（机械工程专业论文）威孚公司pdm需求分析及产品配置器设计.pdf

1 海交通大学工程硕十专业学位论文 摘要 威孚公司p d m 需求分析及产品配置器设计 摘要 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 是管理企业中所 有与产品相关的信息和过程的技术。f 它既能有效地将概念设计、初步 设计、详细设计、计算分析、工艺流程设计、加工制造、销售维护、 贮存保管等产品整个生命周期内及其各阶段的相关数据，按一定的数 学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持一 致、最新、共享和安全；又能协调管理整个产品生命周期内的设计审 查、批准、变更、工作流优化及产品发布等有关过程的信息。它是随 着计算机技术在制造业各工程领域中的广泛深入的应用而不断发展， 已成为企业产品设计、制造中不可缺少的使能技术。 无锡威孚公司w f c i m s 工程被列为国家c i m s 应用示范工程、江苏 省c i m s 试点工程。w f - c i m s 一期工程已通过江苏省科委专家组鉴定，这 为推动企业信息化打下了良好的基础。随着c i m s 工程的深入，又提出 了新的课题：如何管理和组织企业信息的主要源头产品工程数据。 本文对p d m 技术的形成、发展、在企业中的地位、国内外相关领域的研 究现状作了详细的论述，并分析了p d m 体系结构和系统特点、应用、功 能组成及p d m 与其它相关数据管理系统的关系。根据威孚公司实际设计 及生产需求，对威孚公司p d m 系统进行了详细的需求分析，确定了系统 的管理范围和目标：数据( 包括设计数据、工艺数据、制造数据) 的存 储和管理、工作流程的管理、变更控制的管理、产品结构及配置的管理、 海交通大学工程硕+ 专业学位论文 摘要 项目管理等，通过p d m 的实施有效地将c a d c a m c a e c a p p 和e r p 系统 衔接起来，让p d m 在企业信息化过程中起到一个信息集成的主框架的作 用。另外，每一个新产品都或多或少地承袭了老产品的成果，同时，新 产品本身又由若干分系统组成，相互之间有一定的约束关系。在传统的一 产品结构管理过程中由于配置问题造成设计、生产管理上的混乱本文 分析了传统管理过程中的存在的问题，制定了产品配置目标，在研究了 现今流行的配置理论及配置规则、产品配置器的多视图管理、产品结构 及配置的版本管理的基础上，分析了当今国内外流行的几个p d m 系统中 的产品结构管理及产品配置器的功能，根据威孚公司产品结构管理的特 点，设计和开发了一个符合需求、切实可行的产品配置器，并在p w 喷 油泵的设计中得到了实际应用。f 由于p d m 并不是拿来就可用的技术，它 只是为企业信息的集成提供一个支持框架，它的实施是个复杂的系统过 程，在总结威孚公司实际实施过程中的经验的基础上，对企业实施p d m 的方法做了较深入的探讨论述了p d m 系统的实施特点和实施步骤、需 求分析和系统实施方法、实施队伍的建设以及与c a d 、c a p p 、c a e 、m r p i i 的系统集成。 关键词p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) ，产品数据管理，产品结 戳b o m ( b i l lo fm a t e r i a l ) ，产品配置器y ! 塑銮望查兰三堡堡生主些堂丝堡兰 一竺竺! 里 d e m a n d sa n a l y s iso fw eif ug r o u p sp d m a n dp r o d u c tc o n flg u r a t o rd e s lg n a b s t r a c t p r o d u c td a t am a n a g e m e n ti st h et e c h n o l o g yt om a n a g ea 1 1t h ei n f o r m a t i o n a n dp r o c e s st h a tr e l a t e dt ot h ep r o d u c t s p d ms y s t e m sa r eu s e dt oc o n t r o l i n f o r m a t i o n ，f i l e s ，d o c u m e n t s ，a n dw o r kp r o c e s s e sr e q u i r e d t o d e s i g n ， b u i l d ，s u p p o r t ，d i s t r i b u t e ，a n d m a i n t a i n p r o d u c t s p r o d u c t r e l a t e d i n f o r m a t i o nm a n a g e db yp d mt y p i c a l l yi n c l u d e sd e s i g ng e o m e t r y ，e n g i n e e r i n g d r a w i n g s ，p r o j e c tp l a n s ，p a r t f il e s ， a s s e m b l yd i a g r a m