（计算机应用技术专业论文）cims环境下pdm应用模型与关键技术的研究.pdf

c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 ab s t r a c t p r o d u c t d 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 w h a t e n t e r p r i s e u s e s t o m a n a g e t h e p r o d u c t d a t a a n d t h e r e l a t e d p r o c e s s e s i n i t s l i f e c y c l e t h r o u g h t h e t r a n s f o r m a t i o n f r o m p r o t o t y p e d e s i g n t o a p r o d u c t i n f u l l p r o d u c t i o n i t s a p i v o t a l e n a b l i n g t e c h n o l o g y t h a t p r o v i d e s e n t e r p r i s e d e s i g n a n d p r o d u c t i o n w i t h a n a rt e n v i r o n m e n t o f p r o d u c t w h ic h c o n s i s t o f s u p p l y e n g in e e r i n g d e s i g n m a n u f a c t u r i n g s t o c k d i s t r i b u t i o n a n d m a r k e t c l i e n t a w e l l r o u n d e d p d m s y s t e m c a n l e t p e o p le w h o a t t a c h t h e m s e lv e s t o b u i l d i n g c o m m u n i c a t i n g m a i n t a i n i n g d e s i g n p u r p o s e s h a r e a n d t r a n s f e r a l l d a t a o f d i ff e r e n t s t r u c t u r e a t l i b e rt y i n t h e w h o l e in f o r m a t i o n l i f e c y c l e i t i s t h e i n t e g r a t e d p l a t f o r m o n w h i c h e n t e r p r i s e i m p l e m e n t s c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g a g i l e ma n u f a c t u r i n g a n d c i ms a s w e l l a s t h e b r i d g e o f in f o r m a t i o n a l c o m m u n i c a t i o n s i n e a c h d e p a r t m e n t a n d p d m i n c i m s e n v i r o n m e n t m a i n l y s o l v e t h e m a n a g e m e n t o f d y n a m i c i n f o r m a t i o n w h i c h i s u n c e a s i n g c h a n g e a n d p r o g re s s i v e i n m a n u f a c t u r e a c t u a t i o n i t m a k e s t h e a u t o m a t i z a t i o n o f o r i g i n a l l y l o c a l i z i n g o n t h e p r o d u c t m a n u f a c t u r e r u n t o p r o d u c t d e s i g n m a n u f a c t u r in g a n d p r o d u c t m a n a g e m e n t a n d i t i n t e g r a t e s a l l i n f o r m a t i o n o f e n t e r p r i s e t h e b e n e f i t s o f p r o d u c t d e v e l o p m e n t a r e d e t e r m i n e d b y o r d e r l y a n d e ff e c t iv e d e s i g n m a n u f a c t u r i n g a n d s a l e p r o d u c t s p r o d u c t d a t a ma n a