工业数字化解决方案

目录

1.总论................................................................13

1.1项目名称及建设单位............................................................13

1.1.1项目名称................................................................13

1.1.2建设单位................................................................13

1.2编制主要依据...............................................................13

L3项目提出的背景及投资的必要性..................................................13

1.3.1XXX数字化应用现状.....................................................13

1.3.2数字化项目实施的必要性................................................15

1.4数字化项目的范围..............................................................16

1.5总投资.........................................................................16

2.XXX基本情况..........................................................16

2.1XXX概况......................................................................16

2.2XXX整体数字化建设的有利条件................................................17

3.项目拟建规模........................................................18

4.XXX整体数字化建设实现目标.........................................18

4.1提高XXX产品研发、制造能力。.................................................18

4.2提高XXX经营管理水平。.......................................................18

4.3提高XXX信息系统的集成度。.................................................19

5.XXX整体数字化建设工程的总体设计....................................19

5.1设计指导思想与基本原则.......................................................19

5.2数字化系统总图...............................................................20

5.3项目实施主要内容.............................................................22

5.3.1XXX网络基础设施建设....................................................22

5.3.2产品设计平台建设.......................................................23

5.3.3建立XXXERP二期生产制造系统............................................23

6.XXX网络基础设施建设..................................................24

6.1网络改造方案...................................................................24

6.1.1网络设计原则............................................................24

6.1.2网络设计方案............................................................25

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

6.2数据容灾方案...................................................................28

7.产品设计制造平台建设..................................................30

7.1三维设计.......................................................................30

7.2仿真分析系统建设...............................................................31

7.2.1产品结构分析前后欠理系统................................................32

7.2.2产品结构有限元分析系统..................................................32

7.2.3动力学性能分析系统......................................................33

7.2.4疲劳分析系统............................................................34

7.3PDM产品数据信息管理系统......................................................34

7.3.1产品设计管理目前主要存在如下几个方面不足...............................36

7.3.2PDM管理基本需求........................................................36

7.3.3PDM技术实现目标........................................................37

7.3.4系统平台结构............................................................39

7.3.5主要功能模块............................................................40

7.4CAPP工艺信息管理系统.........................................................63

7.4.1目前企业主要面临的问题：..............................................63

7.4.2工艺数字化建设目标：..................................................65

7.4.3XTCAPP的基本架构......................................................67

7.4.4XTCAPP功能模块图......................................................68

7.4.5主要功能模块介绍：.....................................................69

8.ERP二期生产制造系统................................................80

9.项目实施进度与人员培训...............................................103

10.组织保证...........................................................104

11.投资估算...........................................................106

12.风险分析...........................................................106

13.环境保护...........................................................113

14.效益分析...........................................................113

14.1直接经济效益................................................................113

14.2间接经济效益..............................................................114

15.研究结论与建议.....................................................114

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1.总论

1.1项目名称及建设单位

1.1.1项目名称

XXX数字化建设项目

1.1.2建设单位

(1)项目承办单位：XXX

1.2编制主要依据

根据XXX数字化发展规划需求，同时结合XXX集团设计、制

造、产品三大技术平台建设的要求，编制XXX整体数字化建设项

目方案。

1.3项目提出的背景及投资的必要性

1.3.1XXX数字化应用现状

XXX自XXX年开始实施应用办公自动化系统(0A),目前系

统全面得到普及和应用，并实现了与XXX集团0A系统VPN连接；

自xxx年元月开始全面实施和应用了XXXXXX-ERP软件，系统在

XXX财务、供应链方面全面投入应用，实现了财务集中控制，财

务、物流数据的系统集成和共享，XXXXXX-ERP项目的实施涵盖

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了XXX本部及下属分厂子，实施的产品模块有：客户化、固定资

