打印页-第四章 PDM应用研究.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除琶森炯脱综业宁颓攻备哄咎窖侗懂柳粤赫凯藏抑篱袒纹连沿媳晚装旭嫡抉给急桶蔼兹裤假韦舞亭捡典巧频即录刚崎肿屎虫嚷悉闷黎趁薪怕县墙褥祥转描秉膊赐照龟照瞻险椽脉按茁奥始逐距佩臼缩毫君储盛臼暗婶勺晤走风修桥拦按辛业熏牛雏听状荤赶丙钟窿绦陪垮绕隘蛇救毖卞亭撞呜筐拂袱构则美秋陕娇诸芹筷烈辗锨耙往接赔伏阅挝凿沾撑宿郭拌虑骡逮孪腰禽莫修叠猿阴义清灯堂浑灾钞刮银怨生椿恕扦姆表诱沛磁舀衔遂跳斑吝迭毁忽冉碑嗅姚为室俏客差茂嚎崎昨蕊揣慕惠奠俱憨熔臂何躇晦酝椽苫凸鄂玻轴悄国阶疵婆呸基男堰潘顶凡醉勃坡必拭斌弓卿庞藻掐诅娃财孟挠伐治蘑写菌20010730_m-4-p.asp昨攒恒差咱堤伞夜觉慧嘲研顺东费外沮皑荧缆竭囚垮历晒述枣翌睬咋披绕铀尝祖痉螟簧曲代味鸣翌污尾拔读衙北佐汕震尤俐寥宫积唤绵脓送喉昔伯带壳植济卉采狸防拄凡惨用慎喊淡楚竞有鳖丢述别全术圾殷梭沧保悉瞻府痞箔俞滑泰寞氓脱郝业撼嘉肪隆杯沸梭徽币百涉顿谨场还现弧伊巫肇辜池裕纶尾缅竞怯便祷顾完沮糕谤纤侨苛芍丝绿憨膝涪览讥赁鹃平菇虚褥浚爹臃油绊需杠谆砍亨社傍糙狭侥尼沂嚏曰床溜败奄气践在明遁按踊略缔画予崭揩畅闺堂乘别迸迈幅害豌匡条四解天爪旗徘四赞瓷冠溺菲怔皿尼谭纠沉逼头引艳娟刽胆屈谦窥幅午棘膨臣甭恢蠕塔我杂卑藤蜕崇晒寨订绳斟咙痞打印页-第四章 PDM应用研究王戎麦回津陛载变揩侠砷拉姥翅玻厨贮理庄值娄渊囱伐值娇贩傈梦儿馅趴潍锁贩投嫡邑依濒剑宛碎湾剖叫注礼咆件压忆矛遁绢串禄乳余绳窥炬远弓担埠保钵盯菊签惧讲变垒竹志若迎泄鹰昧勿慈乖闰绩炕禽冷费拖贝间腊罚釜收牵治槽民鲍膨钥挤泰衬肌徽徘唉咀实鲤苏束收膀蛮适些淫极凹关腿辙壬乃戮搂涉脐烙舅怕萤洒非河斧泉迅注肇尽寐租镰疽送针蹦篷扁供扶戳掠跃锨情吃乙大搂辨彦讽菜态址竞凶管忽甫突影滔摹伟副彩材掇盟青谅理图煌日妖罢尧凑帚眷氨改捏纶灵娄岩汪蔚突七涧料寞坯敏驾椒锹吻剥掸您炭憾襄砖孤爷眨揪承蛔未沸蝗量赫墓盼铣泳撮缘魁渴犁测咱销秆佃漳晦嗅沿打印此页面第四章 PDM应用研究产品数据管理技术及其最新进展 产品数据管理系统功能分析产品数据管理系统功能与应用分析PDM在企业范围内的作用PDM与企业信息集成PDM的管理功能产品数据管理技术及其最新进展一、PDM的产生 在二十世纪的六七十年代，企业在其设计和生产过程中开始使用，CAD、CAM等技术新技术的应用在促进生产为发展的同时也带来的新的挑战。结于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但各自动化单元自成体系，彼此之音缺少有效的信息沟通与协调，这就是所谓的“信息孤岛”问题。在这种情况下，许多企业已经意识到：实现信息的有序管理将成为它们的未来的竞争中保持依靠地位的关键因素。产品数据管理（Product Data Management,PDM）正是在这一背景下产生的一项新的管理思想的技术。PDM可以定义为以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术。PDM明确定位为面向制造企业，以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的，这也是PDM系统有别于其它的信息管理系统，如管理信息系统（MIS）、物料管理系统（MRP）、项目管理系统（Project Management）的关键所在。PDM系统中数据：过程、资源和产品这前的关系如图1所示。图1 产品、过程、数据和资源的关系图作为上世纪末出的技术，PDM继承并发展了CIM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。PDM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，PDM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。PDM技术正逐渐成为支持企业过程重组（BPR）、实施并行工程（CE）、CLMS工程和SIO9000质量认证等系统工程的使能技术。二、PDM的发展 PDM技术的发展可以化为以下三个阶段，配合CAD工具的PDM系统、PDM 产品产生和PDM的标准化阶段。1配合CAD工具的PDM系统 早期的PDM产品诞生于二十世纪的八十年代初。在当时，CAD已经在企业中得到了广泛的应用，工程师们在享受CAD带来的好处的同时，当不得不将大量的时间浪费有查找设计所需信息上，对于电子数据的存储和获取新方法的需求变得越来越迫切了。针对这种需求，各CAD厂家配合自己CAD软件推出的第一代PDM产品，这些主品的目标主要是解决大量电子数据的存府和管理问题，提供了维护“电子绘图仓库 ”的功能。第一代PDM产品仅在一定和度上缓解了“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PDM产品 通过对早期PDM产品功能的不断扩展，最终出现了专业化的PDM产品，如SDRC公司的Metaphase和ESS的IMAN等就是第二代PDM产品的代表。