g e m e n t in c i ms e n v ir o n m e n t h e l p s t o r e a c h t h e s e p u r p o s e s t h e p a rt ic l e s t u d i e s i n c u r r e n t p o s i t i o n t h a t i s c o n fr o n t e d w i t h t h e p r o d u c t d e s i g n d e p a r tm e n t s o f e n t e r p r i s e s a n d t h e p r o b l e m s t h a t n e e d t o s o l v e w h e n e n t e r p r i s e s h a v e u s e d c a d c a m c a p p t o d e s i g n w o r k i t a l s o b r i n g f o r w a r d a w a y u s i n g p d m t e c h n o l o g y t o u n i f o r m l y m a n a g e t h e p r o d u c t d a t a a n d t h e r e l a t e d p r o c e s s e s i n i t s l i f e c y c l e s e tt i n g f o rt h t h e f u n c t i o n a n d t h e d e v e l o p m e n t o f p d m i n c i ms i n t e g r a t e d e n v i r o n m e n t a n d i t b u i ld s t h e d a t a m o d e l f u n c t i o n a l m o d e l l o g i c a l m o d e l o f p d m b a s e d o n t h e r e q u e s t o f p d m m o d e l a ft e r a n a l y z i n g t h e e x i s t e n t p d m m o d e l s a n d t h e f a c t s o f s a n y e n t e r p r i s e t h e n i t s e t s f o r t h t o t h e f u n c t i o n s a n d w o r k fl o w s o f p d m t o g e t h e r w i t h t h e i n t e g r a t e d m a n n e r o f p d m i n c i ms e n v i r o n m e n t a n d o t h e r s y s t e m s t h e a p p l i c a t i o n o f c o n c u r r e n ta n d t h e i m p l e m e n t a ry p i v o t a l t e c h n o l o g i e s 2 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 a t l a s t t h e a u t h o r a n a l y z e s t h e s h o r t a g e o f p d m a n d t h e d e v e l o p m e n t t r e n d i n t h e f u t u r e k e y w o r d s c i m s p d m b o m in t e g r a t i o n c o n c u r r e n t e n g me e n n g c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 第一章前言 1 1 当前c a d c a m c a p p 中的问题 制造业 特别是国有大中型制造企业 是我国国民经济的重要组成部分 制 造业发达是一个国家经济强盛的标志 随着c a d c a m c a p p等c a x 系统在制造 业的运用 大大地提高了传统制造业的产品设计开发周期和新产品地快速开发进 度 但是信息量也在成倍增加 同时企业在采用c a d c a m c a p p 等先进技术来 辅助产品设计时一般缺乏有完整的系统规划 使得各个c a x 子系统大多为孤立分 散 具有相对独立自 治 分布存在 并发运行 事件驱动等特点 出现了 自 动 化 孤岛 1 1 8 1 从而导 致数 据格式 不 一 致 接口 不统一 数据 库不 共享 产品 信息 重复输入 相关模型重新建立 增加了技术人员的劳动强度 加大了数据出 错概 率 使信息难以管理并得以重新利用 总的来说 主要包括产品信息管理问题 集成化运行问 题和工程信息系统 c a x 与生产 组织管理系统的信息集成问 题 等 三 个 方 面 川 1 1 1 产品信息管理问 题 产品信息是指所有和产品相关的信息 包括整个产品从概念设计 计算分析 详细设计 工艺设计 加工制造 销售维护直至产品消亡的整个生命周期内 及各 