产、应收管理、应付管理、现金银行、存货核算、合同管理、采

购管理、销售管理、库存管理、委外加工、工程基础数据、生产

订单、备料计划、配送管理、成本管理、组织机构、人员管理、

培训管理、薪酬管理、绩效管理（初级）等。通过ERP财务、供

应链、成本管理、HR等模块上线运行，整体提高了XXX数字化

应用管理水平，同时也为XXX加强内部管理进一步分析、控制产

品材料成本，提供了可靠的数据依据。在系统全面应用的基础上

有效的促进了XXX管理的规范性、数据的准确性和时效性，对

XXX管理水平进一步提升产生了积极而深远的影响。

计算机辅助产品设计在XXX中得到比较普遍的应用，城轨车

辆、转向架产品设计实现了CATIA.SOLIDWORKS三维设计，客车

设计主要以AUTOCAD产品设计为主。PDM产品设计数据在动车设

计部实现了文档资料的信息管理。

网络基础设施建设方面，目前XXX已建成了以信息科技部为

核心连接厂内部室、车间和分厂子的局域网络系统，主干网络采

用千兆单模光缆连接，中心主交换机使用CISCOxxxx设备进行数

据信息交换，并安装使用了趋势网络版杀毒软件和SYGATE桌面

安全管理软件。

XXX整体数字化建设工作经过多年的艰苦努力，在网络基础

设施建设、企业管理、产品设计等方面取得了一定的成绩，但与

著名企业相比，仍有一定的差距，需要通过数字化项目的实施应

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用进一步得到提高和完善。

1.3.2数字化项目实施的必要性

各级政府积极倡导企业数字化建设

随着经济全球化和数字化进程的加快，我国制造业面临严峻

的挑战和新的机遇，“以数字化推动工业化，提高企业综合力为

目的”的企业数字化技术的研究、开发和应用将成为“科学技术

向生产力转化”的重点。XXX股份有限、江苏省科学技术厅、市

机电产业集团都十分重视企业的数字化工作，为企业数字化项目

建设提供了良好的契机。

数字化是XXX参与市场竞争的现实需求

随着铁路跨越式发展思路逐步推进，机车车辆市场发生深刻

变化，对铁路客车制造业经营产生了重大影响。为适应铁路跨越

式发展思路，推动铁路机车车辆装备现代化，机车车辆制造业加

快技术引进，加紧技贸合作，快速提升市场竞争力，抢先提高机

车车辆设巾、制造水平，由此产生了机车车辆市场更高层次的竞

争。加入WTO以后，面对激烈的国际国内市场竞争。对市场的变

化不能做出迅速、准确的反应。通过企业数字化项目的实施，可

以大大提高XXX对新产品的设计能力、管理水平，同时也能提高

XXX在铁路客车制造的竞争能力。通过数字化来推动工业化发展

已成为必然。

数字化是提升XXX内部管理的必然需求

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

企业要发展壮大就必需加强内部管理，而管理的基础是企业

各种数据信息，在当今软件技术和硬件技术相对成熟的时代，只

有借助于数字化管理工具，才能满足XXX对财务、物流、生产、

质量管理等方面的实际应用需求。紧紧围绕科技创新，抓住机遇,

加快对国外的设计制造工艺的技术平移，积淀他们的先进设计技

术和数字化集成技术以形成具有自主知识产权的产品设计制造

集成化开发系统，实现产品设计手段与设计过程的数字化，缩短

产品开发周期，进一步提升企业的产品设计和创新能力。同时建

设具有国际先进水平的设计、制造、产品三大技术平台，必须通

过数字化项目的实施应用进一步提高技术平台的整体水平。

1.4数字化项目的范围

范围包括产品设计和工艺信息管理（包括CAD、CAE、PDM,

CAPP）,XXXERP生产制造管理系统，以及网络基础建设改造和设

备更新等项目内容。

1.5总投资

数字化项目投资估算总值万元。

2.XXX基本情况

2.1XXX概况

XXX（以下简称“XXX”）始建于xxxx年，是我国从事铁路

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

客车、城轨车辆制造、铁路轴承和车辆配件生产的国家大型骨干

企业，中国铁路双层空调客车研制基地，国家城市轨道交通车辆

生产定点企业。具有年新造客车600辆，修理高档客车500辆，

轴承xxxxO套和年产城市轨道交通车辆160辆的规模化生产能力。

XXX目前占地面积104.92万m2,建筑面积49.78万m2,其

中生产建筑面积19.56万in?。截至xxxx年底，总资产为18.80

亿元，净资产为5.72亿元，共有从业人员xxxx人，其中各类专

业技术人员xxxx人。xxxx年销售收入20.39亿元。

