（机械工程专业论文）型号研制生产中基于pdm的质量管理研究.pdf

型号研制生产中基于p d m 的质量管理研究 学科：机械工程 研究生签字：五见 指导教师签字：呷巾鳞 摘要 随着信息技术的飞速发展，数据成为企业中最重要的资源，形形色色的数据正在以令 人难以想象的速度急剧膨胀，制造企业正处于一个不断变化的动态环境之中。市场在变， 市场对企业提出的要求或者说市场给企业施加的压力也在变，这对制造企业提出了更新、 更高的要求。 在产品研发和生产过程中，特别是军工企业的型号研制过程，产品质量不仅仅是指对 产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的要求，更重要的是如何在产品 整个生命周期之内全面地满足用户的要求。为保证型号产品的质量，设计师们总是希望任 何设计工程任务的变更能够即时地反映到数据变更上来，怎样及时、迅速地获取型号任 务的质量信息，快速、敏捷地做出正确的反应，就数据的变化进行实时的沟通，这已经成 为制约型号质量进一步提高的关键。 本文首先对p d m 技术的发展及现状等基础理论进行了研究，文中拓展了p d m 的内 涵，认为p d m ( 产品数据管理) 是一门以信息技术为依托，以软件为基础，管理所有与 产品相关的信息( 包括电子文档、数字化文件、数据库记录) 和所有与产品相关的过程( 包括 制定流程、审批流程、更改流程) 的技术。它提供产品全生命周期的信息与过程管理，为 企业建立一个产品设计和制造的并行化的协作环境。 然后，对质量管理的内涵及发展状况进行了研究，结合p d m 产品全生命周期管理的 特点，对在p d m 集成总框架下构造以产品研制过程为主线、产品为核心的质量信息数据 库，满足质量数据的使用、查看、编辑等管理要求，构造产品研制过程质量包，提高质量 信息透明度，建立型号质量信息系统进行了技术分析。 在第四章，对型号研制过程中质量管理的需求进行了分析，建立了型号质量信息系 统框架模型，结合实际着重对有关实现方法进行了详细分析。 最后，作为对以上研究的验证，给出了开发的型号质量信息系统的功能介绍、主 要界面及流程图，讲解了系统实施步骤，对运行实例进行了描述，就其在x x x 研究所的 运行效果的来看，本文的研究成果是成功的。 关键词：p d m ；质量管理；产品全生命周期管理；型号 s t u d yo nq u a l i t ym a n a g e m e n t b a s e do np d mi nt h e p r o c e s so fp a t t e r nr e a s e a r c ha n dp r o d u c t i o n d i s c i p l i n e ：m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g s t u d e n ts i g n a t u ：川啪，l s u p e r v i s o rs i g n a t u r e ：玩 河“n 纳 a b s t r a c t d a t ab e c o m em o r ea n dm o r ei m p o r t a n tf o re n t e r p r i s e sa st h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t h e r ei sa nu r g e n tr e q u i r e m e n tf o rt h em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e st od e v e l o pt h e a b i l i t yo fc o p i n g 、析t l lt h ee x p l o d e dd a t a i no r d e rt om a k et h ee l i g i b l ep r o d u c t s ，d e s i g n e r sa l w a y sd e p e n d0 1 1m a n yd a t a i ti sk e yt o g e tr e l a t e dd a t aa sm u c h a sp o s s i b l ef o rm a n u f a c t u r e rt op r o d u c eh i 曲q u a l i t yp r o d u c t s t h es t u d yf o c u so nt h ed e v e l o p m e n t so fp d m t h e o r y c o n n o t a t i o no fp d mi se x t e n d e d ： p d mi sak i n do ft e c h n o l o g yi n c l u d i n gi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , s o r w a r et e c h n o l o g yt om a n a g e