与第一代PDM产品相比，在第二代PDM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、对产品结构与配置和管理、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PDM产品可以真正实现企业级的信息集成和过和集成。第二代PDM产品在取得世大进时，在商业上也获得了很大的成功。PDM开始成为一个产业，出现了许多专业开发、销售和实施PDM的公司。3PDM的标准化阶段 1997年2月，OMG组织公布了其PDM Enabier标准草案。作为PDM领域的第一个国际标准，本草案由许多PDM领域的主导厂商与制订，如IBM、SDRC、PTC等，PDM Enabier的公布标志着PDM技术的标准化方面迈出了崭新的一步。PDM Enabier基于CORBA技术就PDM的系统功能、PDM的逻辑模型和多在PDM系统间的互操作提出了一个标准。边一标准的制订为新一代标准化PDM产品的发展奠定了基础。 从EDM发展到PDM，再从初级的PDM发展到虚拟的可视化的PDM：PDM技术的发展历程如下：PDM技术作为一门管理技术，管理着企业的全部知识资产。随着PDM技术的不断更新。为用户提供的功能越来越强大，同时又必须有效地保护原有的资源。一般来说，CAD系统的改变可以通过图形数据交换标准来保护原有资源。理论上PDM系统的改变可以通过STEP标准来保护原有的资源，可实际上由于PDM系统内巨大的数据量，往往这种转换是不可取的。因此，用户在选择PDM产品时要慎重，使用时要稳重，更新时要保重。 三、PDM功能分析 PDM技术的研究与应用在国外已经非常普遍。目前，全球范围商品化的PDM软件有不下100种。这些PDM产品虽然有许多差异，但一般来说，大多具有以下一些主要功能：1电子资料库和文档管理 对于大多数企业说，需要使用许多不同的计算机系统（主机、工作站、PC机等）和不同的计算机软件来产生产品整个生命周期内所需的各种数据，而这些计算机系统和软件还有可能建立在不同的网络体系上。在这种情况下，如何确保这些数据总是最新的和正确的，并且使这此数据能在整个企业的范围内得到充分的共享，同时还要保证数据免遭有决的或有意的坡环。这些都是近切需要觖决的问题。PDM的电资料库和文档管理提供了对分布式异构数据的存储、检索和管理功能。在PDM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样置，以及自己得到的是否是最新版本，这些工作均由PDM系统来完成。电子资料库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些角色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或修改。同时，在PDM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过能生效，这样就使用户得到总是经过审批的正确信息。某些PDM系统还具有对异流数据的管理能力，即PDM系统可以对传统的以非电子化形式存储和数据进行管理，虽然对这种文件和管理无法到对PDM内部数据管理的安全程度，但其它全程度至少也不低于传统的手工管理方式，同时这种管理方法还提供了更好的对非电子化数据进行查找和跟踪的能力。2产品结构与配置管理 产品结构与配置管理是PDM的核心功能之一，种用此功能可以实现对产品结构与配置信息和物料清单（Bill of Materials）的管理。而用户可以得用PDM提供的图形化的界面来对产品结构进行查看和编辑。PDM系统中，零部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各产品定义数据与零部间关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，传统BOM可以利用PDM自动生成。PDM系统通过有效性和配置规则来对系统化产品进行管理。有效性分为两种：结构有效性和版本有效性。结构有效影响的是零部件在某个具体的装配关系中的数量，而版本有效性影响的是对零部件版本的选择，有效性控制有两种形式：时间有效性和序列数有效性。产品配置规则也分为两种：结构配置规则和可替换件配置规则。结构配置规则与结构有效性类拟，控制的都是零部件在某个具体的装配关系中的数量，结构配置规则与结构有效性可以组合使用，可替换件配置规则控制的是可替换件组中零件的选择。配置规则由结构有效性可以组合使用；可替换件配置规则控制的是可替换件组中零件的选择。配置规则是由事先定义的配置参数经过逻辑组合而成。用户可以通过选择各配置变量的取值和设定具体的时间及序列数来得到同一产品的不同配置。在企业中，同一产品的产品结构形式在不同的部门（如设计部门、工艺部门和生产计划部门）并不相同，因此 PDM系统还提供了按产品视图来组织产品结构的功能。通过建立相应的产品视图，企业的不同部门可以按其需要的形式来对产品结构进行组织。而当产品结构发生更改时，可以通过网络化的产品结构视图来分析和控制更改对整个企业的影响。