s ，p r o d u c t s p e c i f i c a t i o n s ，n u m e r i c a lc o n t r o lm a c h i n et o o lp r o g r a m s ，a n a l y s i sr e s u l t s ， b i l l so fm a t e r i a l ，e n g i n e e r i n gc h a n g eo r d e r s ，a n dm a n yo t h e r s i tf o r m e d a st h ea b r o a da n di n d e p t ha p p l i c a t i o no fc o m p u t e rt e c h n o l o g yi na 1 1k i n d s o fm a n u f a c t u r i n ge n g i n e e r i n ga r e a s ，a n di tp l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei n c o m p a n y sp r o d u c td e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r i n g w u x iw e i f u g r o u p s w f c i m s p r o j e c t i sr a n k e da sn a t i o n a lc i m s e n g i n e e r i n ga p p l y i n gd e m o n s t r a t i o n ， a n d j i a n g s up r o v i n c e s c i m s i m p l e m e n t i n ge x p e r i m e n ti ne n t e r p r i s e s f i r s ts t a g eo fw f c i m sh a sa l r e a d y p a s s e da p p r a i s a lb y t h ep r o v i n c e ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yc o m m i t r e e i t e s t a h l i s h e d h i g h b l o o d e d f o u n d a t i o nf o rt h e c o m p a n y s i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t a tt h es a m et i m e ，i tp u t sf o r w a r dan e wt o p i ct op r o d u c td a t a m a n a g e m e n t t h i sd i s s e r t a t i o na d d r e s s e si t s e l ft o p d mt e c h n o l o g yp r o c e s s o f f o r m i n g a n de v o v i n gp r o c e s ss t a t u si nt h ec o m p a n y s r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tb o t h i nd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls c o p e i ta l s oa n a l y s e sp d m ss y s t e m a t i cc h a r a c t e r i s t i c s ，a p p l i c a t i o ns c a l e ， f u n c t i o i i s ，c o m p o s i n g ，a sw e l la s ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np d ma n do t h e r r e l a t e dd a t am a n a g e m e n ts y s t e m a c c o r d i n gt ow e i f u sa c t u a ld e m a n d e do f d e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g ， i ta n a l y s e st h ec o m p a n y sp d ms y s t e mi nd e t a il t h e nc o n f i r m st h es y s t e m sm a n a g e m e n te x t e n s i o na n do b j e c t i v e ：s t o r a g ea n d m a n a g e m e n to fd a t a ，i n c l u d i n gp r o d u c td a t a ，p r o c e s sd a t a ，m a n u f a c t u r i n g d a t a ，w o r kf l o wm a n a g e m e n t ，m o d i f i c a t i o n c o n t r 0 1 m a n a g e m e n t ，p r o d u c t s t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ，p r o j e c t sm a n a g e m e n ta n ds o o n ! 