a l lt h ei n f o r m a t i o na n dp r o c e s s e sw h i c ha r er e l a t e dt ot h ep r o d u c t s t h et e c h n o l o g yp r o v i d ea l l t h ei n f o r m a t i o na n dp r o c e s sm a n a g e m e n to fp r o d u c t s i td e v e l o p sac o n c u r r e n te n v i r o n m e n tf o r p r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u r e t h ec o n n o t a t i o no fq u a l i t ym a n a g e m e n ta n dd e v e l o p m e n ti ss t u d i e da sw e l l t h ea n a l y s i s o fq u a l i t yd a t ab a s e ，r e l a t e ds e a r c h , d e v e l o p i n gm a n a g e m e n t ，d e v e l o p i n gm o d e lq u a l i t y i n f o r m a t i o ns y s t e ma r ed o n e f i n a l l y , t h eu s a g ea n dh o wt ou s et h et e c h n o l o g ya r ei n t r o d u c e d t 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a t t h es t u d yi ss u c c e s s f u l k e yw o r d s ：p d m ：q u a l i t ym a n a g e m e n t ；p r o d u c tm a n u f a c t u r em a n a g e m e n t ：m o d e l 学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间学位论文工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工 作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。大学有权保留 送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名： 1 盘包 叶衅 学位论文独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导 师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含本人已申请学位 或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名： 亟r 指导教师签名： 日期：归p 。 叶了畔 1 绪论 1 绪论 1 1 课题的研究背景 制造业发达是一个国家经济强盛的重要标志之一。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，市场竞争越来越激烈，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。企业要力争设计生产市场 需求的产品( p r o d u c t ) ，缩短产品的上市时n ( t n n e ) ，保证良好的产品质量( q u a l i t y ) ，降低产 品的综合成本( c o s t ) ，提供优质的售后服务( s e r v i c e ) 。 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基本成正比，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【l j 。 产品质量不仅仅是指对产品本身的性能、功能、外观、可靠性和使用寿命等方面的 要求，更重要的是指如何在产品整个生命周期之内全面地满足客户的要求，包括各种服 务要求，顾客对产品及其服务的满意程度是质量的度量。质量永远是衡量企业竞争力的 重要指标。谁能提供高质量的产品，谁能在产品整个生命周期之内提供高质量的服务， 谁就能够保住市场。这就要求企业的产品设计水平、制造设备和制造工艺水平、以及服 务水平要高。 随着信息技术的飞速发展，数据成为企业( 特别是制造业企业) 中最重要的资源，计 算机技术是信息技术的重要支撑。随着计算机应用技术在企业的日益普及，形形色色的 数据正在以令人难以想象的速度急剧膨胀，对今天的企业形成了巨大的压力擞据种 类繁多、管理难度大、数据检索不方便、数据流向不受控、数据缺乏安全性，数据共享 和重用困难等等，更为严重的情况是数据泛滥或称“数据失控”。