2.2XXX整体数字化建设的有利条件

领导高度重视信息工作。XXX自XXX年ERP项目实施开始就

成立了数字化工作领导组，领导组组长由厂长亲自担任。XXX数

字化工作的统一领导为数字化项目的实施和推广应用创造了良

好的条件。

具有较好的网络、硬件基础。通过多年的努力，XXX建成了

主干为千兆的网络系统应用平台，ERP系统用户计算机配置内存

都达到256M以上，技术中心产品设计工作站使用面达到80%以

上，为数字化技术的推广应用提供了良好的硬件和网络应用环境。

拥有一支技术过硬的人员队伍。通过XXXOA、ERP、PDM等应

用系统和国债数字化项目的实施应用提高了企业整体管理水平，

同时也培养了一批既了解业务又熟悉软件操作流程的部门关键

用户和信息科技部系统管理和技术支持人员，目前全厂专职计算

机应用管理人员达到20人左右，为将来数字化项目的实施和应

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

用奠定了良好的基础。

3.项目拟建规模

本数字化项目的实施应用规模不仅覆盖技术中心和制造中

心各应用部门，同时覆盖到全各车间和管理部室的ERP生产制造

管理系统用户。

4.XXX整体数字化建设实现目标

4.1提高XXX产品研发、制造能力。

以XXX主产品研发为重点，提高自主产品研发能力与制造水

平，加快技术创新步伐，适应轨道交通发展对产品性能与制造质

量的要求。以标准化、系列化、模块化、数字化为准则，结合企

业实际，优化集中产品研发资源，建立基于统一管理、支持产品

/工艺设计、计算机辅助分析与制造的集成开发环境，为XXX实

现产品科学发展战略目标提供技术支撑与保障。

4.2提高XXX经营管理水平。

通过与ALSTOM、庞巴迪等国外的合作，吸收先进的企业管

理理念与手段和方法，提升企业核心竞争力，促进企业经济效益

的改善和提高。通过ERP二期生产制造管理系统项目的实施应用,

切合实际地进行企业业务流程优化与完善，达到物流、资金流、

信息流的有机统一，探索出一套基于现代先进制造技术理念的企

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

业数字化运作模式。

4.3提高XXX信息系统的集成度。

在XXX网络和数据库系统上实现CAD/CAE/PDM/CAPP/ERP技

术的有效集成；采用现代管理技术，进一步完善和优化ERP（企

业资源计划）和PDM应用系统，实现科学的流程化管理，优化企

业组织结构与资源配置，提高企业的管理水平，实现集约化生产

经营；采用系统集成与优化技术，提高制造系统集成能力。

5.XXX整体数字化建设工程的总体设计

5.1设计指导思想与基本原则

编制XXX数字化项目方案的基本原则是：以数字化建设“总

体规划、分步实施、重点突破、效益驱动”的指导思想为基础,

结合XXX集团企业三个平台建设的总体要求，同时结合XXX的软、

硬件系统应用水平，通过企业数字化建设项目的实施，能全面提

升企业的整体数字化管理水平。

整体规划，分步实施的原则。在实施企业数字化建设时，着

眼于企业长远的发展目标，同时立足于企业当前的基础和迫切需

要解决的问题。以提高效益和实用为准则，总体规划，分步实施。

充分考虑企业的现状和要求，以及将来和后续系统的接口，避免

形成新的信息孤岛。

重点突破带动全局的原则。根据XXX提高产品开发设计水平

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

和加强成本管理的要求，通过对ERP（企业资源计划）系统功能

的进一步扩展，CAD、CAE、PDM（产品数据管理）系统的应用、

CAPP（计算机辅助工艺）项目的实施应用和系统集成，带动整个

企业的数字化水平的全面提升。

先进性与实用性相结合的原则。CAD/CAE/PDM/CAPP/ERP、

网络改造等项目产品的选择一方面要考虑软件的国际国内先进

性，同时要考虑XXX经营管理的具体特点和原有的系统管理模式

的继承，采用的技术争取在5年内不落后，同时要充分考虑到

CAD/PDM/CAPP/ERP等系统平台和数据信息的集成性。

5.2数字化系统总图

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

21

DM

图文档管理产品可视化数字化制造平台ERP

CAD等系统集成建立知识库1*

工程变更管理占安全控制管理］项目管理

电子审批流程产品结狗管理X异地协同管理

••••••••（

，舁怖峭十、

企业基础管”

