基于Teamcenter的机车车辆PLM系统的应用

摘  要: 产品全生命周期管理(PLM)作为一种综合技术，是企业信息化的重要组成部分，Teamcenter是架构成熟、功能全面的一体化PLM解决方案。Teamcenter是基于一个单一的、开放的、SOA体系构架，易于扩展，Teamcenter支持并行设计。基于Teamcenter的全生命周期管理软件应用到机车车辆企业，有效缩短了研发周期，提高了产品质量。
关键词: 产品全生命周期管理； 管理模式； Teamcenter
       中国机车车辆行业作为典型的现代制造企业，在全球经济一体化环境下，正面临着产品交货周期短、产品加工成本低质量高等压力[1]。为此企业需要从产品全生命周期（PLM）的角度，对企业各个环节的数据进行分析管理和挖掘，以高质量、低成本、快速交付等手段占领市场。实现由“中国制造”向“中国创造”的转变。
     西门子公司的全生命周期管理平台Teamcenter是基于Web计算特点而产生和发展的，它采用软件组件的思想和J2EE架构，将业务逻辑从客户端、服务器端中独立出来，使得产品研发、运维相对比较便利，提高系统的可扩展能力，更适应于日趋复杂的企业商务逻辑需求，方便用户在全球化的环境下从事产品研发工作[2]。
1 PLM
     产品全生命周期管理（PLM）是在Web环境下，以整个生命周期内产品数据集成为基础，研究产品在其生命周期内从产品规划、设计、制造到销售等过程的管理与协同，旨在尽量缩短产品开发时间、降低成本、尽量满足用户需求。它为企业提供支持产品快速设计和制造优化的集成化产品协同与制造系统，是一种战略性的思想方法[3]。综合国内外相关文献对PLM的解释，将产品全生命周期分为需求论证过程(预方案过程、方案搜索过程)，研制过程(方案设计过程、研制过程、设计定型过程)，生产过程(资源配置过程、产品生产过程、生产定型过程)，运维过程(客户支援过程、保障过程)，处置过程(回收过程、再利用过程、报废过程)[4]，图1是PLM示意图。
   
   2 Teamcenter
     Siemens的Teamcenter是一种先进的PLM系统，是全世界最广泛使用的PLM系统。Teamcenter是基于一个单一的、开放的、面向服务的体系构架，是业内首个将单个软件应用转变为在SOA的基础上建立的，跨专业、跨项目阶段和计划的真正集成化的PLM解决方案,为大小制造企业平台提供可扩展性、应用丰富性以及可配置性[5]。
2.1 Teamcenter体系结构
     Teamcenter的基本结构：①位于服务器上的数据库；②位于文件服务器上的电子仓库；③连接在网络上的全部用户客户端软件。Teamcenter系统由多个层次组成，分别是用户界面层、应用工具层、核心模块层和系统模块层[6]。
2.2 Teamcenter功能模块
     Teamcenter是架构成熟、功能全面的PLM解决方案。主要模块包括文档管理、产品结构管理、流程管理、项目管理、编码管理、权限管理等，支持自顶向下的产品设计和多种灵活可靠的产品结构配置。Teamcenter的模块架构参见参考文献[7]。
3 基于Teamcenter的机车车辆PLM系统
     近几年，随着铁路大提速，机车生产企业的产品开发和创新速度随之不断提高。机车车辆产品结构复杂，涉及的零件种类繁多，且新车型不断出现，导致产品数据量非常庞大。加上客户的需求不同，造成产品开发工作量很大，设计更改频繁。机车产品的开发过程涉及到机械、电气、动力、空气和软件等多学科数据，同时在整个车辆研发过程中需要市场、研发、工艺、供应、制造、质量、服务等部门的协同合作，只有把业务流程和过程数据有机结合，才能更好地完成项目目标。对机车车辆行业实施PLM系统是缩短研发周期、提高市场竞争力的必要条件[8]。
3.1传统装配管理模式
     图2为某机车车辆企业传统的贯穿机车产品生命全周期的管理模式。传统的制造管理模式存在如下问题：
     (1)生命周期各个阶段靠人工、电话或传真的方式进行信息传递；
　 (2)整个产品的BOM结构靠手工维护；
　 (3)各阶段工作串行进行，需等待上阶段任务完成，后续工作才能进行，产品的开发速度受模式制约；
　 (4)不同阶段在不同的系统中进行，而系统之间项目孤立，没有统一的数据管理平台，难以保证数据一致性。
   
   3.2基于Teamcenter的PLM装配管理模式
     由于传统的制造管理模式制约了产品的研发速度，不能保证产品数据的一致性。机车车辆行业的装配管理模式应该逐步面向并行开发，且所有工作在统一的数据管理平台下进行。而Teamcenter覆盖产品的设计、制造和使用等全生命周期过程的数据管理，各个功能模块采用统一的SOA构架，为用户提供了一套完整的端到端PLM组合,有利于由小到大逐步扩展的实施策略，不断扩展对产品全生命周期过程的控制范围，从而持续提高企业内外的协同能力和生产效率。针对上述分析,采用现代PLM制造管理模式对机车车辆行业的信息化建设工程势在必行。图3为某机车车辆企业基于Teamcenter的PLM制造管理模式。