（机械电子工程专业论文）pdm实施和基于pdm的信息集成技术研究.pdf

浙江工业大学硕士论文 p i ) m 实施和基于p d m 的信息集成技术研究 摘要 产品数据管理( p d m ) 是一门以信息技术为基础、以产品为核心、集 成和管理所有与产品相关的信息和过程的技术，是近几年来c i m s 领 域中发展最快的技术之一，是企业信息化建设必不可少的工具。本文主 要阐述了以下几方面内容： 1 ) 从p d m 技术产生的背景入手，分析p d m 技术的发展现状和发 展趋势，系统介绍p d m 的主要功能和体系结构以及实现p d m 系统的相关支撑技术。 2 ) 提出p d m 在企业实施的一般路线和方法，并总结出p d m 实施 失败与成功的因素。 3 ) 在对某模具企业进行需求调研的基础上，针对该企业生产特点 和管理模式，提出了该企业对p d m 的功能需求，实施了适用 于该企业的基于s m a r t e a m 的客户化p d m 系统并详细介绍了 该系统的实施方法以及实施关键技术。 4 ) 使用s m a r t e a m 提供的强大二次开发包开展s m a r t e a m 系统的 二次开发工作，以满足企业的特殊功能需求。 5 ) 着重介绍了s m a r t e a m 系统在该企业的实现和应用。 6 ) 在研究基于p d m 的信息集成技术基础上，针对该企业实际情 i i 浙江工业大学硕士论文 况，提出并实现了基于b o m 的p d m c a d c a p p e r p 的信息集 成方法。 该项目的研究及应用成果，对其它企业实施p d m 系统提供了一个 良好的工程范例。 关键词：p d m 实施，s m a r t e a m ，信息集成，b o m ，c a d ，c a p p ，e r p i l l 塑坚王些查兰堡主丝兰 s t u d yo ni m p l e m e n t a t i o no fp d m a n dt e c h n o l o g yo fi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nb a s e do np d m a b s t r a c t p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ( p d m ) i s a t e c h n o l o g y b a s e do ni n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y , f o c u s i n go np r o d u c ta n di n t e g r a t i n ga n dm a n a g i n ga l l o ft h ei n f o r m a t i o n a n dp r o c e s s e sr e l a t e dt op r o d u c tp d mt e c h n o l o g yi s o n eo ft h ef a s t e s td e v e l o p i n g t e c h n o l o g i e si nc i m s d o m a i ni nr e c e n ty e a r sa n di sa na b s o l u t e l yn e c e s s a r yt o o lf o r e n t e r p r i s ei n f o r m a t i z a t i o n t h ep a p e rm a i n l ye x p a t i a t e so n t h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 ) f r o m t h eb a c k g r o u n do f e m e r g i n go f p d m ，t h es t a t u sa n dt r e n do fd e v e l o p m e n t o fp d ma l es u m m a r i z e da n dm a i nf u n c t i o na n ds y s t e m a t i cs t n l c n 】f eo fp d m s y s t e m a n dr e l a t e d s u p p o r t i n gt e c h n o l o g y o f r e a l i z i n g p d ms y s t e a ma r c i n t r o d u c e d s y s t e m a t i c a l l y 2 ) i tp u t sf o r w a r dt h eg e n e r a lr o u t e sa n dm e t h o d so fi m p l e m e n t a t i o no f p d mi n e n t e r p r i s e sa n dc o n c l u d e st h ef a c t o ro f f a i l u r ea n ds u c c e s si ni m p l e m e n t a t i o no f p d m 3 ) b