1、S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n科技与创新 2023 年 第 04 期 1 6 1 文章编号：2095-6835（2023）04-0161-04P L M 在 核 燃 料 元 件 制 造 业 中 的 应 用 研 究甘德英，余 辉（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜宾 644000）摘 要：为 满 足 公 司 在 核 燃 料 产 品 制 造 和 工 艺 开 发 项 目 管 理、技 术 状 态 管 理、工 艺 设 计 数 据 管 理、工 程变 更 控 制 及 设 计 制 造 业 务 一 体 化 等 方 面 的
2、应 用 需 求，通 过 对 公 司 产 品 生 产 研 发 制 造 业 务 过 程 管 理 现 状 的分 析，结 合 PLM 系 统 平 台，建 立 了 统 一 的 产 品 全 生 命 周 期 数 据 管 理 系 统。实 现 由 PLM 平 台 驱 动 产 品制 造 和 工 艺 开 发 项 目 的 管 理 过 程，建 立 了 项 目 执 行 管 理 标 准 体 系，实 现 对 项 目 进 度、风 险 和 问 题 的 实 时监 控，规 范 化 项 目 过 程 管 理，实 现 了 技 术 状 态 的 动 态 管 理，建 立 了 工 艺 设 计 数 据 和 流 程 管 理。关 键 词：全 生 命 周
3、 期；工 艺 技 术；项 目 管 理；PLM中 图 分 类 号：TP391 文 献 标 志 码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.04.048PLM（Product Lifecycle Management）包 括 计 算 机辅 助 设 计、辅 助 制 造、辅 助 工 程 分 析 及 产 品 数 据 管 理 4个 方 面（即 CAD/CAM/CAE/PDM）。其 主 要 用 于 产 品开 发 与 制 造 企 业 在 产 品 规 划、概 念 设 计、详 细 设 计、功 能 验 证、制 造、维 护、改 型 创 新 等 各 个 环 节。在 国内，PLM 系 统 得 到 了 广
4、 泛 的 应 用，如 航 空 行 业 的 飞 机数 字 化 样 机、航 天 行 业 的 神 舟 系 列、铁 道 行 业 的 3 次大 提 速、造 船 行 业 的 船 检 系 统、机 械 行 业 的 甩 图 板 工程 等。PLM 的 应 用 加 快 了 设 计 生 产 制 造 等 过 程，推 动了 企 业 经 济 效 益 的 提 高1。近 年 来，PLM 已 推 广 至 核 电 领 域，国 外 西 屋、阿海 珐 及 国 内 中 核2等 公 司 均 采 用 该 方 案 管 理 设 备 产 品研 发 设 计。按 照 集 团 公 司“加 快 推 进 核 工 业 数 字 化、智 能 化 转 型”和 精
5、细 化 管 理 要 求 及 公 司 新 时 代 发 展 战略，公 司 根 据 多 年 的 核 燃 料 元 件 制 造 经 验，探 索 基 于PLM 系 统 的 核 燃 料 元 件 产 品 制 造 及 工 艺 开 发 管 理 的 应用，实 现 由 PLM 平 台 驱 动 产 品 制 造 和 工 艺 开 发 项 目 的管 理 过 程，建 立 项 目 执 行 管 理 标 准 体 系，实 现 对 项 目进 度、风 险 和 问 题 的 实 时 监 控，规 范 化 项 目 过 程 管 理，实 现 技 术 状 态 的 动 态 管 理，建 立 工 艺 设 计 数 据 和 流 程管 理。1 建 设 背 景公 司
