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广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 摘要 产品数据管理( p d m ) 是将所有分布于各种系统和介质的、与产品相关的 信息和与产品有关的过程集成在一起的关键使能器。从产品来看，p d m 能提 供产品设计、制造所需的全部数据信息，使全部有关用户能方便的存取最 新的数据。从过程来看，p d m 能帮助企业组织产品设计、完善产品结构修改、 跟踪进展中的设计，并可协调整个产品生命周期内的过程事件，并由此支 持和维护产品。 本文根据国内外p d m 应用实施现状，从p d m 系统基本功能入手，详细 研究了p d m 系统的功能模块及其应用。结合粉末冶金模具企业的特点和信 息化管理需求，提出了一种适合中小型粉末冶金模具企业的p d m 系统的创 建方法。并应用以上研究成果初步开发出粉末冶金模具p d m 系统部分模块， 并介绍了该系统的系统设计和实现过程并给出了系统运行实例。 论文主要内容如下： 1 、研究了粉末冶金模具p d m 系统的框架结构及其主要功能模块。 2 、研究了粉末冶金模具结构，并对零件进行分类，构建了模具产品结 构树模型。 3 、利用面向对象技术，结合粉末冶金模具企业的信息化需求设计了粉 末冶金模具p d m 系统数据库。 4 、根据粉末冶金模具企业的管理需求，定义了文档的版本模型和生命 周期模型，实现了对文档版本和生命周期的管理。 关键词：粉末冶金模具产品数据管理图文档管理产品结构管理 广西大学硕士学位论文 粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fp d m s y s t e m f o rp o w d e rm e t a l l u r g yd i e 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 t ( p d m ) i sa l le n a b l i n gt e c h n o l o g yt h a th e l p se n t e r p r i s et o i n t e g r a t ea l li n f o r m a t i o na n dp r o c e s s e sr e l a t e dt op r o d u c t st h a td i s t r i b u t ei nd i f f e r e n ts y s t e m a n dd i f f e r e n tm e d i t t m t op r o d u c t ，t h ep d mc a np r o v i d ea l li n f o r m a t i o nt op r o d u c t d e v e l o p m e n ta n dp r o d u c t i o n ，m a k ea l lr e l e v a n tu s e rc a ng e tt h el a t e s td a t ac o n v e n i e n t l y t o p r o c e s s ，t h ep d m c a nh e l pt h ee n t e r p r i s em a n a g ep r o d u c td e s i g n 、p e r f e c tp r o d u c ts t r u c t u r e m o d i f i c a t i o n 、f o l l o wt h ed e s i g n i n ga n dc o r r e s p o n da l lt h ea f f a i r si nt h ew h o l ep r o d u c tl i f e c y c l e t a k e st h et e c h n i q u ed e v e l o p m e n ti no u rc o u n t r ya n da b r o a df o rb a c k g r o u n d ，c o m b i n e d w i mt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h en e e d so fi n f o r m a t i o n - b a s e dm a n a g e m e n to fp o w d e r m e t a l l u r g yd i ee n t e r p r i s e s ，t h i sp a p e rg i v e sae x p a t i a t i o no fp d m sb a s i cf u n c t i o n s ，a n d g i v e sam e t h o do fd e v e l o p i n gap d ms y s t e ma d a p t a b l et ot h es p e c i f i cc h a r a c t e ro fp o w d e r m e t a l l u r g yd i ee n t e r p r i s e s a tl a s t ，s o m ef u n c t i o n sm o d u l e so ft h ep d ms y s t e