如果我们所使用的应用 软件不止一个，而是多个，对一个企业来讲数据的复杂性尤显突出1 2 j 。 在产品研发和生产过程中，特别是军工企业的型号研制过程，数据的变化是必然的、 经常性的。为保证型号产品的质量，设计师们总是希望任何设计i 程任务的变更能够 及时地反映到数据变更上来，而且设计人员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。 制造企业正处于一个不断变化的动态环境之中。市场在变，市场对企业提出的要求 或者说市场给企业施加的压力也在变，这对制造企业提出了更新、更高的要求，而且这 些要求的内涵也在不断的变化。为达到产品t 、q 、c 、s 、e 的整体优化，并以最强市 西安工业大学工程硕士学位论文 场竞争力为目标，企业必须不断对原有的经营管理、制造技术、数据处理技术等多 个方面进行强有力的变革，改组自己的产品开发过程、处理和利用好产品设计和生产过 程中的数据，以缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量，最终达到提高企业 竞争力的目标【3 1 。 1 2p d m 技术的发展及研究现状 1 2 1p d m 的内涵 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。 c i m d a t a 曾这样定义：“p d m 是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过 程的工具。p d m 系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和 维护产品”1 4 j 。 而g a r t n e rg r o u p 公司给出的定义是这样的【5 】：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有关的过程集成到一起。产品有关的信息包括任何 属于产品的数据，如c a d c a m c a e 的文件、材料清单( b o m ) ，产品配置、事务文件、 产品定单、电子表格、生产成本、供应商状态等等。产品有关的过程包括任何有关的加 工工序、加工指南和有关于批准、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。包括了产品生命周期的各个方面，p d m 使最新的数据能为 全部有关用户，包括工程师、n c 操作人员到财会和销售人员均能按要求方便地存取。 现在大家都比较认同这样的定义： 产品数据管理( p d m ) 是- - n 以信息技术为依托，以软件为基础，管理所有与产品相 关的信息( 包括电子文档、数字化文件、数据库记录) 和所有与产品相关的过程( 包括制定 流程、审批流程、更改流程) 的技术。它提供产品全生命周期的信息与过程管理，为企 业建立一个产品设计和制造的并行化的协作环境 2 1 。 p d m 是一项新的管理思想和i t 技术，可以看作是一个企业信息的集成“框架 ( f r a m e w o r k ) ”【6 1 。各种应用程序诸如c a d c a m c a e 、o a 、c a p p 、m r p 等通过各种 各样的方式，如应用接口、开发( 封装) 等，直接作为一个个“对象( o b j e c 0 ”而被集成进来， 使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用的所有产品数据得以高度集成、协调、共 享，所有产品研发过程得以高度优化和资源共享。它是企业实现信息集成的桥梁和纽带， 也是企业设计、工艺和制造部门的数据管理中心和流程管理中心。p d m 系统是整体企 业架构下的管理基础【3 l o 1 2 2p d m 的发展状况分析 p d m 最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期，目的是将手工管理c a d 技术产生的电子文 档转变为用计算机来管理，即电子文档管理系统e d m ，e d m 以操作系统的目录管理 和数据库技术为基础，利用软件对电子图像进行浏览，实现工程图纸的重新生成，这种 2 西安工业大学工程硕士学位论文 软件就是p d m 的雏形。由于c a d 技术的发展对产品数量的管理提出了更高的要求， 因此，结合企业的实际，开始在计算机上模拟企业中频繁进行且易被延误的更改单过程。 这类管理扩展到产品开发过程领域中，即设计图纸和电子文档的管理，更改单的管理， 材料清单的管理等。最近几年，它所支持的应用范畴越来越广。 经过近些年来的发展，p d m 技术已经取得了长足进步，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全能技术 7 1 。 p d m 技术的发展可以分为以下三个阶段：配合c a d 工具的p d m 系统、专业p d m 产品产生和p d m 的标准化阶段【8 j 。 