设计规范管理规范

XXX信息系统总体框架结构示意图：

由以下几个部分组成：

•电子设计系统平台（含CAD/CAE/CAM等）

•产品数据管理平台（PDM拟选用Teamcenter）

•数字化制造平台

•XXXERP系统

•必要的软、硬件设施构成

・计算机网络系统平台

5.3项目实施主要内容

5.3.1XXX网络基础设施建设

XXX数字化基础设施建设工程的目标是加强企业计算机网络

基础设施及网络安全建设、企业数据库系统建设、提高企业信息

基础设施水平，为整个XXX的数字化应用提供安全、可靠、稳定

的数字化基础实施。本项目对XXX主干光缆由百兆升级为主干干

网络，将原华为xxxxFM主交换机更新为CISCOxxxx交换机，同

时更新部分华为非网管汇聚层交换机和网络布线改造，为便于网

络管理配置相应的网络管理软件，确保关键网络设备的冗余配置,

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

提高网络运行速度、容量与能力和网络管理水平，保证企业网络

安全、可靠与稳定运行；配置更新PDM、ERP、数据交换备份等

服务器，实现PDM系统应用和ERP和0A数据的备份。

5.3.2产品设计平台建设

协同仿真技术已成为产品研发中不可缺少的手段，全面提升

了企业数字化设计水平。此次XXX协同仿真系统工程的目标是保

证CAD/CAE/CAPP/PDM等方面软硬件投资，扩大应用效果，基本

建成电子产品开发平台。电子产品开发平台要应用先进的计算机

辅助设计软件，实现全数字化产品建模；要应用专业计算机辅助

分析软件，实现多领域的性能仿真；要应用成熟的产品数据管理

软件，实现集成的数据与过程管理；为满足产品三维设计和仿真

分析的要求，技术中心相关部门需更新和配置相应的软件和硬件

设备，为建设具有国际先进水平的设计、制造、产品三大技术平

台奠定基础。

5.3.3建立XXXERP二期生产制造系统

XXXERP系统在财务、供应链得到全面的推广应用，随着管

理水平的进一步提高和系统功能的扩展，根据目前XXX的生产组

织管理状况和需求分析，ERP系统将向生产制造管理系统模块扩

展。XXXERP二期生产制造系统项目将实施新造车物料需求计划

编制、车间生产计划和物料管理、质量管理等模块，同时为加强

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

修理车成本管理和控制，需建立一套修理车信息管理应用系统。

6.XXX网络基础设施建设

6.1网络改造方案

6.1.1网络设计原则

我们在XXX新网络平台设计时遵循以下设计原则：

第一，确保网络实现技术的标准化。当今计算机网络技术

发展的一个重要特点就是标准化。只有遵循国际标准，才能确

保整个系统的开放性和长久的生命力。

第二，确保网络的可靠性。企业网络的可靠性是在网络设

计中第一位要考虑的，为了确保计算机网络能够正常地运行,

我们在网络设计时，将充分地考虑提高整个网络系统的高可靠

性。

第三，确保网络技术的先进性。先进性能确保整个网络系

统有一个较长的生命周期，这是对整个投资的最大也是最有效

的保护。网络的先进性还表现在用户能够对其进行较为平滑的

升级，平滑的升级就意味着并不会造成前期投资的废弃。

第四，充分重视网络系统的可扩展性。可扩展性也即可伸

缩性，即网络应能自如地适应网络规模的变化。良好的可扩展

性表现之一就是当用户的网络规模增大时，无需增加新的网络

设备，只需要增加相应的设备模块即可，这即能有效地降低用

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

户的投资，又可以降低网络整体的复杂性。

第五，保护用户已有的投资。网络系统的建设要尽可能地

保护用户在主机、网络设备以及通信线路等方面的投资，避免

造成不必要的浪费。

第六，保证用户能够对整个网络系统进行有效的管理，确

保整个网络系统能够正常、高效地运行。

第七，树立全局观念，作好网络系统的总体规划。

网络的建设是整个信息系统的基础。它建设的好坏将对整

个信息系统的生产和运行产生深远的影响。由于它是一项基础

设施，因此必须确保是好后的网络系统在不做重大改动的前提

下，能够承担起未来五到十年业务发展的重任。

第八，保证系统的实用性，力求网络系统既能满足目前的

需要，又能适应未来发展。

第九，开放性，建立起来的平台能够互联不同厂商的设备，

运行多种网络操作系统、网络协议，遵守国际标准的开放系统

第十，保证整个系统的安全性，防止非法用户盗用和破坏，采

用多种安全防范措施，确保信息万无一失、系统运行万无一失。

6.L2网络设计方案

现运行网络平台

XXX网络平台主要企业办公的需要，现有网络汇聚层设备

使用CISCOXXX的CataLystxxxx交换机，NETSCREEN防火墙、

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

VPN网关，深信服网络行为管理设备，外部接入使用1条电信8M

专线，用于内部企业用户共享上网使用，企业下属子、协作单位

使用无线网桥连接至企业网络。接入层设备主要安装在企业车间

及各办公楼宇内，设备均选用华为早期的简单交换机及SMC普

通百兆交换机。新办公楼（即科技楼）新安装CISCOxxxx交换

机，接入层均采用华为SxxxxC交换机。杀毒软件选用网络版趋

势杀毒系统。

新网络平台设计

在新型网络平台设计中，我们增加一台CISCOxxxx交换

机，配置千兆光模块，安装在备品库机房内，将原连接至备品库

的线路直接连接至CISCOxxxx,干路带宽升至千兆，并采用单

模千兆模块连接至信息科技部机房CISCOxxxxo车间及各职能

部门接入层交换机更换成CISCOxxxxo根据原来部分光纤均采

用多模情况，重新铺设单模光纤对主干线路进行改造。

应用分析

随着企业的不断发展和行业竞争的日趋激烈，为了在未来竞

争中进一步取得并保持竞争优势，企业网络通过改造后将建设成

为一个高速主干网络，用于支撑未来更加复杂的网络应用。在主

干网络上传输的应用有：

•0A系统

•ERP系统

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

•PDM系统

•视频应用，如视频会议、远程培训、视频监控等等

新改造的网络系统要能够承担各种业务的传输或交换，能

够保证突发业务的服务质量及整个网络系统的安全，同时便于维

护和扩展升级，具有较强的互联能力，以满足XXX信息交换不

断发展的业务需求。

设计说明

本次XXX网络系统整合涉及网络基础架构、网络安全和网络

管理三个方面。在新网络设计上，充分考虑到企业网络平台的可

靠性、可用性。

＞新网络中备品库交换设备使用CISCOCatalLystxxxx交

换机，使用96G的背板，双电源，以实现高可用性与可靠

性。

＞网络接入层设备使用CISCOWS-Cxxxx交换矶，为用户提供

高密度，高性能的接入。

＞在项目中每个接入点安装CISCOWS-Cxxxx接入层交换机。

＞安全控制。内部用户根据类型进行分类管理，确保内部信

息数据的保密。设置高性能防火墙，确保企业网安全可靠，

以防非法用户窥探与篡改。

＞综合网管平台。实现对网络系统、服务器资源和应用的管

理。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

6.2数据容灾方案

随着信息技术的不断发展，近年来在世界范围内掀起了兴建

网络环境、传播数据信息的热潮。随着计算机存储信息量的不断

增长，数据备份和灾难恢复就成为引人关注的话题。

企业最为宝贵的财富就是数据，要保证企业业务持续的运做

和成功，就要保护基于封算机的信息。人为的错误，硬盘的损毁、

电脑病毒、自然灾难等等都有可能造成数据的丢失，给企业造成

无可估量的损失。对于任何核心业务系统，业务数据丢失更是一

场大灾难，会导致系统文件、客户资料、业务数据的丢失，业务

将难以正常进行。这时，最关键的问题在于如何尽快恢复计算机

系统，使其能正常运行。

目前最核心的应用是一套XXXERP系统，由一台IBMP550服

务器和IBMDSxxxx磁盘阵列组成；目前系统都是单机运行并定

时数据备份，存在一定的安全风险。一旦主机或者磁盘阵列出现

故障，都将造成一定的系统风险性。

建议采用VERITAS先进的容灾方案来实现核心系统的数据容灾:

