（机械制造及其自动化专业论文）kn—pdm系统的研究与实施.pdf

壤士论文k n - - p d m 系统静辑究与实施 p s 3 2 j 7 缡要 产蕊数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t , p d m ) 是企业实施信怠化工程的必要 手段，它不仅髓够解决金馥所普遍存在的自动纯孤岛静闻题，瓷是蕊代企嬗集成翻造 的有力工具。p d m 是产品扦发过程中的使能技术，丽并行工程是产品开发的系统方 法学。 本文在传统p d m 体祭结构的蕊础上，结合南京康艏机电新技术有限公司的需求， 提出了麓子劳行工程的k n - - p d m 系统的体系结构，并相应缝给出了其内部结构帮功 能。 对旗j 二并行的产品开发流程进行了研究，给出节点、流程、权重、并行度及糯关 住瓣定义。在j 邈蒺疆土，绘壅了节杰之阕翡三秘关系横垄，瓷懑两耪避程分惑法，并 进一步给出了权踅计算的方法。在详细分析与研究康尼公司现商产品开发流程的熬础 t ，黠其产瑟开发过程进行藿稳，绘史了鼗熬产品开发滚程劳怼冀送行了分辑。 关键词：产麓数据管理，莠孬工稷，产燕释发滚缓，过程震撼， 关系稹型，体系结构 硕士论文 k 型二! 里竺至竺竺竺塑兰壅堕 一 。 a b s t r a c t p d mi sn e c e s s a r yt ot h ei m p l e m e n to fi n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g i t n o to n l yc a r lr e s o l y e t h ec a u t o m a t i o ni s l a n d s p r o b l e m ，w h i c he x i s t sc o m m o n l y i nt h ee n t e r p r i s e s ，b u ta l s oi st h e d o w e r f u lt o o lf o rm ec o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g p d mi se n a b l e ri np r o d u c t d e v e l o p m e n tp r o c e s s c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ( c e ) i st h es y s t e m i cm e t h o d o l o g y f o rp r o d u c t d e v e l o p m e n tp r o c e s sy e t b a s e do nt h et r a d i t i o n a la r c h i t e c t u r eo ft h ep d m ，an e w a r c h i t e c t u r eo fk n p d m s y s t e md r i v e nb yc e w h i c hm e e tf o r 也en e e do fn a n j i n gk a n g n in e w t e c h n o l o g yo f m e c h a n t r o n i cc o l t d i se s t a b l i s h e di nt h i sp a p e r i t si n n e rs t r u c t u r ea n df u n c t i o na r e a n a l y z e d p r o d u c td e v e l o p m e n tp r o c e s sb a s e do nc e i ss t u d i e dd e e p l y a n dt h i sp a p e rp r o v i d e s t h ed e f i n i t i o n so fn o d e ，f l o w , w e i g h t ，c o n c u r r e n c ed e g r e ea n dr e l a t i v i t y a tt h eb a s i so f t h e s ed e f i n i t i o n s ，t h r e er e l a t i o nm o d e l sb e t w e e nn o d e sa r ep r o p o s e d ，a n dt w om e a n so f p r o c e s sd i v i s i o na r ep r e s e n t e d t h ea c a d e m i cd e s c r i p t i o no f t h ep r o b l e ma n dt h es t a t i s t i c a r i t h m e t i co fw e i g h ta r ea l s og i v e n b a s e do na n a l y s i sa n ds t u d yp r o d u c td e v e l o p m e n t f l o wo fn a n j i n gk a n g n in e w t e c h n o l o g yo fm e c h a n t r o n i cc o ，l t dd e e p l y , i t sp r o d u c t d e v e l o p m e n tf l o wi sr e c o n s t r u c t e d a 1 s oa n e w p r o d u c td e v e l o p m e n t f l o wi sp r e s e n t e da n d a n a l y z e d k e y w o r d s ：p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ( p d m ) ，c o n c u r r e n t 曲蛾( ， 、p r o d u c t d e v e l o p m e n tf l o w , p r o c e s sr e c o n s t r u c t i n g ，r e l a t i o nm o d e l ， s y s t e mf r a m e i i 硕士论文 竺竺二! 里竺至竺竺! 窒皇耋堕 一一 一 1 绪论 1 1 制造业信息化及其现状分析 全球化和信息化是当今世界经济发展的两个显著特点。全球化制造已成为制造业 发展的一个重要趋势。信息技术突飞猛进，引发了一场新的产业革命。信息技术的发 展，不仅打造了新兴的电子信息装备制造业，而且通过对传统制造业的渗透和辐射， 使机械冶金、纺织等传统制造业正在发生深刻的变化。因此，制造业信息化成为当今 世界制造业发展的另一个大趋势。 企业逐渐实现计算机信息化，标志着企业的进步与发展，信息化最有效的应用在 于支持企业目标的实现，信息由企业创建，成为一种新的企业资源，其利用程度( 信 息创建、流动的速度与重用的程度) ，有效的管理( 存取，版本) 就成为企业信息化 的新任务。因此，现在企业信息管理主要存在的问题如表1 1 所示。 表il 问题表现 信息企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统，由于这些互不 共享兼容的软件产生的数据格式不一致，存储介质亦是各种各样，再加上人 程度员组织管理的不同，这一切使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门 低之间以及相关企业间甚至企业与贸易间有效地传递数据信息，实现信息 共享。企业应采用更为先进的方法来管理和协调整个产品开发直到制造 过程。 信息大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络方式。 传递设计开发的上游部门无法及时与下游过程进行信息交换与共享，各部门 速度不能及时地了解设计开发过程中的变化，因两产品的研制开发时问长， 慢企业应采用有效手段来跟踪检查整个产品的设计和制造的进展。 缺乏虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了绘图和设计的计 有效算机化，但是仍然依赖纸质文档的管理，由于缺乏有效的文档管理，不 信息能有效地矛0 用已有的设计资源 管理 无匹在数据管理方面，企业仍然停留在使用大型商用关系数据库的层次 配的 上，由于这些数据库不能有效地管理图形、图像等非结构数据，更无法 信息 实现过程管理、配置管理以及对应用工具的集成，从而不能满足在异构 基础 与分布式计算机环境中使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过 设施程集成。 硕士论文k n p d m 系统的研究与实旋 应用在产品开发设计过程中，几乎任何两个不同的应用软件都不可直接 集成分享或交换产品数据信息，c i m d a t a 公司指出：目前在企业中每天大约 效率有1 3 到1 4 的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作，而 低 是开会、讨论、等待或处理各种信息；美国的调查表明，由于设计制造 缺乏产品数据的统一管理，导致产品工时增加2 0 ，成本上升1 0 。因 此提高应用集成系统的效率，其核心为各应角系统间可互操作性。 综上所述，企业在已有一定的计算机辅助工具的基础上，需要有一个统一的工具 从宏观上将各种应用软件集成起来，并对其产生的大量数据甚至海量数据进行统一管 理与控制；要用先进的信息管理手段支持团队的异地协作，保证产品数据的安全、可 控，并n j 以跟踪产品开发进度及适应数据的频繁修改等。换句话说，随着各种信息化 “孤岛”变大变强它们仿佛置身于广阔的海洋之中，互相“遥望”，彼此之间沟通困 难，将大大限制它们能力的发挥。将这些“信息孤岛 集成的思想就此产生。 这就是产品数据管理的思想，也是企业的迫切需要。 南京康尼机电新技术有限公司( 关于“南京康尼机电毅技术有限公司”在第二章 引言中作了介绍，以下简称康尼公司) 就属于这种情况。没有产品数据管理系统，数 据流很复杂，一些关键的电子数据有时存储在好几个地方，检索特别繁琐；特别是当 某一处从另一处获取数据后，该数据发生了改变，比较难以保证数据的致性与数据 的完整性。而产品数据管理系统则将使上述问题简化并可解决一系列相关问题，可以 为企业信息化奠定了良好的基础。 1 2 产品数据管理 1 ，2 1 产品数据管理的概念 产品数据管理( p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ，简称：p d m ) 正是在上述制造业信息 化背景下产生的一项新的管理思想，是在现代产品开发环境中成长发展起来的一项管 理产品数据的新技术，使用p d m 技术可增强产品的应变能力，提高产品的质量。