1 概述
PDM(产品数据管理)系统是目前相当热门且快速成长的技术,国内的PDM研究与应用还处于实验阶段,企业级的PDM应用在国际上也尚在开发之中。国内早期实施CIMS的企业,由于PDM尚未提出,皆存在CAD设计与MIS等系统脱节问题,特别是“九五”期间863/CIMS示范工程中,国产化的PDM技术开发成了主要瓶颈”之一。
PDM是CIMS框架中一个重要系统。PDM系统以CAD/CAE/CAM/CAPP技术为核心,其本身又是CIMS系统的一个重要组成部分。目前CAD技术处于应用推广阶段,它既给企业带来了效益,也存在着数据爆炸和数据混乱的问题,设计资源、CAD软件设计标准不统一,缺少产品开发项目进度控制和工作监控,没有统一的工作流环境,难以做到设计面向工艺,设计面向成本,做不到产品级的借用设计。从总体上来看,CAD单项技术效率更高,终究是串形设计方式,只有并行方式或无纸化方式才能显著提高产品开发速度。
企业的生存和发展都是围绕着产品而进行的,产品是企业的数据源。任何解决MIS系统、MAS系统、CAQ系统、CAD系统相互集成的瓶颈,就成为当前企业必须重视的问题。
2 PDM系统的结构与功能
结构是系统中各种联系和关系的总和,它是系统内诸元素之间的结合方式。PDM系统结构是以CAD、CAM、CAE、CAPP 4个模块为核心,而这4个模块各自产生传送的大量数据形成数据仓库,以网络作为传输媒介,加上权限规则进行数据通讯。现以某PDM产品为例,其系统结构如图1所示。
图l 产品的PDM系统结构
系统的结构使它成为一个有特定功能的整体。PDM的基本功能是将产品从设计到消亡的整个生命周期内的数据,按照一定的数学模式加以定义、组织和管理,使产品数据在其整个生命周期内保持一致、最新、共享和安全;而产品的生命周期包括产品从概念设计、计算分析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护至产品消亡的各个阶段的相关数据。基于对PDM的理解和我们在制造企业的CAD项目实施以及现代企业对产品数据管理提出的要求,PDM系统的主要功能有:
1)电子仓库功能(Electronic Valut),它是PDM最基本的功能。Valut提供生成、存储、查寻、控制存取、恢复、编辑、电子检查和记录、电子对象的历史及通用文件的能力。它为PDM控制环境和外部世界(为用户和应用之间的数据传递提供一种安全的手段;并允许用户迅速地访问全企业的产品消息,而不必考虑用户和数据的物理位置)。
2)过程和过程控制功能(Process或Process Control),它对任何工作流的形成进行过程控制或在过程开始后的任务控制。它用来定义和控制人们创建和修改数据的方法。它提供了路线、驱动事件的动作、查寻、检查、存取控制、恢复和对象的编辑等。这一功能为产品开发过程的自动管理提供了必要的支持。
3)构造功能(Structure),它允许生成、命名、导航和多级的编辑一对一的关系以及控制基于关系的对象。这种能力通常是通过一个或多个公司可制造的产品结构项实现的。
4)配置管理功能(Configuration Management),它是以电子仓库为底层支持,以系列化产品的相关数据作为其管理对象,以材料清单(BOM)为其组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现产品数据的组织、控制和管理,并在一定目标或规则约束下向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述。它不仅仅是简单的版本控制和材料清单的创建。
5)查看和圈阅功能(View&Markup),它为计算机化的审批过程提供支持。利用该功能用户可以查看电子仓库中存储的数据内容。如果需要的话,用户还可利用图形覆盖技术对文件进行圈点和注释。
6)扫描成像功能(Scanning&Image),它完成把图纸扫描转化成数字化图象,并把它们置于PDM系统的控制管理之下。
7)设计的检索和零件库功能Desigm Retrieva/Component),它可按零件的属性分类与组织企业已有零件信息,为最大限度地利用现有设计成果,创建新的产品提供支持。
8)项目管理功能(Project Management),一个功能很强的项目管理能够为管理者提供每分钟项目和活动的状态信息,通过PDM与流行的项目管理软件包括接口还可获得资源和规划及重要路径报告能力。但是,目前在PDM系统中项目管理考虑较少,许多PDM系统只能提供工作流活动的信息。