二塑窒望查堂三堡堡主主些兰垡丝苎 ! ! 翌! ! 坚 t h r o u g ht h ei m p l e m e n t a t i o r lo f p d me f f e c t i v e l y ，i t1 i n k su pc a d c a m c a e c a p p a n de r ps y s t e m s t h ep d mp l a y sam a i nf r a m er 0 1 eo fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i n g i nc o m p a n y si nc o m p u t e r i z a t i o n i na d d i t i o n ，e v e r yn e wp r o d u c ta d o p t so l d p r o d u c t sa d v a n t a g e s i ns o m e h o w ( m o r eo rl e s s ) ，m e a n w h i l e ，n e wp r o d u c t i t s e l fi sf o r m e db ys e v e r a ls u b s y s t e m s ，a n dt h e yh a v ec e r t a i nr e s t r i c t e d r e l a t i o n s h i p w i t h e a c ho t h e r i nt h et r a d i t i o n a l p r o d u c t s t r u c t u r e m a n a g e m e n t ，b e c a u s eo fc o n f i g u r a t i o np r o b l e m s ，i tm a k e ss o m ec h a o si nd e s i g n a n dm a n u f a c t u r i n gm a n a g e m e n t r h i sd i s s e r t a t i o na n a l y s i s t h ee x i s t e n t p r o b l e m s ir lt h e m a n a g e m e n tp r o c e s s ，c o n s t i t u t e sp r o d u c tc o n f i g u r a t i o n o b e c t i y e sa st h er e s o l u t i o n i ta l s oa n a l y s e ss o m ec u r r e n td o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a lt y p i c a lp d ms y s t e m a t i cs t r u c t u r em a n a g e m e n ta n dp r o d u e t c o n f i g u r a t o rf u n c t i o n s ，b a s e du p o n t h er e s e a r c ho fn o w a d a y sp o p u l a r c o n f i g u r i n g t h e o r i e sa n d r u l e s ， m u l t iv i e w s m a n a g e m e n t o f p r o d u c t c o n f i g u r a t o r ，p r o d u c t s t r u c t u r ea n d c o n f i g u r i n g v e r s i o n m a n a g e m e n t a c c o r d i n gt ow e i f ug r o u p ss p e c i a l i t i e so fp r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t ， i td e s i g n san e c e s s a r i l va n df e a s i b l ep r o d u c tc o n f i g u r a t o ra n dd i s c u s s e s t h ei m p l e m e n t i n gw a y s ，b e c a u s et h ep d mi sn o tt h ek i n do ft e c h n o