0 引言
VPM和Windchill是航宇公司在十二五期间投资建设的主要两套信息化软件系统，前期通过开发集成接口，基本上实现了了在CATIA与VPM协同设计平台中进行骨架模型设计、变更，在Windchill系统中形成完整产品结构，进行流程审签，技术状态、变更过程管控和数据发放处理。但在前期集成过程中，由于集成接口的逻辑缺陷，缺乏数据校验机制，因数据不规范导致在导入数据时失败时有发生；再加上数据交互时消息沟通机制不灵活，不显性，不直观等固有问题存在，当错误出现时很难定位错误节点，从而很难进行排故处理，以致设计员不得不进行数据的重复导入和人工干预检查，严重影响了数据提交申签进度，用户体验较差；另一方面，该集成接口在前期需求考虑不够充分，缺乏VPM与PDM两边数据同步性检查机制，特别是产品结构发生增减变化时，时有两边状态不一致的情况发生……。鉴于以上原因，迫切需要提出一中更先进的信息集成方案，对该集成功能进行优化，采用更先进的技术和校验机制对集成代码进行再次开发，满足用户需求。
1 VPM系统与Windchill系统简介
1.1 VPM系统简介
VPM（Virtual Product Management，虚拟产品管理），VPM系统是基于CATIA的在线协同设计平台，VPM的主要功用是为了提高具有复杂结构的产品在多人共同开发过程中的协同工作效率，保证产品在设计开发过程中的协调一致性。该系统是在虚拟设计、虚拟制造和虚拟产品开发环境中，通过一个可以即时设计、分析、和修改的数字化产品模型，并行、协同地完成产品开发过程的设计、分析、协调，用于产品的开发阶段，使用沉浸式的设计理念，提供高度协调的设计方法，推动产品开发的速度与创新，实现高层次的产品开发协同和关联设计。
1.2 Windchill系统简介
Windchill是美国PTC公司的一款PDM产品。它是第一个以Web为中心的企业级的PDM系统，它将Web的优势带入产品数据管理，从整体上来说，Windchill是一种B/S(Browser／Server)模式的3层体系结构：客户端／服务器／数据库。Windchill使用了以Web为中心的技术，用户可以直接在公司内部网或外部网以及Internet上使用Web浏览器进行工作，非常方便和高效。航宇公司选用该系统作为企业级产品数据管理系统和协同工作平台，对产品相关的各类数据和业务过程进行控制和管理。
2 VPM与Windchill集成方案的需求分析
通过梳理、分析前期集成代码，分析代码处理机制，找出代码冗余和漏洞，梳理出集成存在的主要问题，并和我们业务逻辑进行逐一对标，同时充分调研相关兄弟单位类似架构集成案例，学习他人先进经验为我所用，并再一次广泛搜集业务部门（弹救部）需求，进行详细需求分析，最终得VPM系统与Windchill协同平台集成接口的总体业务需求如下：
VPM系统按照规则导出产品数据包，产品数据包包括：产品DBOM(DBOM信息包括产品结构信息、零部件属性信息、关联文档属性信息等)，数字化设计的三维数模、二维图、相关的说明文档及其相互关系；
- 导出数据包接口需要完成打包模型解析的工作，且导出的数据包需要在产品坐标系下保证位置关系的准确性；
- 产品数据包的导出按照成熟度过滤导出，保证进入到Windchill协同平台的数据达到设计冻结状态；
- 导出数据包支持增量方式导出，提高每次导出的工作效率；
- 每次导出数据包中数模的编号一致，保证关联设计的数字样机完整性和准确性；
- 提供清晰的导出日志功能，跟踪每次导出过程，包括日期、内容、操作者等信息，并输出到导出日志文件；
- Windchill协同平台按照导出工作包进行产品数据的导入；
- Windchill完成DBOM的解析转换工作：非实例化标准件的处理、单个装配下多实例处理、属性信息映射；
- 根据增量导出数据包进行增量导入；
- 提供清晰的导入日志，跟踪每次导入过程，并输出到导入日志文件；