6、 核 燃 料 元 件 产 品 种 类 繁 多，对 产 品 设 计、工艺、制 造 等 技 术 资 料、科 研 项 目 的 管 理 仍 采 用 人 工、纸 质 方 式，已 无 法 满 足 公 司 的 管 理 和 应 用 需 求，亟 需在 产 品 工 艺、科 研 项 目、数 据 管 理 应 用 方 面 建 立 一 套信 息 系 统 为 公 司 产 品 全 生 命 周 期 数 据 的 管 理 提 供 系 统平 台 支 撑。对 公 司 相 关 业 务 部 门 进 行 调 研，目 前 公 司的 产 品 生 产 研 发 制 造 业 务 过 程 主 要 面 临 以 下 问 题。1.1 无 项 目 管 理 系
7、统 支 撑 项 目 管 理 业 务公 司 已 有 企 业 标 准 的 项 目 管 理 执 行 规 范，但 是 缺乏 系 统 支 撑，无 法 严 格 落 实 和 贯 彻。虽 有 Project 等 工具 负 责 项 目 计 划 编 制，但 在 实 际 过 程 中，对 项 目 进 度情 况 无 法 做 到 实 时 监 控，对 整 个 项 目 的 管 理 缺 乏 有 效的 平 台 或 措 施 手 段 来 监 控，管 理 者 无 法 详 细 了 解、汇总 项 目 实 际 执 行 情 况。项 目 执 行 过 程 中，项 目 管 理 人 员 对 项 目 计 划 的 执行、项 目 状 态 的 监 控 及 交
8、 付 物 管 理 都 通 过 人 工 方 式 管控。项 目 执 行 过 程 中 的 过 程 文 件 没 有 统 一 的 平 台 维 护管 理，除 应 用 系 统 等 重 要 的 交 付 物 外，项 目 执 行 中 的过 程 文 件 都 分 散 在 业 务 人 员 电 脑 中，没 有 集 中 统 一 管理。项 目 结 束 后，随 时 间 推 移 相 关 过 程 文 件 遗 失 可 能性 逐 渐 增 加。1.2 图 文 档 技 术 资 料 检 索 困 难虽 然 目 前 绝 大 多 数 的 图 文 档 技 术 资 料 已 经 在 协 同办 公 系 统 中 实 现 电 子 化 归 档 管 理，但 是
9、所 有 数 据 缺 乏必 要 的 组 织、分 类 管 理，造 成 图 文 档 资 料 检 索 困 难，极 大 影 响 业 务 人 员 工 作 效 率。1.3 缺 少 以 B O M 为 核 心 的 产 品 数 据 管 理 体 系目 前 在 公 司 技 术 管 理 部 门 没 有 建 立 起 统 一 的 产 品BOM 结 构，技 术 中 心 维 护 了 产 品 BOM 的 上 层 结 构，而 车 间 维 护 了 产 品 BOM 的 下 层 结 构，没 有 形 成 统 一 的产 品 完 整 BOM 结 构。现 有 的 BOM 结 构 并 没 有 发 挥 组 织 技 术 文 件 数 据及 生 产 产
10、 品 相 关 汇 总 信 息 的 作 用，对 研 发 和 生 产 过 程的 业 务 价 值 有 限。科技与创新 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n 1 6 2 2023 年 第 04 期1.4 缺 少 结 构 化 管 理 和 控 制 更 改 体 系缺 乏 规 范 化 更 改 过 程 管 理，缺 少 更 改 影 响 分 析，对 问 题 报 告、更 改 单 等 文 件 未 进 行 关 联，针 对 更 改 查找 相 关 数 据 困 难，缺 少 结 构 化 更 改 数 据 管 理。1.5 业 务 报 表 汇 总 统 计
11、 不 够 全 面由 于 目 前 系 统 管 理 的 数 据 不 完 整，无 法 对 系 统 的数 据 进 行 自 动 统 计 分 析，报 表 信 息 几 乎 通 过 手 工 整 理，导 致 管 理 人 员 工 作 量 大，而 且 很 难 确 保 数 据 的 完 整 性、正 确 性、实 时 性，无 法 给 相 关 业 务 部 门 提 供 及 时、准确 的 信 息。2 建 设 思 路 及 内 容2.1 建 设 思 路统 筹 规 划，分 步 实 施：PLM 项 目 建 设 思 路 应 依 据“整 体 规 划、分 步 实 施、逐 步 深 化”的 策 略 开 展。PLM平 台 建 设 涉 及 公 司 未