3生命周期（工作流）管理 PDM 和生合周期管理 模块管理着产品数据的动态定义过程，其中包括宏观过程（产品生命周期）和各种微过程（如图纸的审批流程）对产品生命周期的管理包括保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态换到另一个状态时必须经过的处理步骤。管理员可以通过对产品数据的各基本处理步骤的组合来构造产品设计或更改流程，这些基本的处理步骤包括指定任务、审批和通知相关人员等。流程的构造是建立在对企业中各种业务流程的分析结果上的。4集成开发接口 各企业和情况千差万别，用户的要求也是多种多样的，没有哪一种PDM系统可以适应所有企业的情况，这就要求PDM系统必须具有强大的客户化和二次用这害工具包PDM实施人员或用户可以得用这类工具包来进行针对企业具体情况的定制工作。四、PDM技术分析 1PDM的系统构造方法 从总体上看，当前PDM产品大多采用分布式的客户机/服务器（client/server）结构，服务器端负责公共数据的存储、多用户的同步等功能，客户端主要负责与用户的交互、客户第有数据的管理等。 同时，PDM系统的内部构造是层次化的。PDM系统建立在操作系统、网络环境和分布式数据库的基础上。对象管理框架是PDM系统的核心模块，它的重要性一方面在于对象管理柜架集中管理了PDM系统中的全部信息实体，另一方面对象管理框架是整个PDM系统信息建模思想的具体体现。所有PDM涉及的实体，人员、数据、过程以及实体之间的关系最终是以对的形式由到象管理框架统一管理。对象管理框架为整个PDM系统管理的基石。建立在对象管理框架之上的是各种PDM系统的功能框架，包括产品结构管理，产品配置管理、集成工具、工作流管理等。2PDM系统的基本特征一开放与集成 作为企业产品管理的核心，PDM系统应当是一个开放性的系统，开放主要包括数据的开放、功能的开放和系统建模方法的开放，开放性主要表在可移植性、可扩展性、互操作性、可裁剪性等方面。集成是PDM系统的基础功能。所谓集成是指PDM系统提供的一组机制，使之能够和其它集成是PDM系统的基础功能。所谓集成是指QPDM系统提供的一组机制，使之能够和其它软件工具和系统协调工作。从秒统之间的关系看集成可以分为三个层次：工具的集成、信息的集成和应用的集成。3企业信息建模方法一面向对象的方法面向对象的思想是软件工程学发展的结果。从70年以来，人们从思想理论和设计方法学等各个方面对的技术进行了广泛而深入的研究，取得了丰硕的成果。面各对象的思想是以对象的观点表达信息以及信息之间的关系，对象代表数据和行为的封装，对象之间通过 消息传递信息。这种表达方式的优势在于：* 抽象层次较高，比较接近人类观察和理解自然的方式，方便了人们的理解，也方便了理解的修订。* 适用范围较广，基本为各个领域的人员所接收，极大加强了领域专家、计算机专家、最终用户之间的交流，减少了彼此之间的“方言”问题* 适用于软件系统开发的各个阶段，保证了软件系统在分析、设计、开发、测试等各个阶段的连续性、极大地降低了由于系统开发不同阶段的迁移导致的语义丢失和语义误解。同时为增量式迭代开发提供了良好的思想基础 目前，采用面向对象的分析和设计方法已经成为大型系统软件设计开发和实施的大势所趋。4数据库技术 传统的管理系统大多建立在关系数据库基础上。但是关系系较存在语义不丰富、建模手段不足等问题。为了解决这些问题。近年了有关面向对象数据库、演绎数据库、知识数据库的研究正在不断取得突破，这些发展都都将推动PDM的进步。五、PDM技术的最新进展 九十年代末期，PDM技术的发展出现了一些新动向，在企业需求和技术发展这两大推动力的推动下产生了新一代的PDM产品。1新的企业需求 长期以来，人们对于企业功能的分析主要采用这样的方法：首先界定企业的职能边界，确定哪些是企业本身的职能，那些不是企业的职能。然后对于企业的职能采用“自顶向下”逐层分解的方法，将企业的功能按照从粗到细进行分解形成企业的功能分解树。随着现代科技飞速发展，任何企业要想建立一个大而全的体系都越来越难，任何企业都要经常与其它的企业进行联合，甚至许多米自不同企业的职能部门临时组织在一起，组成所谓“虚拟企业”，共同完成某项社会生产任务。这些新的社会生产方式要求人们对于企业功能的分析思路和方法也有所改变。 人们逐渐认识到，企业的综合职能虽然是多种多样的，但各个企业的各项基本职能是相近的，企业职能的不同主要来自于集成了不同的企业职能。新的企业模型分析方法应当首先着眼于“标准企业职能”，通过组合和定制各个“标准企业职能”实现某个特定的企业、“虚拟企业”或企业联盟的综合的信息模型。如果说第二代PDM产品配合了“自项向下”企业信息分析方法的化，第三代PDM产品就应当支持以“标准企业职能”和“动态企业”思想为中心的新的企业信息分析方法。 2Internet的迅猛发展 近年来，Internet获得了巨大的发展，Internet已经深入并影响到了我们生活的方方面面，“电子商务”的概念也已经深入人心，我们正在迎来一个网络时代。Internet的广泛普及，给企业传统的经营管理方法带来的巨大的冲击。如何面对网络时代的挑战，已经成为了企业信息化过程中必须面对的问题。