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(chǎn)品的研制中承擔(dān)了繁重的研制任務(wù)，產(chǎn)品類型不僅日趨復(fù)雜與多樣，而且技術(shù)難度大，周期要求短，傳統(tǒng)的研制模式和技術(shù)手段已經(jīng)不能滿足實現(xiàn)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(shù)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(shù)字航天”工程的建設(shè)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(xiàn)在以下方面：

    1.1解決面向業(yè)務(wù)的可定制基礎(chǔ)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(chǔ)業(yè)務(wù)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(wù)，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(chǔ)上，正在向項目管理的縱深領(lǐng)域延伸，依托AVIDM平臺建設(shè)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(lǐng)導(dǎo)的廣泛認(rèn)同。因此必須進一步深化AVIDM項目管理技術(shù)研究，實現(xiàn)對型號計劃、資源、質(zhì)量等的綜合管理，為院級跨廠所的管理協(xié)同奠定基礎(chǔ)。

    1.3基于全三維模型的全局復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的構(gòu)型管理及數(shù)據(jù)中心建設(shè)還難以全面滿足當(dāng)前的工程應(yīng)用要求

    “十五”期間應(yīng)用還主要分布在廠所級，數(shù)據(jù)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(shè)，迫切期望基于AVIDM系統(tǒng)實現(xiàn)對型號系統(tǒng)級的全局復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一配置與構(gòu)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(chǔ)建設(shè)院級的數(shù)據(jù)中心，形成邏輯上唯一的數(shù)據(jù)源，為開展院級協(xié)同奠定基礎(chǔ)。

    1.4設(shè)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(shè)

    “十五”期間AVIDM系統(tǒng)所支持的功能主要側(cè)重于型號設(shè)計階段，對型號工藝、加工及制造過程的管理能力較弱，且應(yīng)用基本上局限在廠所級，不僅設(shè)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(shù)據(jù)共享和集成程度也較弱，不利于型號快速研制體系的建設(shè)，迫切需要通過自研、引進和集成相結(jié)合的方式取得突破。

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

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

2研究目標(biāo)及重要性

    針對“十一五”航天產(chǎn)品快速研制的要求，在對PLM核心關(guān)鍵技術(shù)研究和攻關(guān)的基礎(chǔ)上，以航天自主知識產(chǎn)權(quán)的AVIDM第三代產(chǎn)品為基礎(chǔ)，研制了出支持復(fù)雜航天產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的可定制PLM系統(tǒng)，并結(jié)合“數(shù)字航天”工程開展了復(fù)雜產(chǎn)品PLM應(yīng)用工程驗證，形成了面向航天行業(yè)PLM解決方案，并結(jié)合“大運載”和“探月工程”進行了工程應(yīng)用驗證。

3解決方案和研究內(nèi)容

    AVIDM產(chǎn)品可以實現(xiàn)從需求、設(shè)計、工藝到生產(chǎn)制造等產(chǎn)品研制的全生命周期管理，并且緊密結(jié)合用戶應(yīng)用需求，跟蹤業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)發(fā)展，提供行業(yè)解決方案。

    AVIDM建立在J2EE這一企業(yè)級復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺之上，遵循J2EE技術(shù)規(guī)范，可以根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模和業(yè)務(wù)復(fù)雜程度對WEB Server、App Serve進行靈活部署，滿足大型企業(yè)應(yīng)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(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層之間進行了很好的隔離，適應(yīng)于國防軍工行業(yè)對型號研制過程的復(fù)雜性和可定制性的要求。同時由于廣泛采用國際標(biāo)準(zhǔn)（WFMC、XML、SMTP、POP3）并在業(yè)務(wù)流程處理中加入了對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支持，為集成企業(yè)內(nèi)部各異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（CAX、ERP、SCM）和進行之間的數(shù)據(jù)交換提供了技術(shù)保障，滿足了企業(yè)級系統(tǒng)架構(gòu)對集成性和開放性的要求。此外AVIDM在中間件、數(shù)據(jù)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(yīng)各企業(yè)的應(yīng)用環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。

    AVIDM提供了基礎(chǔ)模塊、配置模塊和可選模塊。基礎(chǔ)模塊主要通過工作流，實現(xiàn)電子文檔與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理。配置模塊則提供了一種機制，可以根據(jù)企業(yè)的具體情況配置AVIDM的系統(tǒng)參數(shù)，達到對數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)的、基于Web的體系結(jié)構(gòu)支持?jǐn)?shù)據(jù)采集、可視化與過程集成和管理技術(shù)，作為企業(yè)應(yīng)用集成的核心，可以實現(xiàn)與ERP等外部系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交流，如圖1所示。