12、 来 相 关 信 息 化 整 体 建 设 规 划 布局，需 要 按 照 公 司 和 集 团 整 体 信 息 化 建 设 战 略 进 行 项目 整 体 规 划，按 照 公 司 PLM 应 用 相 关 业 务 需 求 和 公 司信 息 化 成 熟 度，进 行 PLM 系 统 平 台 的 分 布 实 施，逐 渐深 化 应 用 推 广。流 程 导 向，增 值 业 务：以 公 司 产 品 研 制 业 务 流 程为 主 线，瞄 准 行 业 先 进 产 品 制 造 与 管 理 模 式 发 展 方 向和 相 关 具 体 信 息 化 建 设 内 容，加 强 公 司 信 息 化 建 设 与生 产 制 造 业 务
13、的 融 合。支 持 PLM 环 境 下 产 品 研 发 数 据的 有 效 承 接 管 理，支 持 公 司 在 制 造 模 式 转 变 和 创 新 环境 下，显 著 提 升 公 司 信 息 化 建 设 对 业 务 的 价 值 贡 献。集 成 应 用，协 同 创 新：在 公 司 统 一 规 划 指 引 下，有 效 整 合 各 种 内 部 业 务 模 式，建 立 产 品 制 造、管 理 和多 专 业 协 同 的 产 品 协 作 制 造 应 用 体 系，实 现 各 种 工 具和 信 息 平 台 的 集 成 化 应 用，避 免 零 散 管 理 信 息 系 统 建设 与 公 司 业 务 功 能 的 分 立
14、，实 现 一 体 化 产 品 生 产 制 造。2.2 建 设 内 容当 前 处 于 生 产 制 造 环 节，公 司 的 产 品 研 制 依 托 具体 的 核 电 建 设 项 目 进 行。公 司 在 产 品 研 制 数 据 管 理 上，按 照 项 目 的 方 式 管 理 产 品 研 制 过 程，并 根 据 设 计 院 的产 品 设 计 图 纸 信 息 在 公 司 内 部 建 立 一 套 完 整 的 产 品 生产 制 造 应 用 数 据 以 推 动 公 司 后 续 生 产 制 造 环 节 业 务 开展。结 合 公 司 目 前 在 产 品 研 制 数 据 管 理 应 用 方 面 的 需求，需 完 成
15、 产 品 制 造 和 工 艺 开 发 项 目 管 理、基 础 技 术状 态 管 理、工 艺 设 计 数 据 管 理、工 程 变 更 控 制 和 信 息系 统 集 成 领 域 中 多 个 核 心 功 能 的 实 施，主 要 应 用 领 域及 功 能 模 块 如 图 1 所 示。首 先，将 构 建 以 产 品 BOM 为 中 心 的 数 据 组 织 架 构（获 取 并 组 织 设 计 所 研 发 数 据），结 合 公 司 现 有 数 据 业务 管 理 要 求，形 成 公 司 的 MBOM 结 构（管 理 组 织 生 产制 造 数 据），并 以 此 为 基 础 开 展 相 关 研 制 数 据 管 理
16、 及 业务 流 程 的 执 行。其 次，以 MBOM 为 核 心 的 工 艺 设 计 数 据 组 织 管 理模 型，具 备 良 好 的 开 放 性 和 可 扩 展 性，可 以 支 持 目 前公 司 的 所 有 设 计 相 关 图 文 档 数 据 的 管 理，并 且 通 过 高度 可 扩 展 的 类 型、属 性 及 关 联 关 系 定 义，可 以 便 捷 地进 行 数 据 组 织 结 构 扩 展，满 足 公 司 未 来 更 多 业 务 数 据管 理 需 求。系 统 主 界 面 如 图 2 所 示。图 1 主要应用领域及功能模块图 2 系统主界面2.2.1 产 品（科 研）项 目 管 理项 目 计
