弹药虚拟协作设计环境优化方案

虚拟设计协作环境平台采用Windchill 9.0 系统。 Windchill 是第一个以Web 为中心的PDM 系统， 如图2 -4 所示， 它将Web 的优势带入产品数据管理， 被著名的电信公司朗讯(Lucent) 定义为标准PDM 平台。

图2-4　Windchill 用户界面标题栏

1.弹药虚拟设计协作环境的软件模块

Windchill 是一种整体解决方案套件， 它可以满足产品开发的各种需求，其产品系列中包含了以下几种可安装在操作系统中的解决方案：

1) 用于内容和产品数据管理

(1) Windchill PDMLink： 用于管理和控制产品生命周期每一步骤中的产品信息和过程。

(2) Windchill MPMLinkTM： 允许设计和制造工程师同时开发制造工艺和工程设计。

(3) Windchill Supplier Management： 通过提供可管理合格的制造商列表(AML) 和合格的供应商列表(AVL) 的完整解决方案， 优化跨多个产品线、计划和地区的供应商和制造商选择过程。

(4) Pro/INTRALINK： 利用全面的Pro/ENGINEER (简称Pro/E) 数据管理功能， 简化工程工作组。 Windchill PDMLink 附带了全部Pro/INTRALINK功能。

2) 用于项目协作和项目管理

(1) Windchill ProjectLinkTM： 管理和执行产品开发项目， 并在外围产品开发团队之间实现有效的协作， 而不受地域限制。

(2) ProductView 简化版： Windchill PDMLink 和Windchill ProjectLink 附带， 这些嵌入式可视化功能可以在加载、 呈现可视数据以及与可视数据交互时提供卓越的性能。

2.弹药虚拟设计协作环境的基本体系结构

Windchill PDMLink 系统的基本体系结构是由6 个主要系统元素构成的，分别是基于Java 语言的Windchill PDMLink 服务器、 Web 服务器、 客户机、Oracle 服务器、 索引服务器、 LDAP 服务器。

1) 基于Java 语言的Windchill PDMLink 服务器

基于Java 语言的Windchill PDMLink 服务器(图2 -5) 是系统的应用层，并为行为和数据元素关系提供系统逻辑。

图2-5　弹药虚拟设计平台Windchill PDMLink 服务器

2) Web 服务器

Web 服务器实现了Web 的连接性， 且使网页成为客户端的一部分， 从而赋予Windchill PDMLink 以Web 为中心的行为方式。 Web 服务器和基于Java语言的Windchill PDMLink 服务器构成了PDMLink 解决方案的技术核心。

3) 客户机

客户机(图2 -6) 是用户群使用的台式机或笔记本计算机， 其仅需要使用最新的浏览器和网络连接来访问数据和执行任务。 由于PDMLink 是Web 式应用程序， 因此访问信息就像网上冲浪一样简单而熟悉。 客户机和Web 服务器共同构成PDMLink 的客户端层。

图2-6　弹药设计总体组结构设计小组客户机

4) Oracle 服务器

Oracle 服务器被用作PDMLink 元数据的数据库存储库， 并且可为PDMLink 系统创建持久层。 内容文件也可以存储在Oracle 数据库中， 但由于内容文件经常被引用， 因此通常存储在网络上的其他位置。 Oracle 服务器、PDMLink 服务器以及连接到Web 服务器的客户端机组成一个三阶层架构。