9)电子协作功能(Electronic Collaboration),它主要实现人与PDM数据之间高速、实时的交互功能,包括设计审查时的在线操纵、电子会议等。
10)工具和”集成件”功能(Tolls&Integration),为了使不同的应用之间能够共享信息以及对应用系统所产生的数据进行统一管理,就必须把外部应用系统“封装”到PDM环境下运行,这部分功能对应用工具集成提供支持。
3 PDM技术的实施与发展趋势
计算机辅助设计虽然可使产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算和材料清单等与产品有关的信息都变成了电子信息,但是这种简单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法,往往不能从根本上解决先进的设计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾,要解决这个矛盾,必须采用PDM技术。PDM是从管理CAD/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件,它管理的是产品整个生产周期,乃至产品消亡的各个阶段的全部数据。也就是说,PDM系统还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程的全部更改历程、用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。由此可见,PDM系统管理的产品信息将涉及到企业的产品设计、工艺制造、经营和服务等部门,因此,系统的实施具有面广、信息量大等特点。
无庸置疑,PDM的研究与应用对企业发展将有明显的效果,它可以大幅度缩短产品的开发周期,提高产品质量。随着我国CAD/CAE/CAM乃至CIMS的发展,应用PDM的要求越来越迫切,国家CIMS中心于90年代中期开始了PDM的框架研究,国内PDM的应用刚起步,要真正保障企业产品多快好省地投入市场,参与国际竞争,在进行PDM研究与应用时,必须综合考虑项目、人的因素及资源的集成,将CAD、CAE、CAM、CAPP等孤岛技术提高到一个新的高度,使之形成一个大系统。
如前所述,PDM技术在我国刚刚起步,其发展趋势将表现在:
1)网络技术在PDM系统中的应用越来越深入
基于网络平台和Java语言开发的结构灵活、用户界面友好的PDM系统已成为一种趋势。在PDM系统中通过Web实现全球化的信息查询、浏览、创建与更新己逐渐成为现实,并以此来支持全球化的虚拟企业的信息管理。
2)面向对象技术的应用及信息模型的标准化
由于PDM系统所要管理的数据类型及数据模型的复杂性,要求系统有良好的开放性,采用O-O方法建立系统管理模型与信息模型,并提供面向对象的建模工具与开发工具,支持用户的二次开发。另一方面,由于各系统功能不一样,其信息模型也不一样,即使是相同的功能,不同系统信息模型差别也很大,如何实现PDM系统信息模型的标准化,为不同系统之间提供信息交换带来方便成为当务之急。
3)PDM与MRP的功能渗透
一方面,PDM与MRP分别服务于工程设计与生产制造。PDM系统源于CAD/CAM应用与工程设计的需要,所以它管理的重点为工程信息。而MRP系统源于制造业的经营与生产活动的管理,包括经营、生产、物料需求的计划与制造资源的需求计划的管理。两者的桥梁纽带为BOM表。目前,二者之间通过相互集成,互为补充,构成完整的企业信息系统。另一方面二者之间互相渗透。PDM厂商首先将工程BOM与制造BOM统一到PDM系统中进行管理,同时将经营计划、生产计划集成于PDM系统中,而MRP系统也在设法把PDM系统的功能归入其中。
4)过程管理与配置管理功能的强化
为适应产品设计与制造中复杂过程的变化需要,各厂商竞相开发出独立的工作流程管理块,且功能不断变强,以满足工程更改、并行化产品设计所必需过程管理的需要。以配置管理为核心,将数据管理、工作流程管理与变更控制集于一体,形成更为强大的PDM系统。
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本文标题:产品数据管理系统的功能分析与技术实施