它 是当今计算机应用领域的重要技术之一。它正在以其前所未有的来势冲击着计算机集 成制造业，并给制造业带来自c a d c a m 技术以来非凡的成就。 关于产品数据管理的定义尚未有统一的定论，下面给出两个比较权威的定义。 专门从事p d m 和c i m 相关技术咨询业务的国际公司- - c i m d a t a 公司总裁e d m i l l e r 给出的p d m 的定义：“p d m 是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品 相关的过程的技术”1 1 1 。 1 9 9 5 年9 月g a r t n e r g r o u p 公司的d b u r d i c k 在 中把p d m 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 定义为： p d m 是在企业范围内为设计与制造构筑一个并行化产品协作环境的使能器。 。一个成熟的p d m 系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整 个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，包括图纸与数字化文 档，c a d 文件和产品结构等。 一方面，p d m 将所有与产品相关的信息和所有与产品有关的过程集成在一起。 与产品有关的信息包括任何属于产品的数据，如c a d c a e c a m 的文件、物料清单 ( b o m ) 、产品配置、事务文件、产品订单、电子表格、生产成本、供应商状况等：与 产品有关的过程包括任何有关的加工工序、加工指南和有关批准、使用权、安全、工 作标准和方法、工作流程、机构关系等所有过程处理的程序。它包括了产品生命周期 的各个方面，p d m 能使最新的数据为全部有关用户应用，包括工程设计人员，数控机 床操作人员、财会人员及销售人员都能按要求方便地存取使用有关数据。 另一方面，p d m 也可以定义为以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品 相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术。p d m 明确定位为面向制造企业，以 产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。p d m 进行信息管 理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理 都是围绕产品设计展开的，这也是p d m 系统有别于其它的信息管理系统，如企业资 源规划( e r p ) 、客户关系管理( c r m ) 、供应链管理( s c m ) 、项目管理系统( p r o j e c t m a n a g e m e n t ) 等的关键所在。 产品数据管理的内涵是集成并且管理与产品有关的信息与过程。产品数据管理在 企业范围为设计与制造建立一个并行化产品开发协作环境。它视整个企业为一体，可 跨越整个工程技术群体，是加速产品开发的使能器。它也是在分布式企业管理模式的 基础上，与其它应用系统建立直接联系的重要工具。产品数据管理依据全局产品信息 强调共享的观点，扩大了产品开发建模的含义。它为不同地点、不同部门的人员提供 了一个协同工作环境，使其可以在同一数字化的产品模型上一起工作。 1 2 2 产品数据管理的发展 随着科学与技术的进步，电子、信息及自动化技术的广泛应用，使制造业得到了 巨大发展，市场竞争亦变得愈来愈激烈，竞争推动着整个社会飞速前进，同时给企业 造成了严酷的生存环境。企业要力争产品上市时间短( t i m e ) 、成本低( c o s 0 、高质量 ( q u a l i t y ) 的产品。市场的需求在不断变化，对产品的结构、性能的需求越来越苛刻， 从而使新产品的研制变得越来越复杂。然而，产品的频繁更新对企业本身来说也带来 一些问题：需要在再设计( r e d e s i g n ) 、企业业务流程再造f b u s i n e s sp r o c e s s r e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 等包括设备改造及制造上不断投资。其中开发费用基本上与时问 硕士论文 k n - - p d m 系统的研究与实臆 成正e e ，即开发周期越长，投资越多。这种因素也促使企业采用各种手段缩短产品开 发周期，因此，世界各国的企业都面临着严重挑战：如何缩短日趋复杂产品的开发周 期以占有市场、并降低成本! 如何去适应挟速变化的市场需求，对企业进行重组，不 断以高质量、低成本、快速开发新产品等手段，在竞争中求生存和发展，已成为企业 共同追求的目标。为了达到上述目标，企业不断强化了在产品设计开发过程中采用计 算枧辅助技术的措施。也就有了p d m 的飞速发展。 p d m 技术的发展可以大致化分为以下三个阶段，配合c a d 工具的p d m 系统、 p d m 产品产生和p d m 的标准化阶段【3j 。如表1 2 所示。 