5) 索引服务器

索引服务器采用的是FAST InStream， 能在PDMLink 的搜索引擎中启用全文搜索功能。

6) LDAP 服务器

轻型目录访问协议(Lightweight Directorg Access Protocol， LDAP) 服务器用于引用用户、 群组和组织数据。

符合SMTP 标准的电子邮件服务器均可以被PDMLink 所容纳。 电子邮件服务器主要用于向用户群发送系统事件的通知。

以上6 个系统元素构成了Windchill PDMLink 的应用环境。

3.弹药虚拟设计协作环境实现的主要功能

1) 数据管理功能

(1) 文档管理。

①存储控制。

系统中的文档储存共有3 种方式： 储存在客户端， 即弹药研发人员的个人计算机的本地磁盘上； 储存在系统数据库中的个人文件柜中； 储存在系统数据库中的公共文件柜中。 通过上传和下载可以实现前一储存位置与后两个存储位置之间的文档交流(但要在权限允许的情况下)。 在权限允许的情况下， 研发人员可从公共文件柜中将需要的文件“检出” (Check out) 到个人文件柜中进行权限内的操作， 操作后再“检入” (Check in) 到公共文件柜中， 供其他共享用户使用。 文档储存机制如图2 -7 所示。

图2-7　文档储存机制(www.xing528.com)

②版本控制。

随着产品设计的进行， 文档需要不断变化和修改。 数据管理系统要求能够及时记录文档的变更历史， 进行版本的追踪。

版本表示方式为“版本+小版本”。 检入时， 系统会自动为文档增加小版本(Iteration)。 版本(Revision) 的升级通过修订(Revise) 功能实现， 如Doc-001 由Rev A 升级为Rev B。 个人文件柜中的文档版本可以直接更改。公共文件柜中的文档版本， 必须检出更改。 处于修改中的版本， 他人不能使用， 只有检入后， 他人才可以重新使用。 可以查看任一文档的所有版本(Revision、 Iteration) 记录， 如图2 -8 所示。

图2-8　文档版本信息显示

③检索。

文档的快速检索和利用， 将有利于减少辅助工作时间， 提高用户的工作效率， 同时能改善用户对系统的接受程度。 方便简洁的检索机制， 是产品数据管理系统的基本要求。 Windchill 系统提供了多种检索机制， 以满足用户的需求。

④访问权限控制。

访问权限控制是指允许用户在域中指明谁能在什么时候访问哪些内容的一套规则。 其中的域是指受制于相同的管理策略的一组对象。 在Windchill中， 域表现为文件柜。 访问权限控制分为两类， 分别是动态的权限、 静态的权限。

动态的权限： 从流程角度来进行控制， 不同的流程涉及不同的角色， 不同的角色对应不同的项目组， 以便落实到具体参与人， 通过这样的对应关系，既能保证流程的灵活性， 又能满足相应的权限控制。

静态的权限： 从存储角度， 通过文件柜(Cabinet) 来控制， 不同用户对不同的数据仓库、 文件柜有不同的控制权限， 权限有多种， 包括查看、 修改、删除、 管理等。 如图2 -9 所示的“悬浮电视侦察弹” 项目文件结构中， 不同的参与项目的人员对各文件的访问权限是不一样的。 “结构设计” 小组成员只对“总体设计” 文件夹中的“结构设计” 文件夹具有包括查看、 修改、 删除等权限， 但对其他文件如结构设计只具有查看权限。 权限的设置通常要考虑人员参与项目的分工类型、 参与时间、 参与深度、 保密要求等因素。

⑤浏览及圈阅。

图2-9　设有不同访问权限的“悬浮电视侦察弹” 项目文件结构

“万能浏览” 就是用单一的浏览工具软件来查看绝大多数格式文件的内容。 一般而言， 较有规模的公司或科研单位采用软件工具(办公软件、 硬件设计、 结构设计、 软件开发工具等)。 安装所有这些应用软件， 一方面造成工作平台管理复杂， 另一方面造成成本增加。 PDM 的这种只要安装一个PDM 的客户软件就可以查阅其他格式文件的功能， 称作“万能浏览器”。 Windchill 的万能浏览器产品为ProductView。 利用ProductView， 非总体组“结构设计” 小组成员可以在自己的客户机方便地查看和批注弹体结构Pro/E 设计模型， 如图2 -10 所示。

