PDM企业与产品数据管理

1、企业与产品数据管理高奇微【摘 要】本文阐述了产品数据管理（ PDM）的发展、定义、体系结构、功能和分类，说明 了 PDM在企业中的地位， 介绍了 PDM技术的应用状况。 并根据我国企业的实际情况， 说明哪些企 业需要 PDM，对企业如何选择 PDM提出建议。【关键词】异构数据 并行工程 产品数据管理（ PDM） CAD/CAM 集成框架市场经济的大潮无情地冲击着过去的计划经济体制， 也把企业推向了风口浪尖。 在这巨大的 变革之中， 传统的生产管理方式、 企业组织结构和决策准则， 已不能适应日趋激烈的全球市场竞 争。当前我国的众多企业， 特别是大中型企业存在着生存困境和竞争能力低的严重局面。 企

2、业要 想在竞争激烈的国际环境中求生存、 求发展， 就要面对瞬息万变的市场变化， 及时开发出满足用 户需求的新产品， 即缩短新产品的上市时间 （ T）；提高产品的质量 （ Q）；降低产品的成本 （ C）， 使价格具有竞争；并提供优质的售后服务（S），在用户中享有极高的信誉。一、企业面临的问题目前我国企业存在着技术落后、管理落后等严重问题。1. 技术落后目前， 企业大多采用二维 CAD软件， 它只能提高绘图速度， 使设计人员从繁重的体力劳动中 解脱出来，而不能解决复杂产品的设计、设计的优化、零部件之间的干涉、机构运动部件之间的 关系、曲面的描述和复杂零件的数控编程等问题。因此设计手段落后、设计技术

3、落后。当前数控加工还不普及， 大量的零部件还是由手工操作的机床加工， 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，工艺准备周期长。 由于加工工艺手段落后， 工艺人员又 把大量的精力耗费在抄抄写写的重复工作上， 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。 有的企业虽然采用了先进的数控机床， 却仍采用手工编程， 结果还是无法加工复杂 的产品，也无法充分发挥昂贵的数控机床的作用。2. 管理落后（1）文档管理落后一个企业经过长期的发展，积累了大量的、丰富的技术文档。 特别是采用 CAD技术之后， 各 领域的专家借助不同的硬件、 不同的操作系统和不同的应用软件参与设计，

4、 因此， 产品信息往往 由互不兼容的多种软件系统生成。采用不同的操作系统，如WINDOWS和 UNIX 等；采用不同的CAD软件，如 AUTOCAD和 Pro/E 等；采用不同的数据库管理系统， 如 ORACLE和 FOXPRO等； 采用 不同的文字处理系统，如 WINWORD和 EXCEL等；硬件方面采用 PC 机或工作站，这样就产生了类 型各异的设计结果。 又由于参与设计的人员可能分属不同的部门甚至是不同地域， 设计活动的分 散性， 使信息常以不同的格式和介质动态地存储在不同的部门或地区。由各种不同的应用软件产生，又分散地存放在不同部门或不同地点、不同类型硬件设备上的产品数据称为异构数据。

5、一个企业每天都要产生大量的异构产品数据， 它们都为改善企业的总体生产能力起着关键作 用。如果用手工管理和维护这些数据会占用大量的人力资源和空间资源。CAD技术的发展激化了采用先进设计技术与落后管理手段的矛盾， 为了使生产力进一步地发展， 人们希望借助计算机把 大量的图纸和技术资料有效地管理起来， 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、设计人、工作阶段、审批状态、日期、类型以及预先定义的各类参数，例如材料、 重量、加工方法等进行查询， 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。(2) 产品数据管理落后复杂产品由成百上千种零部件组成， 面对数量如此之

6、多的零部件， 如果用手工管理， 那么在 原材料的采购、 生产计划的安排和装配线上的发料等项工作中， 很难获得准确的数据。 如何形象 地描述产品全部数据的相互关系， 使产品各分系统之间， 分系统内各部件之间的约束关系一目了 然，是企业一项重要的工作。 另外，不同部门有不同形式的材料清单 ( Bill of Material ，BOM)， 企业经常要花费大量的人力和时间才能完成这些报表， 而且还要不断维护 BOM一致性， 如果设计 和制造的材料清单不一致，就会产生返工和浪费。再有企业要不断地开发新产品，承袭老产品， 构造新的约束关系，使管理的难度急剧加大。CAD技术使得各种数据的修改变得非常方便，

7、但不同版本会给数据的一致性和有效性带来麻烦，如何保证最终使用的是正确版本的图形或图纸就成为至关重要的问题。要求详细记录设计、 加工过程中的原始数据和相应的更改信息， 用不同的版本描述当前有效的数据， 确保企业各类人 员获得各自正确的信息，就成为当前产品数据管理的主要目标。产品的全部数据都存放在计算机内， 这些数据易受到非法调用、 修改和泄密， 所以急迫需要 解决数据的安全保存和保密问题， 以免发生不可挽回的损失， 安全保密已成为产品数据管理的核 心问题。 还有如何解决信息的传递和数据的共享？不同型号的产品之间有许多相同的零部件， 如 系列产品中的借用件、通用件和标准件，如果缺乏信息沟通渠道，