a s e d o nt h er e s e a r c ho f r e q u i r e m e n to f e n t e r p r i s e ，i nr e s p o n s et oc h a r a c t e r i s t i c s o f p r o d u c t i o na n dm m m g e m e n t m o d eo fe n t e r p r i s e ，ap d ms y s t e mb a s e do n s m a r t e a mw h i c hw a sa p p l i c a b l et ot h i se n t e r p r i s ew a ss e tu p i te x p l a i n st h e i v 塑坚王些盔兰堡主堡_ 义一 i m p l e m e n t a t i o n m e t h o da n dt h ek e yt e c h n o l o g yo f t h ei m p l e m e n t a t i o n i nd e t a i l s 4 ) i nr e s p o n s et ot h es e p e c i f i cr e q u i r e m e n to f e n t e r p r i s e s ，ap o w e r f u la p i l i b r a r y 口r o v i d e db ys m a r l e a mi su s e dt oc a j t yo n t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to f t h e s m a r t e a m 5 1i ti n t r o d u c e se m p h a t i c a l l yt h er e a l i z a t i o na n da p p l i c a t i o n o ft h es m 甜r e 锄 s y s t e m i nt h ee n t e r p r i s e 6 1a f t e rr e s e a r c h i n gt h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y b a s eo np d m ，i n r e s p o n s et o t h ee n t e r p f i s e ，ss i t u a t i o n ，a 1 1i n t e g r a t i o nm e t h o dw h i c h b a s e do n b o mi sr a i s e da m o n g t h ei n t e g r a t i o no f p d m c a d c a p p e r p t h er e s e a r c ha n da p p l i e dr e s u l to f t h i sp r o j e c ts e t sag o o de n g i n e e r i n gm o d e l f o r t h ei m p l e m e n t a t i o no fp d m i no t h e re n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：i m p l e m e n t a t i o no fp d m ，s m a r t e a m ，i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o n ， b o m ，c a d ，c a p p ，e r p v 浙江工业大学硕士论文 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业 大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 林允冬f 日期：沙哆年尹月移日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 i 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密巨t ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：木未凡磊t 日期：彬年? 月z 口日 导师签名： 族j i 茸日期：函。婷幸月z b 日 浙江工业大学硕士论文 第一章绪论 随着工业生产中先进的设计与制造手段被采用，特别是计算机技术和c a x 技 术的应用，使企业的产品研发能力和市场竞争能力大大提高，生产力得到了促进和 发展，效益明显提高。但与此同时，产品研发过程中的设计数据和技术文档信息呈现 出”信息爆炸”的增长之势。另一方面，企业各个部门使用的各种应用系统之间，缺乏 有效的信息传递和转换，不利予产品数据的使用和管理。产品数据管理( p d m ) 正 是在这一背景下产生的一种新的信息管理的思想和技术，利用p d m 可以对企业数 据进行有序化和结构化管理以解决上述企业管理中遇到的问题。 