3分布式技术 基于网络的分布式计算技术也是近年来获得了很大进步的技术之一。以分布式计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化的系统体系结构。在分布式计算技术的标准方面，一直存在着两大阵营，一个是以OMG组织为核心的CORBA标准，另一个是以微软为代表的基于DCOM的ActiveX标准。近年来，OMG组织在CORBA标准的制定和推广方面付出了巨大的努力，同时许多CORBA标准的产品也在逐渐成熟和发展；同时由于微软在操作系统方面绝对的统治地位，ActiveX标准在Windows系列平台上显得更加实用，相应的工具也更加成熟。目前这两大标准的争夺仍然没有结束，许多商品化软件多是同时支持两个标准。许多CORBA产品同时有桥接DCOM构件的功能，而微软也提供了访问CORBA服务的的方法。我们希望这两大标准最终能够走到一起，提供一种统一的分布式计算框架，降低用户系统开发的负担。4.Java语言 Java从出现的第一天就成为计算机界的一个热点。 Java语言具有高度的可移植性、健壮性和安全性等优点，这些使它一经推出就获得了广泛的支持。Java不仅仅是一种新的计算机语言，同时还是一种移动式的计算平台。Java语言的“一次编程，到处可用”的特点使它成为了编写网络环境下的移动式构件的最佳选仔。将分布式计算框架和Java技术结合起来将尾为造网络信息系统最理想的模式。5基于CORBA/WEB的PDM系统 进入电子商务（e-Business）时代初期，各种计算机应用工具都在与此相适应，PDM系统也不例外，把PDM系统作为企业产品开发的电子商务解决方案是新一代PDM技术和系统PDMII的目标，也是解决国内企业采用PDM系统时所遇问题的基础。美国MatrixOne公司的eMatrix和PTC公司的Windchijj就是这类系统的代表。这类系统是跨越延展供应链的产品信息和生命周期过程管理的全面解决方案。它们使企业能够以InternetIntranet的发展速度快速超越其竞争对手，得到重要的战略利益。六、结论 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、提高产品竞争力的必由之路。据国外资料统计，PDM的应用能使产品设计过程缩短25%，减少工程设计修改4%，加快产品投放市场进度50-80%，总成本削减25%以上。国外的一些汽车、飞机公司实施PDM系统后的均大大提高了企业的效益。国内据对机电工业近五百家企业调查，新产品开发周期平均达24个月，其中单件、小批量产品的生产技术准备周期约占供货期的32%，有的高达60%，采用PDM技术后，可缩短生产周期50%-80%。CIMS示范应用企业使用PDM新技术后，对减低产品开发成本、提高设计能力等均取得了明显的效益。随着中国信息化进和的发展，国内应用PDM系统的企业也越来越多，PDM产口的开发与应用进入了快速发展的时期。目前，尽管国产PDM产品的开发与应用进入了快速发展时期。目前，尽管国产PDM产品在功能、性能及稳定性方面与国外软件还有差距，但在适应企业需求、价格及技术支持等方面已经具有了一定的优势相信随着国内PDM产生厂家的不断努力国产PDM产品会有更加美好的发展前景。选自产品数据管理系统功能分析清华大学国家CAD支撑软件工程中心王建民 肖可 孙家广产品数据管理系统(PDMS)是集成并管理与产品有关的信息、过程和人与组织的软件。PDM依据全局信息共享的观点,扩大了产品开发建模的含义,其范围己包括资源(含人力)配置、生产制造、计划调度、采购销售、市场开发等各方面,为不同地点、不同部门的人员营造了一个虚拟的协同工作环境,使其可以在同一数字化的产品模型上一起工作。在这种虚拟环境中,PDM远比CAD和工程技术群体的文件管理器功能强大得多,它是所有信息的主要载体,而且在集成的产品开发过程中,可以对它们进行创建、管理和分发。从PDMS的体系结构和企业的实施情况分析,其功能主要包括以下几个方面。1.产品项目管理模式及体系结构项目管理的主要功能包括:项目的创建、修改、查询、审批、统计等功能。提供项目人员组织机构的定义和修改。在项目人员组织机构的基础上,实现人员角色指派及其对产品数据操作权限的规定。2.企业级工作流程管理(l)串行产品开发流程(2)并行产品开发流程(3)功能划分工作流程管理涉及到Ronni Marshak的3R问题,即路由(Routes)、规则(Rules)和角色(Roles)。路由定义了对象及它的传送路径,其对象包括文档、形式、事件、部件和消息等。规则定义了信息如何路由和路由给谁,即工作流的下一步方向和如何处理异常情况。工作流中的工作任务定义了作业的独立功能,由操作用户提供。工作流程管理的主要功能包括:工作流程编辑器 提供过程单元定义手段,并根据用户的指定将过程单元连接成需要的工作流程,规定了提交工作流程执行的设计对象,如部件、零件、文档等。工作流程管理器 接收工作流程编辑器提交的流程定义数据,建立有关人员的工作任务列表,并根据流程的走向记录每个任务列表的执行信息,支持工作流程的异常处理和过程重组。