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我国航空工业的PLM现状与发展
朱进  E-Works  PDM  编辑:dezai   图片来源:网络
由于航空产品的特殊性,在航空企业实施产品全生命周期管理(PLM)是一项复杂的系统工程。借鉴国外先进经验,中国航空工业集团公司(以下简称“中航工业”)正在规划
由于航空产品的特殊性,在航空企业实施产品全生命周期管理(PLM)是一项复杂的系统工程。借鉴国外先进经验,中国航空工业集团公司(以下简称“中航工业”)正在规划跨地域、跨厂所的项目协同管理和PLM多项目并行协同的数字化平台建设。本刊记者就此采访了包括中航工业科技与信息化部副部长冷毅勋在内的几位业内专家,他们介绍了我国航空制造企业PLM系统的建设情况,并针对目前存在的问题分别提出了自己的看法。

产品全生命周期管理(PLM)是在产品数据管理(PDM)基础上发展而来的一种全新的管理理念和技术,是对产品从用户需求、产品设计、制造装配、维护服务到报废回收等整个生命周期所涉及的产品、过程、资源进行管理的技术。PLM包含了PDM的全部内容,并强调了对产品生命周期内跨越供应链的所有信息的管理和利用。

PLM通常由三个阶段组成:产品设计生命周期、产品制造生命周期和产品使用生命周期,并由CAD、CAE、PDM、数字化制造(MPM)、物料清单(BOM)、客户关系管理(CRM)、计算机辅助制造(CAM)7个主要支柱来支撑,共同形成PLM的核心解决方案集。对航空产品实施PLM,可以达到优化设计和生产流程、提高生产效率、缩短研制周期的目的。

航空制造业PLM特点

航空工业和国防领域的产品与其他工业产品相比,具有产品全生命周期长、涉及学科专业多、科技含量高、生产和质量要求严格的特点。因此,应用在航空制造企业的PLM系统更加复杂。清华大学软件学院的莫欣农教授认为,与产品的特殊性相对应,航空制造企业实施的PLM系统应相应具备以下4个基本特点:

第一,必须采用高度统一的产品全生命周期数据模型。高度统一的数据模型可以避免由数据单项复制而引起的变更的不一致性,保证随时跟踪和追溯不同生命阶段内及阶段之间任何数据的变更,并能保证各项协同和并行工作正常开展,进而提高数据重用率、减少零部件种类。

第二,要采用信息集中和数据分散相结合的网络环境。信息集中有利于保证数据的一致性,数据分散有利于提高数据的操作性。二者结合可提高整体劳动生产率。

第三,要根据合作情况的不同,实施紧密和松散相结合的协同模式。与合作伙伴的协同可分为同步和异步,PLM系统必须能够提供满足不同级别要求的协同模式和与之相对应的权限控制机制。

第四,需要将项目管理和流程控制相结合。航空工业的项目周期长,业务流程控制要求严格,而且通常存在多项目并行的现象。其中,项目管理是宏观的任务,资源、进度和流程控制管理是微观的工作。只有将二者有效结合,管理层才能对全部资源的工作状态、时间、结果和趋势进行全面综合的管理,以提高多项目的精细管理水平。

国内航空制造业PLM建设

经过十几年的建设,中航工业的信息化水平已经有了很大提高。尤其是重点型号数字化技术应用取得了重大进展,军机、民机、发动机、直升机在数字化设计、仿真试验、加工制造、装配等方面都取得了长足进步,产品研制周期、研制费用也显著减少。

中航工业科技与信息化部冷毅勋副部长介绍说,从“枭龙”和沈阳某重点型号开始,集团主机厂、所之间已经实现了基本的协同研制和生产。这种协同模式虽然未能包含诸如发动机和机载设备的供应商,但在集团内部实现了价值链前端的部分协同。跨地域、多厂所的协同管理正在规划当中,起步在即。最近中航工业也在规划PLM多项目并行协同的数字化平台建设,这是首次从整个集团层面进行的信息化规划,也是国内军工行业数字化建设中首家引入多项目并行协同概念的企业。

ARJ21和C919相继投入研制后,PLM开始被引入型号和构型管理。据PTC公司中国区航空国防业务发展经理余定方介绍,ARJ21的广域协同工作平台从2002年开始实施,涉及到四厂一院三所和19家国际供应商。该平台在国内航空与防务领域首次实现了跨地域、跨企业的型号异地协同研制。ARJ21在PLM建设方面的主要项目包括:2002年实施了两期广域协同工作平台(称为ARJ21 CPC平台)建设,2006年ARJ21飞机设计单位实施了工程构型管理系统建设,后来又扩展到参与ARJ21项目的其他企业,如上飞的企业级PLM系统、成飞和沈飞实施了与ARJ21相关的内部管理项目等。