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 己经在企业中得到了 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。 2 ) 专业p d m 产品 通过对早期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 m a n 等就是第二代p d m 产品的代表。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。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 1 9 9 7 年2 月，o m g 组织公布了其p d me n a b l e r 标准草案。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 、s 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。 1 2 3p d m 的应用现状分析 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，汽车工业已经在全球范围内开始实施p d m 技术( 如福特、通用 西安工业大学工程硕士学位论文 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 【9 】 o 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，实施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 i 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了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信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之 路【1 0 】【l l 】。 目前主要流行的p d m 产品有：美国u g s 公司的t e a m c e n t e r 美国p t c 公司的 w i n d c h i l l ；美国i b m 公司的s m a r t t e a m ；北京清华英泰信息技术有限公司的t i p d m ； 开目信息技术有限责任公司的开目p d m ；北京神舟航天软件技术有限公司的a v i d m 在曾 弋to 1 3 课题研究的意义 1 3 1p d m 技术给企业带来的优势 成功实施p d m 的企业可能获得许多技术优势，提高企业的生产率与竞争力。这些 技术优势总结如下【1 2 1 4 1 ： 1 ) 企业内协同工作 在p d m 环境下，可以方便地跟踪与某一产品变化有关的所有文件和设计结果。提 供协同工作环境，保证设计人员互相交流设计思路，通过协作方式解决问题，大大降低 失败、返工的风险。 2 ) 有效缩短产品开发周期 由于企业各部门之间及企业与供应链之间加强合作，产品信息的获取变得容易，产 品开发的时间大大缩短。这使得企业能够以更强的竞争力快速响应市场，能够不断地向 其客户提供新产品。 3 ) 提高设计与制造的准确性 参加同一项目设计的人员都依据相同的数据开展工作，并且一直跟踪并保持最新的 数据，从而大大提高了设计与制造的准确性。 4 西安工业大学工程硕士学位论文 4 ) 更好地控制项目 p d m 系统可以对项目的进展进行有效的控制，产品结构管理、变更管理、配置管 理和可跟踪性是p d m 的主要功能。另外，p d m 通过数据发布和电子签发程序来加强控 制，从而减少了由于工作失误而造成的信息忽略、掩盖或遗忘。 5 ) 更好地管理工程变更 p d m 系统允许在数据库里保存设计信息的多个修订版本和改型信息。通过对每个 版本和修订版的“签字”和“标注日期”，消除对现有设计的有关分歧，从而提供完整有效 的变更审查线索。 6 ) 供应链协作 p d m 系统被认为对供应链关系有着巨大的影响，它连接于承包商、供应商、顾问、 合伙人和客户，并给予他们获取相同信息的途径。p d m 系统也可以作为一个数据仓库 存储本企业开发的部件及来自供应商的外协件。通过使用p d m 系统的零部件库，设计 者可以减少许多重复性工作，进而缩短开发时间和减少开发成本。 1 3 2 选题的意义 从以上分析可以知道，产品数据管理( p d m ) 是一种跨平台的计算机管理工具，它以 产品数据库为底层支持，围绕产品结构，合理组织并有效管理与产品相关的所有工程数 据、人员和资源( 计算机、应用工具) ，达到集成管理并控制产品数据及其相关流程，实 现企业内多部门集成化、并行性、协同化的产品开发【”】。 但是p d m 目前的功能主要着眼于设计方面，如文档管理、产品结构与配置管理、 工作流程管理、项目管理和产品的分类检索等。与产品有关的生产制造数据还没有集成 到p d m 中。因此加强p d m 在型号研制生产过程中的质量管理功能是非常必要的。