1 1 产品数据管理的概念 p d m 是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) 的缩写，是指某一类软件 的总称。1 9 5 2 年2 月，c l m d a t a 公司总裁e dm i l l e r 对p d m 的定义是：p d m 是管理所有 与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息包括：零部 件信息、产品结构，结构配置、文件、c a d 文档、扫描图像，审批信息等：与产品栩 关的所有过程，包括过程( 生命周期，工作流程，审批发放，工程更改等) 的定义与 监控。 1 9 9 5 年9 月g a r t n e rg r o u p 公司给出的定义是这样的：p d m 是以软件为基础的技 术，它将所有与产品相关的信息和所有与产品开发相关的过程集成在起。与产 品相关的信息有c a d c a m c a e 文件、产品配置、材料清单、电子表格、供应商情况 等。与生产过程相关的过程有工艺路线的设计、加工工序、过程的审批权限、版 本、工作流程、人员组织等。由此可见，p d m 将产品从概念设计、工程分析、结构 设计、详细设计、工艺流程设计、制造、销售、值到产品消亡的整个产品生命周 期内的所有数据，。按一定的模式加以定义、一组织和管理，使产品数据在整个生命 周期内保持一致和共享，为企业的设计和生产构造了一个并行产品开发和管理的 环境。 综合上述两个定义，根据本文作者的研究和体会，可以这样理解p d m ：从产品来 看，p d m 系统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念， 浙江工业大学硕士论文 及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。从过程来看，p d m 系统可协调组织 整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布等过 程事件。可以说：p d m 是依托i t 技术实现企业最优化产品设计管理的有效方法， 是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物，是计算机技术与企业文化相结 合的一种产品。 1 2 企业为什么需要p d m 1 ) 企业自身发展的需要 随着市场的竞争越来越激烈，制造企业要想提高自身市场响应速度，即缩 短交货期，除了缩短产品开发周期别无它法。然而企业内部的信息提取和管理 已经严重阻碍产品开发周期的缩短。 2 ) 企业信息化的需要 企业的信息化在定的意义上说就是企业的虚拟化和数字化，p d m 作为管 理与产品相关的所有数据的一门新技术，其应用与实施应该是解决上述问题的 一个有效的突破口。这是因为( 1 ) p d m 是数字化环境里的管理工具。( 2 ) p d m 是信息传递与沟通的桥梁。( 3 ) p d m 是制造信息系统的集成平台。 3 ) 企业信息集成的需要 在2 0 世纪的6 0 ，7 0 年代，企业在其设计和生产过程中开始使用c a d 、c a m 等 技术，新技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于制造企 业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但都自成体系，彼此之 间缺少有效的信息共享和利用，形成所谓的”信息孤岛”。在这种情况f ，许多 企业已经意识到：实现信息的有序管理将成为在未来的竞争中保持领先的关键 因素。p d m 正是在这一背景下运行而生的一项新的管理思想和技术。 4 ) 企业信息有效性的需要 每个企业都有大量的图档和文档，如果这些图、文档用手工方式、纸介质 方式传递和管理，那么这些信息的正确性和一致性将难以保证 1 3 课题的来源 本课题来源于浙江省科技厅重大科技攻关项目“基于_ l | | e b 的产品创新开发平 2 浙江工业大学硕士论文 台研究及其在模具行业中的应用”的子系统p d m 实施子系统。 1 4 论文的研究目的和研究内容 1 4 1 研究目的 浙江某模具企业是一家以汽车车灯模具为主要产品的模具企业。模具是工业 生产的基础工艺装备，模具工业是国民经济的支柱产业。该公司在长期的产品开 发中积累了许多的经验，同时产生了大量的数据信息资料，包括电子文档、不同 c a x 软件产生的三维模型，二维图纸等等。这些信息对于一个企业来说是宝贵的经 验资料，可以为以后的产品开发工作提供不少的借鉴。因此，如何管理和利用好 这些宝贵的数据资料成为一个迫切需要解决的问题。 该公司目前已经使用了c a d c a e c a m 技术，但应用层次不高，管理中存在着种 种问题如目前的档案管理还局限在纸质文档和零散的电子文档阶段，文档相互孤 立，没有联系，不便于数据的查询和共享。产品整件明细表、产品整件汇总、产 品外购件汇总表等报表的拟定需人工干预，造成重复工作，数据一致性差，不仅 工作量大、费时、且易出差错，严重影响产品的研制周期。同时大量运用计算机 辅助设计工具生成的产品数字化信息因未进行有效的管理而造成资源的严重浪 费。 