阶段的 相关数据 12 1 这些 数据涉 及 到产品 设 计中的 图 样文 件 图 像文 件 表 格 文字等 数据量大 数据类型和结构复杂 并且多种数据间存在复杂的语义联系 所以必须对数据进行正确有效地管理 使企业信息化 并最有效地支持企业目 标 的实现 目前 由于c a d c a m c a p p 等技术的全面推广应用 产生了大量的电 子资料存放在计算机内 更进一步的激化了管理手段的落后和先进设计技术之间 的矛盾 主要表现在文档管理落后 计划管理效率低 产品配置管理和更改管理 的 混 乱 18 1 1 1 1 1 文档管理落后 据国内外有关调查统计表示 工程设计人员每天约花费3 0 左右的工作时间 查阅图纸及相关资料 可见工程设计部门和制造企业的设计部门对电子图档和其 它产品信息的查询速度比较慢19 1 由 于一个系列的新产品必然承袭老产品的约 c i m s 环境 卜p d m应用模型和关键技术的研究 8 0 成果 而一个工程设计 行业和制造业的设计部门每天都要产生大量的异构产 品数据 这些数据对于改善企业的 总体生产能力都起着关键作用1 10 1 如果用手工 管理和维护这些数据 将占用大量的人力资源和空间 只有通过有效地组织和管 理 才能在需要时刁能方便 快捷地查阅和获取所需的技术资料 大大提高工程 设计行业和制造业设计部门的工作效益 采用电 子资料形式存储在工程设计或是产品设计中产生的信息 将使各种图 形和表格以及其它各种数据的修改变得非常方便 而且对产品模型设计和工艺设 计中存在较多的重复性数据设计 采用对原有数据加以正确的继承和修改 必将 提高设计人员的设计效率 但是山于不同版本给数据的一致性和有效性带来混 淆 所以如何利用已有的设计资源 如何处理修改前后数据的存储 数据如何在 版本变更中保持一贯的一致性和有效性 如何保证最终使用的图形信息和图样信 息以 及工艺信息是正 确版本的 数据就是一个极其重要的问 题j il l 同时 现代制造业设计部门产品的设计一般是山不同部门 不同职责的设计 人员j l l 1 完成 恰个 产粼 设计过程1 1 i 层次 1 i 私 阶段性和连续 ii i 的帕点 i u 月 现代制造业中大多是多品种小批量生产 产品的种类多 产生的数据多 在 完成产品设计过程之后 这些数掘常以 文件形式存储在各自 的计算机中 对于协 作式的设计部门 网络开放使得这些数据容易受到非法调用 复制 修改和泄密 如何保证数据的安全和保密是当前制造业中急迫需要解决的核心问题1 1 4 1 另外 设计部门产品零部件的设计存在着大同小异之处 同时企业管理设计 工艺和制造部门之间以及4 1 1 关企业间都需传递必要的数据信息 数据的共享能减 少重复设计和重复工作 提高设计的效率 但是如何能将正确的信息给需要的人 提高信息的共享程度 如何使产品标准化 系列化 降低设计加工成本并提高竞 争能力是工程信息管理中的重要部分 1 1 1 2 计划管理效率低 采用c a d c a p p c a m技术之后 所有文件都以电 子文档的形式存储在计算 机中 对原有图形文件进行校对和审批及控制发放的过程则必须将电子文档打印 出来 然后再去审批 这样大大降低了计算机所创造的高效率 同时山于所有产 品设计 和工艺设计工作都在计算机上完成 在计算机外部无法了解控制各项任务 的进展情况 所以对于各项任务的完成状况 所出现的问题 人员之间必要的相 5 c i ms 环境 卜p d m应用模型和关键技术的研究 互协调等 必须通过计算机的内部信息进行管理 1 1 1 3 产品配置管理和更改管理中数据混乱 每个产品不论大小都是由若干个部分组成 相互之间存在一定的约束关系 同时必然和其它产品有着或多或少的联系 如一台h b t 6 0 c 1 8 1 6 型拖泵 可以分 为原动力及传动系统 控制系统 工作机构部分 结构件系统以及附属系统等四 大系统 原动力及传动系统又可分为原动力基础部件 原动力附件以及传动部件 等三个部件 控制系统又可分为工作装置 控制系统 自 动调平装置等部分等等is z l 面对如此复杂的构造 在原材料的采购 生产计划的安排和装配线上的发料和组 装等项工作中 难免数据出错 同时企业有关人员查询产品的资料 必将花费大 量的时间 如何形象地描述产品各组成部分之间的相互关系 使得产品之间结构 关联和约束关系一目了然 是企业设计部门的一项重要的工作 另外 企业不同 的部门有不同形式的物料清单 b o m 在设计部门所采用的是设计b o m 在工 艺设计部门采用的是 p b o m 而在生产制造部门采用的是生产 b o m 如何将设 计部门的设计物料清单自 动转换成为其它各个部门 所需的不同的 物料清单 如何 保证b o m数据的一致性 也是当前企业面临的一大难题 传统的更改管理有着严密的更改管理制度 由于企业对产品的数据缺乏有效 的管理和版本控制 难免出现更改影响不全面 材料统计不准确等 同时由于企 业各部门的数据常常重复使用 一个错误将造成一条错误链 并很难修改 使企 业造成很大的损失 而且使领导很难快速做出决策 所以正确 有效地对产品数 据进行管理 是目 前企业信息管理的要求 1 1 2集成化运行问 题 我国大多数企业都已实施成熟的c a d c a m c a p p 等c a x 系统 计算机分布 在企业的各个部门 采用网络联系在一起 由于各部门使用的应用软件 操作系 统以 及硬件平台 存在不同 则产生的数据是分布式异构数据 企业采用 c