在 生产前进行质量规划，然后采集生产过程中的数据，对数据进行汇总分析、评价诊断， 最后提出改进方案，反馈质量规划中，形成一个封闭的持续改进的良性过程。 1 4 课题研究的主要内容 针对p d m 在生产过程中质量管理的不足，课题研究的主要内容如下： 1 详细论述了p d m 的产生和发展，对p d m 的各项功能和技术作了详细的分析研 究。 2 分析了质量管理技术及其发展。 3 对p d m 与质量管理结合的必要性及相关技术进行深入研究。 4 建立了p d m 在型号研制生产过程中的质量管理的系统框架，分析了有关的实 现方法。 5 根据实际需求，结合上述理论，开发型号研制生产质量管理信息系统，支持p d m 系统接口要求，适合型号产品研制的特点。 5 2p d m 的技术分析 2p d m 的技术分析 2 1p d m 的体系结构 一个典型的p d m 系统的体系结构可分为四层，用户界面层、功能模块及开发工具 层、框架核心层和系统支持层。如图2 1 所示，整个p d m 系统和相应数据库系统都建 立在操作系统和网络系统的平台上，同时与c a d 、c a p p 、m i s 、e r p 等系统共同构成 一个大型信息管理系统，有效地对各类信息进行合理、正确和安全的管理【3 】。 用户界面层 功能模块及 开发工具层 框架核心层 系统支撑层 电工作 子流程 仓 管理 库 圉圉口图 图2 1p d m 的体系结构图 用户界面层：向用户提供交互式图形界面，包括图形化的浏览器，各种菜单，对话 框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。通过p d m 提供的图形化用户界面，用 户可以直观方便地完成管理整个系统中各种对象的操作。它是实现p d m 各种功能的手 段，在p d m 系统的最上层。 功能模块及开发工具层：除了系统管理外，p d m 为用户提供的主要功能模块有电 子仓库与文档管理、工作流程管理、零件分类与检索、工程变更管理、产品结构与配置 管理、集成工具等。 框架核心层：提供实现p d m 各种功能的核心结构与架构，由于p d m 系统的对象 管理框架屏蔽操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用p d m 系统的各种功能时， 实现了对数据的透明化操作、应用的透明化调用和过程的透明化管理等。 系统支撑层：以目前流行的关系数据库系统为p d m 的支持平台，通过关系数据库 提供的数据操作功能支持p d m 系统对象在底层数据库的管理。 6 西安工业大学工程硕士学位论文 2 2p d m 的功能特点分析 p d m 系统覆盖了产品生命周期内的全部信息，为企业提供了一种宏观管理和控制 所有与产品相关的信息的机制。一个完整的p d m 系统至少包括以下基本功能模块：电 子仓库与文档管理( d a t av a u l tm a n a g e m e n t ) 、工作流( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 和项目管理 r o j e c ta n dp r o g r a mm a n a g e m e n t ) 、产品结构管理( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t0 在所 有功能模块中，电子仓库处于核心基础地位，为工作流管理、产品结构管理等模块提供 统一的数据存储、查询和共享服务。它们之间关系如图2 2 所示。 图2 2p d m 基本功能模块关系 2 2 1电子仓库和文档管理分析 1 ) 电子仓库 电子仓库 8 , 1 0 , 1 6 无疑是p d m 系统中最基本、最核心的功能，是实现p d m 系统中其 他相关功能的基础。所谓电子仓库( d a t av a u l t ) ，就是在p d m 中为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，以及指向这些数据的指针。如图2 3 所示。 电子仓库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予不同的数据访问权限和 范围，通过给用户分配相应的角色使数据只能被经过授权的用户获取。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和审批流程后能生效，这样就使用户得到的 总是经过审批的正确信息。 用户可能利用电子仓库来管理存储于介质上的产品数据，如建立复杂数据模型、修 改与访问文档、建立不同类型的或异构的工程数据之间的联系，实现文档的层次与联系 控制、封装管理应用系统( 如c a d 、c a p p 、办公软件、图像管理与编辑等) ，方便地实 现以产品数据为核心的信息共享。 7 西安工业大学工程硕士学位论文 图2 3 电子仓库 电子仓库的类型有三种【3 】：集中式、分布式与虚拟式。 集中式电子仓库是将物理数据集中于中心服务器上进行管理，元数据库与存放物理 数据纪录的数据库及存放物理文件的文件系统和目录位于同一计算机上，数据的唯一性 得到保证，安全性好。