圖1 神舟AVIDM多層分布式軟件體系架構(gòu)

    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(chǎn)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(chǎn)品的WBS任務(wù)分解結(jié)構(gòu)以及針對復(fù)雜任務(wù)的各類技術(shù)流程組成，在過程模型中充分結(jié)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(jié)構(gòu)（WBS）管理、計劃管理、技術(shù)流程管理、資源管理、項目及技術(shù)流程模板管理、項目執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控、項目的動態(tài)調(diào)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(chǎn)品研制過程中的所有文檔資料，實現(xiàn)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(chǎn)品配置管理模塊，滿足復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計要求。其主要功能包括：個人工作區(qū)管理、三庫（設(shè)計庫、受控庫和產(chǎn)品庫）管理、分類管理、模板管理、權(quán)限管理、更改管理、版本管理、文檔的創(chuàng)建、檢入/檢出、下載、預(yù)覽與批注、打包、送審、檢索、相關(guān)流程的查詢/監(jiān)控、信息訂購以及網(wǎng)絡(luò)共享等。

    3.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理

    產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理為產(chǎn)品的配置管理員提供對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、視圖、BOM表和技術(shù)狀態(tài)進行管理的工具，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、產(chǎn)品視圖管理、技術(shù)狀態(tài)管理、配置項管理、關(guān)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(chǎn)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(wù)、完成各項工作的平臺，包括任務(wù)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(biāo)準(zhǔn)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(wù)，可存儲各類記事項，并將任務(wù)、郵件、記事項與圖形化的日歷以及具有郵件、任務(wù)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(biāo)準(zhǔn)，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(zhuǎn)、循環(huán)、條件選擇、子流程以及嵌套流程等多種復(fù)雜的流程路由關(guān)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(wù)轉(zhuǎn)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(guān)系的多個異地、聯(lián)邦系統(tǒng)之間進行流程任務(wù)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(chǎn)品進行管理，通過構(gòu)建全方位的安全基礎(chǔ)，實現(xiàn)對人員、角色、組織和域的管理。在AVIDM中設(shè)置了系統(tǒng)管理員和產(chǎn)品管理員，分別對整個系統(tǒng)和所屬產(chǎn)品進行配置、監(jiān)控和管理。

    另外，AVIDM中設(shè)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(dǎo)入/導(dǎo)出以及日志查詢/統(tǒng)計等，實現(xiàn)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(yīng)用系統(tǒng)的工具，可以進行文檔對象及分類建模、圖標(biāo)建模、管理屬性建模、查找表建模、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置項建模以及結(jié)構(gòu)組成關(guān)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(jié)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(guān)系的兩個或多個AVIDM 系統(tǒng)，提供系統(tǒng)互聯(lián)、郵件通訊、數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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(jīng)成為航天大運載火箭等型號的科研生產(chǎn)信息化系統(tǒng)建設(shè)核心基礎(chǔ)軟件。同時，基于AVIDM數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出了一系列業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，并完成了與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)了基于統(tǒng)一核心軟件平臺的一體化應(yīng)用。通過該項技術(shù)的成功應(yīng)用，帶動了航天以數(shù)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(biāo)準(zhǔn)化”等為基本特征的數(shù)字化方式的轉(zhuǎn)變，極大地提高了航天型號產(chǎn)品的數(shù)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(wù)的全面完成奠定了良好基礎(chǔ)。

    已實現(xiàn)關(guān)鍵部段級結(jié)構(gòu)件的協(xié)同設(shè)計與制造。一院開展了院級型號數(shù)據(jù)管理中心系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)建了大運載、戰(zhàn)略武器等五個型號的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)開始試運行，有效地支持了型號產(chǎn)品異地協(xié)同設(shè)計。一院設(shè)計部與制造廠之間建立了基于框架軟件的型號數(shù)字化協(xié)同設(shè)計與制造環(huán)境，工藝設(shè)計可以早期介入，初步實現(xiàn)了型號關(guān)鍵部段級結(jié)構(gòu)件的協(xié)同設(shè)計與制造。

    作為通用的制造業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺，不但在航天領(lǐng)域建立起一批面向各類武器裝備及宇航產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造和管理的先進集成與協(xié)同工程體系，也已經(jīng)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(yīng)用推廣，目前AVIDM系統(tǒng)在航天內(nèi)外的應(yīng)用單位已經(jīng)達到80家，大大節(jié)約了科研經(jīng)費的投入。