图2-10　ProductView 中的悬浮电视侦察弹总体结构Pro/E 设计模型

圈阅(Mark-up) 是指在不改变原文件的基础上， 增加审阅人的意见和修正功能。

(2) 产品结构管理。

Windchill 的产品结构是由相关的部件与文档组成的， 采取一种可不断扩展、 结构化的形式展示， 包含多层次的部件和子部件， 涉及一个部件的文档的所有版本。 它代表一个产品的物理结构， 特别适合用于对弹药结构零部件及整体装配件的Pro/E 设计文件实现产品结构管理， 如图2 -11所示。

图2-11　产品结构管理

Windchill 提供的产品结构管理实现了在建立产品结构的基础之上， 提供不同层次、 不同对象的BOM 视图， 管理BOM 中的替代件、 互换件和操作信息， 维护各种隶属关系等。 Windchill 产品结构管理工具使用了一种动态、全描述性的产品结构， 以表示所有可能的配置。 在给定某种包括产品视图、生命周期状态、 日期或批次等相关参数的配置说明后， 用户就可以随时计算出简单的物料清单或零部件明细， 这个清单表示一个产品部件的特定配置。

Windchill 产品结构管理功能可以同时提高产品结构数据查看人员和生成人员的工作效率。 用户可以使用类似Internet Explorer 的浏览器来快速导航、查询和寻找相关对象， 而不用理解复杂的数据关系。 一旦在某个产品结构中找到一些部件和单个零部件， 用户就可以进一步了解它们的信息。 另外，产品结构管理功能还为数据生成人员提供了强大的工具， 以便能为真实的零部件建立模型。 他们先建立零部件的基本数据， 然后把这些数据与其他零部件联系起来， 以生成产品结构——将要求文件、 规格以及CAD 文件等内容联系起来。

2) 项目进程管理功能

(1) 生命周期与工作流管理。

生命周期代表一个业务对象的状态或成长历程， 由在对象走向成熟过程中所达到的各业务阶段的对应状态组成。 图2 -12 所示为一个产品的简单生命周期样式， 由生产——检验——发布3 个状态(或阶段) 构成， 每个状态(或阶段) 又有其自有的状态划分(如提交、 审核等)。 各业务阶段分别拥有不同的参与人员。 在某弹药科研项目的总体设计中， 可以将需求论证、 概念设计、 结构设计、 工程分析阶段(或状态) 构成一个完整的设计生命周期。总体设计生命周期控制用于协助管控不同阶段的参与人员与所从事的设计对象进行交互。

图2-12　生命周期控制

项目的具体管控是通过如图2 -13 所示的工作流来实现的。 图中所示的总体设计工作流管理器用于管控将总体设计对象从一个成熟阶段升级到下一个阶段所必需的事件和活动。 图2 -14 所示体现了生命周期与工作流的集成。

图2-13　工作流管理器与控制流程

(a) 工作流管理器； (b) 控制流程

图2-14　生命周期与工作流的集成

Windchill 系统提供的产品生命周期管理模块能够对从弹药产品预研、 概念设计、 新产品开发、 产品试制/测试、 工艺设计、 批量生产准备、 生产、 维护等阶段的数据进行管理和标识， 并确定各阶段所涉及的人员、 权限、 流程，为企业提供全生命周期的数据管理， 并维护数据的准确性、 安全性、 一致性和完整性。

(2) 变更管理。

一个产品的设计需要经过许多工程更改， 需要制定严格的更改程序， 通过预先规定的工作程序， 完成对设计结果的更改工作， 能够自动搜索某项更改所涉及的范围， 及时向有关人员发送电子邮件， 使其关注某项更改可能引起的影响。 工程更改， 将与产品零部件的版本管理与产品结构配置管理结合起来， 提供一个完整的产品信息管理解决方案。 在Windchill 中， 工程变更的实现需要变更管理器、 生命周期和工作流管理器相互结合， 以共同完成上述工程变更过程。 变更流程如图2 -15 所示。

图2-15　变更流程