17、 划 管 理。首 先 对 项 目 进 行 WBS 分 解，形 成项 目 计 划 树，并 通 过 指 定 任 务 的 计 划 时 间、执 行 周 期、前 置（或 后 置）约 束 等 条 件 可 进 行 自 动 排 程，形 成 项目 计 划 的 甘 特 图，可 直 观 地 查 看 项 目 执 行 的 时 间 计 划安 排，以 及 任 务、人 员 的 安 排 调 度 情 况。项 目 执 行 情 况 监 控。项 目 的 执 行 主 要 以 项 目 任 务的 完 成 进 度 为 依 据，任 务 的 完 成 度 可 根 据 任 务 的 登 录时 间 或 其 交 付 物 的 完 成 情 况 等 不 同 维
18、度 进 行 计 算。项目 的 完 成 度 则 通 过 汇 总 运 算 所 有 的 任 务 完 成 度 获 得，项 目 负 责 人 可 通 过 项 目 完 成 度 了 解 项 目 执 行 的 健 康 情况，并 可 详 细 了 解 具 体 的 任 务 执 行 情 况，以 诊 断 项 目的 实 际 问 题，并 作 为 后 续 决 断（措 施）的 依 据。项 目 交 付 物 管 理。可 为 项 目 任 务 定 义 具 体 的 交 付S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n科技与创新 2023 年 第 04 期 1 6 3 物
19、，并 作 为 该 任 务 完 成 的 依 据。任 务 交 付 物 可 以 为 任意 类 型 的 数 据 对 象，如 技 术 文 件、设 计 图 纸 等，并 可以 数 据 对 象 的 生 命 周 期 状 态 为 任 务 完 成 进 度 的 依 据，如 当 数 据 对 象 达 到 已 发 布 状 态 时，才 认 为 任 务 完 成。项 目 人 力 资 源 管 理。为 项 目 的 任 务 指 定 具 体 的 负责 人，结 合 项 目 时 间 计 划 安 排，查 看 人 员 负 载 情 况，并 及 时 做 出 合 理 调 整，确 保 有 效 利 用 人 力 资 源。项 目 文 件 集 中 管 理。将
20、项 目 执 行 过 程 中 产 生 的 文档 在 统 一 的 项 目 库 中 进 行 集 中 统 一 管 理，包 括 项 目 执行 中 的 过 程 任 务 及 项 目 任 务 关 联 的 交 付 物 文 件。在 项目 库 中 对 项 目 文 件 进 行 集 中 的 权 限 管 理、版 本 管 理、状 态 管 理、归 档 管 理 等，确 保 项 目 文 件 的 准 确 性、完整 性。产 品（科 研）项 目 管 理 业 务 流 转 如 图 3 所 示。图 3 产品（科研）项目管理业务流转2.2.2 技 术 状 态 管 理技 术 状 态 的 版 本 管 理。对 进 入 系 统 的 所 有 技 术 状
21、态 建 立 版 本 记 录，并 准 确 记 录 每 个 数 据 版 本 的 内 容，用 户 可 追 溯 数 据 的 所 有 历 史 版 本 及 每 个 版 本 的 准 确 数据 内 容。技 术 状 态 的 生 命 周 期 状 态 管 理。为 技 术 状 态 赋 予生 命 周 期 状 态，用 以 标 识 技 术 状 态 的 业 务 成 熟 度，如“已 接 收”“已 发 放”等 状 态。生 命 周 期 状 态 同 时 与 访问 权 限 关 联，在 不 同 的 生 命 周 期 状 态 下 数 据 拥 有 不 同的 生 命 周 期 权 限，以 满 足 不 同 业 务 成 熟 度 场 景 下 的 不同