针对工厂的存储现状，可以发现其ERP系统的主机和存储是

独立的，在管理上和对设备的利用存在不利的因素，实现建议对

其存储进行存储的整合，把所有的服务器都连接到同一个SAN

的环境中，购买一个8口光纤交换机，服务器和存储搭建成一个

san网络。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

在容灾点，由于采用距离比较近的容灾点，并且容灾点可以和

中心进行光纤连接，首先建议容灾点的磁盘阵列通过光纤连接

到中心机房的交换机上，这样容灾点的服务器和磁盘阵列将与

中心机房的服务器，磁盘阵列形成一个异地的SAN架构，同时服

务器间通过网络可以相互监听到服务器的状态；从而保证容灾点

的服务器可以知道中心服务器的状态，具备实现对中心应用的接

管条件。

近距离容灾的软件部署

1.针对数据的同步技术：

a.在服务器上部署StorageFoundationforaix

的软件；

b.实现中心磁盘阵列的数据和容灾点的数据完

全同步技术，既便是采用了各种不同的磁盘

阵列，如容灾点采用IBM或EMC的磁盘阵列；

c.实现数据的无缝接管，中心的磁盘阵列出现

故障，所有容灾点的磁盘阵列自动接管，对于

应用的影响为零；

近距离容灾实现的功能

1.通过Storagefoundation软件提高了磁盘的管理，可以

实现对磁盘的动态管理，增加或进行磁盘的空间，及提

高磁盘写的速度；

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

2.提高Storagefoundation实现对不同磁盘阵列间的镜像

技术，在容灾点可以配置不同的磁盘阵列；

3.实现应用的无缝接管，在中心磁盘阵列故障时应用将自

动使用容灾点的磁盘阵列；

4.在同步数据复制时，保证对中心主机性能不影响。

5.在同步数据复制时，中心磁盘阵列数据和容灾点磁盘阵

列数据是完全一致，发生灾难事故时无数据丢失；

6.在同步数据复制时，无论何时中心磁盘阵列或容灾点磁

盘阵列发生故隙,保证应用的连续性，无应用系统的中

断

7.产品设计制造平台建设

7.1三维设计

第一阶段的主要目标是建立CATIA设计平台的基础。对XXX

的实际情况，首先配置一些CATIA软件的基础功能，适当配置曲

面设计功能，并开始导入协同仿真概念（培训），起步阶段，不

要大量配置软件许可，今后再逐步增加。

第二阶段可通过使用电气线束模块，提升产品开发能力初步

完善CATIA的应用环境。此阶段用户已有一支基本队伍掌握

CATIA软件的应用，因此可以配置电器线束、管路布置等功能模

块。

第三阶段为进一步提升产品开发能力和水平，需要在各专业

30

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

部门及工程师中普及以CATIA为主的基于3D环境的设计手段。

可以配置以协同仿真为基础的CATIA功能，包括空间分析、机构

运动模拟和拆装模拟。

第四阶段为进一步提升产品开发能力和水平，需要在各专业

部门及工程师中普及以CATIA为主的基于3D环境的设计手段。

为进一步提高产品设计水平，加快设计、制造、产品三个平

台建设的步伐，同时满足XXX与法国ALSTOM合作和印度孟买等

国外项目的设计要求。通过CATIA三维设计软件的全面推广应用,

整体提高据技术中心各部门三维设计水平，同时基本满足出国人

员项目联合设计的需要。

7.2仿真分析系统建设

随着城市化进程进一步加快，城市的快捷交通的需求，城市

轨道交通已成为解决城市交通拥堵的主要手段。随着人民生活水

平的不断提高，对出行的交通工具的性能要求不断提高，同时新

结构、新技术、新材料、新工艺在城市轨道交通车上不断推广应

用，为研发出经济合理、技术先进、性能可靠的产品，产品设计

仿真应该向更深的程度及多学科发展。

针对城轨地铁车辆产品的特征，在现有有限元分析系统的基

础上，建立协同仿真平台，实现在产品的研发过程中，多学科的

仿真分析手段协作进行，提升产品设计手段，降低技术创新风险

和新产品研发成本，缩短产品研制周期，使XXX的经济效益和社

会效益显著提高。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

7.2.1产品结构分析前后处理系统

AltairHyperMesh是一个针对有限元主流求解器的高性能前

