现代舰船研制具有研制周期长、阶段多,涉及专业种类复杂,参与机构人员众多等特点。随着舰船产品复杂程度的不断提高及各种高新技术在新型舰船中的广泛应用,加大了舰船产品研制风险和压力。在满足舰船使用要求的前提下,如何最大限度的缩短舰船产品研制周期、提高研发质量、降低成本,是舰船企业竞争制胜的关键。将PDM技术应用于舰船产品设计过程,实现舰船产品定义信息的数字化、知识化,是解决以上问题的一条有效途径。
1 产品数据管理技术(PDM)
PDM(production data management) 是一项用于管理“产品生命周期中需要的所有信息”的技术。包括与产品相关的所有信息———任何描述产品的信息,例如零部件信息、产品配置、文档、CAD文件、审批信息等; 与产品相关的所有过程———过程的定义和管理,包括设计的组织者、设计人员、信息的控制,权限的审批和分发等。由于PDM系统的发展是随着计算机技术和信息技术发展起来的一种软件科学,它的功能也随着应用的扩大而不断改进,目前能够达到的主要支持水平为:电子仓库和文档管理、过程/ 工作流程管理、产品结构管理、产品配置管理、设计检索、零件分类管理与检索、工程变更管理、项目管理、工具和集成功能及其它功能(电子协作功能、扫描和成像功能、查看和圈阅功能) 等。目前,西方发达国家大力推行PDM 的开发应用,已将PDM 技术成功地应用到大型产品全生命周期信息管理系统,对设计、制造、服役、维护等信息进行一体化的科学管理。采用PDM 技术已成为代表船舶实际制造先进技术的主流和发展方向。如韩国现代重工工业公司、大宇重工工业公司及美国海军DD21 计划、美国的Ingalls 造船厂、Newport News 造船厂以及澳大利亚潜艇公司、俄罗斯Rubin & Admiralty船厂等。在国内舰船研制领域,PDM 的概念只是近年来才开始得到重视,目前仅在极少数单位开始了舰船PDM的研究、应用与实施工作。
2 Windchill 系统及特点
Windchill 是美国PTC ( parametric technology corporation) 公司开发的商用PDM 系统,它是基于WEB 的应用平台系统。作为一个先进的企业产品数据管理信息平台,该系统具有强大的二次开发能力,Windchill 的Information Modeler 提供了专业的面向对象RAD ( rapid application development) 应用程序开发工具,用于定制企业专用的PDM系统。Windchill 系统采用数据服务层、业务服务层、客户层的三层运行结构。其中数据服务层负责数据的存取,业务服务层用于管理业务规则、数据管理策略和用户验证,客户层负责与用户进行交互。
Windchill 系统开发采用基于逻辑层的设计模式,具有如下特点:
1) 系统设计使用标准的建模语言———UML ;
2) 使用图形化的建模工具e - Rational Rose ,信息实体的表达和联系直观、准确;
3)逻辑设计和物理设计联系紧密,逻辑设计到物理设计的转换由Windchill的组件Informaiton Modeler 自动生成,逻辑设计到物理设计可能不会出现偏差;
4) 通过Informaiton Modeler 中的Windchill System Generator ,程序体系结构、数据库模式可自动生成,省去了物理设计过程。
3 基于Windchill 平台的系统开发
3. 1 舰船设计PDM系统需求及系统结构
将PDM技术应用于舰船设计中,需要构造一个信息平台,创建型号产品设计过程中各部门各专业之间的协同工作环境,将来自各种信息源(包括CAD 系统和非CAD 系统) 的异构数据组合在一起,使各个专业和工作组在完整的产品模型和信息下协同设计,以型号产品开发流程为主线实现产品信息传递与共享;而且,该信息平台要有很好的安全性和保密性,在研制生命周期内不同的用户严格按照质量标准规定的权限访问和使用相关的产品和过程信息,确保信息产生和使用的安全性与可控性;基于该信息平台,可以按照质量标准定义的流程完成计划表的执行和技术状态更改控制,领导和管理部门能够实时地监控开发工作进度情况及计划执行情况;同时,能够针对不同的产品类型灵活定义不同的研发流程、定制产品和过程信息的属性;通过工作组级的管理工具,有效地管理工作使用CAD 软件所生成的产品数据,建立动态的、协同工作环境,适应快速变化和动态的设计环境;根据信息安全管理的定义,发布与共享综合的产品信息,保证正确的信息在正确的时间传递给正确的人。根据以上需求,可以建立舰船设计中PDM系统功能结构,如图1 所示。
在图1 中,文档管理主要进行舰船设计过程中所有电子文档的管理(包括文档、CAD 文件、三维模型、变更文件等) ;对于纸质文档(主要是指产品图档及设计文件) 的管理,记录文档存放地点,以方便查找;对于所管理的文档可增加分类属性,方便查询;在文档管理中进行用户的存取权限控制(包括读、修改、创建、删除等) ;可以进行文档修改及文档版本管理;而且通过建立文档和舰船产品零部件之间的内容、描述和参考关系,围绕产品零部件来管理和获取文档。