但由于网上用户均需通过远程登录来获取数据，故速度慢，效率 低。 分布式电子仓库具有文件系统分布与电子仓库之间互连的特点。同一个电子仓库对 应多个分布在不同计算机上的文件系统和目录：同一个物理数据库可以对应多个不同的 电子仓库，并且它们之间元数据共享。这样，在分布式环境中电子仓库之间，以及电子 仓库与用户之间能直接进行数据操作，用户无需进行远程登录。 虚拟式电子仓库在分布式电子仓库的基础上，不仅做到文件系统分布，而且做到元 数据库与物理数据库的分布，即只有一个面向全企业的虚拟电子仓库，而实际元数据却 分布在多个物理电子仓库中。虚拟的元数据管理与分布式文件管理的实现，使得用户能 透明地访问全企业的产品信息，而不用考虑用户或数据的物理位置。 2 ) 文档管理 a 、文档管理的对象例 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。它们包括：设计任务书、 二维图纸、三维模型、技术文件、各种工艺文件、合同文本、技术手册等。这些文档分 属不同的部门，具有动静态特性。设计部门中的设计规范、标准、技术参数文件等是在 设计过程中保持不变的静态文档，而在设计过程中生成的零部件二维图纸、三维模型、 技术文件、测试报告、审批报告等属动态文档；工艺部门中，静态的工艺文档包括标准 化的工艺数据、工艺规程，而动态工艺文档是指零部件在生产工艺规划过程、装配工艺 规划过程中产生的工艺卡、工序卡、刀位文件等。这些动静态文件都是文档管理的对象。 按照文档种类进行划分，可以将文档分为文本文件、数据文件、图形文件、图像文件、 表格文件。如表2 1 所示。 8 西安工业大学工程硕士学位论文 表2 1 产品文档种类 种类描述 文本文件 数据文件 图形文件 图像文件 表格文件 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。 以数据为主的文件如性能测试报告、有限元分析报告等。 描述产品及其零部件的二维、三维图纸。 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。 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。 b 、文档管理的功能 浏览与导航：可按对象属性进行文档查询，即可根据文档的类型、名称、状态、所 属的项目、创建日期、所有者等属性进行查询，也可查询该文档描述的零部件情况。可 以利用编辑器打开文件，并在权限许可的范围内直接进行修改。 分类归档：提供按照不同类型的文档进行分类查询、分类归档，一方面缩短了信息 查询的时间，另一方面使得相关产品信息的描述更直观、更清晰。 版本管理：在产品设计过程中，经常存在设计修改及产品变型的情况。设计修改将 引起材料明细表的改变，进而影响工艺规划，还会带来制造方面的一系列的变化。在这 种情况下，如果保证数据的一致性是非常重要的问题。版本管理将文档的每一次变化设 置为不同的版本，保证在特定的时间阶段对应特定有效的数据。 安全控制：安全控制是文档管理最关键的要求，文档管理要求能控制数据创建、修 改、存储和访问。p d m 通过对不同的用户设置不同的操作权限，使得他们在规定的权 限下处理规定范围内的文件，保证文档不被非法盗用和修改，从而保证文件在计算机中 的安全。同时，将共享的文档放置在共享电子仓库中。此外，还提供定期数据备份的功 能。 2 2 2 产品结构与配置管理分析 产品配置管理是以产品数据库为底层支撑，以物料清单为组织核心，把定义最终产 品的所有工程数据和文档联系起来，对产品对象及其它们之间的关系进行维护和管理。 产品对象间的关系不仅包括产品部件、组件、零件之间的多对多的装配关系，而且包括 其它的相关数据，如：制造数据、成本数据和维护数据等【l 7 1 。 产品结构是指零部件如何定义及如何在车间内把零部件组装为产品或大部件。在 p d m 中，产品结构主要面向产品干什么以及怎样配置产品。在任何一个产品的过程中， 其产品结构信息始终贯穿整个产品的生命周期，而且在不断地变化调整。由于产品结构 在结构配置、制造、计划、采购时是主要的依据，因此产品结构信息不仅对产品描述， 而且对整个产品的生产过程极其重要【l 引。 另外，产品结构是产品数据管理( p d m ) 和资源制造计划( m r p ) f f l 核心内容，因此， 产品结构将是p d m 与m r p 之间集成的交汇点。 9 西安工业大学工程硕士学位论文 产品结构配置管理具有以下主要功能： 创建产品的定义和结构； 浏览和查询产品结构树； 编辑产品结构树； 为产品数据或文档的变更提供自动传播与动态追踪功能； 根据用户的要求设定配置规则，用户可根据不同的情况利用不同的变量选择得到产 品的不同配置； 具有不同产品配置表的比较功能； 具有重用、替换机制等。 产品结构具有精确和非精确两种配置。精确配置是针对确定版本的固定结构。非精 确配置是一种动态结构，它可以是若干个版本的组合。 2 2 3 工作流与项目管理分析 电子仓库实现了对产品数据的管理、工作流与项目管理则是为实现开发过程管理与 控制。