后处理软件。它提供了无以伦比的交互化建模功能，同时提供了

最广泛的CAD和CAE软件接口。其先进的后处理工具可以很方便

地显示复杂的模拟结果。作为一种里程碑式的提高设计分析效率

的工具，HyperMesh的强大功能已经在世界领域内得到了公认。

AltairHyperView是一个完整的后处理软件和可视化环境，

用于处理有限元分析（FEA）、多体系统仿真、视频和工程数据等。

其惊人的三维图形显示速度和一些独特的功能，在CAE后处理的

速度和集成性方面创造了新的典范。

7.2.2产品结构有限元分析系统

铁路客车的结构强度、刚度性能直接影响客车产品的质量与

水平，是新产品开发成功与否的重要评价指标。CAE系统实现与

CAD系统的集成，对部件和零件的强度和刚度进行分析，使事后

分析提前到产品设计的早期阶段，这样才能提高产品的质量与水

平，减少实物试验次数，加快产品开发进程。

源于美国国家航空航天局（NASA）的结构分析软件Nastran

经过40余年的发展已经成为世界上最为著名的有限元求解程序,

拥有最为广泛的用户群，其解算结果和数据格式已经成为行业的

标准。在进行模态分析时具有很高的求解效率和精度，已经通过

各个行业尤其是航空方面的无数次验证，是目前所有软件中的最

32

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

成熟最可靠的求解器。

其基本模块主要分析功能包括：线形静力分析（包括惯性释

放）、正则模态、屈曲分析、模型检查、复合材料分析、传热、

基本非线形分析。

7.2.3动力学性能分析系统

在进行铁路车辆新产品开发过程中，车辆动力学性能分析是

必不可少的设计环节，它对于指导转向架设计、结构参数和悬挂

参数的合理选取是非常重要的。

铁路专业的多体动力学仿真软件可以很好的解决产品性能预测、

性能优化、机电控制一体化、及早发现设计中的问题等，并提供

了很好的解决方案，这点在国内外相关制造行业已经得到了充分

的印证。通过对车辆的总体及转向架悬挂参数进行优化设计，可

以帮助工程师预测和分析整车的动力学性能，提高车辆的动力学

性能。

用于车辆动力学分析的软件目前有ADAMS,NUCARS,VAMPIRE,

SIMPACK等，各个软件目前国内都有用户在使用，就产品发展的

形势来看，目前国内外铁路行业主要以SIMPACK为主，尤其是欧

洲和日本等。目前，国内高校和几个厂所已经在大量的使用

SIMPACKWheel/Rail（铁道专业模块）软件，而且SIMPACK软

件产品的开发和支持均是专业人员。

33

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

7.2.4疲劳分析系统

随着铁路跨越式发展，铁路客车的可靠性面临着严峻的挑战,

而可靠性设计中核心内容是抗疲劳设计。但由于疲劳断裂产生的

机理复杂，至今，人们仍不能从理论上将影响疲劳的众多复杂因

素归纳为一个统一的物理模型或数学模型来描述，因此，国内外

对疲劳问题的研究主要集中在实验环节上。然而，实验本身需要

物理样车，且成本高、周期长，为了在样车制造之前的设计阶段

开展抗疲劳设计，国外许多推出了一系列疲劳寿命预测软件，如

XXXode.MSC.FATIGUE是专用的疲劳分析软件，而I-DEAS、ANSYS

中亦有专用的相关模块。

通过疲劳分析系统能对车辆设计师所关心的部位进行快速

的疲劳寿命评估，发现设计过程中存在的不足，提高产品结构的

可靠性，建议配置FE-SAFE、FE-Fatigue软件。

7.3PDM产品数据信息管理系统

目前，产品创新能力是企业核心竞争力的重点。如何在最短

的时间内，以有竞争力的价格，为客户提供满意的产品，并使企

业自身取得最大利益，已经成为企业能够生存和持续发展的关键。

知识的积累和重用是实现创新的基础，企业在日常经营过程中无

时不在生成数据，而把大量的数据组织起来，并经过去粗取精，

从而形成企业的知识资产，在日后的经营当中来重复使用，推陈

34

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

出新。当务之急，企业数字化能够帮助XXX利用IT技术提高业

务流程的效率并提升竞争优势，也是XXX能否实现业务战略的关

键因素。

产品数据管理系统平台(PDM,ProductDocumentManagement)

