新产品样机试制过程数字化关键技术研究与应用

郭永豪，程宝改，姚永其，朱超锋，芦 阳

研究 Research

新产品样机试制过程数字化关键技术研究与应用

郭永豪，程宝改，姚永其，朱超锋，芦 阳

（平高集团有限公司，河南省平顶山市 467000）

为确保平高集团有限公司（以下简称“平高集团”）试制分厂能有效支持“五位一体”落地实施，壮大新产品样机制造整体水平，平高集团通过开发新产品样机试制管理系统，实现研发项目的新产品制造全过程数字化管理，促进研发单位与试制分厂的工作协同，提高平高集团新产品研发效率和项目管理能力。

数字化；样机试制；PLM；移动应用

1 引言

随着“中国制造2025”的提出[1]，以及泛在电力物联网建设的深入推进[2]，平高集团加大了数字化样机和车间制造运营的信息化投入，提升了集团整体研发和制造的数字化水平，同时，新产品研发也基于PLM开发了科技项目一键式管理平台，有效支撑了科技项目计划管控、全过程档案线上归档及预算支出实时查询等业务。为了能在产品研发过程中进行物料管理、产品跟踪、生产计划下达、物资采购、生产调度管理、设备管理、工序作业管理、质量管理、产品调试、样机管理和试验后零部件管理等产品研发过程信息统计与跟踪，提高平高集团新产品研发效率和项目管理能力，平高集团需要开发新产品试制全过程数字化管理系统，实现对新产品从研发设计到样机制造的新产品制造全过程数字化管理。

2 研究内容

以科技项目为主线，开发信息管理系统实现从新产品样机生产计划下达、生产调度、物资采购、库房管理、质量管理、设备管理、样机管理和试验后零部件管理等新产品制造全过程数字化管理[3]。研究内容包括如下几方面。

2.1 新产品样机制造业务流程研究

为了实现新产品样机制造的全过程管理，首先要对目前新产品样机生产计划下达、生产调度、物资采购、库房管理、质量管理、设备管理、样机调试管理、样机管理和试验后零部件管理等业务流程进行梳理，多方面调研各相关部门对现有业务流程的意见，并将其汇总研究，完善和修订业务流程，形成一套切实可行的新产品样机制造业务流程。

2.2 新产品样机制造全过程管理信息系统研制

为了完成新产品样机制造全过程管理信息系统的研制，首先要根据新产品业务流程，确认新产品样机制造全过程管理信息系统各个模块内容及功能，实现各个功能模块和新产品样机制造全过程管理信息系统服务器的搭建，完成新产品样机制造全过程数字化管理系统的开发。

2.3 新产品样机制造全过程管理信息系统与PLM系统、门户系统的集成研究

集团现有的产品生命周期管理（PLM）和门户网站等系统，通过数据接口将其数据接入到新产品制造全生命周期管理系统中，从而实现集团不同信息管理系统之间交互，使得单元信息走向系统集成，有效地完成了平高集团信息资源的整合。

2.4 移动应用的开发

为了实现项目信息和工作指令能够通过网络实现信息的快速传递与共享，可以基于新产品样机制造全过程管理信息系统开发移动应用，使得项目参与人员能够通过随身携带的移动设备实现项目信息的及时录入和分发，同时能够及时发派和接受任务指令，最终提高新产品研发效率。

3 研究思路和方法

3.1 系统功能定义

以新产品研发科技项目为主线，记录工作票下达、物资采购、生产制造和投料等样机制造的全过程管理，不包括生产、物资等前端业务与财务的集成；依据项目或者工单可以显示进度，根据试制分厂统计需求，可以显示每月工单完成数量、库存数量等；样机制造管理系统在平高集团内网运行，并实现与一体化管控平台的集成，同时实现与PLM的集成，PLM系统可直接访问样机制造系统，可以自动获取工单的BOM和工艺路线，实现样机制造管理系统与平高移动的集成，如图1所示。新产品研发的文档管理不在本系统的管理范围。

图1 系统功能图

3.2 系统架构

按照界面控制层、业务逻辑层、应用支持层、数据层和基础架构服务层，实现本系统的技术体系设计。通过与平高集团现有应用和门户的集成，满足新产品样机试制业务管理需求，为试制分厂和设计人员提供高效便捷的业务支撑。系统架构如图2所示。

图2 系统架构图

3.3 系统集成

本系统与各系统间集成实现技术为数据集成方式，对于更新不频繁数据，例如PLM待办可以通过ETL方式，其他可以通过数据推送和嵌入方式。系统集成关系总图如图3所示。

图3 系统集成图

3.4 移动应用APP

根据样机制造管理系统相应需求，在平高移动APP上开发移动应用相应功能，主要包括但不限于制造信息录入、信息查询等，方便用户及时掌握新产品样机制造进度。

外网移动应用主要涉及互联网、信息外网和信息内网三个网络区域，在互联网和信息外网之间通过防火墙和安全交互平台实现手机终端的安全接入，在信息外网和信息内网之间通过强隔离装置实现数据的共享。在信息外网（主要在DMZ区）主要部署移动应用前置服务器，在信息内网部署系统的应用服务器和数据库服务器。在进行网络请求时，首先由手机端通过防火墙和安全交互平台请求到移动应用前置服务器，通过前置服务器的服务穿透隔离装置实现内外网的数据共享[4]。移动应用架构如图4所示。

图4 移动应用架构图

3.5 系统实现

本系统采用的国家电网统一应用平台（State Grid Unified Application Platform，SG-UAP）是国家电网公司统一开发与运维平台[5]，提供一套技术统一、架构柔性、性能高效和安全可靠的企业级信息系统基础框架和公共套件集，支撑业务系统的设计、开发、测试、发布和运行的全过程。

SG-UAP集成开发工具以Eclipse为基础，实现方式标准、开放，符合业务主流，扩展提升模型设计、权限模型集成及场景代码生成等方面的能力。平台展现框架基于Ajax、DHTM和DOM等技术实现，为交互式Web应用提供丰富可扩展的界面展现组件，统一美观的界面风格，提升了用户体验。数据缓存以开源成熟产品Ehcache为基础，为平台其他组件及应用系统提供缓存数据访问支撑，降低数据库访问次数，进而提高平台应用系统的性能。

4 系统实现效果

依据上述技术架构思路，严格按照软件工程要求进行需求调研、概要设计、系统实现和系统测试，并对每个节点的文档进行分类编码管理和评审，完成系统的开发工作，实现了新产品样机试制全过程管理，效果如图5、图6所示。

图5 系统效果图

图6 移动应用效果图

5 结语

结合试制分厂样机制造管理特点，完善了样机制造管理流程，实现试制分厂样机制造的可视化管理，提升工作效率，提高管理水平。

1）统一样机制造工作流程，实现样机制造的数字化全过程管理，壮大新产品样机制造软实力，有效支撑“五位一体”落地实施。明确流程管理中各业务人员角色分工和科学的权限设置，提升业务处理效率和系统的易用性。

[1] 中华人民共和国工业和信息化部．中国制造[EB/OL]．(2015)．https：//www．miit．gov．cn．

[2] 国家电网有限公司．泛在电力物联网建设大纲[Z]．2019．

[3] 韩冰．基于产品设计的研发项目管理体系研[EB/OL]．(2016)．http//www．wanfangdata．com．cn/index．html．

[4] 国家电网有限公司．移动互联应用建设规范[Z]．2016．

[5] 国家电网有限公司．应用系统统一开发平台[Z]．2019．