国内外数字化协同设计制造平台软件产品综述

国外较早开展三维工艺规划系统的研究，除计算机辅助制造软件外，在数字化制造领域也有部分较成熟的三维数字化制造软件系统，如西门子公司的Tecnomatix、法国达索公司的DELMIA，PTC公司的Windchill等，这些产品国外厂商已经开始在国内进行推广。

1）西门子公司PLM数字化制造解决方案

西门子PLM数字化制造系统的综合性数字化制造解决方案（Teamcenter Manufacturing）分三个部分：UG/NX、Teamcenter、TC Publish。 UG/NX主要负责三维模型建模及工序模型生成，Teamcenter主要负责数据、流程、任务管理及工艺规划，TC Publish主要负责工艺发布。其核心思想是通过同步建模技术逆向生成毛坯面和各种面的加工工序模型，采用WAVE技术可以实现工序模型间的全关联。

（1）协同研制。

以三维模型应用为原动力，开展设计制造协同管理平台建设，打通基于三维模型的数字化制造通路，实现三维工艺设计与工装设计，建立协同并行工作机制，逐步形成设计制造协同研制能力。进行三维装配工艺系统建设，验证三维模型在装配工艺环节的应用。主要功能模块包括PBOM管理、装配工艺编制、统计报表、工艺资源管理、更改管理、流程审批。

（2）三维零件工艺及装配工艺设计。

实现零件工艺结构化、三维化的工艺编制和仿真验证、数控编程软件集成和数据管理，方便的生成三维/二维工艺文档，并对零件工艺知识和制造资源进行组织和管理，方便重用。

（3）专业工艺仿真能力建设。

工艺仿真技术广泛应用是现代数字化制造的核心技术和重要特征。动态装配过程仿真给工艺人员提供了一个三维的虚拟制造环境来验证和评价我们的装配制造过程和装配制造方法。它把产品、资源和工艺操作结合起来分析产品装配的顺序和工序的流程，仿真产品的装配流程，验证产品装配的工艺性，达到尽早发现问题，解决问题的目的。装配专业工艺仿真能力建设，将提升工艺的设计能力和工艺创新能力。

（4）三维下现场的初步能力建设。

基于现有的车间执行能力，因地制宜进行三维下现场的适应性改造，使得三维工艺可以在车间通过手持设备、触屏展示。

（5）装配及工厂仿真。

西门子PLM数字化制造解决方案主要包括工艺验证平台Tecnomatix和Teamcenter Manufacturing。 Tecnomatix是架构在Teamcenter基础之上的数字化制造平台，主要包括产品的工艺设计师（Process Designer）和工艺模拟仿真（Process Simulate）和工艺文档的输出等。其中Teamcenter作为架构基础，存储着产品数据、企业资源数据、工艺过程数据以及三个要素之间的关系。在此基础上，Process Designer是一个通用的工艺过程设计平台，在这个平台环境下，制造工艺工程师可以进行诸如工艺流程设计、作业时间分析、生产线、单元平面和立体布局等操作。Process Simulate提供了一个基于数据库的无缝的工艺过程模拟功能，所有Process Designer中的工艺数据和流程在这里都可以进行三维的虚拟分析模拟和验证，如装配路径的分析、顺序的调整、人机工程的分析评价、机器人路径的优化和OLP等。同时产品设计的BOM信息可以传递到Process Designer进行工艺分析和后续流程的规划，而工艺流程、审签和最终数据状态的确定和发放等管理功能可以回到Teamcenter中实现。

Tecnomatix通过建立相互关联的数据模型，将产品设计、规划、制造工艺和设备资源等联系在一起，将所有的制造规范与产品工程设计（包括生产流程布局和设计、制造过程仿真以及生产管理）联系起来，以弥合产品设计与产品交付之间的差距。Tecnomatix包含七大功能模块：零件规划与管理验证、装配规划与验证、自动机械与自动化规划、工厂设计与优化、质量管理、生产管理、制造流程管理。

2）达索公司数字化制造解决方案

达索公司的数字化制造解决方案包括数字企业精益制造交互式应用（digital enterprise lean manufacturing interactive application， DELMIA）， 3D Via Composer等系统。DELMIA提供以生产工艺过程为中心的数字制造方式与解决方案，为工艺规划的核心，可满足制造业中按订单生产和精益生产等分布式敏捷制造系统的数字仿真需求；3D Via Composer主要负责工艺发布。