C919目前正在进行总体方案定义。该型号在其研制早期,就开展了信息化的建设和规划工作,并结合型号研制的实际进度,分期、分步骤地根据相关内容加以落实,满足了C919研制各阶段的业务需要,对实际的研制工作提供了有利支撑。

与国外先进企业的差距

虽然目前我国的航空制造企业在PLM方面取得了一定的成绩,但与国际先进制造商之间还有很大的差距。PLM系统已被国外先进的航空制造企业成熟应用,比如美国洛克希德·马丁公司的F-35和空客的A380就是两个典型的例证。

F-35是世界航空工业第一个真正实施产品全生命周期管理的项目。实现了5个主要合作伙伴及35个供应商之间的实时在线协同。最终证明F-35的设计周期缩短35%,预计制造时间将缩短66%。A380的协同研制平台实现了4个国家4种不同语言的异地、异构信息集成和并行协同工作,研制周期比A340缩短25%(从开始研制到首飞的时间),成本减少50%,利润增加10%。先进PLM系统的应用确保了A380的研制成功,也翻开了航空工业信息化的又一个新篇章。

借鉴国外先进航空制造企业的PLM实施经验,冷副部长、莫教授和余经理分别从不同角度分析了我国航空工业目前在PLM实施过程中存在的一些问题。

冷副部长从集团自主研发的角度进行分析后提出,首先,我们主流软件的二次开发能力还比较欠缺,虽然在飞机行业中,我们与波音、空客均使用CATIA软件,发动机行业与GE、罗罗同样使用NX软件,但这些软件的某些模块并不一定适合我国的航空制造企业;其次,我们现有的数字化设备水平影响了制造信息化的发展,综合保障的信息化工作还处于起步阶段;另外,整个集团跨单位、跨地域的协同合作能力还比较低,PDM、PLM与ERP、财务管理、人力资源管理等系统之间的联系还不够紧密。

莫教授分别分析了我国航空企业在PLM实施过程中三个不同阶段所存在的问题:当前主机和发动机的设计工具和数据管理水平已经达到国内PDM应用的先进水平,但和国外全数字化设计还存在一定的差距,主要表现在异地同步设计、全数字样机仿真等方面;目前中国航空企业在数字化制造工具方面已开展一些工作,但如何管理数字化制造的数据依然在探索之中;数字化维修服务的研究更处于启蒙阶段。

余经理从具体实施的角度发现,与PTC在国外航空企业实施PLM系统相比,国内企业在思想观念、实施的理念方面存在一些差距。国内在实施的过程中往往只注重某些局部功能和单点需求,缺少全局思维和系统思考,因此很难有效地从全生命周期、企业整体效益和业务流程全面优化等角度来开展工作。另外在应用范围和实施内容方面,国内企业通常只涵盖研发、工艺等部门,没有扩展到产品全生命周期、全价值链的其他部门和业务环节,比如市场销售、客户服务和质量控制等。

PLM的完善与发展

被访的业内专家表示,我国航空制造业在发展PLM的过程中要逐步完善以下内容:首先,加强自身的MPM建设,提高PLM与CAM、ERP系统的集成度;其次,在实施PLM管理的过程中,必须从全局的角度、从产品全生命周期管理的角度出发来开展工作,注重企业整体效益的提升和整个业务流程的优化;最后,应重新审视对产品全生命周期的要求,做好数字化制造和数字化维修服务这两个阶段的信息化建设。

针对我们目前存在的问题,以及与国外先进航空制造企业的差距,冷副部长提出了以下发展要求:任何信息系统的发展必须通过业务部门、信息化团队和软件供应商三方的通力合作来实现;在实施信息化管理的过程中,必须对全部业务流程和管理模式进行同时的变革;对于国外先进的PLM管理方法,我们要将其与自身的组织形式和企业文化相结合,将自己的应用模式和管理思想融入其中。只有做到这些,我们才能逐步提高我国航空工业的信息化水平。

中航工业已将2009年确定为信息化规划年,正在制定“十二五”信息化发展规划。未来五年,中航工业要通过建立信息化组织机构和工作机制,开展基础条件建设,来实现全价值链、全生命周期和全业务流程的协同。

本文作者:朱进 来源:E-Works
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