mw h i c h a p p l i e st h ea b o v et h e o r i e sr e s e a r c hh a sb e e nd e v e l o p e d t h ep r o c e s so f p r o g r a m m i n ga n da n e x a m p l ea r ei n t r o d u c e di nt h ep a p e r t h em a i nc o n t e n t so f d i s s e r t a t i o na sf o l l o w s ： i t h ef l a m ea n dt h ec e n t r a lf u n c t i o n a lm o d u l e so f t h ep d ms y s t e mf o rp o w d e rm e t a l l u r g y d i eh a sb e e nr e s e a r c h e d ； 2 s t u d yt h ef r a m e w o r ko f p o w d e rm e t a l l u r g yd i e ，c l a s s i f yt h ep a r t s ，c o n s t r u c t e dt h e s t r u c t u r et r e em o d e lo f t h e p r o d u c t i o n ； 3 u s et h et e c h n i co f o r i e n to b j e c t ，c o m b i n e dw i t ht h en e e d so f i n f o r m a t i o n - b a s e d m a n a g e m e n to f p o w d e rm e t a l l u r g yd i ee n t e r p r i s e s ，t h ep d ms y s t e md a t a b a s eh a sb e e n b u i l t 4 d e f i n et h em o d e lo fl i f ec y c l em a n a g e m e n ta n dt h em o d e lo fv e r s i o n ，f m i s ht h el i f e 广西大学硕士学位论文 粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 c y c l em a n a g e m e n tf u n c t i o na n d v e r s i o nm a n a g e m e n tf u n c t i o n k e yw o r d ：p d mp md i ep s md o c u m e n tm a n a g e m e n t i i i 广西大学硕士学位论文 粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 第一章课题研究的背景、目的及内容 1 1 课题研究的背景及来源 随着国际产业结构调整和转移的趋势日益强劲，工业发达国家正在将大批的传统产 业向发展中国家转移，其转移的重点就是制造业，我国制造业的发展正面临一个难得的 机遇。为此，科技部在原攻关计划制造业信息化工程项目的基础上，整合8 6 3 计划和攻 关计划有关的科技资源，组织实旌制造业信息化关键技术研究及应用示范工程，以期大 幅度提高我国制造业的技术创新能力和国际竞争力，实现制造业产业结构的优化和升 级，以信息化带动工业化，用高新技术改造传统产业，实现我国制造业的跨跃式发展【1 1 0 “信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择，坚持以信息化带动工业化， 以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低。环境污染少、 人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”这是党的十六大报告对信息化建设的 精僻论述，这充分表明国家对推动企业信息化产业发展的决心。“十一五”提出了“推 进经济结构调整和经济增长方式转变”的战略规划，指出要加快产业结构优化升级，以 高新技术产业带动传统产业，加快发展先进制造业和现代服务业。提高资源利用效率， 降低物质消耗，提高经济增长质量和效益，实现可持续发展。坚持以科学发展观统领经 济社会发展全局圆。 我国制造业信息化的大潮己经滚滚而来。近年来，很多企业在工业生产中采用先进 的设计手段，特别是应用计算机技术、c a x ( c a d 、c a e 、c a p p 、c a m ) 及e r p 等技术， 大大提高了企业的产品开发能力、管理水平和市场竞争能力，促进了技术创新和生产力 的发展，使企业取得明显的社会效益及经济效益。但与此同时，产品设计、加工及管理 过程中的技术数据、技术文档和管理数据呈现出“信息爆炸”性的增长势头；另一方面， 企业各部门使用不同的应用系统，这些自动化单元之间缺乏有效的信息传递和转换，因 而形成“信息孤岛”；这些问题的出现严重影响了信息技术在企业的应用。面对“信息 爆炸”，解决“信息孤岛”的问题己突出的摆在企业各级管理人员和技术人员面前，己 成为制约企业发展的“瓶颈”0 1 。