表12 阶段发展状态功能特点 早期的p d m 产品诞生于二十世纪的八十年代初。第代p d m 仅在一定 当时的c a d 已经得到了广泛应用，工程师们在享受程度上缓解了“信息孤 配合c a d 带来的好处的同时，当不得不将大量的时阎浪费岛”问题，但普遍存在 c a d 有查找设计所需信息上，对于电子数据的存储和获取系统功能较弱、集成能 的新方法的需求变得越来越迫切了。针对这种需求，各力和开放程度仍然较 p d mc a d 厂家配合自己c a d 软件推出的第一代p d m 产低等问题。 品，这些产品的目标主要是解决大量电子数据的存储 和管理问题，提供了维护“电子绘图仓库”的功能。 一 专业通过对早期p d m 产品功能的不断扩展，出现了出现许多新功能，如全 p d m专业化的p d m 产品。与第一代p d m 产品相比，在第生命周期内的产品数 产品二代p d m 产品中少数优秀p d m 产品可以真正实现企据管理、产品结构配置 业级的信息集成和过程集成。第二代p d m 产品在取与管理、电子数据发布 得巨大进时，在商业上也获得了很大的成功。p d m 开和更改控制，基于成组 始成为一个产业，出现了许多专业开发、销售和实施技术的零件分类管理 p d m 的公司。与查询等；集成能力和 开放程度大大提高。 一 p d m 1 9 9 7 年2 月，o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n to r o u p ， 基本上属于企业级的 的标对象管理组织) 组织公布了其p d m e n a b l e r 标准草案，p d m ，更高的是供应链 准化作为p d m 领域的第一个国际标准。p d me n a b l e r 的公级的p d m ： 阶段布标志着p d m 技术的标准化方面迈出了崭新的一步。集成功能更加强大，开 p d me n a b l e r 基于c o r b a ( c o m m o no b i e c t放程度也有极大的提 r e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ，通用对象请求代理体系结 高。 构) 技术就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多 4 硕士论文 k n - - p d m 系统的研究与实施 l 在p d m 系统间的互操作提出了一个标准。这一标准 i的制订为新一代标准化p d m 产品的发展奠定了基础。 p d m 技术作为一门管理技术，可以管理企业的全部知识资产。随着p d m 技术的 不断更新，为用户提供的功能越来越强大，同时又必须有效地保护原有的资源。 目前，已经有越来越多的企业认识到使用p d m 来组织、存取和管理设计、开发 及制造数据的重要性。在并行工程的基础上，使用p d m 技术可以缩短产品上市时间， 降低产品的成本，提高产品的质量和产品开发的效率。 1 3 并行工程 本论文的产品数据管理系统建立在并行工程的基础之上，下面简要介绍并行工 程。 并行工程e ) 是哲理，p d m 是技术。 并行工程是面向产品开发过程的一个哲理，或者说是系统化方法学，它从理论的 角度阐述了为了缩短产品上市时间、提高产品质量、降低产品成本，必须对以往产品 开发过程做四个方面的调整，这四个方面分别是： 产品开发过程重构； 人员的合理配置； 数字化产品模型建立： 计算机辅助工具应用。 p d m 是面向产品开发过程的技术，它以计算机网络技术、数据库技术为基础， 以面向对象技术为手段，是信息化的企业级产品开发过程在计算机系统中的实现。它 完成的具体功能包括：生命周期管理、开发人员管理、电子仓储管理、产品结构管理、 零件族管理、产品变更管理、产品配置管理等等。图1 1 显示了并行工程、p d m 和 产品开发过程的关系。 而向对象越精5 零件废舒理 0 用蛴技球6 产品韭更僭理 c 散据蝉齄术 7 应用i 具甜敲 d 先进的帮理艰蛆簖a x l d f xi 炯成m i 兰龠脚加臀理 9 睦宇化雠毡f 峥建立 2 苴管理 n 】p t 的组氧 ，电干岳垛甘理l i 迎蟹的瓤敬 4 严晶精神管瓢 图1 1c e 、p d m 和产品开发过程之间的关系1 4 】 硕士论文 k n - - p d m 系统的研究与实施 1 9 8 8 年，美国国防分析研究所( i d a ) 发表了题为“并行工程在武器采购中的作 用”的报告( 著名的r - 3 3 8 报告) ，首次提出了并行工程的思想及其主要内涵，确定 了并行工程最具权威性的定义【5j ： 并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程( 包括制造过程和支持过程) 的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期中 从概念设计到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。 可见，并行工程是抓住传统串行设计制造造成的产品开发周期长、质量差、成 本高等缺点构思出的设计方法学。由串行到并行，从空间上涉及到产品开发过程的每 一环节，从时间上覆盖了产品生命周期的全过程。并行工程强调多学科的协同设计， 强调并行产品开发，强调信息和过程的集成，为企业信息化工程提供了新的思路和技 术。 