a d系 统用于产品图样设计 利用c a p p系统进行产品工艺设计 并利用c a m来控制 制造产品零部件 c a x 系统中各个子系统的功能各不相同 是相对各自 独立的系 统 从各个子系统的联系看 c a p p 系统需从c a d系统中获取零部件的几何信息 生成该零部件的工艺文件和工艺规程 并制定生产和装配工序 c a m 系统需从 c a d系统中获得零部件的几何形状以及从c a p p 系统获取工艺要求 工艺规程和 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 生产装配工序 相应的加工属性 从而进行零部件或产品的生产和装配 由于信 息是分散的 信息数据的重复录入 容易造成数据的不一致性 如何提高各应用 系统间的可互操作性 将c a x 系统集成化运行 提高并行协同工作效率 是3 c 集成中鱼待解决的问题 另外 随着计算机技术和网络技术的发展 各种系统将由单用户使用向多用 户发展 以满足越来越高的产品设计需求 通常一个产品的设计队伍是由在各方 面有不同技术和特长的人员构成 负责项目 设计的不同方面 设计人员在此项目 设计中是协调工作的过程 在系统总体方案完成后 即承担各子系统的子部件设 计任务的部门同时展开工作 如何使这些人之间并行工作 如何分布有限的资源 使得整个产品的各个方面都能顺利进行 从而缩短开发周期 创造一个先进的集 成环境 是产品设计成功的关键 1 1 3 工程信息系统 c a x 与生产 组织管理系统的信息集成问 题 系统集成是产品 制造的必然13 1 面对变幻莫测的 市场环境和激烈的 市场竞争 全球网 络化的企业生产经营模式对制造业提出了迫切的需求 企业要想在激烈的 市场竞争中立于不败之地 需要一种面向 企业的高度智能化科学化的实现企业生 产及其事 务处理的 全 过 程的 系统14 1 通 过计 算 机网 络 数 据库 和自 动控制 接口 有机地连接与综合在一起 在信息流和物料流的驱动下相互协同作用 从而完成 从生产规划 原材料采购 产品与工艺设计 工作进度安排 直至生产制造与产 品检验 包装 销售的全过程 所以 实现整个企业的数据信息共享 特别是工程 信息系统 c a x 的工程信息包括图形 工艺文件 加工规程 所需原材料信息 等不同种类型的信息准确 正确 及时地反映到生产 组织管理系统是制造业当 前必须解决的关键 由 于各工程信息系统都是具有相对独立自 治 分布存在等特 点 所以 将 所 有 工 程 信 息 系 统中 的 重 要 信 息 统 一 管 理 建 立 相同 的 数 据 集 成 平台 是解决关键的问题所在 1 2 解决的对策 针对上述存在的问题 企业在己 有一定的c a d c a m c a p p 系统等计算机辅 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 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 作 保证产品数据的安全 可控 并可以跟踪产品开发进度及适应数据的频繁修 改等 也就是说 随着各自 动化孤岛变大变强 相互之间沟通变少 将大大限制 他们能力的发挥 企业需要采用产品数据管理技术将它们连接起来 使它们的作 用发挥到最大 并为c i m s 和并行工程奠定良 好的基础 总之 由 于计算机技术 的全面发展和普遍应用 以及产品开发过程各阶段计算机化 也要求和推进了产 品数据管理的产生和发展 1 3 产品 数据管理的 概念和发展 1 3 1产品数据管理的定义 产品数据管理 p d m 的 全称是p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t 它是一门管理所 有 与 产品 相关 的 信 息 和 过 程的 技 术 15 1 与 产品 相 关的 信息 是 指 所 有 描 述 产品 的 各 种信息 包括零部件信息 结构配置 文件 c a d档案 审批信息等 与产品相 关的过程即对这些过程的定义和管理 包括信息的审批和发放过程 产品变更过 程以及其它的工作流程 产品数据管理是为企业设计和生产构筑一个并行产品艺术环境 由 供应 工 程设计 制造 采购 销售和市场 客户构成 的关键使能 技术 是企业范围内 为设计与制造构筑的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 创建 交流 维护设计意图的 人 在整个产品生命周期内 自 由 共享和传递与 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 也可以 这样说 p d m是一个面向对象的电子资料室 它能集成产 品生命周期内的全部信息 图 文 数等多媒体信息 它是一种管理软件 它 能提供数据 文件 文档的更改管理 版本管理 产品结构管理和工作流程管理 它是在数据库基础上的一 种软 件技术 它是介于数据库和应用软件间的一个软件 开发平台 在这个平台上可以集成或封装c a d c a m c a e等多种开发环境和 工具 它能与制造资源管理m r p i i 和人 财 物管理系统m i s 集成 实现产品 生产过程的管理 1 3 2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 m和工程设计领域产生出 来的 