1.1.4 基于PLM的数字化设计过程管理

数字化设计过程与传统设计相比具有以下特点。一是广泛使用CAX工具，使用CAX软件是数字化设计的基础，标志着数字化设计的开始。二是面向产品全生命周期，在设计阶段即开始考虑后续的环节，及早发现由于设计问题可能导致的全生命周期隐患，提出设计修改意见。三是设计过程基于知识经验，在长期大范围的广泛合作中，产品设计过程会产生和收集大量知识经验，同时在被重用过程中得到验证和迭代更新。四是并行协同，处于不同地域不同部门的人员在设计的不同阶段通过网络环境协同交互参与设计过程，例如下游工艺设计人员可以对上游机械设计人员输出的产品模型进行制造装配可行性评价，通过PDM向上游设计人员反馈评价结果及设计修改建议，再如工艺验证人员可以通过对加工过程的仿真模拟来检验工艺路线的可行性，向工艺设计人员反馈工艺修改建议。五是异构性，各部门人员在数字化设计中采用的CAD/CAE/CAPP/CAM等软件工具不尽相同，计算机配置与网络环境等平台也有差异，数字化设计需要在异构的环境下完成。

基于数字化设计过程的上述特点，PLM着重对设计过程中的设计活动、产品数据和设计人员三个要素进行数字化管控。设计活动可以分为不同的阶段，例如：需求分析、概念设计、详细设计等。设计活动持续的过程中会产生一些阶段性的成果或交付物，这些就是产品数据。参与设计的项目组人员在设计活动中不断对产品数据进行处理、细化、修正、完善，直至设计数据具备发布到采购、生产制造等下游环节后，再持续根据下游环节对设计发布数据的反馈进行迭代修改。这是设计过程管理三要素之间的关系。

数字化的各类设计活动在PLM系统中以工作流程的形式存在。工作流程是为了达到一定的目标，由项目成员按照规范化的活动顺序完成任务的过程，其中可能包含若干个由不同成员参与的步骤且步骤间的先后顺序由任务的逻辑决定。

工作流程首先在PLM中被定义，然后由项目组人员进行任务步骤的执行和必要的审批。工作流程的定义是设定流程中的各个步骤、相互关系以及启动和终止条件，同时指定工作的承担者以及任务完成的时间节点要求等。大的工作流程中也可以嵌套小的工作流程。审批过程中，审批人员可以行使通过或否决权，将存在问题的数据反馈给上游设计人员，设计人员针对反馈对设计进行修改完善后再次提交审批，直至审批通过，数据流向下一个任务步骤。当一份设计数据涉及的所有审批均通过后，设计数据处于发布状态。发布状态的数据由于某种原因需要再次被修改时，就需要发起设计变更流程。设计变更流程是申请对设计数据进行调整的一套工作流程，只有设计变更申请被同意后才能对已发布的数据进行调整。由此可见，在管理工作流的同时PLM也管控着数据流。

图1-5所示是一个简单的产品设计工作流程，其具有两条路径，一是二维设计→工艺设计→BOM（Bill of Material，物料清单）审核；二是二维设计→三维设计→工艺设计→程序设计→BOM审核。步骤间会设置审批环节，审批通过后，工作流程才能向下推进。在此过程中，PLM对产生、修改和使用产品数据的过程进行协调和控制，完成对设计活动的管理。

图1-5 工作流程示例

PLM需要处理的设计过程中的产品数据包括：产品支持数据、产品定义数据和设计过程数据。产品支持数据包括各种设计标准规范、标准件/通用件数据等；产品定义数据包括产品模型、图样、BOM、设计文档、仿真模型、仿真结果文件、工艺文件、NC程序等；设计过程数据是设计工作流程中涉及产品数据审批、发布、变更等操作的数据。通过对产品数据的管理，确保产品数据结构正确、满足设计标准化要求，具备工艺可行性，数据版本清晰准确。

PLM对设计人员的管理首先体现在权限管理。例如，汽车设计团队负责动力总成系统与转向系统开发的工程师分属不同部门，动力总成工程师只对发动机、离合器、变速箱等数据有添加/修改/申请变更的权限，而转向系统工程师没有对应的权限，反之同理。再如，动力总成工程师作为直接设计者不会被分配对应产品部件数据的审批权限，动力总成部门的负责人、工艺审核人员、标准化审核人员等一般会被赋予设计数据的审批权限。设计人员在PLM中被允许和禁止的操作与其对应的权限直接相关。基于权限管理机制，可以对项目团队成员进行组织，针对不同设计活动的工作流程为项目成员分配任务。