l o g yt h a t c a nb ea p p l i e dw i t h o u ta n ym o d i f i c a t i o n i to n l ys u p p l i e sas u p p o r t i n gf r a m e f o rt h ec o m p a n y si n f o r m a t i o ni n t e g r a t i n g t h i sa p p l i c a t i o ni sac o m p l i c a t e d s y s t e m a t i ep r o c e s s t h ed i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e sp d mi m p l e m e n t i n gw a y so f m a n y d o m e s t i c c o m p a n i e s s u m m a r i z e s t h ew e i f u s e x p e r i e n c e sd u r i n g t h e a p p l y i n gp r o c e s s ，d i s c u s s e st h ei m p l e m e n t i n gw a y su s e db yv a r i e sk i n d so f c o m p a n i e si nd e p t h i ta d d r e s s e si t s e l ft op d ms y s t e ma p p l y i n gp o i n t sa n d s t e p s ，a n a l y z i n ga n dm o d e l i n go fd e m a n d s ，f o r m i n ga n dt r a i n i n go fe x p e r t t e a m ，a sw e l la st h ei n t e g r a t i n go fc a d ，c a p p ，c a e ，m r p i is y s t e m s k e yw o r d s ：p d m ，p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p r o d u c ts t r u c t u r e ，b o m ，p r o d u c t c o n f i g u r a t o r i 海交通大学工程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 第一章p d m 技术综述 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 是指企业内分布于各种系统和应用 中关于产品及产品数据的信息和应用的集成与管理。 产品数据管理是企业、工程师和其它有关人员管理数据，进行产品开发的有力 工具。产品数据管理系统保存和提供产品设计、产品制造和产品维护所有的数据信息， 并支持产品的整个生命周期。 1 1 研究背景 1 1 1 制造业面临的挑战 制造业是一个国家经济的标志。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，生产得到了巨大发展，制造业也得到了巨大的发展。与此同时，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，也给企业造成了严酷的生 存环境。 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，企业要力争 在最短时间( t ) 内、消耗最少的资金( c ) 、生产出满足市场需求( q ) 的产品。因此，进 行企业重组，缩短产品的开发周期，降低成本，以高质量、低成本、快速开发新产品 来快速响应变化的市场，已成为各企业共同追求的目标。 为了达到这一目标，企业不断深化计算机辅助技术在产品设计开发过程中应用， 由此又引发了新的问题信息管理，p d m 在解决这一问题中发挥了巨大的作用。 1 1 2 企业信息化过程中的问题 如图卜1 所示( t 轴表产品开发周期长度，i 代表信息量) ，随着各种先进技术 的运用，产品开发周期不断缩短，而信息量却在成倍增加，信息在企业中已占据愈来 愈重要的位置。 i j j j 封判 图i - 1 产品开发周期t 与信息量i 的关系 f i g u m l - 1 t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e np r o d u c td e v e l o p i n gp e r i o d t a n di n f o r m a t i o ni 上海交通大学工程硕十专业学位论文 第一章p d m 技术综述 企业信息化的发展，标志着企业的进步。