- 提供数据同步检查功能，维护VPM中DBOM数据与Windchill协同平台的EBOM数据一致性；
3 VPM与Windchill集成方案的实现
3.1 集成方案总体概述
VPM和Windchill是企业信息化建设过程中主要使用的两套软件系统，并在各自的业务应用过程中发挥了显著成效，为了个设计人员提供更加完善的设计协同环境，充分利用两套系统各自的特点和优势，在本方案中，对VPM和Windchill系统做如下定位：
1）VPM作为协同设计过程支撑工具，主要提供基于CATIA的在线协同设计平台，管理企业产品的数字样机数据，包括设计文档和产品结构信息，并对其进行存储和共享。CATIA数据将首先基于该协同设计环境产生，设计达到成熟以后，将设计数据冻结并同步到Winchill系统中进行电子签审和产品数据管理。
2）Winchill系统将作为企业级产品数据管理系统和协同工作平台，将对产品相关的各类数据和业务过程进行控制和管理，负责实现VPM数据的正式签署、变更控制、预发放和正式发送接收。两个系统定位如图1所示。
图1 系统定位
3.2 集成总体框架
协同平台与VPM系统集成的内容主要包括数据集成和工作流集成。其中，数据集成功能包括VPM数据的规范性检查与导出、Windchill数据的导入、数据同步检查，在该集成中，结构化信息采用XML进行描述，物理数据由VPM导出到指定的文件夹中，Windchill按照预定义的规则进行数据获取并导入；工作流集成则包括数据签审提交处理流程、变更处理流程以及BOM管理。具体实现如下：Windchill协同平台提交更改落实指令，以文本文件方式返回到VPM系统，VPM端通过遍历更改落实指令文件提示设计师需要进行如何的更改，从而实现Windchill协同平台到VPM的更改落实。同时引入成熟度概念，通过不同的成熟度代表不同的生命周期状态。VPM与Windchill协同平台集成的系统框架如下图。
图2 系统集成框架
3.3 集成的详细方案的设计与实现
如上系统框架图，主要的集成点设计如下：
（1）VPM端规范性检查
VPM端为产品数据定义工作状态，并进行状态控制，建立设置生命周期状态：工作状态，发放状态。可以通过不同的成熟度代表不同的生命周期状态，如：M1~M5、已提交、正式发放状态，通过定义成熟度的跃迁规则保证产品数据的有序演化，支持并行协同设计，规范性检查完成这些跃迁规则的定义；只有产品数据达到M5才允许通过VPM端的数据提交按钮完成数据包的导出。
（2）跨平台的数据包导出导入
设计师待产品数据达到M5状态，通过VPM端的数据提交按钮完成产品数据的导出，VPM中导出的信息包括：零部件及其子件的属性信息（包括名称、编号、版次、创建者等）；零部件及其子件的结构信息；和零部件关联的3D/2D等模型及图样数据对象的属性信息；零部件和文档之间的关联信息；上述各种图样文件的完整物理文件。其中结构化信息以XML形式保存。具体方式如下：
a）从VPM中将构型数据导出的方式：
VPM系统根据Windchill系统传递的信息，对要进行预发放或正式数据签署的数据执行导出；
导出的数据包括XML描述文件和物理文件。其中，XML文件中描述了产品结构及零部件、图样文件的基本信息和属性信息等。物理文件导出到指定的文件夹中；
对已经导出的数据在VPM中做相应的表述；
数据执行导出后，在VPM中即锁定不允许进行更改；对于预发放数据，完成预发放后根据Windchill反馈信息进行解锁；签署过程中驳回执行更改时、接收Windchill反馈信息进行解锁；数据签署完整后，根据Windchill信息修改成熟度为100%。
b）Windchill协同平台接口处理方式：
协同平台接口程序对VPM提交的数据进行分析，提取XML文件中零部件，图样文件等的基本信息和属性，Windchill按照规则进行数据的导入，并在Windchill系统中创建零部件、文档对象以及关联关系等；