全球经济市场竞争愈来愈烈，现代企业面临着迅速把 产品投入市场的竞争压力。共性产品逐步向个性化产品转变，产品的生命周期越来越短。 市场需求个性化、高质量、低价格的产品，企业能不能采取现代信息新技术提高产品在 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 国内和国际上的竞争力是摆在企业决策者面前延待解决的问题。目前，许多企业已经意 识到，实现信息的有序管理与共享将成为在未来的竞争中保持领先的关键因素n ，。 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 ) 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，它以软件技术为基础，以产品为核心，实施对产品相关的数 据、过程和资源的集成化管理技术。p d m 是管理现代企业产品数据的一种新技术，它可 以充分合理地解决企业信息资源存在的各种问题。1 。 本文结合广西区科技厅攻关项目汽车关键零配件c a d c a m 模具设计和制造技术的 开发( 项目编号为 0 3 2 2 0 1 3 7 ) ，基于u g 做二次开发，设计一个c a d c a m 粉末 冶金模具c a d 专用模块的同时，开发出一个针对粉末冶金模具的p d m 子系统。 1 2 课题研究的目的和意义 国内很多中小型企业对p d m 的需求主要还是集中在图文档管理方面。因此，应该利 用现有的软件，组织人员开发满足企业的需求、符合自己管理习惯和技术水平的p d m 系 统，以提高企业的市场响应速度，产品创新能力和管理水平。 1 3 课题研究的主要内容 本课题主要任务是以汽车关键零配件c a d c a m 模具设计和制造技术的开发项目 为背景，以南宁英本公司实施p d m 应用为研究对象，运用国内外p d m 的研究成果，以我 国制造业实旌p d m 项目的情况为借鉴，结合粉末冶金模具p d m 应用的实际，拟研究内容 如下： 1 、研究粉末冶金模具p d m 系统的框架结构及其主要功能模块。对粉末冶金模具p d m 系 统应用中的图文档管理、用户管理、组织管理、产品结构管理、项目管理、库存管 理等关键问题进行研究分析。 2 、利用面向对象技术，结合粉末冶金模具企业的信息化需求设计粉末冶金模具p d m 系 统数据库。 3 、根据粉末冶金模具企业的管理需求，定义文档的版本模型和生命周期模型，实现对 文档版本和生命周期的管理。 4 、提出粉末冶金模具p d m 应用实施的一种模式和方法，为南宁英本公司及其它中小粉 末冶金企业p d m 应用实施提供一种基本的思路、框架和一些关键技术、问题的解决 2 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 方法。 1 4 运行及开发环境 ( 1 ) 软件开发环境： c a d c a m 软件：u n i g r a p h i c sn x 2 0 操作系统：w i n d o w sx p 编译环境：m i c r o s o f tv i s u a l c + + 6 0 数据库：s q ls e r v e r 2 0 0 0 ( 2 ) 硬件开发环境： 主频；c e l e r o n ( r ) 2 4 g h z 显卡：n v i d i ag e f o r c e 4m ) 【4 4 0 内存；5 1 2 m 3 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 第二章产品数据管理( p d m ) 概述 2 1 产品数据管理( p d m ) 概述 p d m 是p r o d u c td a t am a n a g e m e n t 的缩写，直接含义可以理解为产品数据管理的意 思。它是指某一类软件的总称。 随着c a d 技术的普及，越来越多的企业甩掉了图板，提高了设计效率，以往需要用 专门的资料库来存储的纸介质技术文件变成了需要用各种软件来进行编辑的电子图文 档。这种以文件存储信息的方式在电子图文档数量较小时，查询和编辑都比较方便。但 是，随着c a d 技术的全面推广，电子文档的管理数量急剧增加，原有的人工图纸资料管 理体系已经远远不能适应c a d 技术带来的革新，巨大的问题随之而来。例如，查询困难、 图档安全性得不到保障，版本不能统一等等。这些问题的出现严重阻碍了c a d 技术应用 的进一步发展嘲。 据调查，由于工程设计到制造系统缺乏产品数据的统一管理，导致产品设计时间增 加2 0 ，成本上升1 0 。产品数据管理系统( p d m ) 技术正是为适应c a d 技术的管理要 求而出现的电子数据资料管理体系。所以产品数据管理技术的应用对于企业是至关重要 的。p d m 是从9 0 年代初才开始在国际市场上形成软件产品的一项新技术，它是随着计 算机应用软件技术，特别是c a d 、c a p p 、c a m 等技术广泛、深入地应用于制造业而产生 的。计算机网络和数据库的成熟与普及为p d m 的发展奠定了基础，使p d m 技术成为实现 并行设计及产品的无纸设计制造的支撑技术。1 。 p d m 的基本原理是，在逻辑上将各个c a x 信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控 制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、 生产过程描述以及生产过程控制数据。