中国空间技术研究院（以下简称“研究院”）隶属于中国航天科技集团公司，是我国空间技术研究和空间技术产品研制的主要基地，至今已成功研制并发射了60余颗各类卫星、飞船。中国空间技术研究院总体部成立于1968年8月16日，是中国空间技术研究院空间飞行器系统工程技术总体设计和技术协调单位，主要负责各类空间飞行器的总体设计、综合测试及结构、热控等多个分系统的研制和各种卫星的技术开发。

    总体部集中了一大批系统工程、结构、热学、电子工程等学科的航天科技人才，目前有包括中国科学院院士在内的各种研究人员近千人，具有雄厚的科学研究和工程设计实力。近年来，先后完成了对地观测、通信广播、地球资源、科学实验和导航定位等多种系列卫星的总体设计和大型试验，为我国成功研制发射了多颗不同种类的试验与应用卫星，在卫星回收技术、一箭多星技术、地球静止轨道通信卫星技术、遥感卫星技术和载人飞船技术等领域跨入世界先进行列，在空间领域取得了举世瞩目的成就。

    空间飞行器产品属于复杂产品的范畴，具有技术含量高、涉及学科多、研制周期长、参与单位广等特点；生产类型为单件或者小批量生产；军工企业对产品质量的要求非常严格，其研制过程通常分为初样、试制、定型、生产等几个较为明显的阶段，在每个阶段又包含若干检验、审批、更改等业务过程，信息的庞杂和流程的繁复导致管理的复杂度大幅提高；而且由于技术的演进其产品具有明显的系列化特征，数据模型的借用和继承关系也十分复杂，对版本的管理和控制提出了较高的要求；此外，研究院的信息化建设起步较早，多年来积累了大量的电子化的产品数据和文档，以及一些遗留系统，这些因素既为PLM的实施奠定了基础，也带来了一定的挑战。

 

 

    AVIDM是北京神舟航天软件技术有限公司（以下简称“神舟软件公司”）的核心软件产品，也是我国具有自主知识产权的高端PDM/PLM产品之一。AVIDM是英文Aerospace Vehicles Integrated Design and Manufacturing的简称，意即航天飞行器集成设计制造。早在1989年，在航天领域梁思礼等老一代院士和专家的倡导下，以原航天710所的技术人员为主体，自主研制出了国防系统第一个CAD/CAM集成管理软件－－AVIDM Framework 1.0，在1993年的科研成果评比中荣获航天工业总公司科技进步一等奖。历经十几年在航天卫星产品研制中的应用，AVIDM已发展到目前的第三代产品——基于Web的企业级协同产品研制管理软件（AVIDM 3.0企业版）。

    AVIDM作为航天科技工业具有自主知识产权的软件产品，在研发过程中也严格遵循着航天系统工程的思想，在CAD、CAM等单元软件尚未发展成熟的90年代初，就从“系统是个体与关联构成”的理论高度预测到“集成”将是最大限度发挥软件系统整体效能的最佳方式，因此将AVIDM定位为“集成框架”软件，并从最初的CAD/CAM/CAE应用集成，逐步发展成为支持异地多系统集成和跨部门、跨专业的协同工作的企业级产品数据管理软件。

    为了适应国防复杂产品研制过程中涉及单位多、专业面广、空间跨度大等特点，AVIDM企业版在系统架构的设计中引入了“域”的概念——所谓“域”是指具有一定独立性和自治性的一个相对完整的AVIDM应用系统，该系统有自己独立的数据库管理系统、人员组织模型和权限管理模型等，一般一个域处于一个独立的局域网内、有独立的防火墙和安全措施、有统一的出口，可以对应一个相对独立的总体或分系统单位。AVIDM企业版通过采用基于“域”的联邦系统集成的管理方式，可以将分处于多个“域”之间的AVIDM应用系统集成为一个“联邦式”的支持异地协同的“大系统”，实现跨“域”的应用与服务：包括“域”间的邮件与消息通讯、卫星产品数据与产品结构的共享、卫星产品数据的快速发放、跨厂所工作流支持以及协同电子会议等支持，如图所示：

