PDM技术在航空制造企业的实施应用

      1  航空发动机制造企业面临的挑战

　　随着经济全球化和全球信息化的加速，作为我国的支柱产业之一的制造业将直接面临更加激烈的竞争。航空发动机制造企业面临着诸多挑战，如降低成本、提高产品质量，缩短生产制造周期，提高生产效率，即以较小的投入，快速将设计的航空发动机产品制造出来，以满足国防现代化建设的需要[1,2]。

　　航空发动机产品具有产品结构复杂、难加工材料较多、加工装配精度高、生产周期长等特点，是典型的多品种小批量生产模式[3,4]。航空发动机企业的产品类型既有批产又有科研，既有军品又有民品，既有航空产品又有非航产品，既有生产又有大修，给企业的数据管理带来较大的困难和挑战。

　　航空发动机产品研制业务需求[5,6]：

　　（1）突破和掌握先进发动机关键设计技术和制造能力，缩短产品研制周期，迫切需要设计与制造的紧密协同和快速响应。主要表现在：

　　－设计过程中缺乏工艺的参与，工程更改频繁；影响研制周期（出图推迟，后续工作需推迟或缩短周期）；

　　－在制过程中的工程更改，成本代价非常高；

　　（2）应用面向制造的设计（DFM）和单一数据源理念，提高发动机的数字化产品设计和数字化工艺设计的质量和水平。主要表现在：

　　－工艺准备周期越来越短，影响工艺工装设计的质量；

　　－缺乏工艺创新，不利于工艺优化提升；

　　－工艺工装设计质量不高，经常发生更改，造成时间与成本的浪费；

　　（3）通过标准协同、知识协同，建立发动机产品、工艺、工装的重用和模块化（单元体化）机制，提高研制的质量，缩短研制周期，降低研制成本。

　　基于以上业务需求，企业制定了“大力推进公司信息化建设，构筑企业新型能力平台”的发展战略。PDM系统由于提供了面向产品全生命周期的数据一致性管理，并可在全企业范围为设计和制造建立一个并行化的产品开发协作环境，因此成为企业信息化的重要支撑平台之一。企业的PDM建设目标是建设企业级产品数据管理（PDM）系统，提升工程数据管理能力；提高工艺设计水平和产品质量，缩短工艺准备时间，提高工艺准备质量与效率。

　　2  企业PDM的实施应用

　　2.1 产品设计数据管理

　　基于PDM平台实现了发动机EBOM、三维数模、设计更改等设计数据管理。EBOM代替传统的设计目录，层次清晰、数据更准确；基于NX三维主模型的二维电子图代替手工设计图纸，工艺直接利用设计零组件信息进行毛坯及模具设计、工艺设计、工装设计、数控加工、分析仿真等，大大加快了工艺准备进程，如图1所示。

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　　图1 设计BOM和三维主模型应用

　　2.2 工艺BOM重构

　　在制造业中，BOM作为核心基础数据的载体，是产品数字化定义的重要内容，是连接企业产品工程设计和生产经营管理的桥梁，利用BOM能够传递各部门的数据和变更信息，实现全局产品数据信息的统一。工艺BOM(PBOM)是产品工艺计划阶段的BOM，是工艺设计部门以EBOM中的数据为依据，制定工艺计划、工艺流程信息、材料定额信息，如图2所示，PBOM主要描述了产品的装配顺序、工艺流程、材料定额信息，反映了零件、装配件和较终产品的制造方法和装配顺序，反映了物料在生产车间之间的合理流动和消失过程。PBOM对于复杂的大系统（如航空航天型号产品）尤为重要，是组织产品工艺设计和产品生产的先决因素。

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　　图2 PBOM重构数据模型

　　企业通过实施基于EBOM的PBOM重构，实现了整体业务流程的重大变革。以前部门之间通过各种报表来交互信息，变革后实现了基于单一数据源机制构建和管理控制各种BOM，以BOM为主线组织和管理企业主要业务信息，通过信息化系统进行信息交互，保障了部门之间信息交互的准确性，提高了信息交互的效率，进而提高了企业业务流程的整体效率，符合当今信息化基本方向。

　　2.3 结构化工艺设计

　　企业基于统一的PDM平台建立了制造工艺管理(MPM)系统，实现了PDM与CAPP的无缝集成，将设计和工艺数据进行统一数据库管理。在机加工艺和热工艺管理方面实现了结构化计算机辅助工艺过程设计，如图3所示，通过结构化工艺路线实现产品设计信息的继承及工艺设计信息的输出。在装配工艺管理方面实现了可视化装配工艺设计管理，如图4所示，可视化装配工艺充分利用工艺BOM重构结果，采用标准的工艺描述和立体的三维视图阐述工艺过程，增强了工艺的现场指导性。

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　　图3 结构化工艺

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　　图4 可视化装配工艺

　　结构化的工艺数据管理能够显著提高工艺编制效率和质量，缩短生产准备周期；电子审批取代跨部门手工签署，用网络化办公提高工艺审批效率； 工艺数据实现统一数据库管理，企业数据资产安全性大大提高，也为工艺工装并行和主辅工艺并行创造了条件，生成的电子化工艺卡片能够帮助企业向无纸化生产的目标迈进。

　　2.4 系统集成

　　企业信息化的关键是系统集成，基于中间接口表模式实现了PDM与ERP软件/MES系统数据集成，通过系统集成实现了工艺BOM及工程更改信息向ERP和MES系统的数据传输，完成了设计数据向生产数据的转换。PDM系统成为企业经营管理和生产运行的基础数据源，避免数据重复录入，保证了数据准确有效、更改可控，为企业生产运营提供了强大支撑。

　　3 结束语

　　PDM作为企业信息化的重要支撑平台之一，能够满足企业产品设计、工艺设计、工装设计、BOM管理等方面的业务需求，提高产品研制工艺准备效率和质量，缩短产品研制周期。神州数码同样认为航空制造企业需要建立企业级PDM系统作为核心能力平台，以支撑企业整体业务流程的变革和运转，增强企业的竞争能力。

　　参考文献

　　[1] 孙刚.基于PDM的航空工业大型项目研发管理研究[D]. 上海：上海交通大学，2008.

　　[2] 鞠晓华. 基于PDM的航空企业工装管理系统研究[D]. 西安：西北工业大学，2006.

　　[3] 安玉新. PDM在航空工业企业中的实施研究[J]. 物流技术，2005(3)：67-69

　　[4] 魏法杰,周阳,郭健. PDM在航空企业中的特点及应用[J]. 中国管理科学. 2003(11)：479-482

　　[5] 王兵. 基于PDM的航空发动机异地协同设计系统研究[D]. 西安：电子科技大学，2007.

　　[6] 唐文晶. PDM软件在航空制造企业的适用性分析[J]. 航空计算技术. 2005,35(3)