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 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 图形文件与产品结构中相关信息链接起来的能力 p d m的发展历程可以由p d m中 d 的含义变化来说明 6 i 第一个阶段是 在 8 0年代初期 产品数据管理仅局限于设计工程部门的工程图纸管理 其主要 功能是文件仓库 检入 检出 版本控制 发放过程管理和权限管理等 采用的是 操作系统中的文件管理功能和传统数据库技术 随着文档存储技术的发展 到了 9 0 年代中后期 开始处理大量的异构文档 如c a d图形 图像 字处理文件等 并结合企业的实际 在计算机上模拟企业中频繁进行 且易被延误的更改单的管 理过程 这类管理逐渐扩展到产品开发过程中 所以第二阶段 p d m 的主要功能 除了第一阶段的主要功能之外 增加了产品配置管理和零部件管理 集成传统的 文档管理系统 而且由 于传统的数据库系统无法管理图形等多媒体的非结构化数 据 所以 其技术采用的是关系型数据库和面向 对象技术 到了 最近几年 由 于 i n t e r n e t和i n t e a n e t的 迅速发展 对产品 对象的 管理提出了 更高的 要求 此阶段主要是利用先进的分布式数据库技术和虚拟可视化技术管理产品设计的 工作流程 产品全生命周期以及业务重组和供应商 同时要求 p d m不仅能管理 生命周期内的所有产品数据和全部过程 而且能够对产品的开发进行决策 例如 对市场进行调研 决策企业生产产品的类型 分析更改对下游生产制造所产生的 影响 对产品的系统设计方案进行选择 产品b o m表的比 较等 产品数据管理技术实际上是企业计算机信息化发展到一定阶段的必然结果 它 是 对工程 数据管 理e d m e l e c t r o n i c d o c u m e n t m a n a g e m e n t e n g in e e r i n g d a t a m a n a g e m e n t 文档管理d m d o c u m e n t m a n a g e m e n t 产品 信息管理p i m p r o d u c t i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t 配 置管理c m c o n fi g u r a t i o n m a n a g e m e n t 技术数 据 管理 t e c h n i c a l d a t a m a n a g e m e n t 技术信息 管理 t i m t e c h n i c a l i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t 图 像 管理i m i m a g e m a n a g e m e n t 作 流 管理 w o r k f l o w 数 据管理 控制 系统d m c s d a t a m a n a g e m e n t c o n t r o l s y s t e m 及其它 产品 定义 信 息管理技术的一种概括的扩展 新一代p d m系统须融合面向 对象o o技术 网 络通信技术 客户朋 及 务器结构 分布式数据库技术与图形化用户接口 把 p d m 技术作为贯穿整个企业的骨架 才是企业保持竞争力的战略决策 产品数据管理 技术作为企业一个集成系统运行的重要组成部分 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 c i ms 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 1 3 3 目 前产品数据管理的发展状况 从目 前的发展形势看 p d m技术是成功的 p d m的应用范围在扩大 制造 企业一直是 p d m 的主要应用部门 随着 p d m技术的发展 非制造企业也引进 p d m技术 p d m产品 市场在迅速增长 一些大公司在p d m上的投资快速增长 预计今后五年的年增长率将接近3 5 实施p d m的国家和地区也在扩大 各个 国家对p d m技术的重视程度不断增加 显示出p d m的实施呈现国际化趋向 企 业公司一致认为p d m的价值是积极的 对一个企业来说 实施p d m己经不再是 要与不要的问题 而是在什么时候实施的问题 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 第二章 c i ms 环境下的p d m 2 1 c i ms 环境下的产品数据管理 2 1 1 c i ms 技术 c i m s技术在世界各先进国家应用己 久 对促进企业进步 提高企业经济效 益 取得了 举世瞩目 的成绩 我国自 实施8 6 3 计划以 来 采用先进的c i m s 技术 服务于企业 在有效提高企业效益 实现企业生产 经营战略目 标 使企业在激 烈的竞争中赢得胜利的方面取得了巨大地成就 c i ms 技术的发展经历了柔性制造系统 c a d c a p p c a m的集成和企业全局 信息的集成等三个阶段 从c i ms 技术的发展历程不难看出 c i m s技术说到底 也就是企业信息的集成 它不仅仅是设备和物料流的集成 更重要的是体现在整 个企业全部信息的集成和共享 一个企业的全部信息包括人 