因此，由浙江某模具企业，浙江省科技厅和浙江工业大学机电学院三方合作， 成立t p d m 实施小组，欲对该企业的管理模式进行重新构造，开发适合该企业的p d m 系统，实现对所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的高效、快捷、方 便地管理，力图从根本上扭转数据管理混乱低效的被动局面。同时也为今后进一 步提高p d m 在制造企业实施应用提供一个良好的工程范例。 1 4 2 研究内容 本文的主要研究内容有两项：p d m 的实施和基于b o m 的p d m c a d c a p p e r p 信息 集成方法的实现。本文具体内容如下： 系统概述y p d m 的发展现状和发展趋势、系统介绍t p d m 的主要功能和p d m 的一般体系结构： 浙江工业大学硕士论文 实施了适用于某模具企业的基于s m a r t e a m 的客户化p d m 系统并详细介绍了 该系统的实施方法以及关键技术： 对s m a r t e a m 在某模具企业的实施结果进行了实例验证： 研究了基于p d m 的信息集成技术，针对该企业实际情况，提出了基于b o m 的p 鲫c a d c a p p e r p 集成方式； 4 浙江工业大学硕士论文 第二章产品数据管理技术概论 2 1p d m 产生的背景、现状和发展 2 1 1p d m 产生的背景 对于制造企业而言，c a x d f x 等技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了 新的挑战。虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但都自成体系，彼此之间 缺乏有效的信息共享和利用，形成所谓的“信息孤岛”。p 删的产生正是建立在现 代企业对信息管理的需求这个大的背景下的。下面就对这一背景进行简要的叙述。 进2 , 2 0 世纪末，以信息技术为主要特征的高新技术飞速发展，推动了技术进 步和经济全球化，加速了技术革新、管理革新，企业面临的商业环境和市场环境 发生了根本的变化。具体表现在以下几个方面： 1 技术进步和高新技术的应用，信息量急剧增加 2 全球化市场与全球化竞争 3 用户对产品的需求呈现多样化和个性化 4 产品更新换代加快，生命周期缩短，人们对交货期的期望越来越高 5 生产方式的多样化 但很多企业在技术、管理、技术与管理的协调发展以及适应新的生产模式和 管理模式等方面还存在一些问题，影响了企业的竞争能力和向现代企业的发展。 这些问题具体表现在： ( 1 ) 设计手段和加工技术落后 方面，总体上，c a d 技术在企业的应用还未完全普及，仍有_ 小部分中小企 业还使用手工绘图方式。设计效率低。另一方面，有些企业虽然采用了c a d 技术， 大多数采用的是二维c a d 软件，虽然提高了绘图速度，使设计人员从繁重的体力劳 动中解脱出来，但在解决复杂产品的设计、分析和优化、零部件之间的干涉、结 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方面还存在不少问 题。另外，加工过程自动化程度低。目前数控加工还不普及，大量的零部件还是 浙江工业大学硕士论文 由手工操作的机床加工，工艺准备期长，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。由于工艺编制手段落后，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。有些企业虽然采用了先进的数控机床，却仍采用手工编程，结果还是难以 加工复杂的产品，也无法充分发挥数控机床的作用。 ( 2 ) 管理落后 特别是技术先进性与管理落后的矛盾日益突出。在一小部分企业中，由于使 用手工设计，全部图样资料由资料室统一人工管理。资料室的管理人员对这些图 样和技术资料进行编号，装订成册，装入文件柜中，当工程技术人员和企业管理 干部等要查询这些资料时，需要通过一定的手续在密级允许的情况下向资料室借 阅。应用c a d 技术后，大部分电子资料存放在计算机内，部分工程图样在资料室， 这种手工管理方式已经不能适应c a d 技术的应用。因此，在应用c a d 技术提高设计 能力和设计效率，特别是采用三维模型设计、有限元分析验证和机构运动仿真等 手段。大大提高了设计质量，减少了差错、降低了返工率，大大提高了企业的产 品开发能力和市场竞争力。但另一方面，c a d 技术的全面推广，却给数据管理带来 了更多的困难，数据管理落后的问题更为明显，主要表现在： 1 ) 信息共享程度低。目前，企业应用中的计算机辅助工具和信息系统c a d ，c a m ， c a p p ，m i s 等都是局部的、面向企业某个部门的应用系统，产生的数据涉及产品的 不同方面。这些互不兼容的软件系统出于采用不同的操作系统、网络系统、数据 库系统等软件环境，所产生的数据不能由一个企业级的计算机应用系统来管理， 而常常以不同的格式和介质存储于不同的计算机系统中，从而无法在设计、工艺 和制造部门进行有效地实现信息共享与传递，从而形成“信息孤岛”。 2 ) 信息传递速度慢。在大部分企业中，信息传递主要是通过书面文件、报表及电 话等联系方式，因而无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息，不能实时反映 设计过程中的变化，不能随时跟踪整个产品设计和制造的进展情况。 3 ) 文档管理落后。