隨著經濟全球化和市場競爭的不斷加劇，制造行業正發生著巨大的變化。日益縮短的產品生命周期、全球化的競爭、供應鏈的復雜性以及不斷增長的客戶個性化需求，使得企業向市場推出新產品更困難、更具挑戰性。如何快速開發出創新產品、快速響應市場需求成為企業競爭能力的體現。此時尋求戰略合作伙伴、有效整合企業資源，以及進行網絡協同設計制造成為產品研發戰略的一種趨勢。諸如波音，為充分利用全球開發資源、制造資源，已構建了多國家、多組織的異地協同設計制造模式。
中國企業經歷了長時間積累，為擺脫創新力不足，采取以購買或合作的方式與國外研發機構構建創新產品協同開發團隊，來快速提升公司產品創新實力，這已成為國內制造企業經營發展的一種模式。異地協同設計在此背景下凸顯了它的重要性，而PDM作為協同設計模式的使能技術也越來越顯其關鍵性。PDM(Product Data Management即產品數據管理系統)是幫助企業管理產品數據及設計流程的工具，它能夠保持對產品信息的控制和完整性，支持協同設計與并行工程。
一、異地協同設計模式
1.基于網絡數據共事的協同模式
基于網絡數據共享的協同是一種最簡單、最直接的模式，比如在公共服務器中建立共享文件夾或FTP等。各站點客戶機以登陸ID和口令的形式連接至共享文件夾或FTP服務器來實現文件的上載、下載，統一各地點數據的一致性，完成產品協同時數據的交換。
此類協同模式的特點是基于服務器軟件系統固有的資源進行數據共享與交換，充分利用服務器操作系統對操作者的訪問權限進行控制，其構建方式最直接，實現也比較簡單。但是，此類模式難以保證數據版本的準確性與及時性，當地理空間距離較遠時（如跨國公司），由于每次部從服務器上獲取文件，文件的傳輸速率會受網絡通信鏈路的影響，當檢索大裝配體時，有可能導致系統崩潰。而且，數據復制可能引發數據的丟失，數據源也難以控制。
2.基于PDM系統的主從協同模式
在異地協同環境下，實現設計信息的充分溝通與共享，一種可行的解決方法就是基于PDM技術，綜合應用B/S，C/S模式，使產品開發的設計成果及設計任務等信息能夠并行、及時地溝通，并使規范的設計信息能夠按照一定的流程為各地點開發團隊成員所共享。通過PDM系統的設計對象分類管理、狀態管理、工作流管理、設計資源管理、郵件通知管理和應用軟件集成管理等功能模塊，可以保證設計對象在異地協同過程中數據的有效控制和數據的一致性。
協同網絡中主研制單位和各站點合作單位基于統一網絡進行服務器間的連通，構建起POM系統的主從服務器協同模式：在主研制單位架設獨立的POM主數據庫服務器和主文件服務器，在合作單位架設PDM系統的副本鏡像服務器站點，在每一協同站點內拷貝一份文件服務器的數據。此處稱源文件服務器為主服務器，拷貝庫為鏡像服務器或從服務器，通過事先約定相應的同步機制可保證主服務器與鏡像服務器的信息同步，從而有效解決在大裝配體環境下，大容量文件的傳輸速率與協同問題。
二、異地協同網絡構建
基于PDM系統的主從協同模式實現了集中式數據管理，提供了高效的協同研制環境，首要的前提條件是使各協同站點處于一個虛擬的物理網絡環境內。下面筆者將對基于PDM系統的異地協同網絡架構進行闡述。
1.網絡架構方式
異地協同網絡架構如圖1所示，主研制單位PDM主數據庫服務器和主文件服務器中存儲管理整個網絡用戶的賬號、權限等，并控制所有的工程數據，在合作單位各站點上建立PDM從服務器，存儲合作單位相關的工程數據，這些系統通過路由器、防火墻設備、VPN或專線網絡，通過加密、認證和訪問控制等方法實現網絡安金連通。
圖1 異地協同網絡架構方式
2.主研制單位內部
主研制企業內部可以直接訪問服務器，所有數據都從主服務器獲得：在保證網絡暢通的條件下，通過直接訪問的方式從主服務器上獲取數據。此種通過CS模式訪問數據倉庫的方式，可保障數據更新及時，無需復雜的配置。另外，在企業內部，PDM主服務器與獨立的制造ERP系統進行集成，打通研制過程中各個數據產生環節，確保統一流程的流暢運轉。
3.數據交換量大的合作機構
數據交換量大的合作機構指產品研制過程中的部分機體研發團體，此類合作機構在產品研制過程中承擔了較多的研制工作量，與設計研發單位需要進行緊密協作，存在大量數據傳遞和信息溝通工作。
在VPN/WAN協同環境下，大容量的文件數據交換需占用較長時間。而建立PDM從服務器，可自動與PDM主服務器同步鏡像復制文件，以存儲物理文件緩存，減少對廣域網絡帶寬的占用，平衡VPN/WAN環境下的數據傳輸速度。合作單位客戶端能夠從距本地最近的PDM從服務器上得到最新版本文件，從而提高數據使用效率。如圖1中的合作機構A與合作機構B的網絡架構方式。
