傳統(tǒng)的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)在配方管理、輔助配方設(shè)計(jì)、原料平衡及煙葉品質(zhì)分析評(píng)價(jià)方面做了較為深入的研究，但對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和研發(fā)過(guò)程管理較少涉及。在實(shí)際研發(fā)管理過(guò)程中，存在著研發(fā)數(shù)據(jù)管理分散、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)差、研發(fā)設(shè)計(jì)變更缺乏有效控制手段等問(wèn)題，造成研發(fā)過(guò)程可追溯性差，難以保障產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)信息的一致性。此外，由于研發(fā)管理系統(tǒng)與ERP(EntERPrise Resource Planning)系統(tǒng)、MES(Manufacturing Execution System)系統(tǒng)未能緊密集成，從而造成研發(fā)與生產(chǎn)協(xié)同性不足。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)是以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源一體化集成管理的技術(shù)，其核心思想是研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有序、設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化和資源的共享。近年來(lái)，隨著CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)工程、并行工程、敏捷制造等的應(yīng)用和推廣，PDM技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)機(jī)械、汽車、電子等行業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用，成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息共享，有效管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)，提高研發(fā)效率，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。由于煙草原料農(nóng)產(chǎn)品屬性以及卷煙流程型加工的特點(diǎn)，PDM技術(shù)在煙草加工行業(yè)的應(yīng)用難度較大，目前尚處于起步階段，僅對(duì)PDM技術(shù)在煙草生產(chǎn)應(yīng)用中需解決的產(chǎn)品信息模型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、工作流管理等問(wèn)題進(jìn)行了初步探討。為此，提出了基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)架構(gòu)和功能模塊設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)數(shù)據(jù)和過(guò)程的有效管理和控制，提高研發(fā)與生產(chǎn)的協(xié)同性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

    為實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)數(shù)據(jù)和過(guò)程的有效管理，在研發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中引入了PDM管理理念，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和研發(fā)過(guò)程模型以描述研發(fā)數(shù)據(jù)、過(guò)程以及數(shù)據(jù)和過(guò)程的有機(jī)聯(lián)系和發(fā)展變化。具體設(shè)計(jì)步驟為：①以產(chǎn)品BOM(Bill of Material)為對(duì)象組成框架建立虛擬的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型；②通過(guò)研發(fā)過(guò)程建模，采用工作流管理技術(shù)有效管理和控制研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，并通過(guò)過(guò)程模型與數(shù)據(jù)模型相互關(guān)聯(lián)形成完整的產(chǎn)品、研發(fā)過(guò)程描述以及生產(chǎn)過(guò)程控制相關(guān)描述；③通過(guò)企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型BOM不同視圖的轉(zhuǎn)換和傳遞，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的緊密集成，最終構(gòu)成支持整個(gè)產(chǎn)品形成過(guò)程的信息系統(tǒng)。

    1.1 基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)核心框架和B/S架構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)

    為使架構(gòu)設(shè)計(jì)較好地適應(yīng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和集成性要求，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用B/S架構(gòu)，分為系統(tǒng)層、功能層、用戶層3個(gè)層次，見圖1。系統(tǒng)層支撐系統(tǒng)運(yùn)行；功能層是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和SOA(Service-oriented Architecture)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。其中，應(yīng)用服務(wù)包括研發(fā)管理系統(tǒng)基本功能模塊、資源信息庫(kù)和系統(tǒng)集成模塊。SOA數(shù)據(jù)交換平臺(tái)通過(guò)基于SOA面向服務(wù)架構(gòu)的Web Service接口進(jìn)行業(yè)務(wù)發(fā)布和數(shù)據(jù)整合。

    圖1 基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    1.2 基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)功能框架

    PDM的應(yīng)用功能必須能夠支持整個(gè)產(chǎn)品形成過(guò)程中各個(gè)階段的應(yīng)用需要。根據(jù)卷煙產(chǎn)品形成過(guò)程各階段應(yīng)用及卷煙產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將應(yīng)用功能模塊分為基礎(chǔ)支撐層、核心業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用層3個(gè)層次，功能設(shè)計(jì)見圖2。