在产品的设计过程中，不仅会产生大量的文件和图样，同时要 多次查询和充分利用已有的设计数据。手工管理和维护这些数据会浪费大量的人 力资源和空间资源。应用c a d 技术，要求计算机把大量的图样和技术数据进行有效 的管理，在需要时，能够方便、快捷地查询和获取所需的技术资料，能根据项目、 设计者、工作阶段、审批状态、日期、类型以及预先定义的各类参数，如材料、 6 浙江工业大学硕士论文 重量和加工方法等进行查询。在查询时，不仅可以查到当前的资料，还可以查到 过去的或者类似的相应资料。另外，也要求计算机详细记录设计、加工过程中的 原始资料及相应的更改信息，用不同的版本来描述当前有效的数据要求计算机系 统的管理人员能够根据各类人员所担任的不同职责，分别赋予不同的权力，处理 不同范围的资料。同样，对资料也应根据不同使用范围设置不同的密级，保证各 类资料的安全和保密。 4 ) 设计方式陈旧。长期以来，产品开发沿用传统的顺序工程方法，遵循“概念设 计详细设计一过程设计一加工制造一实验验证一设计修改”的流程，但由于该 方法在设计的早期不能全面地考虑设计下游的可制造性、可装配性、质量保证等 多种因素，导致所制造的产品存在诸多缺陷从而对设计进行多次更改，造成设计 改动量大、产品开发周期长、成本高等状况，难以适应激烈的市场竞争。 5 ) 应用集成系统效率不高。不同的应用软件目前只能做到几何拓扑层信息的直接 分享和交换，其他诸如特征、操作层信息还难以真接交换。 ( 3 ) 新的生产模式 如c i m s 、并行工程、精益生产、敏捷制造等，对信息管理技术提出了更高的 要求，不仅要求支撑技术能够支持多学科领域专家协同工作，而且要求把产品信 息和开发过程有机地集成起来，做到在正确的时间，把正确的信息以正确的形式 送达到正确的人。 由于以上诸多方面对信息管理的需求，呼唤一种新的信息管理技术。产品数 据管理正是这样一种新的信息管理思想和技术。它阱软件技术为基础，以产品为 核心，实现对产品相关的数据、过程和资源的集成化管理技术。 2 1 2p d m 技术现状 ( 1 ) 国外p d m 技术现状 1 ) p t c 公司的w i n d c h i u w i n d c h i l l 系统是一个完全构架在w e b 之上的、基于标准及开放式的体系结构， 它的运行环境是一个典型b s 三层架构系统。它是在通用的w e b 浏览器内操作简便 的网页，可以通过j a v a a p p l c t s 、s e a r c he n g i n e 、u r l 、e m a i li n t e g r a t i o n 、上厂f 载 服务、集成p l u g i n 辅助应用程序链接供应商及合作伙伴的信息库的功能，利用 浙江工业大学硕士论文 i n t e m e t 、w e b 和j a v a 方面的优势，w i n d c h i l l 能够提供完全符合特定企业业务需求的 产品信息管理解决方案。 2 ) s d r c 公司的m e t a p h a s e m e t a p h a s e 是享誉全球的企业级产品数据管理系统。其优秀的体系结构，成熟 有效的实施方法学为众多的企业带来了成功的喜悦和实实在在的好处。m e t a p h a s e 基于j a v a 的技术、友好的用户界厩及高级的w e b 使能器技术可以使整个企业通过局 域网、内联网和互连网等网络资源来收集、管理和共享产品信息，任何一个用户 都可通过w e b 浏览器获得m e t a p h a s e 产品的全部功能。m e t a p h a s e 在业界广泛使用， 其优秀的体系结构和以w e b 为中一1 1 , 、以对象为导向的强大的信息集成技术，提升了 在整个企业内部进行产品知识和生产过程的数据交流的能力，能大规模地提高企 业的产品创新能力。 3 ) i b m 公司的s m a r t e a m s m a r t e a m 是全球第一个基于w i n d o w s 平台开发的产品数据管理系统。它提供工 作组( w o r k g r o u p ) 和企业级( e n t e r p r i s e ) 的p d m 解决方案。不仅帮助设计工程师更 有效地完成象文档管理，版本管理和跟踪设计数据等任务，还帮助整个企业内部 各部门间及时获取最新数据信息，并将c a d 系统中生成的数据自动发送到相关的生 产车间或采购部门。s m a r t e a m 采用人们熟悉的w i n d o w s 环境的通用操作方法与规 则，用户界面友好。s m a r t e a m 还提供了丰富的开发工具，可以集成多种应用软件。 4 ) u n i g r a p h i c s 的i m a n i m a n 的w e b 产品包括i m a n w e bb r o w s e r 和i m a n w e br e v i e w e r 两个模块。 i m a n w e bb r o w s e r 适合于那些不生成数据的用户，他们只用它来浏览已经存放在 数据库中的信息。在通过因特网登录到i m a n 后，用户能搜索数据库中的指定信息。 i m a n w e br e v i e w e r 能使一些用户增加与存放在i m a n 数据库中信息的交互，这些用 户不仅能查找和阅读文档，而且能通过方便的标注工具进行注释，直接以电子形 f rj 式认可或拒绝某些信息。 ( 2 ) 国内p d m 技术现状 目前对于国内企业，工程设计部门的c a x 应用已经酱及并逐渐成熟，己具备， 实施p d m 的条件。近几年p d m 产品也有了很大发展。 1 ) 清华同方软件公司承担了国家8 6 3 自动化领域c i m s 主题重大目标产品“基于 c o r b a w e b 的产品数据管理系统”，该项目在c o r b a 、j a v a 、产品结构和产品配置 浙江一【业大学硕士论文 管理等方面进行了深入研究。力争使国产p d m 产品进入国际先进水平行列。 2 ) 艾克斯特公司的x t p d m 解决了异构平台的集成性问题。对于u g ，p r o e ，i d e a r s ， s o l i d w o r k ，s o l i d e d g e 、等平台己经基本实现了集成，同时，对于基于这些平台 的c a m ，c a p p ，c a e 等系统也实现了有效的集成。 3 ) 欧磊科技有限公司的s m a r g r o u p 是由欧磊科技自主开发的产品数据管理应用软 件。系统支持数据库和电子保险箱分布式处理，支持数据库动态配置技术：采用了 基于c o m 技术。 4 ) 开目信息技术有限责任公司的开目p d m 开目p d m 在国内首先实现了产品的自动参数化配置，通过模块化大量使用通用 件，大幅提高了设计效率。利用j a v a 和中间件技术开发的基于浏览器的p d m j 报务功 能，使得企业能够进行分布式跨区域的管理工作。 2 1 3 国内外p d m 技术的应用状况 p d m 技术在全球范围的应用十分广泛，包括机械、电子、汽车、航空、航天以 及非制造业等领域。目前，汽车工业己经在全球范围内开始实施p d m 技术( 如福特、 通用公司等) ，航空航天工业应用p d m 技术对企业进行重组( 如波音、麦道公司等) ， 非制造业( 如交通、商业、电子出版等) 领域应用p d m 技术的增长速度也十分迅速。 p d m 系统在文档管理、变更控制、配置管理以及信息跟踪等方面也得到广泛的应用， 企业把它作为重组( 如技术重组、产品重组、信息重组等) 、并行工程、虚拟制造 等方面的基本技术。 p d m 是产品工业中发展最快的一种技术，它的应用给企业带来了非凡的成就。 目前，p d m 技术在国外已得到广泛的应用，尤其在欧美地区的发达国家中，p d m 的 应用比较广泛，也比较成功。据国外资料统计，实趋p d m 至少能降低工程成本1 0 ， 可缩短产品生命周期2 0 ，减少工程变更控制时间3 0 ，减少工程变更数量4 0 。同 时可帮助缩短引入新产品的时间，降低开发新产品的成本和新产品本身的成本， 改进产品和服务质量。美国c l m d a t a 公司调查的企业中，有9 8 的美国企业都已经 实施或正在实施p d m 。 目前，我国也有一些企业实施t p d m 。随着计算机应用的迅速发展，采用计算 机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争 9 浙江工业大学硕士论文 力的必由之路。 2 1 4p d m 技术的发展趋势 在最近几年里，p d m 技术和理念一直在快速地发展，许多新产品比前一代有了 重大改进。这些改进主要反映在产品适应能力、用户界霞、功能性、体系结构和 平台支持上。 1 ) p 蹦产品适应能力不断提高由于产品适应能力的改进，p d m 现在能适应各地 使用的名词术语、数据模型、过程模型以及其它特点，表现在通过p d m 产品的系统 配置能力，便能够适应各企业的不同需要。 2 ) p d m 的功能在继续改进一方面继续完善日常应用功能，另一方面不断加强实 用功能的支持，如过程和工作流管理、产品结构管理能力、分类和检索、计划项 目管理等，这些功能正被更多厂商重视和逐渐完善。 3 ) 体系结构日趋先进原来的p d m 数据库普遍使用商品化的关系数据库管理系 统。目前已有些p d m 系统在设计上采用面向对象技术，这是一个良好的开端。随 着面向对象技术在p d m 产业中越来越被广泛地应用，扩大了面向对象技术的应用范 围，使得面向对象的数据库管理系统技术向前发展。 4 ) 平台支持朝廉价方向发展u n i x 继续成为大多数实施使用的主要服务平台， 而另一个重大的变化是对p c w i n d o w s 和m a c i n t o s h e s 的支持更加的广泛。这种策略 显得非常重要，能够促进p d m 实施应用的范围。 5 ) w e b 使能技术w e b 是p d m 的一项非常重大的使能技术，它与i n t e r n e t 及 i n t r a n e t 一起，推动p d m 达到大众化。大家普遍感到，最终用户访问难是推广应用 p d m 的障碍之一，而w e b 提供一种通用的用户界面，其支持成本低，这对p d m 的应用 将起到推波助澜的作用。 6 ) 面向对象技术面向对象技术使用户能更好地控制数据，并使销售厂商更快 一 地支持这些系统，以响应用户越来越高的要求。现在很多的销售厂商对面向对象 的数据库的集成性、可恢复性和可测量性仍不满足，但是他们正在关系数据库的 上层创造面向对象的范式来啊应用户的需求。 7 ) 传送安全性越来越多的企业通过i n t r a n e t e x t r a n e t i n t e r n e t 来进行数据 的传送，必须采取一些措施来保证传送的安全性。