随着市场竞争的日益激烈,不断开发出满足用户需求的新产品并占领市场已成为企业的生命线。为了能够缩短产品开发周期,提高质量,降低成本,企业在利用并行工程进行新产品研制 的过程中,采用计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理等新技术,为企业带来了 大量的数据文件,并且企业的许多工作流程也与计算机紧密结合起来,如对各种新产品设计的 审核可以完全在计算机上完成。随着时间的推移和企业对原有数据资源重复使用的要求,对 产品数据和工作流程管理技术的需求变得越来越迫切。产品数据管理(PDM)是企业实施并行 工程和CAD/CAE/CAM不可缺少的重要组成部分。
一、PDM功能分析
在企业中,大量与产品相关的数据往往分布在多部门,甚至是多区域中,而且这些数据的 格式也是多样的,如文本文件、数据库、图纸文件等,对这些数据的查询、浏览、共享,以及 结合工作流程来管理这些数据等,都是企业在进行信息集成时经常遇到的问题。实施并行工程所需要的"在正确的时间、把正确的数据、按正确的方式、传递给正确的人"对PDM提出了更高的要求。由于PDM涉及的内容十分广泛,技术也在不断发展之中,目前还难以给出准确的定义。根据专门从事PDM和CIM相关技术咨询业务的CIMdata公司的报告,PDM是管理与产品相 关的信息和过程的技术,即:
与产品相关的所有信息 也就是描述产品的各种信息,包括部件信息、结构配置、文 件、CAD数据文档、审批信息等。
与产品相关的所有过程 也就是对这些过程的定义和管理,包括信息的审批和分配等 。
PDM管理的主要对象是产品的"元数据",即有关产品信息的信息,其实现基础是电子仓库(Electronic Data Vault)。电子仓库通常是建立在通用的数据库基础上的。对于一个完全的分布式电子仓库,其透明性可使用户无需考虑分布式环境下各种数据的实际物理存放位置 ,而快速、集中地处理整个企业的产品信息,并且使整个企业的各部门共享产品数据。基于电子仓库的PDM系统一般具有以下功能:
1.文档管理
PDM系统中的文档管理用以取代人工方式的档案管理,使用户方便、快捷、安全地存取、维护及处理各种有关产品的文档,如从设计阶段产生的AutoCAD图纸的数据文件、3D实体造型的数据文件、CAE的分析报告,到制造阶段可能产生的变更单等,都是文档管理的对象。
(1)归档管理
归档管理是对文档进出电子仓库进行管理。它主要包括归档、提档(CkeckOut,出库)以 及对这些操作的安全性管理。归档包括入库(CheckIn)及编辑(如复制、删除、文档的转库等 )两部分。在进行归档处理时,由于在建模阶段对人员/角色所定义的权限不同,因此,承担不同任务的人员对电子仓库的操作权力也有所不同。
通过归档管理还可实现文档的版本控制。在PDM系统中,文档的版本可分为版本号和序列号,每当文档从电子仓库中被提出,然后再存入时,其序列号将自动改变,而当文档已被定型时 ,若将其从库中提出并做修改,则其版本号将自动发生变化。
(2)文档检索/导航
这是PDM系统为用户提供的快速查询手段之一。用户可通过图形界面等导航方式直接查找文档,也可通过指定某些属性等检索方式来快速查找。与人工检索相比,大大减轻了检索工 作量,提高了查询速度,使工作效率提高了许多。PDM系统还提供了一种与产品结构直接相关的文档管理方式,使用户可直观、全面地了解产品及零部件的各种数据和文档。这种功能我们将在后面讨论。
(3)文档的处理
主要功能有:查看与批注、扫描与绘图及文件格式转换等。在PDM系统中,一般应支持对多种格式文件的浏览(可视),如PDES/STEP、IGES、DXF、DWG、TIFF、Postscript、HP/GL等文件格式,可支持对某些CAD系统原始文件的审阅,并可使用户在这些图形/图像文件上作批注 ,如以文字注释或以图形方式圈点等,甚至还支持第三方审阅。文档处理功能还可满足用户扫 描与绘制文档的要求。