技术信息系统和管理信息系统的有机集成，构成 了支持整个产品形成过程的信息系统，同时也建立了c i m s 的技术基础。通过建立虚拟 的产品模型，p d m 系统可以有效、实时、完整的控制从产品规划到产品报废处理的整个 产品生命周期中的各种复杂的数字化信息嘲”。 由于p d m 技术及其应用发展很快，因而企业界对p d m 的观点不尽致，对p d m 也有 着许多不同的定义，下面给出几个比较权威的定义“”： 著名的咨询公司c i m d a t a 将p d m 定义为：“p d m 是一种以软件技术为基础，以产品 4 广西大学硬士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 为核心，能帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品开发过程的工具，是实现对产品 相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。”p d m 系统中过程、资源、数据和产 品的关系如图2 1 所示。 g a r t h e rg r o u p 公司认为：“p d m 是个使能器，它用于在企业范围内构造一个从产 品策划到产品实现的并行化协作环境( c a p e ，由供应、工程设计、制造、采购、市场与 销售、客户等构成) ”。 d b u r d i c k 给出的定义是：“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 协作环境的关键使能器，一个成熟的p d m 系统能够使所有参与设计、维护的人们在整个 产品生命周期内自由的共享与产品相关的所有异构数据”。 图2 1 过程、资源、数据和产品的关系 f i 9 2 1t h er e l a t i o nb e t w e e np r o c e s s ，r e s o u r c e s ，d a t aa n dp r o d u c t 但是，这些只是单纯从技术的角度给p d m 下了一个的定义。真正意义上的p d m 远 不止如此。如果一定要探导p d m 究竟是什么，我们可以这样来定义它：p d m 是指企业 内分布于各种系统和介质中，关于产品及产品数据信息和应用的集成与管理，产品数据 管理集成了所有与产品相关的信息。企业的产品开发效益取决于有序和高效地设计、制 造和发送产品，产品数据管理有助于达到这些目的。p d m 是依托丌技术实现企业最优 化管理的有效方法，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。产品数据管理是帮助企业、工程师和其他有关人员管理数 据并支持产品开发过程的有力工具。产品数据管理系统保存和提供产品设计、制造所需 要的数据信息，并提供对产品维护的支持，即进行产品全生命周期的管理。 综上所述，可以将p d m 技术描述为：p d m 是将所有分布于各种系统和介质的、与产 品相关的信息( c a d 文件、物料清单b o m 、事务文件、电子表格等) 和与产品有关的过 程( 加工工序、工作流程等) 集成在一起的关键使能器。从产品来看，p d m 能提供产品 设计、制造所需的全部数据信息，使全部有关用户( 包括工程设计人员、财会人员、销 广西大学硕士学位论文 粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 售人员、采购员等) 能方便的存取最新的数据。从过程来看，p d m 能帮助企业组织产品 设计、完善产品结构修改、跟踪进展中的设计，并可协调整个产品生命周期内的诸如设 计审查、批准、变更、工作优化及产品发布等过程事件，并由此支持和维护产品。从狭 义上讲，p d m 仅仅管理与工程设计相关领域内的信息：从广义上讲，它可以覆盖到整个 企业中从产品的市场需求分析、设计、制造、销售、服务直到维护等整体生命周期过程 中的信息。 2 2 产品数据管理( p d m ) 的产生背景 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，使生产得到了巨大 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。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( 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间成正比，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： 如何缩短日趋复杂的产品开发周期以占有市场、并降低成本! 如何去适应快速变化的市 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机辅助技术的措施。 计算机辅助技术的应用，提高了企业图纸设计效率，但却给产品数据的管理带来了 更多的困难。随着c a d c a i l c a p p 等技术在制造业中的广泛应用，越来越多的数字化产 品信息输入计算机，成为企业生产赖以正常运转的依据。一个典型的产品研发流程中， 可能会有各种产品数据，它们生成并存在于产品研发的各个不同的阶段，以多种不同的 形式被存放于不同的地方，而且数量巨大。产品种类越多，使用时间越长，则数据量越 庞大，管理难度也越来越大，所有这些数据形成了现有企业繁杂庞大的数据流。