在企业活动中所形成的信息已成为一 种新的企业资源，它的利用程度、管理方法便成为企业信息化的新任务，一个健全的 企业信息化系统体现在： 完备的信息基础设施： 完整的企业规范化基础数据 健全的信息共享安全机制 有效的信息管理手段 早在七十年代，美国的j o s e p hh a r r i n g t o n 博士就根据计算机越来越强大的信 息处理能力和计算机网络技术的发展情况及其在制造业广泛的应用前景，首先提出了 计算机集成制造( c i m ，c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 的概念，其核心思想 就是强调在制造业中充分利用计算机的网络、通讯技术和数据处理技术，实现产品信 息的集成。而近年来提出的并行工程( c e ，c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 则是强调在c i m 信息集成的基础上，在制造业中采用并行处理的方法进行产品设计及其相关过程的实 施，克服了传统的顺序工程在设计时不能及早考虑制造过程、支持环境、质量保证中 存在的问题，使得企业开发的产品能够及早地以低成本投放市场，并很好地满足用户 的需求，以获得强大的市场竞争能力：1 9 9 4 年开始的美国n i i i p ( n a t i o n a li n d u s t r y i n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ep r o t o c 0 1 ) 项目，则把目标定在不同应用系统间跨英 特网解决产品信息的共享与交换。为了达到并行工程的目的，从产品信息角度必须要 有一个更新的概念和方法来满足这些需求。【l 】 1 1 3 解决的对策 企业在计算机辅助应用的基础上，需要有一个工具能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统一管理与控制；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，并可以跟踪产品开发进展及适应数据的频 繁更改等。换句话说，随着各自动化“孤岛”变大变强，它们也就把它们自己置于更 大的海洋之中了，相互之间沟通不够，将大大限制它们能力的发挥，必须将它们连结 起来，如图卜2 ，在各种自动化孤岛之间架设桥梁系统，这就是产品数据管理的思 想。 盥 l 二i 盈 图i 一2 在各种自动化孤岛之间架设桥梁 f i g u r e1 - 2 c o n s t r u c tb r i d g e sf o ra u t o m a t i o ni s l a n d s 图1 3 和1 - 4 从数据流的角度示出了企业有无产品数据管理系统的区别。没有产 品数据管理，数据流可能非常复杂，这不仅使得检索繁琐，还难以保证数据的一致性。 产品数据管理系统则简化并解决了上述问题，为c i m s 和并行工程实施奠定良好基础。 总之，由于计算机技术的迅速发展和普遍应用，推动着产品开发过程各阶段计 上海交通大学工程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 算机化，同时也促进了产品数据管理的产生和发展。 撕 图1 - 3企业内无p d m 的信息流 工艺 图1 - 4p o b l 系统管理下的企业内信息流 f i g u r e1 - 4 i n f o r m a t i o nf l o wu n d e rt h ec o n t r o lo f p d mw i t h i na ne n t e r p r i s e 1 2 产品数据管理的基本概念 1 2 1 产品信息的产生和发展 产品是指人们制造的东西，产品进入市场销售而成为商品，企业通过增加产品 的附加值而获取利润。产品以信息方式在计算机内表达时，信息是用以在通信中对事 实、过程、概念、思想的表达或描述。而数据则是信息的符号化表示，这里的符号有 自己的特定集合。产品数据是关于产品的一个或一组事实、概念、相关过程和要求的 卜海交通人学丁程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 形式化描述，在产品生命周期内使之适合于计算机处理。产品定义数据是产品数据的 一个子集。是唯一完整定义、描述产品的数据。在使用c a d c a m 系统时，产品定义数 据唯一地由c a d 系统产生并提供给产品全生命周期使用。 产品信息由来已久，但在早期工匠制造时代，由于： 1 设计制造过程是统一的，并由个人独立完成，相互配合协商矛盾不突出，因 此有关产品的信息表达和交换不被重视； 2 由于注重依靠经验与技能，制做过程和方法的记述不完整，有时关键地方故 意忽略，因而信息表达也不完整。 到了近代特别是现代，由于科学进步的促进和社会需要，制造业飞速发展迎来 了大工业化时代，产品信息的表达和管理也随之发生巨大变化如图1 - 5 。 信息 手工技能 大规模网络化舅| 信息分布管理 1 敏捷制造i ! 一一j ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 一一! i 并行t 程i i 集成化信息管理 = = = ：一 l 竺! ：! ! 兰茎查l ； 局部信息自动化管理 l 兰：竺釜主要兰兰型i l 一 i 查兰兰兰：i 纸张化信息组织与管理 ； 一一： 一一一。一一一一。 ； i 手工制造i 信息个人化、非标准化 9 19 5 019 6 019 7019 8 01 9 9 020 0 0 l 查i 卜5 制造业发展及其严品信息特点 f i g u r e1 5m a n u f a c t u r e i n g i n d u s tr yd e v e l o p m e n ta n d p r o d u c t i n f o r m a t i o nc h a r a c t e r is t ics 从图中的信息管理状态和设计制造技术关系可以看出，现代制造业发展迅猛与 电子计算机的引入密不可分。在大批量生产时代，主要的设计方法还是依靠图纸传递 设计信息，设计劳动强度大、工期长，二维平面描述与三维实体之间存在映射转换。 随着计算机广泛深入的应用，生产的组织与质量获得极大提高，同时各局部信息自动 化管理随之产生。并行工程思想、智能制造技术的发展对信息的要求愈来愈高，信息 流已先于其它流在企业内部流动。随着信息集成化管理时代到来，信息的表达与交换 标准尤显重要。不远的将来随着敏捷制造、动态联盟的发展，大规模网络化信息分布 交换与处理的时代即将到来。 4 e 海交通大学工程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 1 2 2 产品数据管理的形成 产品数据管理技术是从c a d c a m 和工程设计领域产生出来的。自8 0 年代中期以 来，人们就已经初步认识到了产品数据管理的作用。最初，是以协调制图的存储和检 索的文件管理方式建立系统，用来跟踪由c a d c a m 产生的绘图；接着，加进修订功能 以便使用者能更好的管理设计变化；其后，又增加了将图形文件与产品结构中相关信 息链接起来的能力。由于那时需求比较单一片面，因此人们根据自己的理解、自身特 点以及他们所面对的应用问题来建立系统。当时的系统有的强调绘图文件的管理，有 的着重与m i s 软件的衔接，有的希望解决一些工作流管理的问题，也有的急于将重要 的研发数据纳入到数据库之中。 进入九十年代中后期，人们才逐步认识到产品数据管理的重要性。如果说当时 产品数据管理的需求及功能是一头大象的话，那么人们的对产品数据管理认识就有点 儿像“盲人摸象”，各自找到了一些各自的感觉。单从名称上就可以看出这种特点： d m ( d o c u m e n tm a n a g e m e n t ) 、e d m ( e l e c t r o n i ed o c u m e n tm a n a g e m e n t 、e n g i n e e r i n gd a t a m a n a g e m e n t ) 、i m ( i m a g em a n a g e m e n t ) 、w o r kf l o w 、c m ( c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 、 t d m ( t e e h n i c a ld a t am a n a g e m e n t ) 、e d l ( e n g i n e e r i n gd a t al i b ) 、t i m ( t e c h n i c a l i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ) 、d m c s ( d a t am a n a g e m e n tc o n t r o ls y s t e m ) 等等。目前， 由于新的制造模式的发展与应用，如c i m s 、并行工程、虚拟制造等，人们已经认识 到产品数据管理对企业集成系统运行的重要性。可以认为，产品数据管理是适用于企 业过程和组织方式的技术，具有强烈的企业运行模式的背景。 产品数据管理包含所有与产品设计相关的设计信息( 不仅仅是工程图纸) ，并使 它们可被所有参与产品开发的人员( 不仅仅是技术人员) 访问。 产品数据管理实际上是企业计算机信息化发展到一定阶段的必然结果。企业产 品开发的各专业领域计算机化到一定程度，必然要遇到信息集成的问题，一般的系统 难以承担此任。唯有产品数据管理系统才能以前所未有的更大更完整的视图展示产 品、过程与人员的关系。它横跨企业的产品设计开发全过程直至产品全生命周期，它 纵向深入到产品结构的各个层面直至产品零件的各个侧面，它从信息共享等方面有力 地支持并行工程，它为产品开发团队( t e a m w o r k ) 的每一个成员角色提供更加完备的 服务；特别是在支持设计重用方面它能发挥明显的优势，产品数据管理系统则是按照 产品数据管理思想实现的软件。 企业组织的分散化也使分布式系统成为计算机系统发展的方向。从技术角度讲， 分布式系统是由多种计算资源，以一定的互联方式组成的，开放式的，多平台的，可 互操作的，合作的系统，能够为用户提供一定范围的服务。一个分布式系统内部资源 的位置对用户来讲是透明的，任何用户只要具备关于所用系统最基本的知识，就可在 任何地点、任何时候访问并使用系统中的任何资源。 产品数据管理是集成并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。 2 】 卜海交通大学工程硕 专业学位论文 第一章p d m 技术综述 1 2 3 产品数据管理系统在企业中的地位 可以从以下几方面来看产品数据管理系统在企业产品设计开发中的作用： p d m 是c a d c a p p c a m ( 3 c ) 的集成平台目前已有许多性能优良的独立c a d 、c a p p 、c a m 系统，它们分别在各自的领域里发挥了重要作用。