DELMIA数字制造解决方案通过建立一个开放式结构的产品、工艺与资源组合模型，使得在整个研发过程中可以基于该模型持续不断地进行产品的工艺生成和验证，同时支持设计变更，让参与制造设计的多个人能随时随地掌握目前的产品（生产什么）、工艺与资源（如何生产）。 DELMIA解决方案主要包括面向制造过程设计的DPE；面向装配过程分析的DPM；面向物流过程分析的QUEST；面向人机分析的Human；面向机器人仿真的Robotics；面向虚拟数控加工方针的VNC等。DELMIA解决方案涵盖汽车领域的发动机、总装和白车身（Body-in-White），航空领域的机身装配、维修维护，以及一般制造业的制造工艺。

作为达索公司面向制造维护过程仿真的系统，对三维装配工艺而言，DELMIA的重点是通过前端CAD系统的设计数据结合制造现场的资源（2D/3D），通过3D图形仿真引擎对于整个制造和维护过程进行仿真和分析，使用户利用数字实体模型完成产品生产制造工艺的全面设计和校验，得到诸如可视性、可达性、可维护性、可制造性、最佳效能等方面的优化数据。对三维机加工艺，则采用CAM技术实现特征加工切削体文件，产生各种面的加工工序模型。采用甘特图编制的特征加工切削体添加顺序，实现工序模型间的全关联。

3） PTC公司数字化制造解决方案

PTC的制造过程管理解决方案Windchill MPMLink提供了一个整体解决方案以支持MPM过程。它为机械工程师提供了所需的工具，让他们能够在设计师设计产品的同时以数字化方式设计和管理所有工艺计划交付项。Windchill MPMLink提供3D装配工艺计划构建顺序，从而可以将相关装配的构建顺序以可视化的形式进行显示，例如直接重复使用工程数据，包括零件、分类、3D模型和制造要求，如几何尺寸和公差（GD&T）。从序列和工序的角度定义特定于工厂的过程计划，以说明如何制造、装配、返工、维修和/或检查零件；通过分配零件、资源、标准程序、文档、时间和成本明细来定义过程计划的工序。在交互式甘特图中审阅和分析过程计划定义，包括资源使用情况和加载，并且定义交替的和并行的工序序列，以及备用的过程计划。使用3D可视化功能动态生成和查看任何工序的装配进展状态。定义和管理执行生产活动所需的物理资源和人力资源库（连同它们的兼容性一起），其中包括工厂、工作中心、工装、加工材料和人；生成丰富的可视化车间工作指令；同时简化了BOM变换工艺，改进了工艺计划的重用并利用了Creo Elements/Pro中的部件加工信息。

除了面向三维装配工艺规划的制造过程管理解决方案Windchill MPMLink外，针对我国制造业企业的需求，PTC还提出了三维机加工艺规划解决方案。PTC的三维机加工艺规划解决方案主要包括Pro/Engineer、 Windchill、 ProductView express三个部分。其中Pro/Engineer主要负责建三维模型、工序模型生成，Windchill主要负责数据、流程、任务管理及工艺规划，ProductView express主要负责工序模型及工艺发布，它主要是采用CAM技术实现特征加工切削体文件，理论上可以产生各种面的加工工序模型。采用簇表形式设置的特征加工切削体添加顺序，可以实现工序模型间的全关联。

4）神软AVIDM企业级协同产品研制管理平台

神软AVIDM企业级协同产品研制管理平台是神软公司在制造业信息化领域，历经二十余年打造出的拥有完全自主知识产权的产品全生命周期管理系列软件产品及解决方案。它融合了先进的软件工程技术及大型企业的产品生命周期管理理念和经验，以独有的分级数据安全保密技术，企业内部和企业之间的信息集成和业务协同技术，实现产品研制人员随需创建、管理和使用产品全生命周期内的相关产品数据，为企业建立起跨专业、跨地域、跨组织的协同工作环境。

多年来，以神软AVIDM品牌为代表的系列产品及服务得到不断发展，与航天型号研制日渐融合，已成为航天数字化研制与生产的核心支撑平台，为航天科研生产能力的全面提升提供了有力支持。 目前，神软AVIDM系列产品及服务已遍及航天、航空、中电、核能等国防军工、机械制造、高科技电子等多个应用领域，成为民族自主工业软件的一面旗帜。(www.xing528.com)