而且企 业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统，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，由于这些互不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，并且大部分工作结果和几乎所有的中间过程，都以文档或其它的数据形式 6 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 存放于各个部门的计算机上，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”。再加上人员组织管理的不同，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。 数据膨胀对企业信息管理的挑战在下面几个方面表现得最为明显o ”： ( 1 ) 数据的标准化与共享性。企业的计算机辅助工具都是一些离散孤立的系统，由 于这些不兼容的软件产生的数据不能统一由一个企业级的计算机软件系统来管理，因而 无法在设计、工艺、制造以及管理部门之间有效地实现信息共享与传递。在数据交换方 面，今日之典型数据应用模式是文件交换模式，不同应用软件和系统之间存在着数据转 化的难题，未来之典型应用模式应该是以数据标准化为基础的数据共享模式。 ( 2 ) 数据的时效性。在产品研发和生产过程中，数据的变化是必然的、经常性的。 人们总是希望任何设计工程任务的变更能够及时地反映到数据变更上来，而且人们需要 及时得到最新的数据，希望就数据的变化进行实时的沟通，希望知道数据是否为当前可 用数据。因此协同设计环境是必不可少的。 ( 3 ) 数据的准确性和一致性。由于企业要满足用户个性化的需求，往往在现有定型 产品的基础上做变型设计，这样就可能产生大量的相似版本，这些新的版本怎样保存， 以前的历史版本怎样与新版本保持一致，另外，网络化协同设计要求设计人员需要得到 最新的数据，怎样得到准确的而且是最新的数据，是当前形式下要急需解决的问题。 此外，面对日趋复杂的产品开发任务，人们希望在基于计算机的产品研发过程中能 够对产品的结构有一个清晰、形象的描述，能够了解产品的结构和数据之间的物理及逻 辑关系，能够管理产品和控制结构中每一个子项的版本。这样的产品定义应该特别符合 人们对产品结构的一般认识规律，由总体到分支、由全局到局部、由产品到各个具体零 件。 产品数据管理( p 删) 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 来最非凡的成就。 p d m 作为企业集成开发的并行化协作环境，在提高企业产品开发能力。控制项目进 度、促成企业流程再造方面发挥了越来越重要的作用，在现代企业c i m s 中占有关键的 地位。以下列举的就是p d m 的一些重要优点“”： 7 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 1 提高设计效率 根据c i m d a t a 的调查统计显示，设计人员在信息查询、检索、等待图样、新数据的 存储等方面花费的时间约占设计开发时间的2 5 3 0 ，p d m 向设计工程师提供适当的 工具和访问权限，而无需知道到什么地方去寻找发布了的设计或者其他数据，以便数据 访问更加有效，大大缩短了设计过程。 2 缩短产品上市时间 影响产品进入市场的时间包括工程设计所花费的时间，用于审校上述工作成果所花 费的时间、任务交接之间的时间浪费和设计过程中修改错误所花费的时间。p d m 系统提 供给使用者以有组织的方式和界面来查询资料和设计工具，加速寻找正确版本的设计图 或文件，从而缩短设计所需要的时间，大幅度降低在产品开发期间( 特别是末期) 发生设 计变更的可能性和减少错误发生的几率。 3 提高设计与制造的准确性 p d m 系统提高的版本管理功能能够保证所有参与同一工程项目的员工采用同一数据 来工作，并且是及时和最新的数据，确保设计过程数据的一致性，减少了设计中的重复 和更改次数。同时在并行设计过程中，在设计的初期，就己经考虑了产品可制造性和产 品质量等因素。此外，当用户访问数据时，可以确保所有的主文件和历史记录的完整和 一致。 4 改善产品与服务质量 p d m 提供产品结构管理与配置管理，促进标准化零件和标准化设计的再利用，便于 企业采用模块化设计方法，以减少零件的数量，简化产品的制造和维护过程。另一方面， p d m 系统有助于企业进行并行产品开发，尽可能把修改工作量放在产品开发的初期，以 减少甚至消除在制造过程中因修改设计而造成的损失。 5 更好的管理工程变更 p d m 系统的版本管理允许在数据库里生成和保存任一设计的多个修改版本和改型。 使用户可以生成一个设计的多个替代方案，而不用担心前面的版本会丢失或意外被擦 去，而且每个版本和修订版都要“签字”和“标注日期”，消除对现有设计的任何分歧， 提供完整的变更审查线索。 6 更好的控制项目 在企业实施实际产品开发项目时，由于进行过程中失控而导致产品开发过程被推迟 的事情时有发生，因为项目进行过程中会产生大量的数据，很可能出现数据不一致的情 8 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 况。p d m 系统则可以保证准确的控制这些数据，使项目顺利进行。