22、的 权 限 控 制 要 求。技 术 状 态 的 访 问 权 限 控 制。系 统 以 数 据 类 型、数据 存 储 位 置、数 据 的 生 命 周 期 状 态、用 户 角 色 及 权 限 控制 类 型 5 个 维 度 对 数 据 的 访 问 权 限 进 行 控 制，确 保 任 何情 况 下 数 据 的 访 问 安 全，同 时 对 数 据 及 人 员 设 置 密 级，实 现 对 数 据 的 密 级 流 向 控 制，满 足 军 工 保 密 要 求。技 术 状 态 的 接 收 与 发 放 管 理。建 立 对 上 游 技 术 状态 的 接 收 管 理 机 制，准 确 记 录 数 据 的 接 收 记 录，
23、并 通过 流 程 控 制 数 据 接 收 的 过 程，确 保 接 收 数 据 的 一 致 性、完 整 性。同 时 将 接 收 的 技 术 状 态 向 内 部 相 关 部 门 发 放传 阅，同 时 建 立 数 据 发 放 记 录，并 实 现 数 据 接 收 发 放情 况 的 全 链 路 查 询 能 力。技 术 状 态 的 高 效 检 索。系 统 中 所 有 的 技 术 状 态 无论 以 怎 样 的 结 构 存 储，也 无 论 存 储 在 何 处 都 可 以 通 过数 据 对 象 类 型、数 据 对 象 属 性、状 态、编 号、名 称 等 条件 在 系 统 中 进 行 快 速 检 索，以 提 高
24、业 务 人 员 的 工 作 效 率。技 术 状 态 管 理 业 务 流 转 如 图 4 所 示。图 4 技术状态管理业务流转2.2.3 工 艺 设 计 管 理建 立 以 MBOM 为 核 心 的 工 艺 设 计 数 据 管 理 能 力。以 设 计 数 据 为 基 础 建 立 统 一 产 品 MBOM 结 构，改 变 现有 各 个 工 艺 部 门 独 立 维 护 部 件 级 BOM 结 构 的 情 况，并在 系 统 中 建 立 MBOM 与 相 关 工 艺 设 计 数 据 的 关 联 关系，形 成 以 MBOM 为 核 心 的 产 品 MBOM 数 据 结 构。基 于 MBOM 的 工 艺 路
25、线 管 理。在 MBOM 基 础 上进 行 工 艺 路 线 的 设 置 和 维 护，生 产 相 关 管 理 部 门 可 基于 MBOM 及 相 关 的 工 艺 路 线 信 息 进 行 工 艺 分 工 及 工艺 设 计 任 务 的 分 配。工 艺 设 计 数 据 的 发 布 评 审 管 理。在 PLM 系 统 中 统一 管 理 工 艺 设 计 数 据 并 建 立 以 MBOM 为 基 础 进 行 工 艺设 计 数 据 的 发 布 评 审（改 变 现 有 在 MES 系 统 中 管 理 工 艺设 计 数 据 的 情 况），并 以 相 关 的 评 审 流 程 控 制 业 务 过 程。工 装 设 计
26、数 据 管 理。系 统 提 供 与 MCAD（如 UG）的 集 成 能 力，工 装 设 计 师 可 通 过 集 成 工 具 检 入 工 装 设计 模 型，并 生 成 相 应 的 工 装 BOM，并 以 工 装 MBOM为 基 础 进 行 工 装 设 计 数 据 管 理，以 及 工 装 设 计 数 据 的科技与创新 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y&I n n o v a t i o n 1 6 4 2023 年 第 04 期发 布 评 审。工 艺 设 计 数 据 的 变 更 管 理。在 系 统 中 通 过 工 艺 变更 单 及 相 关 的 工 艺
27、变 更 控 制 流 程 实 现 对 工 艺 数 据 的统 一 管 理，实 现 工 艺 变 更 的 制 造 发 布 落 实 及 对 变 更的 追 溯。基 于 MBOM 的 报 表 统 计。基 于 MBOM 可 以 生 成各 种 汇 总 统 计 表，如 原 材 料 汇 总 表 等。工 艺 设 计 管 理 功 能 如 图 5 所 示。图 5 工艺设计管理功能图2.2.4 工 程 变 更 管 理设 计-工 艺 的 一 体 化 变 更 管 理。在 系 统 中 接 收 上 游设 计 单 位 的 设 计 更 改 单（或 偏 离 单 等）及 相 关 的 新 版设 计 数 据，并 在 本 系 统 中 还 原，同
