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利用PDM系统的功能，在集团型企业实现导弹结构的多单位协同设计可有效提高总体对分系统的管控力度；有效提高导弹三维模型的准确性和实时性；有效提高产品设计数据的集中度，从而提高集团管控的力度。
导弹是极其复杂的机电产品，涉及到气动，控制，结构、电气和探测等多个专业。结构设计是导弹研制的重要环节。其主要任务是确定弹体结构和弹上设备的几何外形和安装关系。弹上设备包括发动机、舵机、导引头、弹上计算机和战斗部等部分。它们不仅数量众多，形状复杂，而且都有着严格的力学环境要求。导弹内部安装空间狭小，各设备之间安装非常紧密。一个设备的改动常常导致个多设备同时需要修改。因此总体和分系统设计师必须实现紧密的协同工作，即总体设计师的设计意图必须实时下达到分系统设计师：分系统设计的工作进展必须实时反馈到总体设计师。
1.存在的问题
目前导弹的研制名义属于一个军工集团，集团由多个法人独立的下属单位组成的。弹体结构和各弹上设备的研制工作分属不同行政单位。设计师工作地点、工作习惯和设计方法各有不同。模型数据分散在各单位设计师电脑中或服务器上。相互之间要形成的紧密协同还有大量障碍需要克服。首先，总体和分系统设计师主要依赖电子邮件、纸质协调图进行沟通，耗时耗力，可追溯性差。其次，二维结构协调图难以将设备的三维设计约束信息表达清楚。第三，由于设计数据分别存储在不同设计所，三维模型传递交互的次数非常有限，且交付时间滞后。部分弹上设备的三维模型是总体部自己编制的，细节并不十分清晰。第四，分系统提交的三维模型是否符合结构协调图的要求，必须人为分析判断。不可能使用软件自动计算的方法来判定。
上述种种情况表明，总体和分系统设计师尚不能实现紧密的协同工作，分系统设计师不能实时感知到总体设计师的意图；总体设计师不能实时了解掌握分系统的工作进展。总体设计师没有技术手段实时约束分系统的设计。在总体部和专业所之间建立紧密的协同工作环境和流程已经是迫在眉睫的事情了。
2.多单位协同设计模式
随着信息化时代的到来，网络、存储和计算技术高速发展，涌现大量激动人心的设计工具。产品数据管理系统（PDM）就是其中优秀的代表，这些崭新设计工具不再象从前那样，仅仅面向设计师个体，重点提升设计师的个人能力，而是能够成系统地面向设计师团队，以任务为纽带，把隶属于不同行政单位的设计师组织起来，共同高效地完成复杂的系统设计。笔者经过广泛调研，查阅了大量资料，参考其他企业先进实践，大胆设计了一套针对集团型企业的，导弹结构专业多单位协同设计模式。
这种设计模式将在总体部和分系统所的多个PDM系统中联合运行，这些PDM系统通过集成机制形成统一的系统，文件、图纸和模型在其中建立和协同。总体部设计师首先和分系统设计师充分沟通，形成导弹总体布置（图1），明确导弹外形、整弹坐标系、各设备轮廓和安装方式。总体部设计师要编制总布置骨架，为每个弹上设备制作轮廓模型。总布置骨架包含导弹的绝对坐标系和重要的参考面。设备轮廓模型包含设备最大轮廓，重量、质心、接口尺寸和坐标系。按坐标系把设备轮廓模型装配到总布置骨架，形成最初的导弹模型。
多单位协同设计工作模式运行过程如下：
1）总体设计师把前面装配好的导弹模型检入总体部PDM系统，形成第一版分配基线（图2）。
2）总体设计师启动PDM系统中的多单位预发放流程，把设备轮廓模型发放到对应的分系统设计单位。分系统单位收到设备轮廓模型后。首先分析设计的可实现性，若对总体的要求有异议，可将意见反馈给总体设计师。总体设计师若采纳其意见，则可修改设备轮廓模型，再次发放给分系统单位。
3）分系统设计师比照总体发放的设备轮廓模型，进行弹上设备的细化设计。形成设备的详细装配模型，其中的外形、重量、质心位置和接口尺寸直接拷贝于总体发布的轮廓模型。完成设备详细装配模型设计后，分系统设计师按照总体部要求编制若干模型简化表示。简化表示用于导弹的模装，可降低对工作站运算能力的要求。