    圖2 基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)管理、資源信息庫(kù)和系統(tǒng)集成功能模塊從系統(tǒng)權(quán)限控制、數(shù)據(jù)安全、工作流、數(shù)據(jù)和文檔管理及系統(tǒng)集成方面支撐核心業(yè)務(wù)層的運(yùn)作。其中，資源信息庫(kù)存儲(chǔ)與產(chǎn)品研發(fā)相關(guān)的信息，這些信息按原料、工藝、品質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)、市場(chǎng)等主題分類，并以產(chǎn)品虛擬模型為核心進(jìn)行組織管理。

    核心業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)以研發(fā)設(shè)計(jì)和品質(zhì)管理為核心，以產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)流程管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為主線展開，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)和過(guò)程的管理。其中，①項(xiàng)目管理作為各種研發(fā)活動(dòng)的載體和業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、老產(chǎn)品維護(hù)、課題研究、工藝改進(jìn)和其他科技創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)行管理。②研發(fā)設(shè)計(jì)管理采用工作流技術(shù)管理整個(gè)研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)將配方、工藝、香精香料和包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)的集成，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)的協(xié)同工作和管理控制。③標(biāo)準(zhǔn)管理對(duì)產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的各類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)管理，包括葉組配方、工藝標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)、包裝設(shè)計(jì)樣標(biāo)圖等，通過(guò)權(quán)限、版本、狀態(tài)管理，確保企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件的唯一性和有效性。④原料管理對(duì)煙葉生產(chǎn)、采購(gòu)、復(fù)烤加工、倉(cāng)儲(chǔ)醇化品質(zhì)情況進(jìn)行記錄和管理，并建立煙葉特性數(shù)據(jù)庫(kù)。⑤品質(zhì)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)原料、煙用材料、添加劑、在制品和成品的樣品檢測(cè)、評(píng)吸活動(dòng)、檢測(cè)和評(píng)吸數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，對(duì)研發(fā)過(guò)程中產(chǎn)品的品質(zhì)安全進(jìn)行控制。

    數(shù)據(jù)應(yīng)用分析層基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和輔助設(shè)計(jì)。其中數(shù)據(jù)分析提供成本、配方結(jié)構(gòu)、原料平衡和預(yù)警等分析功能，輔助設(shè)計(jì)功能主要有替代煙搜索、各種品質(zhì)評(píng)價(jià)模型、優(yōu)化算法、規(guī)則庫(kù)等。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

    2.1 卷煙產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模

    產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型是PDM系統(tǒng)的核心。卷煙產(chǎn)品數(shù)據(jù)建模的難點(diǎn)在于模型不僅要盡可能精確地對(duì)產(chǎn)品組成進(jìn)行定義，還要能動(dòng)態(tài)地反映產(chǎn)品的變化。在研發(fā)管理系統(tǒng)中，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和基于繼承技術(shù)的層次式結(jié)構(gòu)類定義構(gòu)建一個(gè)卷煙產(chǎn)品模型，模型中產(chǎn)品組成是一個(gè)多層次的BOM結(jié)構(gòu)。模型將描述產(chǎn)品的對(duì)象分成數(shù)據(jù)對(duì)象和業(yè)務(wù)對(duì)象兩類。其中數(shù)據(jù)對(duì)象主要用于描述組成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元數(shù)據(jù)和各種物理數(shù)據(jù)文件的引用，業(yè)務(wù)對(duì)象描述業(yè)務(wù)過(guò)程產(chǎn)生的各種動(dòng)態(tài)信息。

