，航空研究所已經成功采用了航空項目管理與PDM 系統集成的方法。通過該方法，航空研究所在定期集成測試項目中實現了項目管理信息與產品數據的有效整合，提高了項目管理的效率和準確性。項目經理和技術負責人員可以快速查看并確認相關項目成果和產品數據的準確性和實時性，從而確保項目的順利進行和最終成功。

需要注意的是，航空項目管理與PDM 系統集成方法在實踐中也存在一些局限性。例如，系統集成接口的設計和實現可能存在一定的復雜性和技術難度，需要充分考慮不同系統的兼容性和數據傳遞的準確性。

4 結語

為了提高產品的市場競爭力，航空公司積極利用信息技術整合項目管理系統，不斷加強研發能力。PDM 系統可以有效銜接企業產品研發任務，監控研發過程，提高機械產品研發效率。通過建立PDM 系統，項目經理可以準確監控項目的整體進度，提高資源利用效率，降低溝通成本，確保項目順利有序進行。此外，PDM 系統可以實現所有項目數據的歸檔，保證了項目的技術沉淀和連續性，優化了企業產品開發的組織和管理。