财 物等企业资源 产供销的经营决策信息以及产品全生命周期的产品信息 如何从企业的全局出 发 统一数据 使企业信息共享集成 以满足企业上 中 下各层管理决策人员 的要求 达到支持各层的功能 覆盖整个企业的经营 管理和生产活动 并客观 地反映企业能干什么的全部信息 生产对象是企业所有信息的来源 产品开发和设计是整个企业活动的源头 所以如何管理产品开发和设计时的 信息将是企业信息管理的关键所在 产品数据 管理 p d m 就是将计算机在产品 设计 分析 制造 工艺规划和质量管理等方 面的信息孤岛集成在一起 对产品整个生命周期内的数据进行统一的管理 从而 准确地描述了企业想干什么事情的全部信息 2 1 2 c i ms 环境下p i 7 u i 的作用 c i m s 环境下p d m主要解决的 是生产活动中 不断 变化 不断 进步的 动态信息 管理 p d m系统使原来局限于产品制造过程的自 动化发展到产品设计过程 生产 过程和经营管理过程的自 动化 使企业全局信息的集成 以信息的集成为代表的 c i m s 有p d m m i s 和e r p 三部分组成 通过集成上述三个方面的信息 最大 限度地共享企业全部信息系统 p d m 作为沟通企业中各种信息的桥梁和集成框 架 己成为c i ms中的主要课题 产品数据管理系统在企业产品设计开发中的作用可以从以下几个方面说明 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的 研究 2 1 2 1 p d m是 c a d c a p p c a m 的集成平台 企业在产品设计过程中 采用了多种c a d系统 例如采用a u t o c a d r 1 4 进行产品的二维工程图纸设计 采用三维绘图软件s o l i d e e d g e 进行产品模型 的设计 所以 产品的设计信息是由多种设计软件进行不同的描述 而各种不同 软件之间的数据交换是不能完全解决 在工艺设计规划中 由于不同的企业有不 同的规范 即使在同一企业中 不同的工艺设计人员 有不同的经验 他们设计的 工艺规程和工序也存在很大的差异 为了 保证生产的正常进行 企业中往往采用 成熟的传统的工艺规程和工序 工艺规划本身就很复杂 而c a p p 系统又几乎无 法从c a d系统中直接获取它所需要的设计信息 在c a p p系统中 不仅需要产 品内的设计信息 还需要相关的工艺信息 由于c a p p无法和c a d紧密集成 即使在许多c a d c a m一体化的 软件中 有关的 工艺信息仍需要用手工通过交互 的方式进行信息的交换 这也就是c a p p 系统至今尚未形成真正有效的商品化软 件产品的原因 所以3 c c a d c a p p c a m 的集成遇到了无法逾越的障碍 实 现了3 c的集成 刁 能真正实现设计生产的自 动化 p d m系统可以统一管理与产品相关的全部信息 因此3 c之间不必直接传递 信息 c a d c a p p c a m系统之间的信息传递都变成了分别和p d m之间的信 息 传递 c a d c a p p c a m都从p d m系 统中 提 取各自 所 需要的 信息 各自 应 用的结果也放回到 p d m 中去 从而真正实现了 3 c的集成 所以说 p d m 是 c a d c a p p c a m的集成平台 2 1 2 2 p d m是企业信息传递的 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 r p 和e r p 中有关产品全部数据的来源 p d m系统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的信息传递的桥梁作用 2 1 2 3 p d m是企业c i ms 的 集成框架 所谓集成框架 是指在异构 分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现 信息集成 功能集成和过程集成的软件系统 随着c i m s 技术的不断深入发展 应用规模的不断扩大 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 迫切需要寻求更高层次上的集成技术 能够 c i ms 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 提供高层次的 信息集成管理机制 从而提高c i m s 的 效率 并行工程采用集成化与并行化的思想来设计产品 强调在信息集成基础上的 功能集成和过程集成 为c i ms 的实施提供了更强有力的自 动化环境 p d m支持 并行工程 而且不仅向mi s 系统和e r p 系统传递所需的产品信息 而且e r p 中 生成的与产品有关的生产 经营 维修服务等信息 也由p d m 系统来传递 因 此 p d m在突出产品 数据的管理基础上 正逐步完善其作为制造业领域框架的功 食 旨 2 2 c i ms 环境下p d m的模型建立 2 2 1企业工作流程分析 长期的生产实践使企业形成了自 己的产品开发设计的工作流程 p d m系统通 过项目 的控制及工作流程的管理 对企业中的各个工作流程进行不同的管理方法 和监督 企业的工作流程一般包括有产品设计流程 图纸入库流程 图纸更改流 程 图文档工程的更改流程 审批流程 2 2 1 1产品设计流程 