28、 时 将 设 计 更 改 及 相关 数 据 发 放 到 对 应 的 工 艺 设 计 部 门，由 工 艺 设 计 师 建立 对 应 的 工 艺 更 改 单，并 进 行 工 艺 数 据 更 改。在 系 统中 建 立 设 计-工 艺 一 体 化 变 更 的 控 制 流 程，实 现 对 工 艺变 更 贯 彻 情 况 的 追 踪，只 有 相 关 的 所 有 工 艺 变 更 贯 彻后，设 计 变 更 才 能 达 到 贯 彻 状 态，一 次 确 保 设 计 更 改的 贯 彻。变 更 数 据 的 发 放 管 理。系 统 中 通 过 变 更 控 制 流 程实 现 当 变 更 数 据 发 布 后，系 统 能 自
29、动 将 变 更 单 及 相 关新 版 设 计 数 据 发 送 到 下 游 责 任 单 位。变 更 执 行 情 况 的 统 计 分 析。在 系 统 中 对 更 改 问 题、内 容、结 果、执 行 情 况 等 进 行 关 联 管 理，实 现 可 追 溯性，同 时 可 对 所 有 变 更 的 执 行 情 况 进 行 统 计 分 析。工 程 变 更 管 理 业 务 流 转 如 图 6 所 示。图 6 工程变更管理业务流转3 结 束 语基 于 PLM 的 产 品 全 生 命 周 期 数 据 管 理 系 统 的 应用 研 究，实 现 了 对 现 有 设 计 院“图 纸 数 据”的 版 本 化管 理，并 在
30、 此 基 础 上 实 现 对 设 计 院“更 改 技 术 通 知 单”的 历 史 追 溯 和 查 询。实 现 了 基 于 产 品 完 整 MBOM 结 构的 产 品 设 计、工 艺、生 产 信 息 的 结 构 化 管 理。建 立 了项 目 执 行 管 理 标 准 体 系，实 现 对 项 目 进 度、风 险 和 问题 的 实 时 监 控，规 范 化 项 目 过 程 管 理。未 来 将 不 断 深 入 和 扩 展 PLM 系 统 应 用 领 域，并 带动 和 完 善 ERP 系 统、工 艺 设 计 管 理 平 台（CAPP）、协同 办 公 及 资 源 管 理 平 台（OA）、制 造 工 程 系 统
31、（MES）等 信 息 化 系 统 的 建 设 和 深 入 应 用，实 现 各 信 息 化 系 统的 融 合 和 内 部 深 入 推 广，全 面 提 升 公 司 整 体 工 作 效 率和 管 理 水 平，适 应 公 司 的 高 速 发 展，为 实 现 核 燃 料 元件 制 造 的“数 字 化、网 络 化、智 能 化”打 下 坚 实 的 信息 化 基 础。参 考 文 献：1 杨 昕 霖.浅 谈 PLM 产 品 生 命 周 期 管 理 在 制 造 业 企业 中 的 应 用 J.中 国 新 通 信，2020，22（1）：232.2 郭 庆.西 门 子 TEANCENTER 在 中 核 工 程 公 司
32、的 部署 与 实 施 D.北 京：北 京 航 空 航 天 大 学，2013.作 者 简 介：甘 德 英（1988），女，硕 士 研 究 生，工 程师，主 要 从 事 信 息 化 建 设 与 管 理 工 作。（编 辑：丁 琳）无影响MBOM 顶层结构搭建MBOM 底层结构搭建工艺文件管理统计报表在 PLM 系统中规划创建顶层零部件，构建 MBOM 顶层结构编辑顶层结构中的工艺分工顶层MBOM发布接收顶层结构发布的信息创建底层零部件对象，搭建 MBOM底层清单底层 MBOM发布工艺文件创建工艺文件与零部件关联工艺文件审签发布产品零部件明细表BOM 统计报表工艺文件技术状态统计报表工程变更管理业务流转