产品结构、变更管理、 配置管理和可跟踪性都是p d m 系统的特点，它还能通过自动数据发布和电子审签程序来 加强控制。这样，一项规定好进度的任务就不会被忽略。 2 3 产品数据管理( p d m ) 的发展 产品数据管理技术是从c a d c a i 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，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。由于那时需求尚比较单一及片面，因此人们根据自己的理解、自身特点及所面对 的应用问题，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。目前，由于新的 制造模式发展与应用，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 理对企业作为一个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、 组织方式的技术，具有强烈的企业运行模式的背景。 作为2 0 世纪末出现的技术，p d m 继承并发展了c i m 等技术的核心思想，在系统工 程思想的指导下，用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述，规范产品生 命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。p d m 的核心思想是设计数据的有序、 设计过程的优化和资源的共享。经过近些年来的发展，p d m 技术已经取得了长足的进步， 在机械、电子、航空航天等领域获得了普遍的应用。p d m 技术正逐渐成为支持企业过 程重组( b p r ) 、实施并行工程( c e ) 、c i m s 工程和i s 0 9 0 0 0 质量认证等系统工程的重要 使能技术。 从p d m 技术的发展来看，可以分为以下三个阶段：配合c a d 工具的p d i d 系统、专业 p d m 产品和p d m 的标准化阶段“”。如图2 2 所示 9 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 图2 2 产品数据管理的发展历程 f i 9 2 2t h ed e v e l o p m e n tp d m 1 、配合c a d 工具的p d m 系统 早期的p d m 产品诞生于2 0 世纪的8 0 年代初。在当时，c a d 已经在企业中得到了广 泛的应用，工程师们在享受c a d 带来好处的同时，也不得不将大量的时间浪费在查找设 计所需信息上，对于电子数据的存储和获取的新方法需求变得越来越迫切了。针对这种 需求，各c a d 厂家配合自己c a d 软件推出了第一代p d m 产品，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。第一代p d m 产品仅在一定程度上缓解了“信息孤岛”问题，仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力 和开放程度较低等问题，没有真正实现企业级的数据和过程集成。这一代p d m 产品的代 表主要有c o c y 公司的a u t o m a n a g e r 等。 2 、专业p d m 产品 经过对第一代p d m 产品功能的不断扩展，最终出现了专业化的p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 和u g s 的i l k n 等就是第二代p d m 产品的代表。目前市场上占据主导 地位的p d m 产品主要是第二代产品。与第一代p d m 产品相比，在第二代p d m 产品中出现 了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配 置的管理、对电子数据的发布和更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询 等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高，少数优秀的p d m 产品可以真正实 现企业级的信息集成和过程集成。这一代p d m 产品明确了p d m 系统在企业中的定位，即 系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据平台，各种c a x 应用如c a d 、c a p p 、c a e 的 l o 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 应用应当通过p d m 进行集成，以p d m 作为企业设计和工艺的数据管理中心和流程管理中 心。p d m 系统和其它管理系统如m r p i i 、m i s 等是相互协作的关系，p d m 主要负责企业的 设计领域，为企业提供各种产品工程信息，m r p i i 主要管理企业的生产领域，而m i s 系 统主要管理企业的各种管理信息。通过一定的接口将p d m 系统、m r p i i 和企业m i s 系统 连接起来，与自动化的制造系统相结合，构成了一个企业计算机集成制造系统( c i l j s ) 。 第二代p d m 产品在技术上取得巨大进步的同时，在商业上也获得了很大的成功。