    如圖3所示，組成某一卷煙產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的元數(shù)據(jù)有原煙、片煙、成品絲、煙用材料、其他在制品等。片煙元數(shù)據(jù)包含年份、品種、產(chǎn)地、等級(jí)等基本屬性，其物理數(shù)據(jù)文件引用有原煙清選方案、配打方案、技術(shù)參數(shù)。這些數(shù)據(jù)文件的引用通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)象描述。業(yè)務(wù)對(duì)象描述某一產(chǎn)品相關(guān)項(xiàng)目、試驗(yàn)、產(chǎn)品規(guī)劃、開發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程規(guī)劃等業(yè)務(wù)活動(dòng)記錄、相關(guān)設(shè)計(jì)文檔和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以葉組配方標(biāo)準(zhǔn)為例，其屬性包括版本號(hào)、葉組配方組成、配方比例、處理狀態(tài)、發(fā)放階段以及標(biāo)準(zhǔn)的文件引用。

    圖3 卷煙產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型（局部）

    在整個(gè)產(chǎn)品模型中，數(shù)據(jù)對(duì)象、業(yè)務(wù)對(duì)象及數(shù)據(jù)對(duì)象和業(yè)務(wù)對(duì)象之間可以建立一對(duì)多或多對(duì)多的聯(lián)系，并構(gòu)成一個(gè)集成的產(chǎn)品模型。業(yè)務(wù)對(duì)象在各種業(yè)務(wù)活動(dòng)中產(chǎn)生，并與數(shù)據(jù)對(duì)象建立有機(jī)的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)描述產(chǎn)品模型的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展變化，如產(chǎn)品版本變更、品質(zhì)改善等情況。此外，根據(jù)對(duì)象間的聯(lián)系可以形成滿足不同需要的視圖，如設(shè)計(jì)視圖、工藝視圖等。各種設(shè)計(jì)文檔和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)模塊生成，對(duì)信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，便于信息的檢索和共享管理。由此集成的卷煙產(chǎn)品模型能清晰和動(dòng)態(tài)地描述產(chǎn)品信息和生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品信息共享。

    2.2 研發(fā)過(guò)程建模

    研發(fā)過(guò)程管理的主要目的是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，使相關(guān)人員協(xié)同工作，并在需要時(shí)進(jìn)行過(guò)程追溯。系統(tǒng)通過(guò)建立研發(fā)過(guò)程模型實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流的控制和管理，過(guò)程模型由業(yè)務(wù)單元、活動(dòng)、角色組成，見圖4。業(yè)務(wù)單元描述工作流程的節(jié)點(diǎn)，如設(shè)計(jì)評(píng)審、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)審核、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布等。活動(dòng)描述具體的業(yè)務(wù)操作，如審核、批準(zhǔn)。角色規(guī)定相應(yīng)的操作者及其所擁有的權(quán)限。過(guò)程模型與產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型之間緊密關(guān)聯(lián)，研發(fā)過(guò)程執(zhí)行的每個(gè)步驟都需要使用產(chǎn)品模型，從而使相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)更新。過(guò)程模型中每個(gè)業(yè)務(wù)單元都具有一個(gè)過(guò)程狀態(tài)標(biāo)識(shí)，隨著業(yè)務(wù)活動(dòng)的發(fā)生，過(guò)程狀態(tài)將產(chǎn)生相應(yīng)變化，同時(shí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中的文檔記錄狀態(tài)也發(fā)生改變，從而使過(guò)程、數(shù)據(jù)、資源保持協(xié)調(diào)一致。例如葉組配方標(biāo)準(zhǔn)的編制、審核、批準(zhǔn)、發(fā)布等業(yè)務(wù)過(guò)程，過(guò)程狀態(tài)標(biāo)識(shí)定義包含編制中、待審核、審核中、待批準(zhǔn)、待發(fā)布等狀態(tài)。相應(yīng)的葉組配方標(biāo)準(zhǔn)也包含編制、審核、發(fā)布、簽收、啟用、停用等狀態(tài)。業(yè)務(wù)流程規(guī)則的定義和文檔狀態(tài)應(yīng)符合ISO質(zhì)量管理要求。