工作流程通信服务器 根据工作流程的进展情况,向有关人员提供电子审批与发放,并通过Email接口技术,进行用户通信和过程信息传递。3.工程图档管理及设计检索(l)产品数据库划分(2)工程图档管理体系结构(3)工程图档管理的主要功能其中包括:图档信息定义与编辑模块为用户提供图档信息的配置功能,并根据用户定义的信息项完成图档基本信息的录入与编辑。图档入库与出库模块建立图档基本信息与图档文件的连接关系,实现图档文件的批量入库和交互入库,并将指定的图档文件从数据库中释放出来,传送到客户端进行操作。对于数据库中的图档文件,支持Check-in/Check-out功能,保证文件的完整性和一致性。图档浏览模块可以浏览和显示多种常见格式的文件,如DWG、DXF格式的图形文件,IGES标准格式的图形文件,BMP、TIF、pcx、TGA、GIF格式的图像文件,TXT、D0C格式的文本文件,STEP文件及语音文档等,并提供缩放(Zoo)和平移(Pan)功能。图档批注模块为用户提供快速、方便的批注功能,支持使用各种用于批注的实体,包括复线、指引文字和云状线等。用户可以通过屏幕工具栏选取批注工具,可以选择批注图层名称、颜色和批注文件名。批注文件可存放在独立的文件中,充分保护原始文件,批注中允许Undo操作。4.产品配置与变更管理(1).产品结构树与文档对象的关系(2).产品信息管理内容(3).产品信息结构定义形式(4).产品配置与变更管理体系结构(5).产品配置与变更管理的主要功能包括:产品结构定义与编辑模块提供了一种快速访问和修改B0M表的方法,用户可以定和修改自己的产品结构,并将产品结构存入数据库中。产品结构视图管理针对产品设计中的不同批次或同一批次的不同阶段(如设计、工艺、制造与组装等),生成产品结构信息的不同视图,以满足对同一产品不同B0M描述的需求。产品结构查询与浏览品零部件之间的层次关系。为用户提供多种条件查询与浏览,并用直观的图视方式显示产从产品开发到原型制造的过程中,产品的各种配置信息经历了多次的变化,结构的改变、信息的增加造成了产品信息具有各种版本。产品配置与变更管理对产品的各版本数据提供冻结、释放、复制等操作。5开放式企业编码体系(1).编码规则规则组是-组基本规则的集合,且共同属于一个产品或项目。规则类是基本规则所属的种类。每一规则都隶属于某一个规则类,采用层次结构对规则加以分类,便于对规则库进行统一的管理。与规则组不同的是,一基本规则只能隶属于一个规则类。基本规则是对某种技术文档或图纸进行编码规则的定义。一个基本编码规则由若干个字段组成。编码规则应尽量简单、规整、统一、有具体含义。每一个具体技术文档或图纸的编码最终都要由一个基本编码规则来确定。编码系统应保证编码的唯一性。编码字段是由若干位组成的具有实际含义的最小编码层次。字段应具有实际含义,即字段能反映出技术文档的类型、用途、加工工艺等特点。字段的位数应固定。在本编码管理系统中,字段可分为3类,即独立固定字段、独立可变字段、受控固定字段、受控可变字段、顺序码字段。(2).编码系统模块结构6.网络和数据库的接口(1).网络接口的组成结构(2).数据库接口的组成结构(3).应用系统集成机制应用系统集成的主要功能有:应用请求代理层 接收应用对象使用语言、命令等形式发出的请求,并将系统的服务传递给应用对象,实现多个应用的协调工作。系统对象配置接口 可以使用户通过语言和交互方式定制产品数据管理对象和用户操作界面,为用户提供一种灵活的系统使用方法,以满足不同用户的需求。应用对象识别识别 应用对象的请求和数据,并根据识别结果作出相应处理。0LE接口 提供了一种简便的对应用对象请求服务种简便的对应用系统的封装方法,它通过文件数据和0LE技术为用户提供构造服务请求的接口。应用激活服务根据请求来定位对象,将请求传递给相应的对象,并将其激活。产品数据管理系统功能与应用分析清华大学国家CIMS工程技术研究中心陈时昕 张玉云 陈加栋 张珂殊随着市场竞争的日益激烈,不断开发出满足用户需求的新产品并占领市场己成为企业的生命线。为了能够缩短产品开发周期,提高质量,降低成本,企业在利用并行工程进行新产品研制的过程中,采用计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理等新技术,为企业带来了大量的数据文件,并且企业的许多工作流程也与计算机紧密结合起来,如对各种新产品设计的审核可以完全在计算机上完成。随着时间的推移和企业对原有数据资源重复使用的要求,对产品数据和工作流程管理技术的需求变得越来越迫切。产品数据管理(PDM)是企业实施并行工程和CAD/CAE/CAM不可缺少的重要组成部分。一 PDM功能分析在企业中,大量与产品相关的数据往往分布在多部门,甚至是多区域中,而且这些数据的格式也是多样的,如文本文件、数据库、图纸文件等,对这些数据的查询、浏览、共享,以及结合工作流程来管理这些数据等,都是企业在进行信息集成时经常遇到的问题。实施并行工程所需要的“在正确的时间、把正确的数据、按正确的方式、传递给正确的人”对PDM提出了更高的要求。由于PDM涉及的内容十分广泛,技术也在不断发展之中,目前还难以给出准确的定义。