审批流程 产品设计流程主要是指新产品的设计流程 新产品的设计一般采用项目 管理 的方法 在公司下达设计任务后 产品设计部门确定项目 工程师 对市场进行充 分地调研 调研报告通过公司领导审批后立项 形成正式设计任务书 根据此设 计任务书项目 工程师制定产品的开发计划和质量计划 进行产品设计和技术设 计 通过方案评审和技术评审后 对产品进行设计 评审 工艺文件 采购目 录 设计计算书 产品重要度特性分级 产品标准 实验大纲及验收准则等的设计评 审 验证 包括零部件验证和产品设计验证 从而形成新的产品 整个新产品 开发和设计过程中的所有批注条和工作流过程的交接时间都要保留 产品审批流程是指将产品设计出来并通过企业领导审核确认的过程 它是和 产品设计流程同步进行 首先 产品开发设计人员对产品的零部件进行设计 完 成后提交项目负责人 项目负责人通过对整个产品的设计进行连接性等考核之 后 将不合格的产品设计返回重新设计 当整个产品设计合格后 交由标准化人 员对产品的标准化进行审批 在审批完成后 在交给工艺人员进行工艺设计 并 通过工艺审批 然后 产品设计图纸在交由企业领导进行审批 签字后才得以生 效 至此 产品审批过程结束 t 3 c i ms 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 2 2 1 2产品图 纸更改流程 产品图纸更改过程有两种方式 产品更改过程和产品临时更改过程 产品更 改过程是由更改人员提出申请 填写更改通知单和更改技术单 经过更改批准后 由申 请人先对蓝图进行修改 然后在档案室对底图划改或者由 更改人员直接对电 子化图纸进行修改 产品临时更改过程是由 更改人员提出更改申 请 经过更改批 准后 在资料室签字 下发临时更改通知 对产品进行临时修改 由于产品更改 过程中不能保留图档的更改痕迹 无法追溯更改前的产品形状和尺寸 所以一旦 产品出现售后维护时 必须重新设计 企业将增加设计成本 并将延迟用户的使 用 而产品临时更改过 程中 对临时更改单的归档保留 及回收无要求 不能 保证技 术资料的完整性 2 2 1 3工艺设计工作流程 更改工作流程 工艺设计和更改是产品设计中不可缺少的一部分 也是制造产品或产品零部 件的信息的主要来源 工艺设计流程主要是在产品设计完成后对产品的加工过程 和工序进行描述 包括加工工艺 机加工艺和装配工艺等 在各种工艺设计完成 后 对工艺设计的文 件进行评审 验证 工艺文 件不符合要求 则进行工艺的 更 改 工艺的更改过程可以分为两种 一种是在评审验证时发现的错误 只要返回 前一步进行更改即可 当在产品制造部门发现工艺的不合理时 和产品设计过程 一样 填写工艺更改通知单后 通过公司领导的审批 反馈到工艺设计部门进行 工艺设计的修改 2 2 2 当前已 有p d m模型的不足分析 由 于p d m技术的发展 i t产业产生和形成了一个相关的新产业 出 现了一 大批p d m软件 这些产品有的是支持全企业的p d m软件 有的是面向专门应用 的产品数据管理系统 还有的是支持企业工作部门的 通过对己有 p d m软件模 型的分析和研究 总的来说 具有以 下一些不足 1 信息的组织缺乏条理化 数据定义无特定的标准 难以 保证数据的一致性 与完整性 并且一些软件未采用面向对象技术进行建模 使得各种数据的管理混 乱 同时由于企业硬件平台和软件平台 存在一定的异构性 一些p d m软件在通 信 共享信息的一致性维护 权限管理与安全性等问 题上还不是很完整 p d m系 统作为c i ms 信息集成的平台 必须提供与其它系统的良 好的互操作性 通过采 1 4 c i ms 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 用不同的集成方式 使得p d m系统和c i m s 环境中的其它系统信息传递 产品 设计部门的产品数据是企业整个生产活动的源头 p d m必须实现对产品数据条理 化管理 由于企业产品数据种类繁多 数据量大 所以如何加强系统数据的安全 保密 数据的完整性和一致性如何在 p d m 系统中得以实现是建立一个完整的 p d m应用模型的关键所在 在p d m模型建立时 必须将数据采用分类分层的三 维模型及面向对象技术进行管理 以详细清楚描述企业开发过程中和其它过程中 信息的关联 同时方便地表示整个企业的组织结构 设计过程以 及信息流的整个 状态与逻辑 2 已有p d m系统模型建立的出发点不同 造成了p d m系统功能的不尽完 善 以 及功能 模块之间的 关联存在一定的 缺陷 并不能符合某些企业的生产活动 建立一个功能完善的p d m系统同 时优化系统中 功能 模块之间的 逻辑关系 以 适 合于不同企业的实际情况 从而使 p d m系统能在很大程度上满足用户的需求 是当前p d m系统必须重视的问题 大多数p d m系统基于在以 产品数据管理为核 心的管理理念上 对产品设计过程中的各种活动并不多加考虑 成为实际上的 产 品 数据管理的电 子仓库 使系统并未能解决提高设计效率的目 的 为此 需要对 p d m系统的功能进行完整的设计 补充已 有系统的功能不足 并结合系统的柔性 易用性 二次开发性和用户化能力方面 从而能 更好地被企业所采纳 并切实到 企业生产活动中 3 在p d m系统的设计时 大多数系统没有考虑c i ms 的集成环境 计算机 集成制造系统c i ms 是将企业生产全部过程中有关人 