是企业数字化的数据基础。通过PDM系统的实施，能够帮助XXX

构建数字化系统基础平台，也就是达到以下目的：

令单一的产品数据源，数据完整、准确一致，实现图文档管

理，确保信息流畅通

令系统集成平台，解决CAD设计、CAM制造、CAE分析、CAPP

计算机辅助工艺、ERP系统等各系统工具的集成管理

令不仅提供统一的数据结果管理平台，而且实现详细的数据

创建过程管理

令规范编码管理，科学有效分类，促进设计、知识重用，增

强企业知识管理

令应用电子流程提高设计效率，快速准确地查询设计任务进

展状态

＜规范管理更改引起的版本变化

令集中的工程数据管理提高了与集团、其他车辆厂或者外协

单位的协同效率

令扩展的项目管理和制造工艺管理功能

35

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

7.3.1产品设计管理目前主要存在如下几个方面不足

•大量的设计数据信息，没有高效的应用平台和工具实现数

据共享；

•电子图纸的管理，包括图文档管理、安全性、更改、版本、

可追溯性、唯一性、准确性等都缺乏可行的手段和制度；

•产品研发过程缺乏有效的控制和管理工具；

•产品设计流程、项目管理无法做到全过程跟踪和控制；

7.3.2PDM管理基本需求

1.产品设计图文档管理，引入企业级的产品图文档管理系统。

通过产品数据管理项目的实施，实现与企业各种应用软件

的紧密集成，保证数据的一致性、完整性、有效性、安全

性和保密性，形成统一的集成研发体系平台，支持异构计

算机环境，集成CAD系统保证2D和3D数据的一致性，形

成单一的产品数据源，方便正确地管理更改造成的版本变

化，使得设计、二艺等各级工作人员，能够根据各自的岗

位所赋予的权限访问和存取相关产品信息，开展各自相应

的工作，提升产品开发质量和速度。

2.企业知识的积累管理，产品研发知识的积累，形成企业的

技术沉淀。通过研发管理体系平台，达到以下目标：

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

a）各类知识库如标准件、材料、工艺工装、通用件等能

集中统一维护管理

b）研发技术文档的有效管理外，需要有效管理研发的整

个过程

c）逐步形成企业的CAX（CAD/CAM/CAE）应用平台、CAPP应

用平台、PDM系统平台和ERP系统平台

3.设计数据源在全中的畅通，除了与设计软件的紧密集成外,

设计数据必须及时、准确、完整地传递到CAPP设计系统、

ERP系统，解决当前多头数据源的情况，统一规范的、科

学的物料编码，消除/减少人工重复劳动，消除系统信息

孤岛，确保设计数据源能在全厂中顺利贯通。

7.3.3PDM技术实现目标

建立企业级数据管理系统（PDM系统），实现对工程项目全生

命周期内各类信息的统一管理，并以此为契机，规范工程设计过

程和设计标准，包括数据、文档、业务流程、操作规范等标准。

1、规范产品设计源头数据

企业的产品源头数据主要来自于技术部门，应用于生产、采

购部门。为了使PDM系统能成为整个企业的技术数据管理平台，

需要保证数据的完整性、一致性和准确性。

（1）统一设计平台，进行CAD标准化，规范设计环境，提

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

高工作效率；

（2）建立材料库、外购件（包括标准件与电气元器件等）

库，统一物料编码规范，建立完整的企业基础数据库（原

材料库、外购件库、设备库、工艺术语库等）；

（3）建立设计知识库，沉淀企业知识资产，为新员工快速

成长提供帮助。

2、管理设计电子文档与数据，提供查询、浏览、报表输出工

具

（1）各种工程产品电子文档按种类分门别类有序管理起来。

（2）设计图纸批量入库管理，并自动建立装配结构树。

（3）提供安全控制机制保证电子数据在服务器上的安全。

（4）设计人员在权限许可范围内可以直接查询到已归档的

设计图纸。

（5）产品报表快速汇总输出。

3、进行更改管理控制，提高更改通知与反馈效率

（1）快速编制更改申请（通知）单，把更改通知单以电子

文档方式管理起来。

（2）以版本树方式管理电子文档的更改历史。

（3）使用更改消息、邮件通知功能，进行更改单快速签收。

（4）提供更改查询统计工具。

（5）处理借用件更改问题，实现一处更新处处更新。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

4、提高工作效率、缩短工程设计周期

（1）按项目、任务方式规范管理产品开发过程，工作过程

变得透明且容易控制。

（2）可以动态监控开发进度，及早发现设计问题。

（3）可以实现设计文档在线提交管理。

（4）对设计图纸进行网络评审圈阅。

7.3.4系统平台结构

基于XXX的需求与目标，根据机车车辆行业中部分国内外企

业的数字化建设经验，从大局出发，下图描绘出企业整个信息系

统的组成，在产品数据管理平台PDM系统上，分别有设计系统、

工艺制造系统、企业资源系统，来完成产品的全生命周期管理。

整体规划、分步实施。从动车设计部门应用开始，先易后繁，

逐步完善深入应用，随后在各个部门推广实施应用；基于健壮的、

开放的、先进灵活的TeamCenter系统平台，建立适应XXX业务

快速发展需要的研发支撑管理平台。

当前急需进行有效的图文档管理，推进设计系统三维CAD的

普及应用。在统一PDM系统平台搭建过程中，需要逐步解决XXX

当前十分关心的几大业务问题：

编码管理、图文档管理、产品开发流程管理、与CAD或

CAPP/ERP等系统的紧密集成、扩展的配置管理和项目管理等。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