4）完成上一步工作后，分系统设计师把弹上设备模型检入本单位PDM系统，形成弹上设备产品基线。启动预发放流程把设备详细模型提交给总体部。
5）总体部收到分系统单位提交的弹上设备模型后，对照先前下发的轮廓模型进行检查，判断外形、重量、质心位置、接口尺寸和简化表示是否符合要求。按坐标对齐方式把分系统模型安装到导弹的总布置骨架上，生成导弹的完整模型，形成导弹的产品基线。
6）总体部设计师利用组装完成的导弹模型进行重量和质心计算，判断是否达到预期设计目标。进行各设备模拟拆装，检查各设备之间的配合间隙，发现需要修改的地方。
7）总体设计师经过前面的评估，可做出修改决策，平衡各设备的设计余量。若需要修改总布置，则总体设计师可调整总布置骨架零件。若需要调整对分系统的要求，则总体设计师可更新设备轮廓模型，再次发放给分系统单位。分系统单位收到总体新下发的轮廓模型后，修改本单位负责研制的弹上设备模型后，再次向总体部提交。
8）如此多轮循环，直到达到预期设计目标后，总体设计师利用PDM系统的基线冻结功能固定技术状态，通知各分系统设计师依据这条基线中冻结的设备模型编制并签署生产图纸。制造实物样机，交总装厂装配、试验。如果在实际产品试验中发现问题，则重复第2步的过程，把修改落实到设备轮廓模型当中，再次发放分系统设计单位。
这种充分发挥PDM系统功能的多单位协同设计模式将给我们带来全新工作体验。总体部设计师不仅要编制设计任务书，还要编制导弹总布置骨架和弹上设备的轮廓模型。总布置骨架由导弹绝对坐标系和重要参考面组成。各弹上设备都以此为基准安装，可降低弹上设备之间耦合度，方便模型修改操作。弹上设备轮廓模型包含设备的最大外形、重量，质心位置和接口尺寸等信息，用于总体部向分系统设计单位传递设计约束。同时也是未来验收分系统设计成果的依据，将来可以开发软件工具，自动计算分系统设计成果是否在轮廓模型的约束当中，以提高工作效率。在这种新模式中，总体和分系统设计师使用模型进行多轮次交互之后，再进行生产图纸的正式签署，可及早发现干涉冲突等低级错误，提高图纸签署效率。分系统设计单位向总体部多轮次提交弹上设备详细模型，总体设计师据此可实时了解分系统的设计进展和设计细节，方便总体平衡设计余量，同时也能及时预警可能超出设计约束的情况。模装的模型全部由分系统单位提供，可保证精度，方便电缆布线。总体设计师还可以利用组装完成的整弹模型进行质心计算，有效控制质心位置，减少实际产品中配重使用数量。由于模型数据全部集中在总体部，因此还可以快速形成全弹的详细物料配套，方便质量和物资部门尽早介入。 3.直属件的处理
前面为叙述方便，只重点讨论了总体部和分系统之间的协同过程，略去了一个重要的环节，就是如何处理总体部负责的直属件，如弹上设备之间的电缆和固定件等。这些东西的外形和定位通常需要在大部分弹上设备就位后才能确定，也就是直属件的外形和定位需要以弹上设备的几何特征为基准来参考。但千万不能这样简单地处理。因为如此处理的结果，必然导致弹上设备的独立性被破坏。不仅总体设计师关于直属件的工作进度要推后，而且分系统一旦修改必然导致总体设计师重新安装直属件，非常麻烦。正确的处理方法（如图3）是在弹上设备基本就位后，结构总体设计师还要创建一个直属件布置骨架，继承导弹总布置骨架的全部信息，同时以复制几何的形式，把直属件定位需要的几何信息从各弹上设备上收集进来。然后结构总体设计师通过PDM系统把直属件布置骨架发放给电气总体设计师，电气总体设计师就可以用这个直属件布置骨架为基准来进行电缆的设计。这样电气总体设计师关于电缆的工作只受制于这个直属件布置骨架，不仅可以尽早独立开展工作，而且还不用每次打开大数据量的模型。一旦分系统修改了设计，结构总体设计师只需检查一下是否对电缆造成影响。如果有影响，则需要更新直属件布置骨架并再次发放给电气设计师。如果没有影响则不用干扰电气设计师的工作。
4.还需要解决问题
