为满足产品研制不断增长的业务需求，中国航发控制系统研究所（以下简称：研究所）实施了产品数据管理系统（PDM）[员]，工艺设计与管理系统（MPMLINK）[2]、采购管理系 统（SMS）以及现场制造执行系统（MES）[3]，成功构建了企业级的产品数据管理平台、工艺管理平台以及生产制造系 统，实现了型号研制数据的集中管理，工艺数据的结构化、知识化管理，生产现场制造的工序级管理，有力地支撑了型号研制工作。

但是，随着研究所型号研制任务的不断增加，任务复杂度的不断加深，信息化平台间的数据、流程交互的需求越来越迫切，研究所深刻意识到，打破“信息孤岛”，实现研发与制造协同已成为业务急需和技术发展的趋势。研究所必须尽早实现设计与工艺协同、工艺与制造协同，进而极大提升设计、工艺管理水平，最大限度地缩短产品研制周期，提高产品研制质量。因此，研究所按照两化融合管理体系的要求开展数字化协同研制能力打造。

1 协同研制项目策划

1.1 业务现状分析与建设目标

业务现状分析：设计数据、工艺数据难以在工艺、工 装、制造等部门之间进行共享和重用；型号研制中的知识难以得到借鉴和重用，严重影响到了工作效率的提高和型号研制质量的改进。各部门进行数据交换和信息沟通交流 时，还大量普遍采用了手工发送、纸质文件等传统方式。PDM/MPMlink 系统、SMS 系统、MES 系统之间缺乏有效的集成，在很大程度上阻止了数据的有效传递。

建设目标：以研究项目为核心，基于现有的信息系统，通过管理、业务和技术的融合和创新，构建面向产品全生命周期的、设计工艺制造一体化的研制协同，将研制过程中的协作部门、业务过程和应用有效地整合在一起，以大幅度缩短型号研制周期、降低研制成本和提高产品质量，为型号研制成功提供有力的保障。

1.2 需求分析

数字化协同研制技术是通过设计、工艺、制造的协同来实现，目前我所研发和工艺设计数据在 PDM 中进行管 理，生产计划和采购计划在 PMIS 中进行管理，SMS 系统负责采购管理，生产制造过程在制造执行系统（MES）系统得到实现，但是研发-制造之间的协同壁垒还没打通，彼此间是割裂的，完整的协同研制流程和基于该流程的组织模式尚未建立。

2 项目实施

2.1 总体架构

基于现有的 IT 基础，构建型号数字化协同研制平台，如图 1，建设内容涵盖设计制造协同、技术状态管理、多系统集成等，并依据新业务流程优化组织结构。

图 1 项目总体架构

2.2 设计制造协同

设计制造协同主要用于打通设计与制造之间的数字信息传递链路，使工艺设计人员能够在设计环节基于设计师发放的结构化 EBOM 进行开展工艺性审查、工艺准备等活动，并将 EBOM 传递给 SMS 系统进行提前采购，工艺设计的 MBOM 最终传递到 MES 中指导产品生产。

2.2.1 协同业务流程

设计制造协同，当前型号研制任务艰巨，当前的工作重点是实现研发与制造之间的协同工作，规范研制流程，提高产品研制效率。因此既要实现 PDM 中 EBOM 即设计BOM 的生成，并能将 EBOM 传递给工艺设计人员和采购人员，开展工艺设计形成 MBOM[4]即制造 BOM 的生成，同时能让 MBOM 能够准确传递到生产现场并实现。根据这个模式优化组织结构及业务流程，具体如下：

原来的流程模式如图 2。

图 2 原流程模式

存在以下几个问题： 淤在设计人员本地计算机上进行 EBOM 的导出导入，版本控制风险大； 于人工操作过程繁杂，效率低下； 盂制造现场的工艺路线在 MES 中手工维护； 榆工艺文件设计审签完必须归档后才能以纸质的形式发到现场，效率低。设计制造协同流程优化实施后，如图 3。

图 3 新流程模式

流程优化的效果如下： 淤实现了 PDM/MPMLink 与 SMS 的集成，使 EBOM 等设计信息能流转到SMS 系统中进行采购和配套出库； 于实现了 PDM/MPMLink 与 MES 集 成，工艺文件在到档案归档的同时，下发给 MES，实现了流程的并行。

2.2.2 组织结构优化

原来组织结构的模式是：设计组人员只对设计负责，工艺组人员只对工艺设计负责，生产单元只对制造负责，彼此间是割裂的，不联动。

针对上述组织结构及业务流程存在的问题，当前的工作重点是实现研发与制造之间的协同工作，规范研制流程，提高产品研制效率。经过本项目的实施，梳理了基于信息化的研制模式，将电子设计、电子工艺和电子装配合并成立了电子 COE 工程部，并 成立了“工程组”，包含设计 CAD 人员及工艺 DFM 审查人员，共同对 PCB 设计工程负责。

2.3 技术实现

数据的发送和接收都以数据包的形式系统后台自动进行传递和解析。在 PDM 和 MPMLink 的集成中，实现了基于 BOM 的关联集成。在 MPMLink 与 MES 的集成中，实现了 MBOM 和工艺信息的由设计向制造传递。

2.3.1 定义集成数据

定义发放/接收数据类型，包括离散的数据对象和基于产品结构的成套数据，数据类型可包括：产品设计结构（EBOM），MBD 三维模型、零部件（Part）、可视化文件、制造BOM（MBOM）、技术文件、技术通知单/更改单。

2.3.2 集成实现

PDM 系统集中存放和管理产品的设计及工艺信息， 对制造工艺技术状态、制造工艺过程进行数字化管理，这些信息是下游生产、采购等业务环节开展工作的基础。通过将 PDM/MPMLink/SMS/MES 系统的集成，从根本上打通了设计、工艺、制造、采购各环节的研制数据链路，如图 4。

图 4 系统集成模式

通过各系统的集成二次开发，实现设计与工艺的协同设计，在成熟度模型下，开展并行工程，缩短研制周期。实现从设计到工艺变更的闭环管理，基础数据的设计更改自动通知到相关工艺文件的更改，减少重复数据维护、避免漏改，保证数据的有效性可靠性；工程设计完成后生产设计基线，将 EBOM 传递给 SMS 系统进行采购；工艺设计完成后生成制造基线，走归档审签流程，在审签归档结束的同时将工艺设计信息通过传递给现场，确保设计数据到现场的唯一性。

2.4 成效分析

PDM 系统集中存放和管理产品的设计及工艺信息， 对制造工艺技术状态、制造工艺过程进行数字化管理，这 些信息是下游采购、生产等业务环节开展工作的基础。同 时，在工艺设计师也需要查看和调用物资编码等共性基础数据。

该项目实施后设计效率：工艺文件编制耗时由 8 小时降低为 4 小时；通用内容自动生成，低级错误明显降低；下达到 MES 中工序编制由原来的 2 小时降低为 0 小时，直接推送，没有了重复工作。

3 结论

本文提出了数字化协同研制集成方案，并通过需求分 析、组织结构和流程优化、技术实现、成效分析项目实施的四个过程得到了开发实现，有效建立起数字化设计、工艺管理、制造的集成研制环境，以 BOM 和技术状态管理为核 心，通过元器件管理、协同设计管理、图文档管理、变更管理等贯穿产品研制全过程管理方式，加速设计迭代，缩短研制周期，降低设计人员的重复劳动，减轻人为操作带来的风险，提升产品品质。对航空军工业的数字化协同设计和数字化工艺集成制造提供有益的借鉴和思路。

作者 中国航发控制系统研究所 尤杰

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