工作流和项目管理是定义和控制数据流动的基本过程，管理数据流向，以及在生 命周期内跟踪所有事物和数据的活动【l 们。 依据管理范围，工作流和项目管理可分为小范围的设计审批流程管理和涵盖产品整 个生命周期的产品开发过程管理。 p d m 工作流管理的作用是实现对产品设计与修改过程的跟踪与控制。可以根据工 作需要建立串行或并行的工作流程，使得审核、批准工作能够高效、协调地执行，使得 审批记录能够入库保存以备查询。 工作流管理的实现手段为以电子方式实现各工程数据的提交、审批和发放。当用户 进入自己的工作主界面时，如有审批任务，系统会自动提示。审批流程为图形化界面， 直观简便。工作流管理过程具有良好的安全性，流程中的所有审批数据均在数据库的控 制之下，保证了数据的安全性、一致性和完整性。 为了让计算机有效地对产品在设计和生产中进行自动管理，实现无纸化设计和并行 工程，缩短产品的研制开发和生产制造周期，提高产品的性能，提出了工作流的概念。 工作流可以说是一种企业文化，它将这种文化表示为计算机能认识的一种数据结构。 p d m 中的流程设计方法有两种：一种是预置式流程设计，该方法将企业中的流程 模式预制在一个模块中，制定流程时只需要对流程进行选择即可达到设计的要求；另一 种是采用可视化设计方法，用图框表示节点，有向线段表示信息的流向，用属性来定义 节点和流程的相互关系，如将节点定义为设计人员、校对人员、审批人员等，将流程定 义为提交、返回修改等。可视化设计流程的方法比较直观，易于表达，具有较大的灵活 性，企业也容易接受1 1 1 】。 传统的产品开发流程是串行式的，往往是装配设计完了以后能进行零件设计，零件 设计完成以后能进行工艺设计。设计中的错误只有到样机装配时能发现。通过工作流程 1 0 西安工业大学：i ：程硕士学位论文 定义和优化，可以在计算机中建立一个并行的工作流程环境。设计人员完成初步设计可 以提交给所有审查人员，工艺人员也可同时对零件进行工艺分析。一个并行设计的例子 是审批会签流程。在传统的审批流程中( 如图2 4 所示) ，图档在某一时刻只能被一个审 批者审查，其他审批者只能排队等待。如果由于某种外部原因，某个审批者未能按时完 成工作，整个流程会被耽误；图2 5 的并行审查模式大大改善了这种情况，提高设计效 率。 图2 4 传统审批流程 图2 5 并行审批流程 项目管理是一种为了在确定的时间范围内完成一个既定项目，通过一定的方式合理 地组织有关人员，并有效地管理项目中所有资源和数据，控制项目进度的系统管理方法。 项目管理需要在项目实施过程中实现其计划、组织、人员以及相关数据的管理下配置， 进行项目运行状态的监控，及时获得反馈。 项目管理主要包括两方面内容：其一是项目组织，即根据项目的特点和项目计划， 围绕项目合理组织项目中的人员，有效管理项目所需的各种资源和数据，保证项目按计 西安工业大学工程硕+ 学位论文 划顺利完成；其二是项目控制，即围绕项目跟踪其进度，掌握各项工作指标，以便进行 适当的资源分配和进度调整。 项目管理是建立在工作流程管理基础之上的一种管理，包括项目自身信息的定义修 改以及与项目有关的信息，如状态、组织等信息的管理。项目管理的内容还应该包括项 目和任务的描述、研制阶段的状态、项目成员的组成和角色的分配、研制流程、时间管 理、费用管理等。p d m 系统中的项目管理为控制项目开发时间和费用、协调项目开发 活动和保证项目的运行提供一个可视化的工具。 2 2 4 分类及检索管理分析 p d m 系统需要管理大量的数据，为了较好地建立、使用与维护这些数据，p d m 系 统提供了快速方便的分类方法。它与面向对象的技术相结合，将具有相似特性的数据和 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方便地查询文档、 数据、零件和标准件等对象。分类功能是实现快速查询的支持技术之一。常用的分类技 术是：使用智能化的零件序号、成组技术、搜索检索技术等。常用的分类技术有：使用 智能化的零件序号、成组技术、搜索检索技术和零部件建库技术 2 0 j 。 零部件族编码管理应包括以下内容： 零部件编码生成与编码规则库的创建与维护； 文档编码生成与编码规则库的创建与维护； 零部件编码的一致性，唯一性自动判别与编码自动生成，以及产品结构与配置b o m 的数据接口。 分类管理是将企业生产的所有零件按其设计和工艺上的相似性进行分类，形成零件 族。每一零件族中诸零件具有相似的设计和制造特性，为提高单件、小批量生产的经济 效益开辟了新的途径。相似性标准与分类的目的和要求密切相关，其基本内容包括设计 与制造两方面。合理制定各零件族的相似性是分类编码取得满意结果的关键【1 3 1 。 在p d m 的各项功能中，文档管理是基础，产品管理的重要环节是产品配置管理， 工作流管理解决各种很简单或复杂和工作流程，产品结构配置管理和项目管理的重要 作用是有助于p d m 与m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，管理信息系统1 、m r p i i ( m a n u f a c t u r er e s o u r c ep l a n n i n g i i ，制造资源计划) 进行信息交换。 