    下图给出了在单个应用域中基于软件平台的多层分布式软件架构示意图。

    通过分布式的软件架构，提供了基于软件平台的应用，在应用层可以独立于底层构建业务系统，并提供良好的基于AVIDM平台的二次开发和集成能力。

    AVIDM的域内平台总体上分为以下三层：

         最下层的数据层：为业务层提供对数据库的访问接口，并通过数据访问引擎和分布式文件访问引擎提供对各类数据库和电子仓库的透明访问；

         中间的业务层：集中提供对AVIDM系统的应用逻辑处理，并封装各类服务，该层的设计充分考虑了用户单位对将来应用的扩展和与其它系统集成的需求，以通用服务、关键共性引擎和直接面向应用的组件集，分三层设计；

         最上层的表示层：为前端用户提供多种方式的客户端，包括B/S浏览器方式、传统的C/S方式，以及将来可以支持的GPRS/CDMA无线连接形式和PDA客户端等。

其中，业务层三层的作用是：

         通用服务层：提供各类应用模块都使用到的各项服务，同时封装各类与支撑平台相关的服务；

         关键共性服务层： 提供几个或多个应用模块都使用到的各项服务，封装系统中的各类共性和关键技术。

         应用层：提供系统业务逻辑的具体实现，以组件方式封装系统中的各类业务逻辑，包括过程项目组件集、文档管理组件集、图样管理组件集、系统管理组件、产品管理组件集、客户端组件集等等。

    AVIDM企业版包含以下功能模块：

1.    系统管理：主要由AVIDM系统管理员使用，主要功能包括：用户管理、权限配置、数据库服务器和文件服务器监控、邮件系统监控和清理等，是系统管理员对系统进行初始配置、日常管理和维护的工具。

2.    产品管理：主要由AVIDM产品管理员使用，对其所管理的产品进行产品初始化、系统逻辑模型维护和产品权限配置。

3.    审计管理：主要由AVIDM审计管理员使用，对系统中所有用户的日常行为，如用户登录、入库文件浏览、入库文件修改、用户权限修改等，进行系统级的安全监督和审计。

4.    系统建模工具：为AVIDM的工程实施人员提供根据用户的要求快速搭建出用户所需的个性化应用系统的工具集，主要包括系统逻辑模型建模工具、模版配置工具、审批流程定义等功能。

5.   文档管理：文档管理用于管理航天系统卫星产品研制过程中的所有文档资料，对编号申请、文件创建、送审和审批、加工和分发、工程更改、文档查询等文件的产生和利用过程进行管理和控制。

6.   资料管理：资料管理用于对技术文件的调度、加工、分发、销毁等资料处理阶段的管理。

7.   产品结构管理：产品结构管理用于卫星产品零部件的结构管理。提供产品数据的树状结构显示、产品结构数据的三库管理、生命周期管理、BOM表管理、产品视图管理、产品结构查询等功能。并提供与UG和PROE等CAD软件的接口。

8.   工作台面管理：为AVIDM系统中的所有人员提供方便处理工作任务完成各项工作的平台，包括邮箱、任务盒、计划任务盒等，并可以方便的将个性化的工具集成到AVIDM界面上。

9.   计划管理：计划管理模块是为卫星产品研制单位的科技管理人员提供的，针对卫星产品研制各阶段的计划流程进行综合管理的功能模块。该模块在利用Project作WBS分解的基础上，依托AVIDM系统，实现计划的编制、汇总综合、审批、下发执行、跟踪反馈、监控、统计和报表输出，以及项目计划与产品信息间的关联，实现项目计划的实时控制，强化项目计划下发后的计划控制和执行流程管理，解决计划编制与计划执行控制脱节的问题，有利于对产品研制过程的精细化管理。

10. CAE应用集成管理：为航天卫星产品研制过程中涉及到的多种学科和专业的大量的分析软件提供规范化地管理方式，通过制定统一的系统逻辑模型信息接口标准，保证卫星产品研制过程中各专业之间所生成和引用的分析数据的唯一性和数据版本的一致性，并实现调试运算平台、正式运算平台、多学科综合设计平台的支持，以切实提高航天卫星产品的研制质量。

11. 静态数据库工具：静态数据库专门管理卫星产品研制过程中需要的各种测试数据、性能参数、模型等不需经常修改的静态数据。静态库工具包括静态库管理工具、查询工具、结果可视化工具等。

