1 前言
1.1 摘要
本文以上海电气核电设备有限公司为案例，分析了面向核电设备行业产品研发及制造数据管理的特点，论述了实施产品数据管理系统（PDM）的必要性和紧迫性。根据企业的实际业务需求提出PDM/CAPP项目解决方案，并对上核企业信息化实施的情况和效果加以介绍。
1.2项目背景
面对制造企业对信息化的需求，结合上海电气核电设备有限公司的业务需求，提出上核PDM/CAPP系统的总体解决方案，本课题依托单位为上海电气核电设备有限公司，课题合作单位为武汉开目信息技术有限责任公司。
2 企业业务概述
2.1 企业基本情况介绍
上海电气核电设备有限公司（简称上核）隶属上海电气重工集团，主营核电站核岛主设备，是国内核岛主设备和化工设备的主要供应商。公司传承上核40年制造历史，集聚了核电设备制造的主要人力资源、制造技术和临港核电制造基地的先进设备和独立运行的核电设备制造质量保证体系，具有年产2.5万套百万千瓦压水堆核岛设备的制造能力。
在上核信息化建设的过程中，已成功利用CAD/CAE/CAM等技术实现了核电设备研发、设计、优化分析和制造的数字化，极大的提高了核岛蒸汽发生器、核岛主设备等产品的设计质量和设计速度。但核电设备的加工和制造需多专业协作加工，实施的周期较长，属于典型的离散型制造。因此，其生产过程较复杂、文档繁多、跟踪困难、数据种类多且使用者多、存储格式多样，从而造成数据的共享程度低、数据传递速度慢、业务数据难以集成、数据的管理水平低，更严重的将导致设计和制造中的一些失误，制约了企业进一步缩短产品研发和制造的周期。为了解决这个问题，上核采用开目PDM/CAPP来对产品信息进行有效的组织和管理，以保证产品设计、工艺和生产信息的一致性和同源性，从而为企业的信息化管理打下坚实的基础。
2.2 企业生产特点生产模式
上核作为国内核岛主设备和化工设备的主要供应商，相对于其他行业的产品来说，其产品生产具有以下特点：
(1)生产模式：单件小批量生产；
(2)设备状况：以数控设备和加工中心为主，大型设备较多，投资巨大；
(3)设计模式：按照业主或核电研究院提供的纸质图纸转化设计；
(4)工艺模式：以机加工、冷作和焊接工艺为主，多专业协作加工流转型；
2.3项目需求分析与规划
一个核电设备项目的完整过程包括订单处理、项目策划、技术准备、采购、制造、质控等几个阶段，而每个阶段都由不同部门的人员进行处理，每个阶段都有不同的下级任务，过程中的输入输出文档数以万计，不同的输出文档有不同的签署确认流程。但在项目执行的过程中却没有信息的反馈，导致高管和项目管理员看不到整体直观的项目进展情况；相关文档的长期流转和分散保存，易丢失且不易查询和借阅，更不利于相互协作；多种因素（如外来设计变更、内部生产工艺的变化、材料供应变化等）引起的技术文件变更，由于更新、换发的不及时，造成版本管理上的混乱，降低了技术文件的有效性和权威性；不同技术文件的调阅权限控制不力，易造成技术密秘泄漏和埋下安全隐患等。
图1 企业核心业务流程图
针对企业产品数据管理中存在的问题，开目公司深入企业，做了详细的需求调研，并根据企业的实际业务需求，提出了有针对性的、个性化的PDM/CAPP解决方案，帮助企业在信息化的道路上迈出了关键的一步。
3 系统特色功能分析
3.1 网状多视图数据管理
核电设备数据种类多、使用者多、存储格式多样，必须对其进行有效的管理，以保证数据的完整性、一致性、安全性和快速可用性。PDM通过提供产品数据多视图功能，为不同岗位上的用户提供不同角度的数据视图，从而使不同人员对数据的使用和查询能够各取所需。
图2 多视图数据管理
在对产品进行多视图管理的同时，建立各类产品数据之间的网状联系，将所有产品数据联系为一个整体，在不同对象之间形成一个脉络清晰的关系网，从而能够方便的从一个对象顺藤摸瓜找到与它相关的其它对象。
图3 数据间的网状联系图
3.2 自动化流程管理
由于核电设备自身所具有的质量要求高、制造周期长、过程复杂、配套链长等特点，造成文档繁多，跟踪困难，管理难度大，过程遵从性和研发效率存在矛盾等问题。
开目PDM针通过对企业业务流程存在的问题，提出流程管理自动化的解决方案，在按质量保证体系和用户要求管理研发过程的同时，满足进度要求：
(1)设置项目管理规范，自动分解项目任务；
(2)设置过程文档模板，自动创建符合规范的输出文件；
(3)设置图文档签审流程规范，文档自动流转，电子签名；