所有零部件、文档的生命周期状态为初始状态（如工作中）；
提供错误处理机制，对数据接收及导入过程信息进行记录，以便查询；
发起相应的审签或者变更流程。
c）协同平台签审流程信息反馈
Windchill协同平台签审流程完成EBOM数据签审，最后达到发放状态同时调用VPM端接口，反馈信息给VPM将数据包相应的DBOM数据提升为已提交状态；如签审过程中驳回数模需要更改，同样调用VPM端接口，反馈信息给VPM并将数据包相应的DBOM数据降级为M5，设计师有权限更新；再次提交时（同样需要规范性检查和数据导出导入），由于VPM中只有大版本，多次导入Windchill协同平台生成小版本即可，替换审签流程中的审签对象再提交；保证VPM系统中的DBOM与协同平台的EBOM数据状态一致。
d）数据更改流程
在协同平台上，已经冻结的EBOM数据如因业务需要必须更改，则发起正常更改流程进行数据更改。
e）更改落实集成
任何已经冻结的EBOM数据需要更改必须发起更改流程，更改流程达到更改落实状态后，启动反馈信息给VPM系统和设计师，以更改单形式记录更改信息，VPM端通过遍历更改信息得到产品数据的更改需求；由于此时EBOM数据同样处于已发放状态，设计师只能通过版本升级完成更改。
f）更改结束集成
通过数据升版并完成了更改后，再次数据提交（同样需要规范性检查和数据导出导入），Windchill协同平台得到数据包导入过程中查询是否有关联的更改流程，将关联的更改流程完成以达到更改闭环。
g）数据同步检查
为保证VPM数据EBOM和Windchill平台EBOM数据的一致性和完整性，需要提供数据同步检查程序。一致性指两个系统的文件内容、类型、版本一致；完整性指两个系统之间数据是正确有效的。具体实现如下：
数据同步处理方式：数据同步检查程序完成上述一致性和完整检查工作，通过在VPM系统中导出同步数据清单，在Windchill系统中执行数据同步分析，以日志方式记录检查结果，并执行反馈处理。最后进行数据同步化处理；
数据同步化关联涉及的文档包括：数据同步清单、数据同步分析、反馈报告
数据同步化处理的范围：在VPM和Windchill同时存在的数据对象；
由于VPM端数据已经是已提交数据，所以同步化处理是更Windchill协同平台上的EBOM数据，将VPM端已提交状态数据同步到Windchill协同平台并剪切EBOM上多余的有图件（相当于数据导出导入过程）。
h）日志功能与增量交互开发
在规范性检查、数据导出导入、审签反馈、更改落实等功能接口添加日志功能，跟踪各项工作，记录信息包括日期、操作者、数据列表、更改信息等，支持集成接口和系统运维；提供增量数据交互的机制，尽可能减少每次数据导出的数据量，以文件文件形式记录零部件导出列表，如过滤掉距离上一次导出未更新的数据，实现导出数据包增量导出，方便系统管理员和终端用户查询排故。
3.4 功能开发
集成开发PDM端与VPM端所承当的工作如下表所示：
表1 集成开发PDM端与VPM端所承当的工作
4 结论
通过“VPM与Windchill集成项目”的开发与实施，并在弹射救生装备研发部推广应用，基本实现了项目初期设定的目标，并取得了很好的成果。比如弹救部已经基于该集成平台用VPM进行了X重点型号弹射座椅的方案阶段设计，从总体打样到各分系统的详细设计都是基于VPM进行在线的协调，所有参与的不同专业的设计人员均针对同一个数字样机（DMU，digital mockup）开展工作，并通过VPM与PDM集成数据接口完成数据的导入、导出、状态控制和流程审签，充分体现了统一数据源和在线即时协调的优势，仅在三个月内就完成了产品方案阶段生产图样的发出，这在以往起码需要一年的时间才能完成，有效的缩短了产品的研发周期。
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