p d m 开 始成为一个产业，出现了许多专业开发、销售和实施p d m 的公司。 3 、p d m 的标准化阶段 第三代p d m 产品出现于近三四年，其标志性事件是1 9 9 7 年6 月国际o m g 组织公布 了基于c o r b a 的p d me n a b l e r 草案。作为p d m 领域的第一个国际标准，本草案由许多 p d m 领域的主导厂商参与制订，如i b m 、g d r c 、p t c 等。p d me n a b l e r 的公布标志着p d m 技术在标准化方面迈出了崭新的一步。p d me n a b l e r 基于c o r b a 技术，就p d m 的系统功 能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间的互操作提出了一个标准。这一标准的制订为新 一代标准化p d m 产品的发展奠定了基础。虽然这一草案仍然比较粗糙，但它毕竟标志着 p d m 产品的标准化走出了第一步。所谓使能部件，指的是实现或者支持一种特定的抽象 处理过程的物理实体，它通过提供共享产品数据的灵活方式来增强产品开发团队的能力 和效率“”。o m g 的目标是定义八类使能部件( 工程活动需求、工程变更、制造实现、文 档管理、产品结构定义、配置管理和测试维护等) ，使它们能够支持企业制造过程模型 中的产品开发过程。鉴于以上情况，通过c o r b a 规范以增强p d m 系统的可扩展性和与其 它系统的集成能力，这已经成为评定p d m 系统是否成功的标准之一。在“p d m 使能部件” 规范制定工作完成之后，遵循该规范中的使能部件对象界面描述和对象模型的p 叫系统 之间将能够实现： ( i ) 将一个p d m 系统的数据转移到另一个p d m 系统之中； ( 2 ) 实现p d m 系统的联邦机制( f e d e r a t i o n ) ，也即一个p d m 系统能够管理另一个p d m 系统中的数据。同时，通过该规范定义的统一的对象界面，其它制造系统中涉及的软件 系统( 如c a d 、c a m 和e r p 等) 可以调用这些对象界面所定义的服务而不必关注所对应 的具体p d m 产品，从而极大地方便系统的集成。由于在目前情况下，o m g 的“p d m 使能 部件”规范尚未最终形成，因此，p d m 系统将实现基于c o 船a 规范的p d m 服务封装机制， 一方面向用户提供符合标准的服务访问机制以利于二次开发和系统集成，另一方面为实 现最终的“p d m 使能部件”标准奠定基础。第二个标志性事件是1 9 9 7 年p t c 公司推出 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 了新一代p d m 产品w i n d c h i l l ，它是一个完全建立在i n t e r n e t 平台、基于c o r b a 和j a v a 技术上的产品。w i n d c h i l l 的出现使人们近年来关于新一代p d m 产品的构想变成了现实， 所以w i n d c h i l l 一经推出就获得了广泛的关注。 2 4 国内外p d m 研究现状 ( 1 ) 国内p d m 技术的研究和应用现状“” 近年来，产品数据管理技术日益成熟和发展，国外p d m 产品相继进入中国市场，引 起了我国企业界的广泛关注，尽管p d m 在我国刚刚起步，国内一些高校和研究机构也开 发出了一些p d m 产品，p d m 在企业的应用和实施正方兴未艾，p d m 产品市场在迅速增长。 在中国，有1 9 的企业p d m 系统已经实施完成，2 7 的企业已经部分实旌完成，1 1 的企业正在实施，3 7 的企业正在或准备进行p d m 选型，1 7 的企业有上p l m 的计划。 从调查结果看，中国p d m 应用并未全面普及，市场潜力仍很大“” 从企业选择p d m 系统的动机来看，排在首位的是要解决产品图纸及技术文件的规 范管理问题；其次是利用现有技术文件快速生成新产品；再次是解决产品数据的安全保 密问题；第四是与e r p 等其它应用系统的数据集成；第五是提高研发效率。从调研结果 看，企业在选择p d m 软件时主要还是关注解决产品图纸及技术文件的规范管理等最基 本问题，但对与其它系统的集成、设计流程的改进等的关注程度并不排在前几位。 从企业选型时考虑的关键因素来看，除了上面提及的p d m 应用动机外，功能、价 格、品牌、服务、实旌能力、技术水平等均是企业考察的重点。这一方面反映出企业越 来越成熟，选型越来越谨慎，另一方面也要求p d m 厂商在加强技术和销售能力、降低 软件成本的前提下，应更加强服务意识，提高实施能力，树立典型用户。在企业应用 p d m 系统的决策上，由研发部门决策、信息主管部门决策、领导集体决策、一把手决策 几种决策形式所占比例基本相当，这反映了不同企业对p d m 的认识水平有较大的差异。 广西大学硬士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 图2 3p d m 功能使用频度调查袁 f i 9 2 3u s a g ef r e q u e n c yc h a r to fp d mf u n c t i o n 从各功能模块的应用频度来看：图文档管理、权限管理、版本管理在使用p d m 系统 的企业中1 0 0 9 6 在使用，零部件管理、报表工具、存贮和备份、产品结构管理、数据安 全管理等使用频度也较高。