(4)自动通知任务执行，自动报告任务超期；
(5)对阶段任务的完成自动进行文档完整性和状态正确性检查。
图4 PDM工作流管理
3.3 数字化工艺与制造
工艺数据是制定车间作业计划、加工装配的关键数据，而工艺方案的优劣只有在制造中才能得到真实反映，且车间制造的反馈数据是进行工艺优化的重要依据。
在上核原有的设计制造模式中，工艺规划和制造相脱离，两者以串行方式进行，实际制造情况与工艺方案存在较大的偏差。通过实施PDM，将产品的设计和工艺信息无障碍、无衰减地发布并传递到制造部门，将工艺与制造相融合，真正地实现数字化工艺与制造。
3.4 全范围数据安全保障
核电设备关系到重大人身、社会安全，因此对其数据管理的长期安全性、历史可追溯性和保密性都有很高的要求。
PDM基于角色与用户自定义权限的授权，通过全面而细致的静态权限和动态权限分类安全机制，保证数据不被非法的访问和破坏。动态权限可随着工作流程的流转自动授予和收回，在保证数据安全的同时，也极大的减轻了授权管理的工作量。
3.5 标准化工艺设计
由于核电站的特殊安全性和可靠性的要求，核电设备普遍具有高标准、高性能、高可靠性的要求，具有多种强制性的行业标准，因此需要建立基于行业标准的设计过程管理。据此，在PDM/CAPP系统中实现工艺信息模型标准化、工艺文件标准化、工艺流程标准化、数据来源标准化、数据内容标准化、输入输出标准化及工艺流程标准化等。同时，PDM/CAPP系统还拥有强大的统计汇总和报表定制功能。
4 实施效果和效益分析
4.1 PDM/CAPP实施的效果
上核通过实施PDM/CAPP系统，建立起了核电设备数字化工艺与制造的信息化支撑平台，实现了产品结构管理、工艺信息管理、工艺规划、工艺知识管理、对象管理、项目管理、工作流管理、变更管理、配置管理、及快速客户化定制工具等组件集，使得企业在面临顾客的各种不同需求方面具有较大的柔性空间，提高了企业的适应市场变化的能力，帮助企业更快的开发并制造出满足市场要求的各种新型产品；减少了企业生产过程中人为因素的干扰；系统中的各种监视和故障诊断设施保证了生产过程的正常进行及故障的早期排除，为产品质量的稳定和提高、增强企业信誉提供了有利条件；PDM/CAPP系统所具有的合理规划与调度能力，能及早的预测产品生产过程或企业运行中可能出现的问题，从而减少产品开发和改进的失误和时间，降低产品成本。
4.2 PDM/CAPP项目示范点
4.2.1 实现核电设备企业工艺制造一体化
核电设备企业以前的工艺设计都是以二维工程图为基础进行的，CAPP也主要采用基于二维的工艺规划模式。实施PDM/CAPP后，将突破传统的工艺设计模式，进行三维产品模型环境下的工艺设计。通过面向制造的工艺规划和工艺信息在制造现场的集成应用，实现工艺设计与制造的一体化，提高数控设备的利用率，解决了困扰企业的高端数控设备利用率低的问题。
4.2.2 全方位数据安全策略，保证数据的历史可追溯性
在上核PDM/CAPP项目，从最底层的数据库信息存储到数据库访问的开发工具和环境，以及应用组件、信息系统等每一个层次都设置安全措施，并将数据安全管理与项目管理相互配合，强调项目数据关联性追溯，实现了基于项目的数据安全管理，构筑全范围的强大的安全屏障，保证核电设备几十年历史数据的可追溯性。
4.2.3 建立起适合核电设备企业信息化的总体解决方案
上核PDM/CAPP信息化支撑平台的实施，提出了适合支撑核电设备行业“数字化工艺与制造”的信息化平台解决方案和实施方法，主要包括核电设备企业的业务模型、产品数据模型、工艺知识库、标准库等，以及完整的实施过程规范，成为核电设备企业信息化的整体解决方案。通过在上核的实施验证，对整个核电设备行业起到一定的示范作用。
5 结论
企业信息化建设是一个持续并逐步完善的过程，上核CAPP/PDM系统是企业信息化最基础的部分，更是上核信息化的核心部分，CAPP/PDM的成功实施为上核的整个信息化（OA、P6、CAD、ERP、MES等）的规划及实施工作的逐步完善打下了坚实的基础，为上核信息化项目建设的持续改进、优化提供了持续有力的保障。
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本文标题：PDM/CAPP系统在上核的应用实践
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