2.结构化产品数据管理
(1)产品结构管理
产品结构管理功能可使用户建立产品结构树,或通过从PDM系统集成的应用系统中自动捕捉产品结构信息来建立产品结构,并根据产品结构树自动生成BOM(物料清单)表,同时,通过建 立产品结构与其它产品信息(如工程手册、设计文档、更改单等)对产品结构进行管理,主要 包括对产品本身装配结构的管理和对其相关支持数据的管理,通过编辑、浏览、查询/导航、 比较产品结构树等方式有效地管理产品结构。对产品结构树的查询/导航有两种方式,一种是以图形化界面展开关系方式,一种是对产品属性值(如产品号、名称等)的查询。对于图形界 面方式,对配置环境的设定(如最近一次修改后的结构、正在设计中的已定型结构等),使用户 可根据自己的需求,查看适当的结构树。此外,还可支持"用于何处"的查询,如果零件被用于那些在装配关系中,与产品零部件相关的支持数据,包括设计手册、设计文档(图纸、数据文 件)、变更单等,通过建立这些数据与产品零部件结构的关系,使产品结构的管理和文档的管 理更加简洁直观。
(2)零件族管理
这是根据零件特征来管理零件的方式。这种方式涉及到对零件族的查询和维护。对零件族的查询可采用图形界面访问零件族体系的方式,也可通过给定一零件的特征值来查询。对 零件族的维护操作包括将一零件放入某一零件族或将其从某零件族删除,以及修改零件族特 征值等操作。
(3)产品配置管理
对产品的配置管理是PDM系统有别于工程文档管理(EDM)等系统最主要的一个方面。产品配置管理包括对各种BOM视图的管理、对基于有效性变化的产品配置的管理以及有关创建、 定型、变更等过程的管理。
3.工作流程管理
工作流程管理是对已建立的工作流程进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历史过程进行记载的管理方式,使产品数据与其相关的过程有机地结合起来。它使在一个产品全生 命周期中参与"加工产品"的人员都可以在正确的时间、以正确的方式得到正确的任务,从而 保证了企业内部工作有计划地进行,是规范企业管理的有力执行工具。产品数据(如任务书、 上游设计文档等)可以提交给一定的工作流程,对这些数据项在各工作单元中的执行状态,PD M系统也将自动给予统计。典型的工作流程管理是对变更的管理,将变更的申请、审批和修改 等一系列活动组建为一工作流程,使变更控制更加有效。
4.项目管理与电子协作功能
PDM系统中的项目管理与电子协作建立在产品数据集成环境之中。由于在一个平台上可实现与具体数据相结合和数据共享,因此,可实现真正的电子协作,提高项目管理的准确性。 PDM系统中的项目管理通常是结合各种工作现状和产品数据等信息,进行合理的资源调度和项 目规划,并可提供E-mail 作为信息通信手段。
5.组织与资源管理
在进行产品数据管理时,常常会涉及到人员和设备等资源问题,因此,对这方面进行建模也是对产品数据实施有效管理所需要的。在PDM系统中,将人员划分为一定的"组/团队"或单 独的用户,并可根据各自分工的不同,赋予他们一定的角色,同时赋予各种人员在PDM系统中不 同的操作权限。对资源的建模主要是将企业中与一定产品相关的设备、材料等以"元数据"的 形式反映在PDM系统中。
6.PDM系统与应用软件的集成
在一个企业内,通常将使用多种应用软件,如从设计部门使用的CAD、CAM等软件,到办公系统的字处理软件、数据表格软件等,这些应用软件产生的数据大多是需要统一管理的。由于应用软件的种类及版本具有多样性,因此,一个PDM系统无法同时与各种应用系统进行互操 作,所以,PDM系统需向用户提供可与应用软件进行集成的能力。