2 3p d m 的缺陷分析 以上分析了p d m 的主要功能特点，其中产品结构与配置管理、工作流与项目管理 和产品分类及检索管理都是用于产品设计开发过程，实现了信息共享，提高了数据准确 性，有效的进行了设计过程中产品的质量控制。p d m 集成了c a d 、c a m 、c a p p 、 e r p 等企业应用软件，很大程度上解决了企业中信息孤岛的问题【2 l - 2 4 1 。 但是产品的设计开发过程是一个反复试验和探索的过程，在这个过程中对数据存在 1 2 西安工业大学工程硕士学位论文 着大量的继承、发展、合并和修改的操作，不仅需要依据以设计开发的经验，更需要对 生产过程中的数据进行统计分析，根据实际的生产情况，包括设备、仪器、生产操作人 员等，作为产品研发的支撑信息。目前p d m 不能对生产中实时数据和大量的历史数据 进行处理，如对不合格品项目、原因进行统计，对缺陷位置进行分析等。这些情况不能 直接反馈到产品设计开发过程中，或者反馈速度滞后，会在一定程度上影响产品质量、 成本和企业效益拉5 。 1 3 3 p d m 与质量管理技术结合分析 3p d m 与质量管理技术结合分析 质量是经济发展的战略问题，质量水平的高低，反映了一个企业、一个地区乃至一 个国家和民族的素质。质量管理是兴国之道，治国之策。人类社会自从有了生产活动， 特别是以交换为目的的商品生产活动，便产生了质量的活动。围绕质量形成全过程的所 有管理活动，都可称为质量管理活动。人类通过劳动增加社会物质财富，不仅表现在数 量上，更重要的是表现在质量上。质量是构成社会财富的关键内容。从人们衣、食、住、 行，到休闲、工作、医疗、环境等无不与质量息息相关。优良的产品和服务质量能给人 们带来便利和愉快，给企业带来效益和发展，给国家带来繁荣和强大。而劣质的产品和 服务会给人们带来烦恼甚至灾难。 3 1 质量管理的内涵 3 1 1 质量管理的定义 质量管理1 2 习是指在质量方面指挥和控制组织的协调的活动。在质量方面的指挥和控 制活动，通常包括制定质量方针和质量目标及质量策划、质量控制、质量保证和质量改 进。 第一、质量管理是通过建立质量方针和质量目标，并为实现规定的质量目标进行质 量策划，实施质量控制和质量保证，开展质量改进等活动予以实现的。 第二、组织在整个生产和经营过程中，需要对诸如质量、计划、劳动、人事、设备、 财务和环境等各个方面进行有序的管理。由于组织的基本任务是向市场提供符合顾客和 其他相关方要求的产品，围绕着产品质量形成的全过程实施质量管理是组织的各项管理 的主线。 第三、质量管理涉及到组织的各个方面，是否有效地实施质量管理关系到组织的兴衰。 组织的最高管理者应正式发布本组织的质量方针，在确立质量目标的基础上，按照质量 管理的基本原则，运用管理的系统方法来建立质量管理体系，为实现质量方针和质量目 标配备必要的人力和物质资源，开展各项相关的质量活动，这也是各级管理者的职责。 所以，组织应采取激励措施激发全体员工积极参与，充分发挥他们的才干和工作热情， 造就人人争做贡献的工作环境，确保质量策划、质量控制、质量保证和质量改进活动顺 利地进行。 3 1 2 质量方针和质量目标 质量方针是指由组织的最高管理者正式发布的该组织总的质量宗旨和质量方向。质 量方针是企业经营总方针的组成部分，是企业管理者对质量的指导思想和承诺。企业最 高管理者应确定质量方针并形成文件。 1 4 西安工业大学工程硕士学位论文 质量方针的基本要求应包括供方的组织目标和顾客的期望和需求，也是供方质量行 为的准则。 质量目标是组织在质量方面所追求的目的，是组织质量方针的具体体现，目标既要 先进，又要可行，便于实施和检查。 3 1 3 质量策划 质量策划是质量管理的一个重要部分，它致力于制定质量目标并规定必要的运行过 程和相关资源以实现质量目标。 质量策划幕后关键是制定质量目标并设法使其实现。质量目标是在质量方面所追求 的目的，其通常依据组织的质量方针制定。并且通常对组织的相关职能和层次分别规定 质量目标。 3 1 4 质量控制 质量控制是质量管理的管理过程，致力于满足质量要求。 作为质量管理的一部分，质量控制适用于对组织任何质量的控制，不仅仅限于生产 领域，还适用于产品的设计、生产原料的采购、服务的提供、市场营销、人力资源的配 置，涉及组织内几乎所有的活动。质量控制的目的是保证质量，满足要求。为此，要解 决要求( 标准) 是什么、如何实现( 过程) 、需要对哪些进行控制等问题。 质量控制是一个设定标准( 根据质量要求) 、测量结果，判定是否达到了预期要求， 对质量问题采取措施进行补救并防止再发生的过程，质量控制不是检验。在生产前对生 产过程进行评审和评价的过程也是质量控制的一个组成部分。总之，质量控制是一个确 保生产出来的产品满足要求的过程。例如，为了控制采购过程的质量，采取的控制措施 可以有：确定采购文件( 规定采购的产品及其质量要求) ，通过评定选择合格的供货单位， 规定对进货质量的验证方法，做好相关质量记录的保管并定期进行业绩分析。为了选择 合格的供货单位而采用的评定方法可以有：评价候选供货