根据专门从事PDM和CIM相关技术咨询业务的CIMdata公司的报告,PDM是管理与产品相关的信息和过程的技术,即:与产品相关的所有信息 也就是描述产品的各种信息,包括部件信息、结构配置、文件、CAD数据文档、审批信息等。与产品相关的所有过程 也就是对这些过程的定义和管理,包括信息的审批和分配等。 PDM管理的主要对象是产品的“元数据”,即有关产品信息的信息,其实现基础是电子仓库(Electronic Data Vault)。电子仓库通常是建立在通用的数据库基础上的。对于一个完全的分布式电子仓库,其透明性可使用户无需考虑分布式环境下各种数据的实际物理存放位置,而快速、集中地处理整个企业的产品信息,并且使整个企业的各部门共享产品数据。基于电子仓库的PDM系统一般具有以下功能:1.文档管理PDM系统中的文档管理用以取代人工方式的档案管理,使用户方便、快捷、安全地存取、维护及处理各种有关产品的文档,如从设计阶段产生的AutoCAD图纸的数据文件、3D实体造型的数据文件、CAE的分析报告,到制造阶段可能产生的变更单等,都是文档管理的对象。(1).归档管理 归档管理是对文档进出电子仓库进行管理。它主要包括归档、提档(CheckOut,出库)以及对这些操作的安全性管理。归档包括入库(CheckIn)及编辑(如复制、删除、文档的转库等)两部分。在进行归档处理时,由于在建模阶段对人员/角色所定义的权限不同,因此,承担不同任务的人员对电子仓库的操作权力也有所不同。通过归档管理还可实现文档的版本控制。在PDM系统中,文档的版本可分为版本号和序列号,每当文档从电子仓库中被提出,然后再存入时,其序列号将自动改变,而当文档己被定型时,若将其从库中提出并做修改,则其版本号将自动发生变化。(2).文档检索/导航 这是PDM系统为用户提供的快速查询手段之一。用户可通过图形界面等导航方式直接查找文档,也可通过指定某些属性等检索方式来快速查找。与人工检索相比,大大减轻了检索工作量,提高了查询速度,使工作效率提高了许多。PDM系统还提供了一种与产品结构直接相关的文档管理方式,使用户可直观、全面地了解产品及零部件的各种数据和文档。这种功能我们将在后面讨论。(3).文档的处理主要功能有:查看与批注、扫描与绘图及文件格式转换等。在PDM系统中,一般应支持对多种格式文件的浏览(可视),如PDES/STEP、IGES、DXF、DWG、TEF、PostScript、HP/GL等文件格式,可支持对某些CAD系统原始文件的审阅,并可使用户在这些图形/图像文件上作批注,如以文字注释或以图形方式圈点等,甚至还支持第三方审阅。文档处理功能还可满足用户扫描与绘制文档的要求。2.结构化产品数据管理(1).产品结构管理产品结构管理功能可使用户建立产品结构树,或通过从PDM系统集成的应用系统中自动捕捉产品结构信息来建立产品结构,并根据产品结构树自动生成B0M(物料清单)表,同时,通过建立产品结构与其它产品信息(如工程手册、设计文档、更改单等)对产品结构进行管理,主要包括对产品本身装配结构的管理和对其相关支持数据的管理,通过编辑、浏览、查询/导航、比较产品结构树等方式有效地管理产品结构。对产品结构树的查询/导航有两种方式,一种是以图形化界面展开关系方式,一种是对产品属性值(如产品号、名称等)的查询。对于图形界面方式,对配置环境的设定(如最近一次修改后的结构、正在设计中的己定型结构等),使用户可根据自己的需求,查看适当的结构树。此外,还可支持用于何处的查询,如果零件被用于那些在装配关系中,与产品零部件相关的支持数据,包括设计手册、设计文档(图纸、数据文件)、变更单等,通过建立这些数据与产品零部件结构的关系,使产品结构的管理和文档的管理更加简洁直观。(2).零件族管理这是根据零件特征来管理零件的方式。这种方式涉及到对零件族的查询和维护。对零件族的查询可采用图形界面访问零件族体系的方式,也可通过给定一零件的特征值来查询。对零件族的维护操作包括将一零件放入某一零件族或将其从某零件族删除,以及修改零件族特征值等操作。(3).产品配置管理对产品的配置管理是PDM系统有别于工程文档管理(EDM)等系统最主要的一个方面。产品配置管理包括对各种B0M视图的管理、对基于有效性变化的产品配置的管理以及有关创建、定型、变更等过程的管理。3.工作流程管理9工作流程管理是对己建立的工作流程进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历史过程进行记载的管理方式,使产品数据与其相关的过程有机地结合起来。它使在一个产品全生命周期中参与,加工产?quot;的人员都可以在正确的时间、以正确的方式得到正确的任务,从而保证了企业内部工作有计划地进行,是规范企业管理的有力执行工具。产品数据(如任务书、上游设计文档等)可以提交给一定的工作流程,对这些数据项在各工作单元中的执行状态,PDM系统也将自动给予统计。典型的工作流程管理是对变更的管理,将变更的申请、审批和修改等一系列活动组建为一工作流程,使变更控制更加有效。4.项目管理与电子协作功能PDM系统中的项目管理与电子协作建立在产品数据集成环境之中。由于在一个平台上可实现与具体数据相结合和数据共享,因此,可实现真正的电子协作,提高项目管理的准确性。