设计协同、生命周期管理功能使用尚少。 图2 3p d m 功能满意度调查表 f i 9 2 3s a t is f a c t i o nc h a r t o fp 蹦f u n e t i o n 从各功能模块的使用满意度来看：存贮和备份、数据安全管理、图文档管理、 打印工具、权限管理、产品结构管理、报表工具、版本管理等功能的使用较满意。编码 管理、工程变更和配置管理使用满意度较低。 在应用集成方面，从调研的结果来看，均较好的实现了与二维c a d 和o f f i c e 软件 的集成，但在与三维c a d 、e r p 的集成等方面则有待完善。 综上所述，就我国的p d m 产品而言，主要从面向文档管理和面向简单的工作流程管 理入手，侧重于将现有的人工管理转变为计算机管理电子文档，并逐渐增加其功能，满 足企业级产品数据管理的要求。近年来，国内p d m 的研究和产品开发正在迅速发展，比 较成熟的商品化p d m 系统主要包括清华同方p d m 、华软公司的i n t e p d m 、南京同创公司 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 开发的同创p d m s 、中科院的凯思公司推出的凯思p d m s 、东北大学欧磊技术中心的 s m a r g r o u p 等。与国外的同类产品相比，国内的p d m s 产品普遍存在功能不够完善、开 放性不高等缺点，但符合国内企业的实际管理模式，价格也相对低廉，并且结合企业的 实际提供全面、深入的技术支持和服务，这对中小企业来说是一种最适合的选择。虽然 国外的p d m 产品功能齐全，但由于价格高，国内的中小企业只能望洋兴叹。 ( 2 )国外p d m 技术的研究和应用现状“”“” 早期应用p d m 技术的企业大部分都在美国，但最近几年，在北美、欧洲、环太平洋 地区，特别是日本和韩国以及其它许多国家，对p d m 的投资都在不断增加，显示出p d m 技术的应用呈现国际化趋向。一些先前从未实施这种技术的国家和地区，如印度、巴西、 中东等也开始应用p d m 技术，目前欧洲在p d m 上的投资增长率最高，投资额数量已经与 北美难分伯仲。 国外p d m 系统已普遍采用了面向对象的数据建模方法。随着面向对象的方法、分布 式技术的发展，国外p d m 系统的对象模型已逐渐发展为面向对象、支持分布式管理的单 一产品数据源的对象模型，如t e a m c e n t e r 、w i n d c h i l l 、e m a t r i x 、s m a r t t e a m 等。国 外的主流p d m 系统均提供了较为强大的过程模型支持。系统功能模块实际上就是由调用 核心基础服务的一组程序( 界面) 组成并能够完成一定应用功能的应用组件。国外p d m 软件都在不断丰富自己的功能模块，根据a m rr e s e a r c h 的研究报告，国外p d m 软件支 持新产品的定义和投放市场的工程，市场，操作和原料等6 3 种功能需求。应该说，国 外各个p d m 系统的功能模块已基本覆盖从产品概念设计到应用集成的各个业务层面“”。 国外各个p d m 系统之间的功能模块基本相同，但是存在一定差异。如t e a m c e n t e r 提供了产品配置管理、生命周期管理等具体的模块，部分基础功能满足了制造业的基本 需求，实施时利用现有模块和基础功能比较方便，在应用于制造业时有一定优势，而 e - m a t r i x 提供了较基础的系统构建框架，更加开放，但应用时配置工作量更大。 由于p d m 技术的兴起和发展，已经产生并形成了一个相关的新产业，涌现出一大批 软、硬件供应厂商，现在还有许多新的供应厂商在不断地进入这一领域。这些供应厂商 按照他们的产品和服务对象进行分组，他们的产品有支持全企业的，有支持工作团体或 部门的，有面向产品的，有面向文档的，有面向应用的，尽管欧洲有不少的供应厂商在 陆续加入这一行列，但是主要的国际供应厂商仍在北美。 1 4 广西大学硕士学位论文粉末冶金模具p d m 系统的研究开发 2 5p d m 的体系结构 p d m 系统的体系结构可以分为四层，即用户层、功能模块层、框架核心层和系统支 撑层。 一 二二二二】亟堕二二二 功能嫩 开发硼 电子剑聿与工作济程产j 晶 静尚零件族和编 系统管理 文档管理 管理配置管理码管理 园 徽崾 二二二堕竺!二 系统妇冁( 数麟雕物氆懒) 图2 4p d m 系统的体系结构 f i 9 2 4t h ef r a m eo fp d ms y s t e m ( 1 ) 用户界面层，为用户提供各种图示化的交互操作界面，包括各种菜单、对话框， 以及支持命令操作的输入输出。通过用户界面，用户可以完成p d m 系统中数据对象的操 作与管理。包括开发工具层和界面层。不同的用户在不同的计算机上操作p d m 系统都要 提供友好的人机交互界面。根据各自的经营目标，不同企业对人机界面亦会有不同的要 求。因此，在p d m 系统中，通常除了提供标准的、不同硬件平台上的人机界面外，还要 提供开发用户化人机界面的工具，以满足各类用户的专门的特殊要求。整个p d m 系统 和相应的关系型数据库都建立在计算机的操作系统和网络系统的平台上。同时，还有各 式各样的应用软件，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a t 、文字处理、表格生成、图象显示