目前,PDM系统与应用软件集成应做到将数据进行封装,使应用软件生成或输入的数据 成为PDM系统"可识"数据,以便对其进行管理。此外,还应进行工具封装,最好能够实现软件之 间的互操作。
PDM系统对集成的支持首先表现在应具有最小集成,即集成CAD产品和MRP/ERP软件;其次 在集成的深度和鲁棒性上,不但能在PDM系统中启动应用软件,而且对于完全的集成而言,还能 在应用软件中直接进行PDM操作,如入库、提档操作,并能在两系统之间进行数据交换和消息 传递;最后,也是最为重要的一点,就是PDM跟踪应用软件的能力,或者说是应用软件厂家对某 种集成的在线支持。随着PDM技术和各种软件技术的不断发展,PDM系统与应用系统之间的集 成也逐步向基于规则机和标准数据转换的方向发展,集成技术会越来越方便简洁。
二、PDM的实施
在一个企业中实施PDM,通常要涉及到技术和企业内组织关系等因素,因此,PDM的实施是 一项比较复杂的任务,是一个需要分阶段、在合理的规划下逐步完善的过程。首先要构筑企 业内部协作环境,即在PDM系统上建筑基本实施环境,然后进一步完善PDM系统。这一过程一般 分4个阶段：
阶段1:企业过程重组 这是实施PDM系统的第一步,也是最重要的一步。通过对企业各过 程及组织等方面的分析,对过程进行改进并建立过程模型。同时,根据职能对不同的人员赋予 不同的权限。
阶段2:建立电子仓库 在这一阶段,主要是根据企业所涉及的各种数据类型和其用途合 理配置电子仓库,建立企业数据共享的基本环境。
阶段3:建立工作流程 基于企业的过程模型,在PDM系统中建立企业内部各种工作流程, 优化企业的工作规范。
阶段4:建立产品配置 通过对企业产品及其相关数据的分析,在PDM系统中,建立产品数 据结构树、零件库和产品配置项,并按企业需求实施一定的应用软件集成。
三、PDM系统的发展主流
PDM作为一种技术,其本身随着CIMS、并行工程、敏捷制造的发展而不断更新,功能也越来越完善。纵观各种PDM系统的体系和市场需求,我们大致可以归纳出PDM的主流发展方向在以下几方面:
1.采用面向对象技术
面向对象技术近几年来得到了较大的发展与应用,这项技术已成为90年代软件开发技术发展的主流。它提高了程序代码的重用性和开放性,使编程效率大大提高。其在PDM领域的应用,包括将面向对象数据库作为底层支持、面向对象的PDM系统结构、面向对象的产品数据定 义,使PDM系统与其它系统的集成更具有开放性,从而提高PDM产品的集成能力。
2.采用Web使能技术
基于像Netscape这样的Web浏览器是一种易被用户接受的通用用户界面。这种技术可以使多信息同时显示在屏幕上,这对数据查询功能与报告功能要求较高的PDM来说,使用Web技术 ,将使PDM技术与系统随着Internet和Intranet一起更加大众化。
3.采用联邦式机制
对于大型企业,特别是跨地域的企业,仅使用一套Client/Server式的PDM产品是很难将全企业的产品及过程信息管理起来的,因此,常常需要安装多套PDM,而多套PDM之间也是需要"互 相拜访"的。采用联邦式机制就可以满足这种需求,该机制是提高产品数据管理能力的一种有力方式。
4.框架化和企业化
目前越来越多的企业都希望有这样一种框架,它能使企业拥有的软件系统都集成于此框 架中,实现产品数据与开发过程、乃至生产过程的集成与管理,支持企业的并行工程。PDM系 统在覆盖企业产品数据和工作流程等方面具有得天独厚的优势,因此,许多PDM厂家为使其产品更好地满足企业要求,已经或正在使用CORBA标准和技术,以实现系统的企业化和框架化。