前景是美好的，道路是曲折的。目前技术已经可以把多单位的PDM系统联为一个整体，为实行上述多单位导弹结构协同工作模式提供了可能。但要真正的实施这种新模式，还有大量的管理方面基础工作要完成。首先，设计师要时刻提醒自己不是在个人的计算机上工作，而是在集团大协同的环境中进行设计，模型的编码和命名不能再向过去那样随意了，而是必须遵循统一的规则。集团应当颁布产品模型编码规则，确保每个模型的编码的都是唯一的，保证不会发生来自不同单位模型，由于编码相同而在总体部发生冲突事件。另外模型的命名也必须遵循统一的规律，不仅要方便其他单位的合作者识别，还要方便未来重用。第二，集团应当落实强有力的知识产权保护措施。让各单位放心把本单位设计的三维模型交给总体部，而不必担心知识产权的流失问题。第三，集团还要建设丰富的设计基础库，供全集团设计师随时调用。因为没有全集团统一的设计基础库，设计师必然自己绘制大量标准件、外购件模型，不仅费时费力，而且这些个人绘制的标准件、外购件模型集中到总体部后就会发生混乱，导致模型无法打开。第四，集团还应当建立模型交接验收制度，目前的集团的计划考核都是集中在实物产品的交接上，必须把考核节点和模型的交接联系起来，各单位才会有足够的重视程度。第五，集团应建立和集团外单位安全方便的数据交换机制。每个型号研制中都需要大量的外协单位，如果采用本文描述的协同设计机制，则和集团外单位的模型交换频度必然大幅增加，现有中间机的管理模式不能支持太大的业务。第六，集团应当建立科学的三维模型样机分级制度，针对模型装配、生产制造和售后维护等不同的使用目的，规定相应的三维模型精细程度。在每次协同设计中，总体都要向分系统单位明确应当交付模型的标准。第七，集团应当切实落实技术状态管理制度，应认真编制技术状态管理计划，使各分系统单位都明白向总体部提交模型所对应的产品基线。
综上所述，利用PDM系统的功能，在集团型企业实现导弹结构的多单位协同设计可有效提高总体对分系统的管控力度；有效提高导弹三维模型的准确性和实时性；有效提高产品设计数据的集中度，从而提高集团管控的力度。这种设计模式所需要的技术方面基础条件已经具备，值得我们为之积极尝试探索。
导弹是极其复杂的机电产品，涉及到气动，控制，结构、电气和探测等多个专业。结构设计是导弹研制的重要环节。其主要任务是确定弹体结构和弹上设备的几何外形和安装关系。弹上设备包括发动机、舵机、导引头、弹上计算机和战斗部等部分。它们不仅数量众多，形状复杂，而且都有着严格的力学环境要求。导弹内部安装空间狭小，各设备之间安装非常紧密。一个设备的改动常常导致个多设备同时需要修改。因此总体和分系统设计师必须实现紧密的协同工作，即总体设计师的设计意图必须实时下达到分系统设计师：分系统设计的工作进展必须实时反馈到总体设计师。
1.存在的问题
目前导弹的研制名义属于一个军工集团，集团由多个法人独立的下属单位组成的。弹体结构和各弹上设备的研制工作分属不同行政单位。设计师工作地点、工作习惯和设计方法各有不同。模型数据分散在各单位设计师电脑中或服务器上。相互之间要形成的紧密协同还有大量障碍需要克服。首先，总体和分系统设计师主要依赖电子邮件、纸质协调图进行沟通，耗时耗力，可追溯性差。其次，二维结构协调图难以将设备的三维设计约束信息表达清楚。第三，由于设计数据分别存储在不同设计所，三维模型传递交互的次数非常有限，且交付时间滞后。部分弹上设备的三维模型是总体部自己编制的，细节并不十分清晰。第四，分系统提交的三维模型是否符合结构协调图的要求，必须人为分析判断。不可能使用软件自动计算的方法来判定。
上述种种情况表明，总体和分系统设计师尚不能实现紧密的协同工作，分系统设计师不能实时感知到总体设计师的意图；总体设计师不能实时了解掌握分系统的工作进展。总体设计师没有技术手段实时约束分系统的设计。在总体部和专业所之间建立紧密的协同工作环境和流程已经是迫在眉睫的事情了。
2.多单位协同设计模式