加密技术在p d m 中的应用将越来 1 0 浙江：【业大学硕士论文 越普遍。 8 ) 与m r p e r p 集成实现基于p d m 的工程设计与管理系统( m r p e r p ) 的集成是实 现企业集成所面临的巨大挑战。管理系统的核心是产品结构，需要从p d m 将产品结 构传送到管理系统上，并且需要将产品结构从管理系统有效地反馈至r j p d m 上，以协 调全企业的工程变化。而管理系统的产品结构强调部件的定义及如何在车间内把 部件装配到一起，其产品结构是以“计划状态的”这样一种观点反映出来，推动 制造和装配，所以是面向材料和生产过程的：p d m 的产品结构则更多地面向产品干 什么以及怎样配置产品，它受设计工程师支配，以产品结构是“设计状态的”这 样一种观点反映出来，产品结构是在c a d c a m 系统上产生的。因此，p d m 与管理系 统的集成已经成为研究的重点之一。 2 2p d m 系统主要功能 p d m 为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品相关信息以及与产品相关 过程的机制和技术；p d m 系统包含多项功能，也有不同的功能划分方法。从面向应 用与系统支持的功能来看，一般包括电子仓库，面向应用的使用功能( 如文档控制、 变更控制、配置管理、设计检索与零件厍、项目管理等) ；从软件功能的组成来看， 一般包括电子数据存储和文档管理，工作流程管理，产品结构及配置管理，分类 与检索管理，项目管理，集成接口，用户化工具等。 下面对p d m 的主要功能进行概要性地介绍和分析。 2 2 1 奄子仓库与文档管理 1 ) 电子仓库 电子仓库( d a t av a u l t ) ，是在p d m 中实现某种特定数据存储机制的元数据( 管 理数据的数据) 库及其管理系统。它保存了所有与产品相关的物理数据和文件的元 数据，以及指向物理数据和文件的指针，如图2 2 1 所示。 浙江工业大学硕士论文 图2 2 1 电子仓库 对于大多数企业来说，一般使用许多不同的计算机系统( 服务器、工作站、p c 机等) 和不同的软件来产生产品整个生命周期内所需的各神数据，而这些软硬件资 源还可能分布在不同的网络平台上。在p d m 中，数据的访问对用户来说是完全透 明的，用户无需关心电子数据存放的具体位置，以及自己得到的是否为最新版本， 这些工作均由p d m 系统来完成。 电子仓库提供了对分布式异构数据的存储、检索和管理功能，同时还提供 了基于权限的访问控制，确保只有具有合法用户才能执行相应操作，避免了非法 和越权访问、操作，保证了元数据库及实际电子文件的安全。同时，在p d m 中电子 数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效，这样就便用户得到 的总是经过审批的正确信息。 电子仓库的类型和实现分为三种：集中式、分布式和联邦式，这同系统采用的 数据库分布方式有关。目前，大多数p d m 系统提供集中式或分布式电子仓库管理方 式，少数系统提供联邦式电子仓库管理方式因为其实现起来有一定难度。 为了保证数据的安全性、正确性和一致性，用户在存取p d m 系统的共享数据时， 都要通过检入( c h e c k i n ) 与检出( c h e c k o u t ) 操作以及相应权限检验。这就为p d m 系 统控制其内部管理环境和外部应用之间的数据传递提供了一种安全的管理手段。 电子仓库提供给用户的主要数据操作功能包括：数据对象的检入和检出：改变 数据对象的状态：按对象属性进行检索：数据对象的动态浏览与导航：数据 对象的归档：数据对象的安全控制与管理功能。 可以这样认为：电子仓库是p d m 系统中最基本、最核心的功能，是p d m 系统中其 它相关功能得以实现的基础。 2 ) 文档管理 浙江工业大学硕士论文 1 文档管理的对象 在产品的整个生命周期中与产品相关的信息是多种多样的。而这些信息以文 件或图档的形式存在，统称为文档。这些也就是文档管理的对象。在企业中，这 些文档分属于不同的部门，具有不同的动静态特征，由不同的人员管理。 2 文档的分类 文档具有不同的分类方法，有按照文件的来源进行划分的，有按照文件的动 静态特征进行划分的。如果按照文档存在的状态进行划分，可以将其分为文本文 件、数据文件、图形文件、表格文件和多媒体文件。 夺文本文件：描述产品性能的以文字描述为主的文件。如产品说明书，设计任务 书等。 夺数据文件：以数据为主的文件。如性能测试报告、有限元分析报告等。 呤图形文件：描述产品及其零部件的二维、三维图纸。 夺图像文件：为重新利用原有纸质图纸，老图纸经扫描得到的点阵数据文件。 夺表格文件：描述具有类似属性的零部件和结构关系。如按照一定格式组织的材 料明细表。 在p d m 中，往往通过文件夹作为连接零部件对象与文档的桥梁，通过对文件夹 的分类来达到对各种不同的文档进行管理的目的。 3 文档管理的功能 文档管理的方式一般分为两种：将文档进行“打包”管理，即将文档整体着 作一个对象，规定其名称、大小等描述信息，并将这些信息放至o p d m 数据表中，而 文档的物理位置仍然在操作系统的目录下，由p d l l l 提供管理该文档的机制；将文 档内容打散，将其内容分门别类放到数据库中，i 扫p d m 提供分类查询，或建立其与 其他数据库中对象的关联，并提供图示化的管理工具。