并行工程实质就是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系 统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计一开始就考虑 产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度 计划和用户的要求。 从上述定义可以看出，并行工程具有如下特点： 强调团队工作( t e a mw o r k ) ，团队精神和工作方式 个人的能力总是有限的，他不可能同时精通产品从设计到售后服务各个方面的 知识，也不可能掌握各个方面的最新情报。因此，为了设计出便于加工、便于装配、 便于维修、便于回收、便于使用的产品，就必须将产品寿命循环各个方面的专家，甚 至包括潜在的用户集中起来，形成专门的工作小组，大家共同工作，随时对设计出的 产品和零件从各个方面进行审查，力求使设计出的产品便于加工，便于装配，便于维 修，便于运送，外观美、成本低、便于使用。在集中了各方面专家的智慧后设计出来 的产品( 在定型之前经过多次设计修改) 必然可以满足( 或基本满足) 上述要求。在 设计过程中，要定期组织讨论，大家都畅所欲言，对设计可以“横加挑剔”，帮助设计 人员得出最佳化设计。需要指出的是，团队工作方式并不意味着一定要大家成天呆在 一起，这样有时会造成人力的浪费。所以，可以采取定时碰头的方式，或由设计人员 单独向某方面的专家咨询。在计算机及网络通讯技术高度发达的今天，工作小组完全 可以通过计算机网络来工作。设计人员通过网络向各方面专家咨询。专家们亦可通过 网络随时调出设计结果进行审查和讨论。 强调设计过程的并行性 并行性有两方面的含义：其一是在设计过程中通过专家把关同时考虑产品寿命循 环的各个方面；其二是在设计阶段就可同时进行工艺( 包括加工工艺、装配工艺和检 验工艺) 过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，直至用快速原型法产生出 硕士论文k n p d m 幕统的研究与实施 产品的样件。这种方式与传统的设计在设计部门遗行，工慧在工箧部门避行已大不褪 蠲。蛰绕设谤避程与势嚣设计过程，分别见髑1 2 粒t 3 。 涮l o 转辘竣嚣逑趱糍7 l l q 图1 3 基于p d m 的并舒设诗进程 s 鞠簿 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 传统串行设计过程与并行设计过程的主要区别见表1 - 3 。 传统串行设计过程并行设计过程 信息处理与传输量多信息处理与传输量少 信息不统一，各职能部门之间缺乏交流，信息统一，小组成员广泛交流，集思广益 非协同设计寻求最佳方案 按顺序开展的开发活动并行的开发活动 设计改动大，返工多设计改动小，返工少 供应商很少参与设计供应商很少开发 条块分割的部门化的职能，扯皮多在项目小组内划分 领导集权式管理由项目小组负责 并行工程作为一种设计“哲理”把先进的管理思想和先进的技术结合起来，采用 集成化和并行化的思想设计产品相关过程，在产品开发的早期充分考虑产品生命周期 中所有环节的影响，达到缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量的目的。 1 4 课题来源与研究意义 1 4 1 课题来源 随着全球化市场的形成，企业面临着严峻的市场竞争，缩短产品开发时间、提高 质量、降低成本、改进服务和整洁生产，企业为了在激烈的市场竞争中求得生存和发 展，开始了企业信息化的步伐。 康尼公司正是抓住信息时代的这千载难逢的机遇，为了自身的生存与发展，增强 企业的竞争力，开创国际一流的企业，开始了企业信息化的进程。 实施制造业信息化必须政府引导，市场化运作；以企业为主体，产学研结合；以 体制创新为保障，以人为本。康尼公司正是遵循这样的原则，与南京理工大学相互合 作，以企业为主，学科研究带动企业发展。这就是本课题的来源。 1 4 2 研究意义 本论文主要从实际出发，理论与实际相结合。 通过在康尼公司的详细调研，并与当前的研究与结合。对于推动产品数据管理这 一技术的发展有着积极的意义。主要表现在以下几个方面： 避免理论与实际相脱节； 以企业为主体，产学研结合，有助于增进企业的效益： 理论在实践中得到检验； 硕士论文 k n - - p d m 系统的研究与实施 一一 实践促进理论的进一步发展。 1 4 3 论文内容及结构安排 本论文针对康尼公司信息化工程中的产品数据管理系统进行研究。主要结合康尼 公司的实际，从理论联系实际的角度出发，来研究康尼产品数据管理系统( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t f o rk a n g n i ，即k n - - p d m ) a 本论文的主要研究内容是： 第二章对k n - - p d m 系统进行了详细的功能需求分析，在此基础上提出了k n p d m 系统的明确目标。 第三章在传统p d m 体系结构的基础上，结合南京康尼机电新技术有限公司的功 能需求，建立了基于并行工程的k n - - p d m 系统的体系结构。 第四章结合康尼公司目前的产品开发，对基于并行的产品开发流程进行了深入研 究，给出了产品开发过程中节点、流程、权重、并行度及相关性的定义，在此基础上 提出了节点之间的三个关系模型。 提出了基于并行的产品开发流程的过程分割法，并且采用了统计方法确定节点及 其性能指标的权重。