（1）产品概述。

神软AVIDM借鉴、吸收了工业制造领域的优秀行业实践经验，为企业提供了基于Web的、贯穿产品设计、工艺、生产制造及售后服务等全生命周期管理需要的分布式协同工作支持环境。AVIDM为企业提供了跨地域、跨专业、跨系统的产品协同研制信息管理平台，可显著提升企业对市场需求的快速反应能力，有效提高企业的产品质量，大幅缩短产品研制周期，有效降低产品研制成本，为企业快速发展提供坚实可靠的软装备，支撑数字化航天战略及航天工业新体系的建设。图5-1所示为AVIDM基础平台。

图5-1　AVIDM基础平台

（2）产品定位。

AVIDM围绕复杂型号技术状态管理和设计制造一体化研制的总体要求，重点满足型号单位在三维数字样机、复杂型号技术状态、机电软多专业设计协同、跨院跨地域协同研制、三维数字化工艺设计等方面的迫切需求，主要包含应用开发平台（ADP）、产品数据管理系统（AVPDM）、项目管理系统（AVPLAN）、工艺制造管理系统（AVMPM）等一系列核心产品，基于核心产品可结合企业实际业务要求，快速形成一系列行业解决方案，支持型号单位复杂产品设计、工艺、制造和管理的全过程协同研制，支撑航天等国防军工型号研制及民用领域工业信息化建设。

（3）技术架构。

AVIDM采用JavaEE技术，基于SOA体系结构，以神软ADP应用开发平台作为底层运行时环境，以业务流程作为业务整合支撑技术，形成面向产品不同研制阶段的系列化业务构件集，通过这些构件可配置和定制形成AVPDM、 AVPLAN、 AVMPM等系列化核心产品。图5-2所示为AVIDM技术架构。

（4）关键特性。

①产品功能和服务能力更加完善。

图5-2　AVIDM技术架构

持之以恒的研发专注，AVIDM产品的功能逐步完善，功能覆盖了产品数据管理、项目管理、工艺设计、档案管理等多个业务领域，并能提供涵盖企业信息化咨询、规划、产品提供、应用实施、运维服务的一体化信息服务，与国内其他同类产品相比在产品功能和服务能力方面具有较强优势。

②技术架构优越，产品拓展能力强技术架构优越，产品拓展能力强。

AVIDM基于统一的ADP平台，该平台具备良好的适应性和扩展性。系统提供了强大的二次开发支持，包括完整的开发接口、说明文档以及面向不同角色用户的多种二次开发模式支持等，使现有系统的功能扩展和新业务系统的快速开发更加方便。此外，系统还集成了插件框架，并通过应用市场为客户提供完整的应用服务生态圈，允许联合开发伙伴为企业开发更多优秀的企业管理应用。

③突破多项关键技术，媲美同类国际先进产品突破多项关键技术，媲美同类国际先进产品。

基于AVIDM总体技术架构，通过研究、对标国际主流PLM产品，结合已有版本的航天应用开发经验，经过协作攻关，突破了多项PLM领域的关键核心技术，包括：三维数模精细化管理技术、复杂精确BOM管理技术、实例BOM管理技术、有效性配置管理技术、适应集团级多组织的域管理技术、基于规则配置的多形式MBI技术、多级网络计划和跨域协同技术等，关键技术规格和指标达到国际同类产品先进水平。

④已形成具有航天特色的深入行业应用已形成具有航天特色的深入行业应用。

深耕航天型号业务应用近二十年，神舟AVIDM系统已成为航天型号研制的核心工作平台，在协同项目计划管理、多专业并行设计、跨地域、跨单位协同、数字化工艺设计等方面取得了骄人成绩，AVIDM将继续深入型号产品研制，进一步结合行业特点，全面助推型号产品研制。

⑤已形成符合军工要求的数据安全保障体系。

AVIDM产品的研发一直坚持自主研发、适当合作，发展具有自主知识产权核心产品的发展战略。在数据信息安全存取、业务过程保密控制等方面有深入研究并具备技术保障手段，公司通过了涉密信息系统应用系统分级保护安全等级测评，具备军用产品研发资质，在系统研发和应用实施方面具备安全保障。

5）其他数字化制造解决方案

工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素，因此不同行业对工艺系统需求各异。 目前国外三维工艺规划系统在平台级上已经进行了广泛的探索，形成多个不同风格的产品，有些产品在一个或几个行业内有大量的特定功能构件和工具集，形成了一批基于三维模型的行业工艺解决方案。如内燃机器行业中一些著名的内燃机技术服务公司（美国的Gamma Technologies，英国Ricardo，比利时的LMS，奥地利的AVL）都有自己的内燃机工艺设计软件，主要用于内燃机的工艺设计、动态特性仿真，取得良好的应用效果。