对于文本文件、数据文件、 多媒体文件和图形文件则采用第一种的管理方式；对于表格文件则采用第二种的 管理方式，如产品明细表。 文档的管理功能一般包括以下几个方面：文档对象的浏览和导航文档的 分类归档管理文档的版本管理文档的安全控制 浙江工业大学硕士论文 2 2 2 产品结构和配置管理 产品结构与配置管理( p r o d u c ts t n 】c t i 】r ca n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 作为产 品数据组织与管理的一种形式，它以电子仓库为底层支持，以材料明细表( b i l l o f m a t e r i a l ) 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、管理和控制，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，如设计b o m 视图、制造b o m 视图、计划b o m 视图等。 ”1 产品结构与配置管理是p d m 的核心功能之一，利用此功能可以实现对产品结构与 配置信息和物料清单( b i l lo fm a t e r i a l s ) 的管理。产品结构与配置管理的基本功 能应包括：自动产生产品明细表；产品明细表的多视图管理；支持产品文档的查询； 系列化产品结构的视图管理；与制造资源计划( m r p l l ) 或企业资源计划( e r p ) 的集 成、支持规则驱动配置等。 1 产品结构管理 为了实现产品结构管理，首先要创建产品零件结构树，它由产品装配系统图、 产品零部件明细表( 包括通用件、标准件、自制件、外购件、外协件、原材料) 所产生，并用树状方式进行描述，树中的各个节点分别表示部件或组件，叶节点 则表示零件。这种图示方式反映了组成产品的各个零部件之间的层次关系。有了 产品结构树，管理者即可分层展开走不同分支的方法直观地找到自己所需地数据， 而不必考虑其物理位置。产品结构管理主要包括产品结构层次关系管理、基于文 件夹的产品文档关系管理和版本管理等。 a 产品结构层次关系管理 产品结构层次关系管理主要满足对单一、具体产品所包含的零部件的基本属 性的管理以及维护它们之间的层次关系。如图2 - 2 - 2 一l 所示，图中表示了产品零部 件之间的层次关系及每个节点包含的相应属性。通过这样的产品结构树图，根据 所给的查询条件，走不同的分支，就可以迅速地找到所需的数据，展开设定层次 中的零部件，根据需要可以输出相应的材料明细表( b o m ) 。 1 4 浙江工业大学硕士论文 图2 - 2 2 - 1 产品结构及其基本属性 b 基于文件夹的产品一文档关系管理 在p d m 系统中，对象( 如产品、部件、零件等) 与文档并不直接联系，而是通过 文件夹作为连接对象与文档的桥梁，通过文件夹的分类管理来实现对对象的各种 不同文档的分类管理。 图2 2 2 2 对象、文件夹和文档之i 司的关系 c 版本管理 一个设计对象在设计过程中不断被修改，会产生许多版本。p d m 的版本管理可 以管理事务对象和数据对象的动态变化情况，前者如零件、部件和文件夹等，后 者如各种文档。版本管理的模型有两种：线性版本模型和树状结构版本模型，线性 舨本模型是最简单的模型，它是根据版本产生的时间顺序依次排列的。它能够很 好地描述版本顺序产生的情景，但不能区分是新设计的版本还是前一个版本基础 _- 上修改后的版本。而树状版本模型正好弥补了这种缺点，它能够反映一种设计方 案的版本繁衍过程。 按照设计对象所处的不同状态，版本有不同的状态名。设计阶段对象的版本 称为工作版本。存放在共享电子仓库中待审批的版本称为提交版本。提交版本经 审核批准后，成为发放版本。在设计的某阶段时间内，若需要版本保持不变的状 态，则可以将它冻结起来，称为冻结版本。版本归档后称为归档版本。在不同的 浙江工业大学硕士论文 状态版本由不同的设计人员进行不同的操作。 2 产品配置管理 材料明细表是企业进行设计、生产、管理的核心，单一形式的材料明细表并 不能满足企业复杂产品信息管理要求，因为不同的部门对b o m 有不同形式和内容 的要求。为了满足这些要求，必须将产品结构中的零部件按照一定的条件进行重 新编排，得到该条件下的特定的产品结构，称为配置，其中的条件称为配置条件。 用各种不同的配置条件形成不同的产品结构，称为产品配置管理。产品配置通过 对与定单无关的产品结构的配置，产生满足特定功能的可销售产品。可以分为用 户选择配置和变量配置两种。通过配置管理可以建立产品的整体模型、建立产品 的配置规划、建立一致的产品材料清单( b o m ) 、建立产品更改的历史记录版本 管理等。产品配置的规则由用户自行选择，可以根据产品的版本或工作状态来决 定。 2 2 ，3 零件分类管理与检索 零件分类管理就是将企业生产的所有零件按其设计和工艺上的相似性划分成 若干类，形成零件族后加以管理。分类技术结合面向对象技术，将具有相似特性 的数据与过程分为一类，并赋予一定属性和方法，使用户能够在分布式环境中高 效的查询文档、数据、零件、标准件等对象。 零件分类并不是p d m 系统的目的，p d m 系统的目的在于通过零件分类，能够将 借助于零件