随着信息化时代的到来，网络、存储和计算技术高速发展，涌现大量激动人心的设计工具。产品数据管理系统（PDM）就是其中优秀的代表，这些崭新设计工具不再象从前那样，仅仅面向设计师个体，重点提升设计师的个人能力，而是能够成系统地面向设计师团队，以任务为纽带，把隶属于不同行政单位的设计师组织起来，共同高效地完成复杂的系统设计。笔者经过广泛调研，查阅了大量资料，参考其他企业先进实践，大胆设计了一套针对集团型企业的，导弹结构专业多单位协同设计模式。
这种设计模式将在总体部和分系统所的多个PDM系统中联合运行，这些PDM系统通过集成机制形成统一的系统，文件、图纸和模型在其中建立和协同。总体部设计师首先和分系统设计师充分沟通，形成导弹总体布置（图1），明确导弹外形、整弹坐标系、各设备轮廓和安装方式。总体部设计师要编制总布置骨架，为每个弹上设备制作轮廓模型。总布置骨架包含导弹的绝对坐标系和重要的参考面。设备轮廓模型包含设备最大轮廓，重量、质心、接口尺寸和坐标系。按坐标系把设备轮廓模型装配到总布置骨架，形成最初的导弹模型。
多单位协同设计工作模式运行过程如下：
1）总体设计师把前面装配好的导弹模型检入总体部PDM系统，形成第一版分配基线（图2）。
2）总体设计师启动PDM系统中的多单位预发放流程，把设备轮廓模型发放到对应的分系统设计单位。分系统单位收到设备轮廓模型后。首先分析设计的可实现性，若对总体的要求有异议，可将意见反馈给总体设计师。总体设计师若采纳其意见，则可修改设备轮廓模型，再次发放给分系统单位。
3）分系统设计师比照总体发放的设备轮廓模型，进行弹上设备的细化设计。形成设备的详细装配模型，其中的外形、重量、质心位置和接口尺寸直接拷贝于总体发布的轮廓模型。完成设备详细装配模型设计后，分系统设计师按照总体部要求编制若干模型简化表示。简化表示用于导弹的模装，可降低对工作站运算能力的要求。
4）完成上一步工作后，分系统设计师把弹上设备模型检入本单位PDM系统，形成弹上设备产品基线。启动预发放流程把设备详细模型提交给总体部。
5）总体部收到分系统单位提交的弹上设备模型后，对照先前下发的轮廓模型进行检查，判断外形、重量、质心位置、接口尺寸和简化表示是否符合要求。按坐标对齐方式把分系统模型安装到导弹的总布置骨架上，生成导弹的完整模型，形成导弹的产品基线。
6）总体部设计师利用组装完成的导弹模型进行重量和质心计算，判断是否达到预期设计目标。进行各设备模拟拆装，检查各设备之间的配合间隙，发现需要修改的地方。
7）总体设计师经过前面的评估，可做出修改决策，平衡各设备的设计余量。若需要修改总布置，则总体设计师可调整总布置骨架零件。若需要调整对分系统的要求，则总体设计师可更新设备轮廓模型，再次发放给分系统单位。分系统单位收到总体新下发的轮廓模型后，修改本单位负责研制的弹上设备模型后，再次向总体部提交。
8）如此多轮循环，直到达到预期设计目标后，总体设计师利用PDM系统的基线冻结功能固定技术状态，通知各分系统设计师依据这条基线中冻结的设备模型编制并签署生产图纸。制造实物样机，交总装厂装配、试验。如果在实际产品试验中发现问题，则重复第2步的过程，把修改落实到设备轮廓模型当中，再次发放分系统设计单位。
这种充分发挥PDM系统功能的多单位协同设计模式将给我们带来全新工作体验。总体部设计师不仅要编制设计任务书，还要编制导弹总布置骨架和弹上设备的轮廓模型。总布置骨架由导弹绝对坐标系和重要参考面组成。各弹上设备都以此为基准安装，可降低弹上设备之间耦合度，方便模型修改操作。弹上设备轮廓模型包含设备的最大外形、重量，质心位置和接口尺寸等信息，用于总体部向分系统设计单位传递设计约束。同时也是未来验收分系统设计成果的依据，将来可以开发软件工具，自动计算分系统设计成果是否在轮廓模型的约束当中，以提高工作效率。在这种新模式中，总体和分系统设计师使用模型进行多轮次交互之后，再进行生产图纸的正式签署，可及早发现干涉冲突等低级错误，提高图纸签署效率。分系统设计单位向总体部多轮次提交弹上设备详细模型，总体设计师据此可实时了解分系统的设计进展和设计细节，方便总体平衡设计余量，同时也能及时预警可能超出设计约束的情况。模装的模型全部由分系统单位提供，可保证精度，方便电缆布线。总体设计师还可以利用组装完成的整弹模型进行质心计算，有效控制质心位置，减少实际产品中配重使用数量。由于模型数据全部集中在总体部，因此还可以快速形成全弹的详细物料配套，方便质量和物资部门尽早介入。 3.直属件的处理
