基于PLM的装备信息管理系统

uggd2008

引言
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* [; [0 s! h0 }　　装备信息指装备实体与围绕装备所进行的活动(包含各级装备机关装备业务工作)信息的统称[1]。装备信息管理指将装备信息记录、收集、识别、转换、传递、储存、分析、利用等处理过程的活动[2]，是装备工作中最活跃、最为关注的内容。目前，已经应用的装备信息管理系统由于缺乏统一的规划和标准，很难实现信息高度共享和网络化管理，导致了“信息孤岛”的形成。故将PLM(Product Life cycle Management，PLM)应用到装备信息管理中，以实现不同寿命周期阶段、不同信息管理部门的信息高度共享[3-4]，满足装备全寿命周期管理需求。
1 l  E% I+ C9 Y$ l3 L% I! o1 PLM概述

4 y# k8 b9 `$ q2 l0 |9 h) G+ [7 j　　根据业界权威CIMdata定义，PLM是应用在单一地点的企业内部、分散在各个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间，支持产品全寿命周期的信息创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案。它能集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息，包括4方面内容：
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　　基础技术和标准，例如可扩展标记语言(Extensible Markup Language，XML);信息创建和分析工具(例如CAD、信息发布工具);核心功能(例如数据仓库、内容管理、工作流和任务管理);面向业务/行业解决方案和咨询服务。

　　基于产品全生命周期管理的应用程序总体来说具有以下特点[5]：

　　1)提供支持多层次跨阶段企业业务协同运作的支撑环境[6-7]。

2 O! W4 V* w$ J3 R　　2)提供支持产品全生命周期全功能服务[8]。

$ p: k0 ^( a3 P4 G/ s　　3)提供完全开放的体系结构和系统构造方法。
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　　2.1 系统需求分析
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　　装备信息管理是对装备自身实体信息和过程进行管理，装备实体信息就是关于装备的性能、结构和组成等基本信息，过程信息则是指在寿命周期过程里，对装备所采取活动的相关信息。为准确地掌握用户信息和功能需求，必须进行全面的需求分析，以保证成功地进行信息系统建设。系统需求分析包括功能需求分析和数据需求分析2部分。

　　1)功能需求分析
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5 }2 O# |5 ^' t　　将基于PLM的装备信息管理系统功能分为3类[9]：支持并行设计与协同开发的cPDM(cooperation Product Data Management);协同装备生产、配件供给、综合保障的支撑平台及辅助工具SCM/CPC(Supply Chain Management/Cooperation Product Commerce);可实现EC(Electronic Commerce，电子商务)功能的使能器及门户。
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3 U+ w4 [& `: G) b. D) g  s- M# n' F　　从总体上看，cPDM建立了统一装备信息描述的规范的、完整的中心数据库，提供了关于装备的各种主题数据库，SCM/CPC则在中心数据库的技术上整合相关单位的设计、生产与配送资源[10]，EC门户则使得装备采购与使用单位和生产企业在网上实现电子商务活动。

　　2)数据需求分析

　　基于PLM的装备信息管理系统操作的对象是装备信息，故需要对全寿命周期中不同阶段和不同领域的装备信息做统一定义和表达，即要建立1个跨阶段和跨领域的装备信息模型，实现对信息的统一而全面的描述和管理，同时还要对装备全寿命周期不同阶段装备的更新信息进行描述。

8 j) L- M9 Y* W$ i　　在参考相关的产品信息建模的文献[11-12]基础上，通过建立面向寿命周期装备信息的三维空间视图，用以支持装备信息系统的运行。该三维视图由正交的时间维、属性维和任务维组成。

! T, O) B# p2 z7 S1 A　　(1)属性维：主要描述在寿命周期的不同阶段的装备自身属性信息，包括装备的结构组成信息、功能信息和相关文档，同时也包括与时间维、任务维的映射关系。属性维是面向PLM的装备信息描述框架的基础，装备的自身基本信息包括在其中，是一种静态的描述。
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　　(2)任务维：主要描述装备寿命周期的过程信息，装备在经历寿命周期的各个阶段的过程中，都要有某些组织人员对其进行作用完成任务，因此任务对应组织，对装备过程信息所包括的任务目的、背景等与装备关联的信息进行说明。

( `( R8 q$ w8 k　　(3)时间维：主要是描述装备所在的寿命周期阶段的时间位置。时间维是属性维和任务维的一种约束，用以描述装备所处的时间点。这样，在装备经历不同时间点后，其装备信息的变化过程也就反映出来了。
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　　2.2 系统的体系结构设计