但是这些各自独立的系统之间不能 相互进行信息的自动传递和交换。因为只有当c a d 的信息能在后续环节( 如c a p p 、c a m 中) 一再被应用，才是最经济的，所以实现c a d c a p p c a m 的集成，才能实现设计生 产的自动化。 目前，p d m 系统是最好的3 c 集成平台。它可以把与产品有关的信息统一管理起 来，并将信息按不同的用途分门别类地进行有条不紊的管理与提供。各c a d c a p p c a m 系统都可以从p d m 中提取各自所需要的信息，再把结果放回到p d m 中，从而真正实现 3 c 的集成。 p d i d 是产品信息传递的桥梁人、财、物、产、供、销六大部门是企业的经营管理与 决策部门。p d m 作为3 c 的集成平台，用计算机技术完整地描述了产品整个生命周期 的数据和模型，是e p m ( e n g i n e e r i n gp r o d u c tm a n a g e m e n t ) 和e r p 中有关产品全部数 据的来源。p d m 是沟通产品工艺设计部门和管理信息系统及制造资源系统之间信息传 递的桥梁，如图1 6 所示。 c m 自c 阡c “c u 图1 6 基于计算机支持的企业框架 f i g u r e1 - 6e n e r p r i s ef f a m e w o r kb a s e du p o nc o m p u t e rs u p p o r t p d n 支持并行工程并行工程在优化和重组产品开发过程的同时，不仅要实现多专业 领域人员群体协同工作，而且要求把产品相关信息和开发过程有机地集成起来。p d m 作为支持并行工程的使能技术，首先应支持异构计算机环境；其次能够实现产品数据 的统一管理与共享，提供单一的产品数据源；p d m 能有效地管理应用工具产生的信息， 是数据管理交换的平台；它还可以提供过程管理与监控，为并行工程中的过程集成提 供必要的支持。p d m 在突出产品数据管理的基础上，正逐步完善其作为制造业领域集 成框架的功能，为并行工程的实施提供更强有力的自动化环境。 p d m 是c i m s 的集成框架之一随着c i m s 技术的不断深入发展和应用、规模不断扩大， 企业集成信息模型越来越复杂，对信息控制和维护的有效性、可靠性和实时性要求越 来越高，迫切需要更高层次上的集成技术，能够提供更好的产品信息集成管理机制， 从而提高c i m s 的运作效率。p d m 系统由于其技术支持产品生命期过程而具有的先进 性和合理性，成为新一代信息集成平台中先进的技术，所以说是企业实现c i m s 的集 成框架之一。3 1 卜海交通大学工程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 1 3 国内外相关领域研究状况 由于产品数据管理蕴含着巨大的潜在效益，受到许多国家和组织的重视，纷纷 投资进行相关领域研究，并推广实施。有的是系统研究，有的是分项研究。 1 3 1d l c e 计划 d i c e ( d r a p ai n i t i a t i v ei nc e ) 计划是美国国防部先进研究计划局( d r a p a ) 投资近 1 1 0 0 万美元，通用电气公司的飞机发动机部门作为主要承接单位，并有西弗吉尼亚 大学等多所大学参与的对并行工程进行较为全面和系统研究和实施的重大计划。 d i c e 计划研究一个既用集中数据库存储全部设计，又有自己本地数据库的分布式 并行设计环境。它注重解决异构环境下数据共享的问题，通信机制应用黑板 ( b l a c k b o a r d s ) 。d i c e 计划认为当今的多功能数据是用专有格式和不同的表达法收集 的，因此它只关注怎样最好地在设计组间共享产品信息。 d i c e 计划虽然没有明确提出产品数据管理的概念，也没有意识到以产品数据为中 心可以给出产品的一个完整的视图，以解决设计中存在的问题，但它畅通的信息交流 渠道为提高设计效率和加快开发周期提供了必要的基础，但d i c e 对s t e p 标准重视不 够。 1 3 2c o n s e n s 计划 欧洲研究计划e s p r i te p 6 8 9 6c o n s e n s ( c o n c u r r e n t s i m u l t a n e o u se n g i n e e r i n g s y s t e m ) 是由西门子的f r a u n h o f e r 技术研究所与德国航空公司及a e g 合作研究开发 的不同厂家的软件之间进行数据交互的软件环境，其中主要内容是p i a ( p r o d u c t i n f o r m a t i o na r c h i v e ) ，该系统具有以下特色： 用框架集成了平行的工作组间信息流，便于相互之间的交互； 建立了内部数据模型，并建立工具集成描述语言t i d l ( t o o li n t e g r a t i o n d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，用于指导相关的数据库建模。 