1前言

    “十一五”期間航天科技集團在“彈、箭、星、船”等武器與宇航產品的研制中承擔了繁重的研制任務，產品類型不僅日趨復雜與多樣，而且技術難度大，周期要求短，傳統(tǒng)的研制模式和技術手段已經不能滿足實現跨越式發(fā)展、提高自主創(chuàng)新能力的要求，迫切需要建立以數字化為核心的航天新型武器系統(tǒng)的先進研制與管理體系。 “十一五”期間，隨著“數字航天”工程的建設與發(fā)展，航天各院及用戶等也對AVIDM軟件的研究與發(fā)展提出了更高、更廣泛的需求，突出地表現在以下方面：

    1.1解決面向業(yè)務的可定制基礎軟件平臺及其二次開發(fā)能力亟待增強

    與國外先進軟件相比，目前的AVIDM雖然具有簡單的底層軟件平臺，但對基礎業(yè)務的支撐能力、開放能力和擴展能力不夠，沒有形成對外統(tǒng)一的集成開發(fā)環(huán)境，沒有提供規(guī)范的二次開發(fā)接口，造成用戶基于平臺的自主開發(fā)能力和增值能力較低，造成眾多功能性的擴展工作都需要依賴軟件廠商的定制服務，難以充分發(fā)揮用戶自主的改進與創(chuàng)造能力。

    1.2以型號項目管理為核心的跨廠所協(xié)同管理模式尚未形成

    “十五”期間，部分廠所已在AVIDM系統(tǒng)上開展了型號計劃管理的嘗試，在取得成功的基礎上，正在向項目管理的縱深領域延伸，依托AVIDM平臺建設型號的項目管理系統(tǒng)已成為航天AVIDM工程的一大亮點，并得到各院及廠所領導的廣泛認同。因此必須進一步深化AVIDM項目管理技術研究，實現對型號計劃、資源、質量等的綜合管理，為院級跨廠所的管理協(xié)同奠定基礎。

    1.3基于全三維模型的全局復雜產品結構的構型管理及數據中心建設還難以全面滿足當前的工程應用要求

    “十五”期間應用還主要分布在廠所級，數據普遍依靠交換而非共享方式。“十一五”期間航天各院要廣泛開展院級的異地協(xié)同工程的建設，迫切期望基于AVIDM系統(tǒng)實現對型號系統(tǒng)級的全局復雜產品結構的統(tǒng)一配置與構型管理，支持型號系統(tǒng)級的批、發(fā)、次的精細管理，并以此為基礎建設院級的數據中心，形成邏輯上唯一的數據源，為開展院級協(xié)同奠定基礎。

    1.4設計/工藝/制造/裝配之間的并行協(xié)同能力較低，不利于快速研制體系的建設

    “十五”期間AVIDM系統(tǒng)所支持的功能主要側重于型號設計階段，對型號工藝、加工及制造過程的管理能力較弱，且應用基本上局限在廠所級，不僅設計和工藝、制造、裝配之間的并行協(xié)同能力較低，而且相互之間的數據共享和集成程度也較弱，不利于型號快速研制體系的建設，迫切需要通過自研、引進和集成相結合的方式取得突破。

    1.5對CAE應用集成的解決方案支持不夠，難以系統(tǒng)地開展多學科綜合設計與優(yōu)化工作

    采用CAE的綜合分析和仿真技術提高型號設計的整體性能和整體質量，已經成為型號設計上水平工程的重要標志。目前航天各廠所在CAE應用方面積累了很多寶貴的經驗和工具，迫切需要和AVIDM系統(tǒng)實現集成，并充分利用AVIDM系統(tǒng)中的各類工程數據，建立開展多學科綜合設計與優(yōu)化的工作平臺，不斷提高型號的設計質量。

2研究目標及重要性

    針對“十一五”航天產品快速研制的要求，在對PLM核心關鍵技術研究和攻關的基礎上，以航天自主知識產權的AVIDM第三代產品為基礎，研制了出支持復雜航天產品創(chuàng)新設計的可定制PLM系統(tǒng)，并結合“數字航天”工程開展了復雜產品PLM應用工程驗證，形成了面向航天行業(yè)PLM解決方案，并結合“大運載”和“探月工程”進行了工程應用驗證。