　　PLM一般采用三层体系结构设计，常采用B/S(Browser/Server)架构或C/S(Client/Server)架构，以及二者相结合。为了具有良好的可扩展性、可维护性和支持广域网的操作，采用SOA架构，即应用层一服务层一支撑层[13]，这样的分层结构使得系统的灵活性、开放性、可维护性得到提高。同时，在逻辑上，应用层可分为用户层和注册层。服务层可以分为应用服务层和基础服务层，各层功能和特点也有所不同。基于PLM的装备管理信息系统的体系结构。

$ {4 `) E7 U  g% a  d" f9 {　　1)用户层

　　用户是指参与到装备信息管理过程的人员。例如，从全寿命周期的角度，有设计工程师、制造工程师、装配工程师、采购人员、使用人员、维护服务人员等。这些人员按照组织结构和业务流程获得组织角色，获得一定的装备信息访问权限，可以依照权限对装备信息进行相关的处理。

6 N( E6 S9 z5 _　　2)注册层

2 O# K9 F0 J+ [+ ]" l　　支持Windows界面(Windows User Interface，GUI)和浏览器(Web)界面。用户通过访问服务注册中心的注册服务来实现应用功能。注册层包括UDDI注册中心和服务中介部分，注册中心为各地的用户注册各自的Web服务以及为服务访问权限，查找和绑定Web服务。
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　　3)应用服务层

　　应用服务层是系统功能实现的关键部分，分为3部分：cPDM、CPC/SCM和EC门户。在每部分中包含若干相对独立的功能单元，这些单元可能表现为一种工具(如可视化、虚拟样机、PDM使能器)，也可能表现为相对独立的子系统(如项目管理和工作流管理)。功能单元之间的互操作一般基于分布式对象技术，其中，CORBA(Common Object Request Broker Architecture，通用对象请求代理结构)因其良好的跨平台性和对异构系统的整合能力而成为主流的集成技术，在CORBA平台之上，各种应用通过IDL(Interface Definition Language，接口定义语言)描述其所能提供的服务并实现互操作。
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　　4)基础服务层
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! j$ b$ T* n/ @　　装备寿命周期的各个阶段的数据格式(office文档、多媒体文件和CAD文档等)按照技术标准，如STEP(Standard for Exchange of Product model)进行数据转换，然后将转换成完整的、规范的数据传输到应用系统，实现数据的存储和共享。

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　　通过各种先进信息技术和相关机制(互联网、射频技术、GPS等)，对装备全生命周期的每个阶段的信息进行收集和整理，将其转换成电子数据格式，为基础服务层提供支撑信息服务。
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  ?3 ~! _7 {, W% ?5 x　　3 系统信息流程分析
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' n! x5 ^- O6 @6 J; d* Y% e  j　　对系统运行中的信息流程进行分析[14]，如图4。从系统集成角度，基于PLM的装备信息系统将协同和集成作为核心，将CRM系统、SCM系统、ERP系统和PDM系统等进行有效集成，提供了强有力的信息协同平台。CRM系统获取用户对装备的需求，用以支持装备论证和研制;研制和生产阶段产生的关于装备功能、结构、实现细节等信息通过PDM系统进行统一描述统一;同时，PLM系统将其中的装备功能信息和物料信息供应给SCM系统，将成本和人力资源信息传输给ERP系统，为装备的生产与部署、维修保障和退役处理的协调提供信息支撑，实现生产控制(物料/零配件计划、制造等)、物流管理(采购、存储和调配)、成本管理(会计核算、财务管理)、人力资源管理(规划、工资等)。
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& I0 }- T0 M. m8 }) o% H* O　　从全寿命周期角度，立项论证阶段，论证人员从系统获得用户的需求信息，协调单位指令信息等约束条件，将论证信息输入到系统;研制阶段，研制人员获得论证信息后，结合约束条件，依据指令信息将方案设计和研制规划等信息输入系统;试验阶段，将生产出的样品送到试验单位进行相关方面的试验，试验人员将试验后的结果及意见信息传送到系统;样品合格后，进入生产阶段，军工企业按照有关设计要求的信息进行定型生产，并将装备实体信息建册(如说明书等)输入系统;采购阶段，采购人员通过系统了解装备的基本信息，结合自身需求采购相应装备，按照要求部署到使用部队;使用阶段，使用人员通过系统学习装备有关使用说明信息，使用装备完成任务，并将使用意见信息反馈给系统;维修阶段，维修人员根据装备的使用情况，结合相关装备维修信息进行保障服务;进入退役处理阶段后，有关装备及其过程的一切信息归档储存到系统中，装备根据要求进行退役处理

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