PDM/CAPP系统介绍及其在上核的应用

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，极大地提高了核岛蒸汽发生器和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，更严重的是将导致设计和制造中的一些失误，制约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。

　　一、生产特点及数据管理存在的问题

　　PDM系统的开发和实施是一个非常复杂的系统过程。必须要考虑到被实施企业的实际特点，结合该企业的产品特点、经营模式和现有的、可实施的计算机技术，从PDM的基本思想入手，建立企业PDM系统的基本框架，在此基础上才能分阶段地开展具体实施工作。开目公司通过前期对上核的产品 特点以及开发、制造流程进行了详细的调研和分析，为后续PDM/CAPP系统的设计奠定了基础。

　　1.企业产品生产特点

　　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样转化设计。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.企业产品数据管理存在的问题

　　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、制造和质控等几个阶段，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，过程中输入输出的文档数以万计，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。同时，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。更严重的是，多种因素(如外来设计变更、内部生产工艺的变化或材料供应变化等)引起的技术文件变更，由于更新、换发的不及时，会造成版本管理上的混乱，降低技术文件的有效性和权威性。加之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。如图 1。

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二、项目解决方案

　　1.网状多视图数据管理

　　核电设备数据种类多、使用者多且存储格式多样，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。如图 2。

　　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，从而能够方便地从一个对象顺藤摸瓜找到与它相关的其他对象。如图 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、过程复杂和配套链长等特点，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。针对企业业务流程存在的问题，项目组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。如图4。

　　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。

　　4.全范围数据安全保障

　　核电设备关系到重大人身和社会安全，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，也极大地减轻了授权管理的工作量。

　　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、高性能和高可靠性的要求，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系统还应拥有强大的统计汇总和报表定制功能。[p]
三、实施效果

　　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，企业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。

　　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项目中，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。

　　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、工艺知识库和标准库，以及完整的实施过程规范等，成为核电设备企业信息化的整体解决方案样本。