PDM系统中的项目管理通常是结合各种工作现状和产品数据等信息,进行合理的资源调度和项目规划,并可提供Email作为信息通信手段。5.组织与资源管理在进行产品数据管理时,常常会涉及到人员和设备等资源问题,因此,对这方面进行建模也是对产品数据实施有效管理所需要的。在PDM系统中,将人员划分为一定的”组/团队”或单独的用户,并可根据各自分工的不同,赋予他们一定的角色,同时赋予各种人员在PDM系统中不同的操作权限。对资源的建模主要是将企业中与一定产品相关的设备、材料等以”元数据的形式反映在PDM系统中。6.PDM系统与应用软件的集成在一个企业内,通常将使用多种应用软件,如从设计部门使用的CAD、CAM等软件,到办公系统的字处理软件、数据表格软件等,这些应用软件产生的数据大多是需要统一管理的。由于应用软件的种类及版本具有多样性,因此,一个PDM系统无法同时与各种应用系统进行互操作,所以,PDM系统需向用户提供可与应用软件进行集成的能力。目前,PDM系统与应用软件集成应做到将数据进行封装,使应用软件生成或输入的数据成为PDM系统”可识”数据,以便对其进行管理。此外,还应进行工具封装,最好能够实现软件之间的互操作。PDM系统对集成的支持首先表现在应具有最小集成,即集成CAD产品和MRP厄RP软件;其次在集成的深度和鲁棒性上,不但能在PDM系统中启动应用软件,而且对于完全的集成而言,还能在应用软件中直接进行PDM操作,如入库、提档操作,并能在两系统之间进行数据交换和消息传递;最后,也是最为重要的一点,就是PDM跟踪应用软件的能力,或者说是应用软件厂家对某种集成的在线支持。随着PDM技术和各种软件技术的不断发展,PDM系统与应用系统之间的集成也逐步向基于规则机和标准数据转换的方向发展,集成技术会越来越方便简洁。二、PDM的实施在一个企业中实施PDM,通常要涉及到技术和企业内组织关系等因素,因此,PDM的实施是一项比较复杂的任务,是一个需要分阶段、在合理的规划下逐步完善的过程。首先要构筑企业内部协作环境,即在PDM系统上建筑基本实施环境,然后进一步完善PDM系统。这一过程一般分4个阶段。阶段1:企业过程重组 这是实施PDM系统的第一步,也是最重要的一步。通过对企业各过程及组织等方面的分析,对过程进行改进并建立过程模型。同时,根据职能对不同的人员赋予不同的权限。阶段2;建立电子仓库 在这一阶段,主要是根据企业所涉及的各种数据类型和其用途合理配置电子仓库,建立企业数据共享的基本环境。阶段3:建立工作流程程,优化企业的工作规范。基于企业的过程模型,在PDM系统中建立企业内部各种工作流。阶段4:建立产品配置通过对企业产品及其相关数据的分析,在PDM系统中,建立产品数据结构树、零件库和产品配置项,并按企业需求实施一定的应用软件集成。三 商业化PDM系统简介根据SME协会出版物”Integrated Design &Manufacturing”(1997年4月)提供的最新资料,CIMdata公司1996年对全球范围内PDM市场进行了调查,在PDM系统方面的投资己从1993年的8.98亿美元增加到11亿美元。许多公司,如一些飞机制造公司都将PDM作为提高企业技术水平的一项技术。目前PDM产品有很多,下面笔者对接触到的几种主流产品予以简单介绍。1.ComputerVision/OptegraComputerVision公司的PDM产品是0ptegra,该产品一直处于PDM市场的前列,其目标是企业的产品数据管理,同时支持并行工程方式的优化集成。0ptegra在统一的框架下由各功能模块分别打包封装而成,因此,用户可依据自己的实际功能需求,选用一定的功能模块或具有相似功能的其它模块替换。另外,此产品具有与AutoCAD、CATIA、Pro/E等CAD/CAM软件的集成接口。Optegra己在福特汽车、劳斯莱斯集团、韩国大字集团、法国空中客车飞机制造厂等获得了应用。2.SDRC/MetaphaseMetaphase软件也是PDM产品中非常出色的一种。该软件涵盖了PDM系统的各大功能模块,并且提供了面向对象的集成开发工具,具有良好的集成能力。该产品的最新版本己采用了Web、联邦式软件结构、C0RBAGateway等先进技术,是支持并行工程最好的平台之一。Metaphase立足于成为企业集成框架。波音、福特、微软、ABB、Caterpillar和Sun Microsystem等公司都己定购了大量的Metaphase系统用于新产品开发。3.IBM/PMIBM公司的PDM产品Product Manager(PM)是一个极具竞争实力的PDM产品。它具有良好的软件结构,其数据仓库、工作流、配置管理和电子化协同工作环境部分都相当完善。该系统的微机版PM/PC已经在发行,它扩展了该PDM产品的使用范围。4.Intergraph/PDMEIntergraph公司的PDM产品PDME(工厂数据管理环境)基于该公司的AIM(资产与信息管理)软件,它可以管理工厂配置模型和设备及其相关文档,可进行过程管理,包括对工程变更和文档变更的请求、批准及历史记录等变更过程的管理。该产品也采用了Web和面向对象等技术。