12. 联邦系统集成：该模块是为具有协作关系的两个或多个独立的AVIDM系统之间提供基于“域”的联邦系统互联的管理机制，并实现协作域间的邮件互发、用户多点登录、跨域文件会签、远程文件发放等功能。

13. 二次开发接口：为AVIDM系统的高级用户提供二次开发的接口，为实现其他应用系统与AVIDM系统的集成提供开发的接口，该接口以Java Bean的形式提供，包括用户身份验证、邮件收发、系统信息提取等接口。

 

 

    AVIDM工程的在研究院的实施是一个由点到面的过程。几年来，研究院的AVIDM工程实施的过程坚持以总体部为龙头，取得经验，逐步推广。在总体部内部，也经历了个别卫星产品试用到全卫星产品应用的过程。

    在“八五”、“九五”实施航天AVIDM示范工程和某卫星产品、小卫星系列等两个卫星产品试用的基础上，研究院总体部在航天领域率先于2002年9月在总体部全面推广AVIDM工程。AVIDM实施由2002年最基础的文档管理开始，历经全卫星产品应用、产品结构管理推广、CAD/CAM一体化、卫星产品项目计划管理、异地跨域联邦集成等几个阶段，走的是一条循序渐进、逐步提高、急用先行的路线。

    AVIDM框架自身的功能很多，从哪些功能启步，需要认真研究。总体部的体会是从简单启步，循序前进，深化应用。总体部曾经花了很大精力在基于系统逻辑模型的应用软件集成上，工作非常辛苦，而效果不理想，离开卫星产品实际应用距离越来越远。最后，在切实分析总体部以设计为主的特色的基础上，把非定义文档这条边门，当成大门敞开走，走上一条以文档管理为核心的信息化的“旁门左道”，并取得了成功。以此为基础，再把文档的内容扩大到计划管理、项目管理和资料管理。

    研究院已计划在05年5月从总体部开始，全面应用基于产品结构树的模型和工程图的管理。逐步实现AVIDM与基于流程的应用集成，使AVIDM真正成为卫星研制的协同工作平台，提高总体部的核心竞争力，满足卫星产品研制需求。

 

 

    经过40多年的积累，中国航天已经形成一套非常严格有效的技术文件管理制度，并已形成标准——QJ1714系列。总体部是以设计为主的单位，从2002年开始，总体部就开始推行技术文件的电子化管理，从起步的审批流程电子化开始，逐步实现了从技术文件自动编号、按模版生成、审批、入库、评审、资料加工、工程更改、归档、利用等过程，如下图所示：

图1：文档管理流程图

    起步之初，最大的冲突是电子化流程与QJ1714有差异，既存在电子文件管理规定的有效性问题。并且，在电子签名还未有立法规定其有效性的情况下，其它上级单位、配套厂所不认可电子签署的技术文件的有效性。这些问题不能有效解决将会大大影响AVIDM工程在总体部的实施推广。神舟软件公司首先在技术上保证了AVIDM系统中的签署过程的信息完整有效，以及必需通过统一打印出口才能下载、打印等的技术问题，同时，联合质量处、档案室规定了技术文件必须通过AVIDM统一出口打印才予以认可，打印的纸质文件加盖受控章，明确了总体部内部文件电子签署的有效性，外发文件必须加盖受控章等，同时，规范了文档编码申请流程、文档签署审批流程、批准后文档的后续管理流程。通过一段时间的运行，设计师普遍感到了电子化文件处理流程的便捷有效，以及信息积累对设计工作的有效支持，AVIDM文档管理得以真正推广开来。

    在文档管理全面应用的基础上，通过和科研生产处、质量处、档案室等部门的协调和定制，已经在AVIDM中实现文档任务作为计划的下发、文档按分类模板的生成、基于流程的规范化签署、文档检索查询以及对现行文件的科档一体化集成管理、归档管理等内容，最终实现了电子文档全生命周期的管理。AVIDM电子文档集成管理将电子文档历经的编制、审批、查询、加工、更改、借阅、归档等生命周期各环节分解为四个阶段，分别由不同的功能模块提供支持实现管理和控制，如下图所示：