    圖4 研發(fā)過(guò)程模型

    2.3 系統(tǒng)集成

    研發(fā)管理系統(tǒng)的集成包括信息集成和過(guò)程集成兩個(gè)方面。系統(tǒng)主要與MES、ERP、OA及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)間集成，集成信息通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線(ESB，Enterprise Service Bus)實(shí)現(xiàn)交互，集成框架見圖5。為建立企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品視圖，首先應(yīng)使企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保持一致。為此，元數(shù)據(jù)（原料、煙用材料、工藝參數(shù)、計(jì)量單位等）定義統(tǒng)一在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的維護(hù)和審核發(fā)布。

    圖5 基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)集成框架

    研發(fā)管理系統(tǒng)與MES、ERP系統(tǒng)的集成關(guān)鍵是BOM和工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程的集成，BOM是研發(fā)管理系統(tǒng)與MES、ERP系統(tǒng)信息集成的紐帶。在企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型共享的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)不同的需要形成制造BOM、計(jì)劃BOM、成本BOM等所需的視圖信息，實(shí)現(xiàn)與MES、ERP系統(tǒng)的集成。系統(tǒng)與MES的工藝標(biāo)準(zhǔn)和工藝路徑的傳遞通過(guò)建立虛擬的工藝樹模型實(shí)現(xiàn)。工藝樹模型按生產(chǎn)區(qū)域、工段、工序分層建立，在邏輯層描述卷煙工藝路徑，實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)和路徑參數(shù)化。設(shè)計(jì)和輸出工藝標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在工藝樹模型中自由選擇生產(chǎn)區(qū)域、工段和工序，配置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的柔性設(shè)計(jì)和制造。

    研發(fā)管理系統(tǒng)過(guò)程集成涉及從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造加工整個(gè)過(guò)程的監(jiān)控和管理。系統(tǒng)通過(guò)建立和共享企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品視圖，集成研發(fā)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)管理、ERP和MES系統(tǒng)。產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)輸出后在研發(fā)系統(tǒng)中完成審批發(fā)布，并發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)更新通知到MES系統(tǒng)中。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由MES系統(tǒng)獲取并簽收，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的下達(dá)。MES系統(tǒng)將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的啟用、執(zhí)行和停用狀態(tài)通過(guò)消息返回研發(fā)管理系統(tǒng)。研發(fā)管理系統(tǒng)通過(guò)MES系統(tǒng)提供的查詢服務(wù)監(jiān)控與標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行相關(guān)的生產(chǎn)批次和品質(zhì)情況。過(guò)程集成實(shí)現(xiàn)了“單點(diǎn)設(shè)計(jì)，多點(diǎn)生產(chǎn)”模式，滿足了研發(fā)生產(chǎn)一體化的要求。

3 應(yīng)用效果

    基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)的實(shí)施，為研發(fā)部門搭建了一個(gè)支持創(chuàng)新和協(xié)同工作的平臺(tái)，解決了原研發(fā)數(shù)據(jù)分散、無(wú)序、不能充分共享等問(wèn)題。虛擬產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的建立方便了數(shù)據(jù)資料的快速檢索、管理和積累，保障了產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)信息的一致性。系統(tǒng)支持并改善了研發(fā)過(guò)程各環(huán)節(jié)的信息傳輸管理，提高了研發(fā)工作效率，研發(fā)過(guò)程的可追溯性加強(qiáng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)管理。系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)視圖實(shí)現(xiàn)了與MES和ERP的緊密集成，加強(qiáng)了研發(fā)與生產(chǎn)的協(xié)同性，實(shí)現(xiàn)了面向生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)管控和多點(diǎn)生產(chǎn)的品質(zhì)管理。

    在系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，也存在一些不足之處。如系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型未能從更深層次上把握產(chǎn)品的本質(zhì)屬性，化學(xué)成分與感官品質(zhì)方面描述不足，在一定程度上限制了研發(fā)人員對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的使用效果；對(duì)于研發(fā)過(guò)程建模，目前的工作主要是解決規(guī)范管理問(wèn)題，如何建立更加靈活、適應(yīng)柔性的研發(fā)管理，并支持研發(fā)過(guò)程協(xié)同的模型還需進(jìn)一步研究探討。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/

本文標(biāo)題：基于PDM的卷煙產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/solutions/14019310637.html