前面为叙述方便，只重点讨论了总体部和分系统之间的协同过程，略去了一个重要的环节，就是如何处理总体部负责的直属件，如弹上设备之间的电缆和固定件等。这些东西的外形和定位通常需要在大部分弹上设备就位后才能确定，也就是直属件的外形和定位需要以弹上设备的几何特征为基准来参考。但千万不能这样简单地处理。因为如此处理的结果，必然导致弹上设备的独立性被破坏。不仅总体设计师关于直属件的工作进度要推后，而且分系统一旦修改必然导致总体设计师重新安装直属件，非常麻烦。正确的处理方法（如图3）是在弹上设备基本就位后，结构总体设计师还要创建一个直属件布置骨架，继承导弹总布置骨架的全部信息，同时以复制几何的形式，把直属件定位需要的几何信息从各弹上设备上收集进来。然后结构总体设计师通过PDM系统把直属件布置骨架发放给电气总体设计师，电气总体设计师就可以用这个直属件布置骨架为基准来进行电缆的设计。这样电气总体设计师关于电缆的工作只受制于这个直属件布置骨架，不仅可以尽早独立开展工作，而且还不用每次打开大数据量的模型。一旦分系统修改了设计，结构总体设计师只需检查一下是否对电缆造成影响。如果有影响，则需要更新直属件布置骨架并再次发放给电气设计师。如果没有影响则不用干扰电气设计师的工作。
4.还需要解决问题
前景是美好的，道路是曲折的。目前技术已经可以把多单位的PDM系统联为一个整体，为实行上述多单位导弹结构协同工作模式提供了可能。但要真正的实施这种新模式，还有大量的管理方面基础工作要完成。首先，设计师要时刻提醒自己不是在个人的计算机上工作，而是在集团大协同的环境中进行设计，模型的编码和命名不能再向过去那样随意了，而是必须遵循统一的规则。集团应当颁布产品模型编码规则，确保每个模型的编码的都是唯一的，保证不会发生来自不同单位模型，由于编码相同而在总体部发生冲突事件。另外模型的命名也必须遵循统一的规律，不仅要方便其他单位的合作者识别，还要方便未来重用。第二，集团应当落实强有力的知识产权保护措施。让各单位放心把本单位设计的三维模型交给总体部，而不必担心知识产权的流失问题。第三，集团还要建设丰富的设计基础库，供全集团设计师随时调用。因为没有全集团统一的设计基础库，设计师必然自己绘制大量标准件、外购件模型，不仅费时费力，而且这些个人绘制的标准件、外购件模型集中到总体部后就会发生混乱，导致模型无法打开。第四，集团还应当建立模型交接验收制度，目前的集团的计划考核都是集中在实物产品的交接上，必须把考核节点和模型的交接联系起来，各单位才会有足够的重视程度。第五，集团应建立和集团外单位安全方便的数据交换机制。每个型号研制中都需要大量的外协单位，如果采用本文描述的协同设计机制，则和集团外单位的模型交换频度必然大幅增加，现有中间机的管理模式不能支持太大的业务。第六，集团应当建立科学的三维模型样机分级制度，针对模型装配、生产制造和售后维护等不同的使用目的，规定相应的三维模型精细程度。在每次协同设计中，总体都要向分系统单位明确应当交付模型的标准。第七，集团应当切实落实技术状态管理制度，应认真编制技术状态管理计划，使各分系统单位都明白向总体部提交模型所对应的产品基线。
综上所述，利用PDM系统的功能，在集团型企业实现导弹结构的多单位协同设计可有效提高总体对分系统的管控力度；有效提高导弹三维模型的准确性和实时性；有效提高产品设计数据的集中度，从而提高集团管控的力度。这种设计模式所需要的技术方面基础条件已经具备，值得我们为之积极尝试探索。