技术和经营管理三要素及 其信息与物料流有机集成并优化运行的复杂系统 而且企业不同部门之间系统的 通信是实现c i m s 的 先决条件 由 于以 信息集成的c i m s 一般由p d m e r p以 及 c a x 三部分组成 通过集成三方面的 信息 最大限 度地共享企业全部信息 所以 在p d m系统模型建立时 必须考虑数据的全局共享性 采用面向 对象的方式进 行组织 并在定义面向对象共享信息模型基础上 定义 p d m系统的集成接口 且 进行开发 使 p d m系统中的数据模型描述符合其他系统的描述 同时提供对模 型的管理和维护工具 以实现c i ms 环境下的全局信息集成 达到缩短企业内设 计生产周期 改善企业经营管理 适应市场迅速变化 获取更大的经济效益的现 代化生产的目的 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 4 c i ms 环境中的是分布式的网 络环境 物料清单b o m是联系企业各个业 务的纽带 体现了数据共享程度 它是组织产品数据的重要工具 并为新产品的 开发与设计提供支持 另外 b o m也是实现c i m s 环境下e r p系统和p d m系 统之间 信息交流的公 共基础和中 介 在己 有的p d m系统中的b o m表描述比 较单 一 没有不同b o m间的转换 由于设计 制造 装配 计划等b o m对应于不 同部门 有着不同的用处 真正实现 p d m系统和其它系统之间的紧密集成 很 大程度上是实现不同b o m之间的集成和转换工作 为此 需要对设计流程进行 深入的理解 找出b o m之间的区别与联系 解决异构环境中不同b o m间的转 换与集成 并开发相应的集成接口 所以 在建立c i m s 环境下p d m的 应用模型时 必须克服已 有软件模型的 不足 考虑c i m s 环境下分布式的体系结构以 及在分布式系统中 p d m系统和其 它系统的联系和区别 从而生成适合于企业应用的 能提高企业实际效益的 切 实可行的p d m应用模型 2 2 3 c i ms 环境下p d m应用模型的 建立 2 2 3 1 c i ms 环境下p d m应用模型的要求 通 过 对 现 有 企 业 工 作 流 程的 分 析以 及 对当 前国 内 外p d m软 件的 研究 吸 取 其中的优点和长处 作者提出了在建立c i m s 环境下p d m的应用模型必须要满 足的几点要求 1 能管理类型复杂 种类繁多的产品数据文件 包括有产品基本信息和产 品图形文件工艺文件等 并采用统一相符的文件形式 以 便数据能在最大限度内 实现共享 2 能使己 存在的 检验对象模型和体系结构的工业标准得到提高 3 能提供强大的 接口 和友好的用户界面 使p d m和其它系统可互操作 4 采用面向 对象技术 设计出 面向 对象管理的体系结构 5 在有对象管理体系结构 o ma 的p d m系统和没有o ma的其它软件之 间建立接口 使系统具有可通用性 6 能提供p d m系统接口 界面框架 使其他系统通过p d m技术的支持达到 客户化和可扩展的特性 7 能提供在大范围内应用程序中容易使用的 简单 普遍的界面 1 6 c i m s 环境下p d m应用模型和关键技术的研究 8 能提供强有力的权限管理机制 以 便提高企业数据的安全性和一致性 9 能对企业的工作流程进行统一的管理 使企业有高层次的管理机制 从 而提高企业管理效率 根据p d m建模的要求 结合现有p d m系统优缺点 以及在分析三一重工业 有限公司对产品数据管理要求的 基础之上 作者建立了以 下p d m系统的数据模 型 功能模型和逻辑模型 2 2 3 2 p d m的数据模型 作为产品全生命周期内 所有数据和相关过程的管理使能技术 产品数据管理 p d m 的 核心之一就是是管理整个产品生命周期中的 产品数据 由 于产品的 设 计是分阶段进行 各阶段要求解决的任务不同 所关心的数据对象各异 但整体 上又存在联系 同时随着设计任务的增加 产生的 数据也随 之增加 所以 产品 数据有着数据量大 类型多 数据结构复杂 各种数据 总体数据 专业数据 间关联紧密 数据可动态产生 数据可随机存取和在设计过程中 存取等特点 将 p d m所管理的数据分为静态数据和动态数据来说 静态数据包括有工程 制图软件 c a d中的图形文件 零部件的基本信息 装配关系 产品结构等 工 艺辅助工具c a p p 产生的 工艺信息文件 工艺规程 工序 工序图等 辅助制造 c a m 中的 制造信息以 及生产销售中 产品的反 馈信息 动态数据包括有新产品开 发设计或老产品改进所立的项目 文件 参考文件 国家标准化信息等 数据的表 现形式有文字 表格以及图形 数据文件有3 d图纸 2 d图纸 标准件统计 计 划 设计任务书 设计评审申 请表 设计任务书评审 方案评审 技术评审 设 计计算书 产品实验大纲及验收标准 产品标准 产品技术更改通知单 安装工 艺 装配工艺 加工工艺过程卡 零部件目 录 油漆 酸洗工艺 工艺规程卡 文件资料更改通知单 设计输入输出对照表等 数据的 种类繁多 错综复杂 对 于各类不同文件资料的处理方式也不同 在各类数据内和各类数据之间还存在一 定的联系和层次关系 各个系统 c a d c a m c a p p 之间以 及和企业资源计划 e r p 系统之间相互有信息交流 所以 在数据模型建立时必须考虑数据的层次 性 一致