图3：AVIDM电子文档集成管理

    总体部在产品结构管理推广之初，就强调要着眼未来，建立全三维的卫星的产品结构，在三维模型的基础上进行卫星产品技术状态和基线管理、结构配置管理。

    通过产品结构和配置管理，实现以三维模型为主的信息交换，各科室间能够进行卫星产品数据的实时共享，实现并行工程环境支持。并且，根据航天卫星产品分阶段研制的特点，确定了不同阶段的产品结构构造策略：

1. 在卫星产品的方案论证阶段，尚不存在产品结构，需要按照项目计划的方式管理本阶段产生的各种的数据。产品数据的管理侧重在多方案的论证、至顶向下的设计过程和分系统之间的接口。数据的产生和管理一般是按照计划项目的WBS（任务分解结构）方式分解和产生，从卫星产品的分系统、子系统来逐级细化的，在此阶段，任务的细化可能达到关键设备级。

2. 在卫星产品的初样、试样和定型阶段，数据的产生会按照自顶向下、和自底向上两种方式产生，紧紧围绕产品结构树，进行结构的分解和设计的提交，将设计数据合理的组织起来，数据之间的关联性也建立起来。在每一个阶段中，数据管理的侧重点在于数据多版本的管理和控制，以及通过有效的流程控制，使得设计数据在研制部门和队伍之间有序流动，在设计库和受控库之间签入、检出，体现卫星产品的迭代设计过程。

3.每个阶段完成后，需要进行转阶段评审，评审通过后，产品研制转入下一个阶段，数据的管理侧重在各个阶段之间的独立性和设计文件版本之间的一致性和协调性。

    在卫星产品的结构中，大型承力件、复杂端框、法兰的设计周期和工作量很大，其加工周期也最长，所占结构重量比例最大，需采用数控加工的方式。从舱段结构设计的强度、刚度来说，如果关键部件通过强度试验发现设计不合理再修改设计，可能导致焊接或铆接工装的修改，将严重影响整个卫星产品的研制进度。

传统的研制流程是：

图4：研制流程图

    这个流程有几个问题：一是设计和加工时串行，不能及早发现设计弱点和工艺缺陷；二是分析在流程中只起到了校核的作用，往往等物理样机出来后在做实验如果发现有缺陷时需要全部返工，分析没有在设计阶段起到验证和优化的作用。

    从保证设计质量、优化设计方面来说，如果采用先进的CAD/CAM一体化设计技术，从零件设计、强度分析到仿真加工，能够做到设计与分析并行、设计与工艺并行，则可以及早发现设计弱点和工艺缺陷，提高设计工艺水平，节省编制工艺的周期，从而加快卫星产品研制周期。

通过实施CAD/CAM工作，实现了总体部与制造厂的某重点关键结构件的CAD/CAM一体化加工，主结构件在数控编程时直接利用设计数据，进行快速程序校对，效率比传统的CAD/CAM方法提高50%。

    2003年，针对研究院科研生产管理中面临的实际问题，如：

1.计划管理的业务流程不够优化

2.计划的编制不够科学全面

3. 计划的执行、控制过程不够规范，控制效率低

4.计划管理与信息技术结合不够

    等等，神舟软件公司与总体部有关人员通力合作，综合考虑卫星产品人员的工作模式、管理现状及开发的周期，采取了重点突破、逐步推进的指导原则，依托AVIDM，开发针对卫星产品研制计划管理的AVPLAN模块，为项目计划管理提供信息化平台，实现计划的下发、执行和控制跟踪。

    由于实施过程中注意提出有限工作目标，切实解决卫星产品研制管理过程中实际问题，并且注重研发、推广、建立标准规范相结合，AVPLAN的应用获得极大成功：2004年4月1日总体部全面推广应用，2004年5月再次提出二期需求。从总体部全面应用至今，AVPLAN版本升级多次，在应用中逐步成熟，所有卫星产品计划都已在AVIDM中实现统一的电子化管理。

 

图2：AVPLAN的成功经验

    AVPLAN在利用Project作WBS分解的基础上，依托AVIDM系统，实现计划的编制、汇总综合、审批、下发执行、跟踪反馈、监控、统计和报表输出，并在AVIDM系统中通过交付物实现计划项与相关技术文档的关联，达到对计划的自动跟踪与监控，理顺了管理流程，实现快速方便的高效调度和量化考核，促使总体部的计划管理精细化水平迈上了一个新台阶。