在详细分析与研究康尼公司产品开发流程的基础上，对其产品开 发过程进行重构，给出了新的产品开发流程，并进一步对其进行了分析。 第五章阐述了p d m 实施的目的与意义，并且针对康尼公司提出了其实施原则， 制定了实施步骤。 本文在最后章对全文进行了简要概括的总结并对今后的研究进行了展望。 结构安排如下 1 绪论 2 kn pdm 系统的功能需求分析 j l l f 3 kn pdm 系统的体系结构 j l4 基于并行的产品开发流程的研究 j 5 kn pdm 系统的实施 j i l 6 ，总结与展望 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 2 k n p d m 系统的功能需求分析 2 1 引言 南京康尼机电新技术有限公司( 以下简称康尼公司) 目前正在实施产品数据管理 系统，本章内容围绕康尼产品数据管理系统( t a 称k n p d m ) 进行需求分析。 康尼公司是1 9 9 2 年从校办工厂发展起来的企业，企业占地6 3 0 0 平方米，年内将 在新港经济技术开发区建成的生产基地占地1 4 0 0 0 平方米。现有固定资产1 2 7 5 万元， 2 0 0 1 年实现销售额约1 0 1 3 3 万元。现有职工近2 0 0 人，其中从事研究、开发和中高 级管理的人员占职工总数的5 2 ，具有雄厚的技术力量和产品开发及生产能力。 康尼公司主要产品系列有：铁路车辆自动门系统、城市轨道车辆自动门系统、大 功率电力连接器、多芯通讯连接器、自动锁紧接插件、专用数控机床等。这些产品大 多数是集“机、电、气”于一体，结构复杂，技术含量高，客户定制要求变化大。为 了适应激烈的市场竞争以加速产品的更新换代，企业不仅需要扩大生产规模，更需要 不断采用设计、工艺、制造与管理方面的先进技术。 康尼公司是江苏省和南京市高新技术企业，是国内唯一开发生产具有自主知识产 权的铁路客车自动门系统的企业，也是“江苏省轨道车辆现代化装备工程研究中心”。 产品采用国际先进标准组织生产，1 9 9 9 年已获得i s 0 9 0 0 1 质量体系认证证书。其主 要产品分别获得法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪等轨道车辆跨国公司的认可，从2 0 0 0 年开始，产品分别出口法国、德国、西班牙等国家和地区。 康尼公司研究的成果已获得多项国家专利，所开发的产品曾荣获国家重大科技攻 关成果奖、国家重点新产品、机电部科技进步一等奖。公司研制的k c 2 0 大容量电力 连接器、国产化铁路客车自动塞拉门系统，均通过部级鉴定并批量生产，产品被铁道 部各路局和铁路工厂广泛采用，取得了较好的经济效益和社会效益。 康尼公司于1 9 9 6 年8 月被授予“江苏省高校明星企业”称号；1 9 9 7 年7 月被认 定为“南京市高新技术企业”，同年1 2 月被认定为“江苏省高新技术企业”；1 9 9 4 年 至1 9 9 7 年，k c 2 0 型大容量电力连接器荣获“江苏省技术创新优秀项目奖”；1 9 9 7 年 9 月，z k n 数控钻铣床被认定为“南京市高新技术产品”；1 9 9 8 年1 1 月，m 7 3 0 型 铁路客车塞拉门被评为“国家重点新产品”。2 0 0 1 年被国家计委授予“高技术产业化 示范工程”称号。 康尼公司并没有陶醉于已取得的成就，而是不断寻找自身的不足，发现实现企业 信息化是企业可持续发展的、增强市场竞争力的关键。 i o 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实旋 2 2 康尼公司的产品数据管理现状 康尼公司是一个完全意义上的企业，具有自己的产品开发与产品制造。其企业特 点是变批量、动态的产品开发与制造，具有时间的不确定性与紧迫性。康尼公司已经 意识到：制造业为了提高产品的竞争力，积极地寻求能够缩短产品生产周期，提高产 品质量，降低产品成本的方法同，广泛采用并行工程( c e ) 的方法，把先进的管理思想 和先进的自动化技术结合起来，采用集成化和并行化的思想设计产品及其相关过程， 在产品开发阶段就充分考虑到产品生命周期中各个环节的影响，力争设计一次成功， 并在设计的同时，尽可能将产品开发过程的其它阶段往前提。 通过对康尼公司的调研与分析，其定单的特点是偶然性极大，并且产品的交货期 短，即产品从设计到制造的周期要短。换言之，市场对康尼公司产品的要求越来越高。 康尼公司为了满足市场的动态需求，并行工程对信息管理技术提出了更高要求，要求 把产品信息与开发过程有机地集成起来。康尼公司对产品数据管理( p d m ) 技术及 系统的需求越来越强烈。 根据绪论中对企业信息化分析，结合调研的实际情况，发现康尼公司还是传统的 产品开发方式，其主要问题表现在以下几个方面： 信息共享程度低 企业的计算机辅助工具都是一些离散孤立的系统，它们所产生的数据不能由 一个企业级的计算机软件系统来管理，从而无法在设计、工艺和制造部门之间有 效地实现信息共享与传递。 信息传递速度慢 在大部分企业中，主要是通过传统的方式来传递信息，无法及时收集和反馈 信息。 业务管理落后 虽然企业采用了计算机辅助工具，但在管理上有相当一部分仍然采用手工方 式( 比如图文档的管理) ，从而造成很多重复劳动。 设计方式陈旧 企业长期以来所采用的传统产品开发方法不能在设计早期就全面了解设计 下游的可加工性、可靠性、可维修性、可装配性、质量保证等多种因素，从而造 成设计的重复次数多，周期长，成本高。