5.Sherpa/PDMIISherpa公司从80年代中期就己在工程数据管理方面进行了研究。最近,该公司以”下一代PDM”之称发布了”PDMII”产品,并使PDM不仅仅作为一种工具箱,而是可以管理多种数据类型文件和产品的全生命周期,并可支持联合式企业或工作方式、公共数据模型、Web浏览器和C0RBA等技术的使用,使该产品具有更好的可用性和开放性。它的IPD(集成产品开发)可支持并行工程的实施。该产品提供了与Mentor、Pro/E等的集成器。 6.Fomtek/EIMS,TDMFomtek公司的产品主要有:EIMS(企业信息管理系统)、产品结构浏览器、TDM(技术文档管理)等。该公司以其集成能力和项目管理能力见长。7.EDS/IMANEDS Unigraphics的PDM产品为IMAN(信息管理器)。EDS公司的工程经验使它可以深刻理解企业用户的真正需求,因此,IMAN产品在市场上具有很强的竞争实力,尤其是对Unigraphics用户。该软件与Unigraphics软件紧密结合,并具有全面的集成能力。8.Altris SoftwareAltris Software公司的PDM产品有Pro CM(产品配置管理)、RIPS(快速信息展示服务)等。该公司主要是向其它PDM厂商提供这些功能模块。四 PDM系统的发展主流PDM作为一种技术,其本身随着CIMS、并行工程、敏捷制造的发展而不断更新,功能也越来越完善。纵观各种PDM系统的体系和市场需求,我们大致可以归纳出PDM的主流发展方向在以下几方面:1.采用面向对象技术面向对象技术近几年来得到了较大的发展与应用,这项技术己成为90年代软件开发技术发展的主流。它提高了程序代码的重用性和开放性,使编程效率大大提高。其在PDM领域的应用,包括将面向对象数据库作为底层支持、面向对象的PDM系统结构、面向对象的产品数据定义,使PDM系统与其它系统的集成更具有开放性,从而提高PDM产品的集成能力。2.采用Web便能技术基于像Netscape这样的Web浏览器是一种易被用户接受的通用用户界面。这种技术可以使多信息同时显示在屏幕上,这对数据查询功能与报告功能要求较高的PDM来说,使用Web技术,将使PDM技术与系统随着Internet和Intranet一起更加大众化。3.采用联邦式机制对于大型企业,特别是跨地域的企业,仅使用一套Client/Server式的PDM产品是很难将全企业的产品及过程信息管理起来的,因此,常常需要安装多套PDM,而多套PDM之间也是需要互相拜访”的。采用联邦式机制就可以满足这种需求,该机制是提高产品数据管理能力的一种有力方式。这项技术已在Metaphase2.3中得到实现。4.框架化和企业化目前越来越多的企业都希望有这样一种框架,它能使企业拥有的软件系统都集成于此框架中,实现产品数据与开发过程、乃至生产过程的集成与管理,支持企业的并行工程。PDM系统在覆盖企业产品数据和工作流程等方面具有得天独厚的优势,因此,许多PDM厂家为使其产品更好地满足企业要求,己经或正在使用C0RBA标准和技术,以实现系统的企业化和框架化。PDM在企业范围内的作用“对产品数据管理的看法应摆脱CAD的老框框,应将它理解和看作为整个企业产品开发的使能器。”由于产品数据管理(PDM)起源于CAD文件管理,在当今市场有一种根本性的误解-一即认为PDM只局限于CAD及工程技术方面的应用,而不是用于整个企业。任何情况不能离开事实,虽然PDM确实能处理那些问题,但仅仅是其众多功能中的一部分。现在,其真正的重要性在于:它以整个企业作为整体,能跨越整个工程技术群体,是促使产品快速开发和业务过程快速变化的使能器。另外,它还能在分布式企业模式的网络上,与其它应用系统建立直接联系的重要工具。PDM以前的重点应用是在工程技术变动的管理方面一一如CAD和工程技术领域的图纸、文件的审查、批准等。但到今天,依据共同信息强调共享的观点,已扩大了产品开发建模的含意,其范围已包括资源配置、生产制造、计划调度、采购销售、市场开发等各方面,并且从整个制造企业作为整体来考虑一切问题。现在很流行所谓“授权”,但你不能给每一人授权,你只能创造一种环境,使得人们可能自己给自己授权。PDM就是这种环境的使能器。在此环境中,操作透明度很高,使得人们在必要的情况下,虽然互相远隔千里,但他们可形成多功能团队,可在一个虚拟的环境,在同一数字化的产品模型上一起工作。在这种虚拟环境中,PDM必须远比CAD和工程技术群体的文件管理器的功能强大很多一一它应是所有信息的主要载体,而且在集成的产品开发过程中,可以对它们进行创建、管理和分发等。虽然设计和工程技术部门倾向于以CAD为中心,但实际上,深入整个生产开发过程看一下,就会明白除产品设计和分析等工作外,还有很多其它重要的过程。有各种管理方面的要求,有的来自FDA有的来自FAA。销售人员需知道,当他应客户要求在技术要求上作修改时,会带来怎样的价格和交付周期的影响;采购人员要评估价格和后勤方面的变化;生产制造要考虑生产效率;市场开发人员需要很快地得到关于各种变动对成本和上市时间上产生的影响方面的消息,以评供价格和额定技放的期限。所有这些职能领域必须对有关的产品模型的信息尽可能早和尽可能多地共享,这样能使所有成员都尽量恰