    AVPLAN的开发及成功应用也使AVIDM从技术领域拓展到管理领域，AVIDM将逐步深入到合同管理、经费管理以及资源管理，逐步建立起将项目控制与产品数据进行一体化集成管理的卫星产品研制管理模式。

    在神舟软件公司的全力支持下，依靠信息中心与研究院各厂所的通力合作，AVIDM系统于2004年7月实现了全院主要厂所的异地跨域邦联，实现了系统多点登录、跨域邮件、跨域会签、跨域协同等支持。目前，研究院卫星产品任务主要承制单位的内部文件签署工作都在AVIDM上进行。通过AVIDM院级邦联系统的建立，探索了研究院科研生产的新模式，对加快卫星产品研制进程、促进总体与分系统交流，进而提高产品质量、减少研制成本，均具有实际意义。

 

    自从2002年9月总体部全面推广AVIDM工程以来，彻底抛弃了以往的手工文件管理制度，实现了含各类卫星和神舟飞船在内的所有在研卫星产品的研制计划、过程和数据的网络化管理，并实现了基于AVIDM系统的异地多系统邦联，应用已延伸到京外厂所和卫星发射基地。

    目前，AVIDM已经成为总体部开展卫星产品研制工作的基本能力平台，系统用户数达到2600余人，实现7x24小时不间断服务，日常并发在线用户达到250～350人，形成一种全新的工作模式。

1.AVIDM系统经过多年的研发及应用，目前已进入成熟期，已成为总体部卫星产品研制的工程信息平台，是总体部卫星产品研制、生产能力的重要组成部分，是总体部日常工作的信息化平台；

2.AVIDM系统的应用大大提高了电子化的处理程度，初步形成了基于AVIDM集成设计环境的电子化工作模式和习惯；

3.AVIDM改变了总体部传统的科研管理模式，根据卫星项目群管理的特点，对星船研制的设计、制造等过程进行了系统集成，为提高总体部的产品质量、缩短周期、降低成本，增强市场快速反应能力奠定了平台基础；

4.目前结合研究院机构改革，正在向以计划为主的科研生产管理环节切入，尝试实现工程信息与管理信息的统一集成管理模式；

5. 通过建立院级AVIDM系统，将总体与控制、有效载荷、制造与总装等集中起来，尝试研究院范围内的跨域协同设计；

6.AVIDM实施将总体部相关职能部门结合在一起，实现了业务流程的重组，并落实到规章制度中，促进了总体部的全面质量管理。

    AVIDM工程在研究院总体部的实施应用是与领导的重视与长期的支持分不开的。AVIDM工程的实施，不是一个软件的简单应用，它实际上是全员工作方式的转变。因此，是否要实施AVIDM工程？什么时候启动该工程？用什么软件来进行实施？这些问题需要领导下决心，而领导的决心在很大程度上又取决于信息化专业人员的信息。一旦下了决心，就要动用行政的手段强行贯彻。人们都说信息化工程的一把手工程，一把手的作用，主要体现在决策、保障和疏导三个方面，在研究院AVIDM工程启步、推广和跨域邦联的过程中，处处体会来自各级领导的主导作用，哪个单位领导决心大，那个单位AVIDM工作就进展快。

    同时，AVIDM的成功应用也依赖于卫星产品人员的支持配合与理解！利用AVIDM系统进行卫星产品计划管理的设想是由我们的管理人员提出的；AVIDM3.0的资料管理模块，需求是由总体部的资料室提出的，并且他们的人员直接参与系统开发；为了更好地推进AVIDM系统应用，产品保证处积极组织对相应的规范进行更改；在得知信息中心在测试AVIDM 3.0的功能的时候，研究院领导主动提出“可以以某卫星产品进行试用”，在基地用上AVIDM系统时，也是第一时间对信息中心的工作进行表扬。

图4：实施要素

    通过AVIDM工程的实施，在研究院总体部和神舟软件公司，都培养和锻炼了一支敢于打硬仗的技术队伍，同时，也在实际的磨合中，完善了框架软件本身。可以说，正是大规模的工程实施、领导及设计研制人员的大力支持、信息化工作人员的努力、软件开发人员的辛勤工作，使得AVIDM框架完成从实验室研究成果到市场化商业产品的转变，成为可实用的产品。