尤其康尼公司产品( 比如，门系列) 的 特点对可靠性、可维修性及可拆卸性的要求比较高。 支撑技术不配套 诸如数据管理等一些支撑技术仍然停留在原有基础上，已不能满足在异构与 分布式计算机环境中企业各类信息、功能和过程的集成要求。 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 应用系统集成度不高 康尼公司任何两个应用软件都不能直接交换数据。 以上这些问题已经显现出来，主要表现为：产品开发的效率低，全公司上下都很 忙，每周只有一个休息日，然而产品的开发效率并没在因此而提高。但是，企业信息 化工程的推广实施中，它们的有效合理解决将直接影响企业从传统制造技术到先进制 造技术的转化，从而也直接影响到其市场竞争能力。p d m 是企业信息化工程实施的 基础。 p d m 是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。其特 点主要有： p d m 具有最广的应用范围，是工程数据管理、产品信息管理、技术数据管 理、技术信息管理、图像管理以及其它产品定义信息管理技术的一种概括和 扩展。 p d m 能够有效地对产品整个生命周期及相关过程的数据按照一定的数学模 型加以定义、组织和管理，使各种类型的数据始终保持一致、最新、完整、 有效、安全和无冗余，使人们可以在其授权范围内自由共享所有相关的异构 数据。 p d m 是并行工程的使能技术，能够为位于不同地点的多功能团队创建一个 虚拟的、并行的产品开发环境，使人们可以在同数字化的产品模型上协同 工作。 p d m 是信息集成框架，能够帮助企业在更高的起点上实施计算机集成制造 ( c i m ) 、精良生产( l p ) 、敏捷制造( a m ) 、智能制造( i m ) 等。p d m 着 眼于宏观上的集成、控制与管理。它并不能替代具体的应用系统，但是它能 够集成并管理与产品相关的信息、过程、人与组织。因此，企业在实施c i m 、 l p 、a m 和i m 等时，可以把p d m 作为信息集成框架，将与实施相关的各 种应用系统集成起来。 综上所述，p d m 以其突出的管理和信息集成优势，是企业信息化工程的支撑平 台，为解决企业的问题提供了一个有效的方法和手段。 2 3 产品数据管理的需求分析 2 3 1 产品数据管理现状分析 随着计算机技术的应用，产生了大量的文档。就康尼公司而言，技术图纸资料均 由资料室统一管理的传统的产品数据管理方式。康尼公司的计算机已普及，图文档的 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 管理相对计算机的应用而言比较落后。改型产品的开发承袭很大部分老产品的成果， 所以要经常查阅老的设计资料，包括图纸等。 就康尼公司而言，经过了十年的发展，积累了大量丰富的图纸、文档等技术资料， 这些资料的管理维护占用了大量的空间资源和人力资源。康尼公司为了自身的可持续 发展，增强其市场竞争力，希望借助k n - - p d m 系统，将图纸、文档科学有效地管理 起来，在节省存储空间和人力资源的同时，能够很好地满足在用户需要时可以方便、 快捷地查询与获取所需资料的要求。这些图档是企业产品设计的主要信息，是产品数 据管理的基础，也是企业最宝贵的资源。 康尼公司产品改型设计比较多，需借用大量的已设计图纸。目前已采用的相关应 用软件主要是在产品设计上，采用清华天河的a u t o c a d 。产品数据管理基本处于无 序的状态之中，没有进行科学的管理。主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 查询困难 目前，康尼公司所有的工程图纸( 包括原始档案要、设计文档、工艺文档) 没有 进行系统化的有效管理，有的采用人工管理，有的以电子文件和目录管理的方式存储 在计算机里，并且没有统一在专用的计算机里，造成了工程图纸管理的混乱状况。 c a d 技术的广泛使用使数据量越来越大，文件的查询越来越困难。设计人员经常要 花费较大的精力去搜寻自己所需的工程图纸，不能充分有效地应用已有的图纸。如何 有效地管理好工程图纸，对于提高设计效率、缩短产品开发周期、提高设计质量有着 重要的意义。 如果实施了产品数据管理系统，采用其中的图档管理进行查询，可以根据项目、 设计人、工作阶段、审批状态、日期、类型以及预先定义的各种参数，如材料、重量、 加工方法等进行查询，不仅可以查到当前的资料，还可以查到过去的或者类似项目的 相应资料。 ( 2 ) 版本管理 目前康尼公司没有完整的版本管理。其版本管理处于混乱状态。譬如，客户正在 使用康尼公司的产品，某个部件损坏，需要重新制造一个。但这个产品已经变更过好 多次，不知道这个产品是哪个版次的产品，因此给产品的维修带来许多的麻烦与困扰。 在企业的产品设计制造数据的管理中，版本管理是很重要的一个环节，但同时也 存在着许多问题。一般的版本管理主要是针对图纸而言，这样如果企业采用先进的产 品信息管理技术( 如p d m ) 时，在应用初期，为了保证已有产品数据的重用性，需要 采用图号与零件号共存的方案，若还是采用现在的版本管理方案，必然造成产品数据 的混乱，影响产品的正确配置管理。所以，建立完善的版本管理制度也是提高产品开 发效率的一个关键。 