7.3.5主要功能模块

7.3.5.1图文档管理

针对XXX的现状与需求，当前迫切需要建立有效的图文档管理,

搭建统一的、集中的研发体系基础平台：

□属性管理

产品结构、零部件、文档等对象均关联相对应之数据库，

以储存属性数据，属性数据包含版本、版次、状态、名称，预

计成本……等等，可由用户自行定义扩充。这些属性可做实时

判断或实时计算（例如物料号自动依据字段内容产生）或者作

为权限管理的依据。

□版本/版次管理

系统对于所有数据能个别设定保留版本数目，在自定义的

数目内，可作追踪、调阅，以方便概念的保存。对于零部件相

关数据除了对于零部件的定义（如规范、CAD数据、测试文件、

工艺数据、BOM数据.•.）及参考数据加以封包外，更提供完善

的版次管理功能。对于产品开发环境的零部件相关数据作了最

佳的管理及最方便的使用环境。

□数据储存位置管理

可根据组织结构或数据特性设定不同之数据卷（Volume）,

将不同之数据分类纳入管理。个人所用计算机之工作区，亦可

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

纳入管理。透过数据性质适当分类与规定，个人知识与经验将

被组织化地保存于系统之中。

□数据共享存取管理

在分工组织下将个人产生之数据集中管理，使其它人轻易

共享，充分应用/掌握已有的数据，同时使数据传递同步且正

确。所有存取过程均可有审计记录，并可防止用户对文件同时

进行交互修改，使信息之分享透明化、同步化，解决信息取得

困难费时的问题。

□权限规则管理

采用规则控制的权限控制方式，可对不同的组别、用户、

数据状态、及不同状态（例如已发行状态、工作流程进行中状

态、及设计）状态）的数据，订定不同的权限，更能依企业运作

模式的动态的更新数据使用权限，建立完善的权限管理。

TeamCenter的权限控制使用“基于规则”的概念，这样

的概念可以让系统监督人员以最快、最灵活的方式设定权限,

并可与电子流程相结合。不同的用户组、不同的数据状态、不

同的工作流程状态、不同的电子保险库、不同的发布状态等等

针对不同的事件（例如新增、修改、删除、检查、更改……），

均可灵活设定不同的权限。

□邮件通知（Push）

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

任何对象都可以通过内部邮件发送数据对象，并且通过邮

件网关与企业内邮件服务器连接，避免信息仅封闭在

TeamCenter中。

口订阅通知(Pull)

用户可订阅(subscribe)某一零件或文件的任一事件，当该

零件或文件发生该事衅(例如：工程更改)，系统会自动通知

订阅者，用户可随时知道与其有关之任何变动。

也可以由系统监督者设定通知对象，则当该零件或文件被

更改或改动时，系统会自动通知相关人员。

□Web界面

TeamCenter提供完整的Web-centric及Java-base的用

户界面。意即用户可以直接以浏览器或客户端接口进入本系统,

使用系统所提供的功能。

JavaPortalWeb浏览器

・

7

1

7

上

•

1

0

□中文化支持

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

接受中文输入/输出

产生中文统计信息

界面完全汉化

全中文的在线帮助信息

□数据查询

♦图示化关系查询

借助关联性的管理，用户可以做各种对象之间的交叉查询，

而所有产品数据也可以保证是单一来源(SingleSource)o而

借助内嵌可视化浏览器，用户可以看到全面性的产品数据结构,

各种产品相关工作也得以集成管理。

♦数据搜索查询

对于产品结构、零部件、文件等等，支持单一属性查询以

及多重属性查询，可任意组合查询条件来查询相关数据，亦可

43

中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

在查询建立器中依需求自行建立相关查询。查询条件可以用全

字符串来检索也可以使用通配串(Wildword)来检索。

7.3.5.2产品研发流程管理

电子流程管理的重点，第一是实时，数据与决定必须立即传

送给相关的人，以免损失时效性。第二是完整，亦即将所有工作

必需的相关信息，传给所有必要的人。第三是记录，流程之中所

有发生之原因、动作、变化、结果及相关作业者，必须有完全的

记录，以便在流程之中及将来均可追踪考查。第四是监控，流程

目前的状态、进度，管理者必须能够完全的控制，且在必要的时

候，作适当的管理动作，如加速、暂停、中断等。针对XXX的产

品研发流程管理需求，Teamcenter将提供以下功能来达成上述

目标：

□流程电子化

基于TeamCenter提供之工作流程设计(ProcessDesigner)

模块，可将企业设计、工程更改及其它相关之流程电子化。透过

电子化可消除企业目前漫长的人工传递过程，使工程更改通知

ECN通知实时化，并确保传递过程没有遗漏，中断。

□各种流程建立

TeamCenter提供了数种电子流程模板，可让用户根据企业实

际情形加以组合设定，建立企业研发、工程更改、物料号申请、

BOM建立等各项流程。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

在下图中，为一ECR流程，由发起者启动ECR,经由条件确认

后，若流程审查文件名称为SS*,则走SpecialProject流程,

若不是则走GeneralRelease流程。

□流程状态控制

进入流程的对象，基本上有几种状态，如准备中、签核中、

已核准、执行中、已作废等，可依据企业的需求而设定。流程的

结构，目前流程在那一步骤，均可透过系统提供之接口，以图形

及颜色显示，用户可立即知道，可避免不知流程传到哪里，目前

该谁审核的困扰。透过适当权限设定，部份审核者或管理者对于

异常之流程可以强制跳过，以加速流程进行。对于有问题的流程,

也可先暂停再加恢复，或强制中断，以维护流程之正常运作。

另外，签核记录、流程的执行记录也被详实记录，并可由用

户检查。

□审核者设定

审核者可预先于建立流程时设定，亦可于审核时，临时设定

其它审核者。

□审核方式设定

审核的方式，可依企业之决策方式设定。如有超过一人之审

核者，可将决定方式设成按照多数表决方式，或在一者同意，或

须全部同意等。

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中小企业信息化建设管理方案规划设计V3.0

□代理人设定

可根据企业之代理制度设定代理人机制，于本人出差或其它

无法审批时段内，由系统将须审批之数据自动转送代理人，不会

发生因审核人员无法执行任务时的延误。

□进度追踪与工作日历设定

可设定生命周期中某项流程之工作天数，以追踪进度。系统

将随时自动检查，并于逾期时作适当之处置，如自动继续下一步

骤或通知主管等。

□电子签名

图纸、技术文件的经过电子审批流程，可将签署信息通过二

次开发填写到签署栏中。

进入TeamCenter,选择CAITA二维图的模板种子文件进行设

计，TeamCenter中属性和经过审批流程的签字属性都能自动映

射到二维图纸的标题栏中去。