3解決方案和研究內容

    AVIDM產品可以實現從需求、設計、工藝到生產制造等產品研制的全生命周期管理，并且緊密結合用戶應用需求，跟蹤業(yè)界領先技術發(fā)展，提供行業(yè)解決方案。

    AVIDM建立在J2EE這一企業(yè)級復雜應用系統(tǒng)開發(fā)平臺之上，遵循J2EE技術規(guī)范，可以根據數據規(guī)模和業(yè)務復雜程度對WEB Server、App Serve進行靈活部署，滿足大型企業(yè)應用對系統(tǒng)伸縮性和可擴展性的要求。其次在開發(fā)過程中采用MVC框架，使得展現層、業(yè)務層、數據層之間進行了很好的隔離，適應于國防軍工行業(yè)對型號研制過程的復雜性和可定制性的要求。同時由于廣泛采用國際標準（WFMC、XML、SMTP、POP3）并在業(yè)務流程處理中加入了對行業(yè)標準的支持，為集成企業(yè)內部各異構業(yè)務系統(tǒng)（CAX、ERP、SCM）和進行之間的數據交換提供了技術保障，滿足了企業(yè)級系統(tǒng)架構對集成性和開放性的要求。此外AVIDM在中間件、數據庫、操作系統(tǒng)等各個層面上都得到了廣泛平臺支持，為靈活適應各企業(yè)的應用環(huán)境奠定了基礎。

    AVIDM提供了基礎模塊、配置模塊和可選模塊。基礎模塊主要通過工作流，實現電子文檔與產品結構的管理。配置模塊則提供了一種機制，可以根據企業(yè)的具體情況配置AVIDM的系統(tǒng)參數，達到對數據的個性化定制和管理。可選模塊則提供了更進一步的管理，包括二次開發(fā)模塊、計劃管理、協(xié)同以及聯(lián)邦跨域管理等。AVIDM通過標準的、基于Web的體系結構支持數據采集、可視化與過程集成和管理技術，作為企業(yè)應用集成的核心，可以實現與ERP等外部系統(tǒng)的集成，實現數據交流，如圖1所示。

圖1 神舟AVIDM多層分布式軟件體系架構

    通過模塊化方式，可以滿足不同層次用戶需求，主要包括以下方面:

3.1 過程項目管理

    項目管理以產品研制的過程模型為控制主線，貫穿于項目管理的整個過程。過程模型主要由產品的WBS任務分解結構以及針對復雜任務的各類技術流程組成，在過程模型中充分結合了與計劃流程的接口和信息交換，不僅能夠滿足國防型號的研制過程，也能夠滿足一般企業(yè)基于項目管理的研制過程。其主要功能包括：項目分解結構（WBS）管理、計劃管理、技術流程管理、資源管理、項目及技術流程模板管理、項目執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控、項目的動態(tài)調整、項目信息匯總以及項目管理屬性的配置等。

    3.2 電子圖文檔管理

    文檔管理用于管理產品研制過程中的所有文檔資料，實現對文檔的全生命周期管理，既可作為通用的檔案管理系統(tǒng)運行，又可集成于過程與項目管理及產品配置管理模塊，滿足復雜產品的設計要求。其主要功能包括：個人工作區(qū)管理、三庫（設計庫、受控庫和產品庫）管理、分類管理、模板管理、權限管理、更改管理、版本管理、文檔的創(chuàng)建、檢入/檢出、下載、預覽與批注、打包、送審、檢索、相關流程的查詢/監(jiān)控、信息訂購以及網絡共享等。

    3.3產品結構和配置管理

    產品結構與配置管理為產品的配置管理員提供對產品結構、視圖、BOM表和技術狀態(tài)進行管理的工具，包括產品結構管理、產品視圖管理、技術狀態(tài)管理、配置項管理、關聯(lián)管理、送審管理、借用管理、抽圖管理、可選件管理、替代件管理、零件庫維護、BOM表管理、產品變型管理、配置項查詢管理以及CAD信息提取等。

    3.4工作平臺和個性化配置

    為AVIDM 系統(tǒng)中的所有人員提供方便處理工作任務、完成各項工作的平臺，包括任務管理、郵件管理、記事本、日歷以及消息工具AVIDM IM等。用戶使用該工具可以收發(fā)基于標準郵件協(xié)議的電子郵件，可處理工作流引擎和項目引擎發(fā)送來的各類任務，可存儲各類記事項，并將任務、郵件、記事項與圖形化的日歷以及具有郵件、任務和計事項提醒功能的AVIDM IM集成起來。