该系统借鉴了s t e p 建模方式进行了系统建模，但并没有规定产品数据表达用s t e p 标准；该系统极为重视不同的c a e 工具间的信息交流并设计了相互之间的接口，但并 未就此给出彻底的解决方案；另外，从其他的欧洲研究计划如e s p r i t 计划6 0 4 1 m a r i t i m e ( m o d e l i n ga n dr e u s eo fi n f o r m a t i o no v e rt i m e ) 可以看出他们仅把产 品数据管理看做未来的解决方案。 1 3 3 关于p d ms c h e m a 的研究情况 i s o 一1 0 3 0 3 w 9 3 正在讨论制定p d ms c h e m a ，目前着重在讨论覆盖全生命周期产 品的概念与结构的概念，初步认为p d ms c h e m a 所覆盖的产品模型包括a p 2 1 4 、a p 2 3 2 、 a p 2 0 6 等协议。 p d ms c h e m a 由p r o s t e p 和p d e s 公司合作开发，目的是要在产品数据管理领域提 高s t e p 应用协议a p 之间的互操作性。目前发展情况，p d ms c h e m av 1 0 只涉及a p 2 1 4 和a p 2 0 3 的e n t i t y ，即把所涉及的e n t i t y 全部分组，进行命名和定义的归纳统一， i i 海交通大学工程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 有许多分组需要进一步讨论，有些分组仅仅提出名称来还没有解决。 1 3 4 关于0 m g 的p d me n a b i e r s 研究情况 o m g 在1 9 9 6 年为了建立基于o m g 的0 m a ( o b j e c tm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ) 上的p d me n a b l e r s 向p d m 开发商提出了需求征询r f p ( r e q u e s tf o rp r o p o s a l ) ，目 的是要建立c o r b a 之上的可互操作的p d m 统一操作接口。根据o m g 的资料已有包括 d e c 、富士通、i b m 、m e t a p h a s e 等六家厂商提出了他们的建议，但他们不保证建议在 他们的产品中实施。o m g 寻求建立由p d m 提供服务的标准接口，适用于o r b ( o b j e c t r e q u e s tb r o k e r ) 的这些接口将提供所需要的标准以支持分布式产品数据管理环境及 对不同的p d m 系统提供标准接口。对o m g 给出的八个需求，六厂家共给出1 2 个接口 描述，该方案的系统研究正在进行中。 1 3 5 国家8 6 3 c i _ s 关键技术攻关项目 1 9 9 5 年，国家科委从战略的角度将并行工程列为c i m s 的进一步发展方向，设立 了关键技术攻关项目，对并行工程的方法和技术进行系统化的研究，开发与应用( 国 科高字 1 9 9 5 0 4 9 号) 。该项目由清华大学，航天工业总公司第二研究院，北京航空 航天大学，华中理工大学和上海交通大学共同承担协作完成。其研究目标为：改进某 结构件开发过程，建立相应的多功能产品开发队伍，利用并行工程的方法和技术缩短 产品开发周期3 0 一4 0 ，降低废品率5 0 ，同时降低产品成本，提高产品质量。解决 一批关键技术的研究、开发、验证和应用工作。为我国企业9 7 年之后实施并行工程 提供参考模式，减少风险，培养人才队伍。 该并行工程环境中工程分系统是用以提供产品并行设计的辅助工具，支持产品 的设计过程。工程设计分系统以c l m s 信息集成和c a e c a d c a p p c a m 为基础，扩展面 向装配的设计( d f a ) 和面向制造的设计( d f m ) 功能，实现基于产品数据管理系统( p d m ) 的并行设计和产品生命周期的数据定义。工程分系统体系结构如图卜7 所示。虽然其 中的产品数据管理系统为把p d m 概念引入我国做出了贡献，但在这个项目中仅进行了 应用研究。 亘豆二 臣亘亟正 卉 8 设件 计& ” 产品t 据幕靛【p d m ) 图1 - 7 工程分系统的体系结构 f i g u r e1 - 7s y s t e m a t i cs t r u c t u r eo f e n g i n e e r i n gs u b s y s t e m l 海交通大学t 程硕士专业学位论文 第一章p d m 技术综述 1 4 本文结构及各章节之间的关系 第一章从p d m 技术的研究背景、形成与发展、基本概念及国内外研究状况对p d m 进行了技术综述。第二章进一步论述了p d m 的内涵、体系结构、系统特点、功能组成 以及与m r p 的联系与区别。第三章从图档及文档管理、产品结构及产品配置管理、项 目管理、流程管理及通知管理、工艺及工艺分工路线管理、用户管理几个方面，对威 孚公司p d m 做了详细的需求分析。第四章根据威孚公司对产品配置的需求，在研究配 置理论及国际流行p d m 系统产品配置管理的基础上，设计了一套适用于威孚公司管理 需求的产品配置方法，提出了具体实施