以二维图纸为中心的版本管理方式，主要特点 9 】有： 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与窭施 组合件的二维图纸与它的下级有图零件二维图纸的关系：对单个的零件，当对 二维图纸佟修改，二维图纸版本升级；对组合件，它的二维图纸内容包括组合馋的下 级零件、下级零件之间的装配关系和二维图纸上的无图零件。当对组合件的下级有图 零 孛终修改，则谈隽只是该骞强零锌修改了，缀合l 孛戆二维图纸内容泰变，哭将该有 图零件的二维图纸版本升级，组合件的二维图纸版本不升级。只有当下级零件之间的 装配关系或无图零件作修改，增减下缀零件或换装零件，才将组合件的二维图纸版本 升级。 零件与二维图纸的关系：对单个的零件，其二维图纸版本升级，零件版本升级， 零件与二维图纸版本一致；当把组合传的二维图纸版本升级，组合件也版本舞缀。因 此由零件编号可以马上找到对应的图纸。若给的是单个零件的图号，则再由版次可以 找到难一磁定戆零俘，菪绘戆是无墨零咎銎号，裂霉鑫舨次霉以我至l 准一确定豹零传； 若给的是组合件的图纸编号，则再由版次可以找到对应的同图号、同版次的零件，这 些零件用批次区分，所以，再给定抚絮次才能找到难一确定的零件。 多页图与零页：多页图是将图纸内容表达在多张图纸上，版本管理细致到每页 图纸上。多页图有自己的图号和版次。当其中某一页图纸作修改，则该页图纸版本升 级，其他页图纸版本不秀级，多页图擞舨本升级。为了便于管理，将各页图纸的舨次 和各页不同版次图纸的零件表记录在零页( 即首页) 上。零页也是多页图的一个组成 部分。 综上所述，传统的版本管理存在以下问题： 一个型号的每一个改进型都有一套各自独立的完整的图纸资料，难以适应产品 模块化、系列化的发展； 以新图代替旧图，疆求对原有一部分薰新绘制，即使相同的无图零件也要进行 换号处理，造成重复进行工艺准备，工装改号等不必要的浪费和生产线混乱；也不利 于产品设计的标准化。 爱於窳工莲耀互套翔，容易产生静谤诵，不荔傈谨全视静宠整往： 图号系统应变能力差，不适应同一流水线下小批量、多品种生产； 图纸、零件不带版本号，不具有追溯性，备件状态不清楚，例如，塞拉门已经 安装使用，熬菜个部件或零件损坏，需要重额卷4 造，但在查询其零部锌的图纸时，不 能确定其相应的版本： 不便予推行企业蕊怠化。 综上所述，为了减少设计、工艺、生产、采购等部门的工作量，缩短产品研制和 生产瘸赣，必须采麓先遴静产晶数据管瑾技零酌版本管理技术。 ( 3 ) 借用件与标准件不系统 硕士论文k n p d m 系统的研究与实施 康尼公司对产品的一部分借用件与标准件已做了规定，但并没有从系统的角度进 行分析规划，从设计的科学要求的角度去考虑。其做法只是按统计比率来确定借用件 与标准件。 康尼公司正在实现从二维产品设计向三维产品设计的转型，如果再引进c a e 、 c a m 软件系统，可以实现从单纯的产品结构设计向产品外观设计、结构校合、自动 化数控代码等一体化的产品开发模式迈进。 所以，如果在企业原有的产品基础上，建立企业级的科学的通用件和标准件库， 可以提高产品零部件的重用率，也将为参数化的通用件设计打下良好的基础，因而也 能够提高产品开发效率。 ( 4 ) 数据共享 康尼公司现有的资料借阅制度已不适应c a d 技术的发展，必须解决信息传递和 数据共享的问题，以便设计人员充分利用原有的设计成果，使产品标准化、系列化， 降低设计、加工成本，提高竞争能力。现在，要实现全部数据以电子文件形式在计算 机网络上交流。就要保证数据在权限控制范围内随时可以送到需要该资料的人手中， 真正实现数据共享，从而达到真正地充分利用资源，最大程度地发挥资料的效用。 ( 5 ) 技术落后 目前，康尼公司大多采用二维c a d 软件，它只能提高绘图速度，使设计人员从 繁重的体力劳动中解脱出来，而不能解决复杂产品的设计、设计的优化、零部件之间 的干涉、机构运动部件之间的关系、曲面的描述和复杂零件的数控编程等问题。因此， 设计手段落后、设计技术落后。当然，康尼公司已经意识到这一点，也正在进行数字 化产品设计的尝试。c a d 软件也正从二维c a d ( 清华天河的a u t o c a d ) 向三维c a d ( s o l i d w o r k s ) 转型。 当前，数控加工还不普及，大量的零部件还是由手工操作的机床加工，质量难以 保证。大量的工艺设计，占用了宝贵的产品开发时间，工艺准备周期长。由于加工工 艺手段落后，工艺人员又把大量的精力耗费在抄写的重复工作上，没有时间研究提高 产品制造质量的新工艺，造成加工技术落后。虽然采用了部分先进的数控机床，却仍 采用手工编程，结果还是无法加工复杂的产品，也无法充分发挥昂贵的数控机床的作 用。 2 3 。2 图文档管理 2 3 2 1 工程图文档的定义 工程图文档是传达产品设计意图的载体和进行生产制造的依据，是康尼公司最为 珍贵的财富。在康尼公司，计算机在开发部和工程技术部已经越来越广泛、越来越深 硕士论文k n - - p d m 系统的研究与实施 入的应用，公司的电子萄档急剃增热，康尼公司传统的图纸管理方式已疆显不能满跫 现代产品开发方式的需要。而电子图档管理作为k n p d m 的核心功能之一，实现了 传统的资料管理所无法畿及的功能：商效查询、资源共享、参照设计、在线批注、发 毒控割等等。 - - p d m 的图档管理要求康尼公司的档案管理完成从以纸张管理为重点的传 统方式到懿数据管理为羹点的方式的转换，明确电子数据是礁一准确的数据源，从 而从管理方式和管理制度上提供保证。 工程图文档莛指产赫整个生命周期中所甯与产藻穗