4.數據交換量少的合作機構
數據交換量少的合作機構主要指產品的原材料供應伙伴等，這類合作機構在產品研制過程中，主要是從協同平臺上的主研制單位處獲取零件工程圖及技術要求等數據，并將自身產生的說明書、合格證等文件上傳提交給主研制單位。
對于數據交換量少的合作機構可通過配置VPN網絡對接兩地局域網，以授權方式允許其直接訪問PDM主系統，進行在線數據的查詢瀏覽、文件提交及工作任務接收等。此時，可以不需要建立本地PDM從服務器，以便于節約成本，如同圖1中的合作機構C。
三、SolidWorks EntERPrise PDM異地協同實現方案
SolidWorks EntERPrise POM是一個具有開創性的PDM系統，該系統完全集成Windows資源管理器。實現異地協同中，SolidWorks EntERPrise PDM系統易部署，易擴展，打破了常規解決方案實施周期長、成本高和學習時間長等弊端。
為解決跨地域數據傳輸速率的問題，SolidWorks Enterprise PDM提供了異地鏡像服務器模式，如圖2所示，此模式是在異地各個協同站點采取復制存檔服務器中的存檔文件來實現異地的數據一致，通過將遠程服務器的數據鏡像到本地，實現了類似在本地局域網一樣訪問的效果。
圖2 SolidWorks Enterprise PDM異地鏡像服務器模式
在鏡像存檔服務器模式中，為使各個異地局域網的文件數據同步傳遞，SolidWorks Enterprise PDM目前提供兩種數據協同機制。
(1)“按需”同步方式：當客戶端觸發不在本地的文件時，最近的遠程服務器響應用戶請求，將遠程服務器上的文件復制到本地。此種方式只有當用戶請求的文件不在本地時才會將請求發送的遠程服務器上，并及時響應，回送最新數據。這種方式及時性較高，是最有效的數據同步方式，當零部件數量較少，一般在幾百種左右，且設計較頻繁時，對PDM性能有很大的提升。
(2)“按時間計劃”同步方式此種方式按事先規定的時間周期(如1天)進行復制觸發，并可對整個庫或部件復制，用戶可以在本地鏡像庫中獲取所有文件。一般情況下，此種方式應用于大裝配體時性能最佳，且可通過犧牲一定的及時性來提高工作中檢索大裝配體的網絡時間。
四、應用案例
中冶京誠（湘潭）重工設備有限公司（以下簡稱“中冶京誠”）是由中冶京誠工程技術有限公司和湖南湘潭鋼鐵集團有限公司共同投資組建的國有股份制企業，是湖南先進裝備制造產業的龍頭骨干企業，在裝備制造領域上一直保持著行業領先水平。企業在國內最大的“400T礦用自卸車”的項目研制上，選擇了與美國DHTE公司合作研發，歷經初步方案設計、結構設計、液壓設計、電氣設計和工藝設計等階段。為實現兩地的協同研發，中冶京誠與美國DHTE公司構建起SolidWorks Enterprise PDM協同研發平臺，其網絡環境如圖3所示。
圖3 中冶京誠olidWorks Enterprise PDM異地協同平臺
在以上的異地協同網絡中，首先將中冶京誠與美國DHTE公司的網絡通過40M的IPSec VPN連通，設置認證密鑰和加密算法，并在兩端架構接八的防火墻，保證網絡的安全。然后，在中冶京誠的SolidWorks Enterprise PDM主服務器中設定“按需”與“按時間計劃”兼并的數據協同機制：“按需”方式協同，即當中冶京誠或DHTE任一方的PDM服務器有新文件生成或新版本生成時，另一方也能夠及時獲知新版本的產生，可以根據需要確定是否同步：“按時間計劃”將大容量的大裝配體設計數據通過設定鏡像同步的時間計劃，分配工作之外的空閑時間，由系統進行自動同步復制各方的新版本文件。如圖4所示，為在每天凌晨5:00實施鏡像同步的時間計劃。
圖4 PDM鏡像同步復制時間計劃
在SolidWorks Enterprise PDM異地協同設計平臺上，中冶京誠與DHTE實現了30大容量數據的實時同步控制，并保證了多地點30設計模型數據的關聯管理，數據傳輸錯誤率少于2%，為新產品上市縮短了時間。
五、結語
通過PDM構建多組織異地協同設計環境架構，提供了一個高效、安全的協同管理平臺，可以為縮短新產品的研制周期提供有利保障，是企業快速響應市場需求的一種競爭能力。在實現協同管理目標的同時，SolidWorks Enterprise PDM提供了最便捷的架構方案，無論從實施周期、應用維護的方便性等方面考慮，都具有借鑒意義。
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