    3.5工作流管理

    工作流管理提供系統(tǒng)中所有流程的自動化平臺，該系統(tǒng)采用WFMC標準，包括圖形化流程定義器、分布式工作流引擎、圖形化流程監(jiān)控器以及工作平臺管理等功能。用戶可以定義并/串行、反饋、跳轉、循環(huán)、條件選擇、子流程以及嵌套流程等多種復雜的流程路由關系。同時，系統(tǒng)支持動態(tài)選人、基于組織和角色的人員指派以及任務轉寄等各項靈活的控制機制。另外，通過子流程也可以對具有協(xié)作關系的多個異地、聯(lián)邦系統(tǒng)之間進行流程任務的跨系統(tǒng)分發(fā)和管理。

    3.6系統(tǒng)與安全管理

    對AVIDM 系統(tǒng)以及各產品進行管理，通過構建全方位的安全基礎，實現對人員、角色、組織和域的管理。在AVIDM中設置了系統(tǒng)管理員和產品管理員，分別對整個系統(tǒng)和所屬產品進行配置、監(jiān)控和管理。

    另外，AVIDM中設置了獨立的審計管理員，通過對系統(tǒng)用戶的日常行為進行安全監(jiān)督和審計，包括日志的配置、日志的管理/維護、導入/導出以及日志查詢/統(tǒng)計等，實現對系統(tǒng)的監(jiān)控。

    3.7建模與輔助工具集

    為滿足用戶靈活定制系統(tǒng)的要求，提供一個快速搭建個性化應用系統(tǒng)的工具，可以進行文檔對象及分類建模、圖標建模、管理屬性建模、查找表建模、產品結構配置項建模以及結構組成關系建模等。

    同時，提供了二次開發(fā)接口和各種輔助工具，包括編碼工具、計算結果可視化工具、WEB報表工具、Office集成工具以及CAD集成工具等。

    3.8聯(lián)邦系統(tǒng)集成

    為具有協(xié)作關系的兩個或多個AVIDM 系統(tǒng)，提供系統(tǒng)互聯(lián)、郵件通訊、數據共享、網絡發(fā)放、消息發(fā)布、跨域工作流和跨域協(xié)同工作環(huán)境支持的企業(yè)級集成和管理功能。

4研究成果

    目前，AVIDM數據管理系統(tǒng)不僅成為支撐航天“彈、箭、星、船”日常研制工作的不可或缺的基本工作平臺，也已經成為航天大運載火箭等型號的科研生產信息化系統(tǒng)建設核心基礎軟件。同時，基于AVIDM數據管理系統(tǒng)已經陸續(xù)開發(fā)出了一系列業(yè)務應用系統(tǒng)，并完成了與現有業(yè)務系統(tǒng)的集成，實現了基于統(tǒng)一核心軟件平臺的一體化應用。通過該項技術的成功應用，帶動了航天以數字化為核心的先進工業(yè)體系的建立，也促進了航天型號研制模式從傳統(tǒng)手工方式向以“集成化、協(xié)同化、流程化、標準化”等為基本特征的數字化方式的轉變，極大地提高了航天型號產品的數字化管理水平和研制能力，為支撐“十一五”航天型號研制任務的全面完成奠定了良好基礎。

    已實現關鍵部段級結構件的協(xié)同設計與制造。一院開展了院級型號數據管理中心系統(tǒng)建設，構建了大運載、戰(zhàn)略武器等五個型號的產品結構樹；基于框架軟件建立的一部、12所、14所、18所、211廠、703所等廠所間協(xié)同設計系統(tǒng)已經開始試運行，有效地支持了型號產品異地協(xié)同設計。一院設計部與制造廠之間建立了基于框架軟件的型號數字化協(xié)同設計與制造環(huán)境，工藝設計可以早期介入，初步實現了型號關鍵部段級結構件的協(xié)同設計與制造。

    作為通用的制造業(yè)產品數據管理平臺，不但在航天領域建立起一批面向各類武器裝備及宇航產品的設計、分析、制造和管理的先進集成與協(xié)同工程體系，也已經在兵器、核工、中電等其他國防軍工行業(yè)以及汽車、機械、家電等其他民用制造行業(yè)得到了部分應用推廣，目前AVIDM系統(tǒng)在航天內外的應用單位已經達到80家，大大節(jié)約了科研經費的投入。