8、就时常会发生重复设计， 重复 编制工艺，重复生产。如何充分利用原有的设计成果，使产品标准化、系列化，降低设计加工成 本，提高竞争力？也是需要解决的问题。CAD技术对原有计划管理也带来很大的冲击，例如，无法沿用手工签字的方法对计算机的文 件进行校对、 审批及控制文件的发放。 现有的手工审批制度在用 CAD设计的图形和图纸面前， 变 得毫无办法， 人们不得不把计算机中的二维工程图绘制成纸介质的图纸， 然后再去审批， 这就大 大降低了计算机所创造的优势。 传统的更改系统也是完全依靠人工管理， 难免会发生各种各样的 差错。 为避免发生差错， 一般都要制定严格的更改管理制度， 要求自动搜索某项更改所涉及

9、的范 围，及时通知有关人员，提请关注某项更改可能会引起的影响。 一旦更改申请得到批准，有关的 信息无一遗漏地全部得到修改，而且要保证统计工作得到最新的结果。全部设计工作都是在计算机上进行， 在计算机的外部无法了解各项任务的进展状况， 各项任 务出现的问题， 相互的协调等工作都离不开计算机内部的信息。 各种审批记录、 重要的操作和关 键性的决策都需要长期保存，以备查询。综上所述， 一旦企业对这些数据缺乏有效的管理和版本控制， 就会造成数据十分混乱。 又由 于企业各部门的数据往往要重复使用， 不可避免地要发生错误的数据， 而一个错误往往会造成一 条错误链，并很难加以修改，当最终发现时，已造成很大损

10、失。另外，原始数据未经加工整理成 适当形式，送到各级领导后也很难快速作出决策。这在美、英等发达国家是有痛苦教训的。 70 年代中到 80 年代初，美、英等国的企业开始大量应用计算机。到 80 年代初，发现这些问题后， 他们花了比原来投资更大的投资来解决产品数据管理的问题。 对这些种类繁多的异地异构数据的 管理问题是目前自动化程度较高的企业亟待解决的问题。（3）并行工程要求更高层次的信息管理以往在产品设计及其相关的各种过程中， 采用的是按功能部门串行工作的方法。 由于没有制 造、维修等人员的早期介入，所设计的产品会存在较多的错误。 这些设计中产生的错误、缺陷或 不足， 以往是通过对设计文件的审查

11、和会签得到部分的改正，而漏下部分则只能在其后的工艺设计、工装设计、生产和使用中才能逐渐被发现。这就使产品的研制周期和改进周期拉得很长， 使 产品不能及时投放市场，投入的资金也得不到及时回收，严重影响了企业在市场竞争中的地位。 并行工程是集成地、 并行地设计产品及其相关的各种过程 （ 包括制造过程和支持过程 ） 的系统方 法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品从概念形成到产品报废处理的整个生命 周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户维修服务。它对企业在产品信息的定义、 描述、 管理与传递方面提出了更具挑战性的要求。 它要求在产品开发的整个生命周期中， 各开发 小组应共享所有

12、的设计资料， 它使不管处于何方的产品开发小组的所有成员都能得到与产品设计 有关的一切数据。 并能连续地、 尽早地交换、 协调和完善关于产品的有关制造和支持等各种过程 的约定和定义， 同时也支持各开发小组之间及时地进行信息交流，尽早、 尽快地发现问题和解决问题，以便全面地考虑相关环节的影响。因此，要将开发小组的所有成员，包括设计工程技术人 员、工艺编制人员、制造人员、市场营销人员、供应厂商，甚至客户都组合到同一信息环里，以 适合并行产品开发环境，保证所有成员能得到最新、最准确的产品设计信息，减少任务的重复， 节省时间和费用。因此， CAD技术一方面明显地提高了设计能力和图纸的质量，大大提高了设计

13、效率，另一方 面由于 CAD技术的全面推广， 又给企业的管理带来许多新的问题。 经营管理部门用计算机管理人、 财、物、产、供、销的信息，但没有相应的手段来管理设计工艺部门的数据，无法及时检查工程 进度，实时掌握产品设计成本，精确统计各类设计工艺数据等。 企业形成一个个自动化孤岛。 并 行工程不仅要求支撑技术能够支持多学科领域专家群体协同工作， 而且要求把产品信息与开发过 程有机地集成起来，做到正确的时刻，把正确的信息，以正确的形式传送给正确的人， 以便人们 及时作出正确的决策。另外，各级领导需要信息时， 根据权限可以透明地调用所需的信息。 这是 目前最高层次的信息管理要求。综上所述， 围绕企业

14、的产品数据管理问题， 急需解决企业的电子文档管理、 产品配置管理和 工作流程管理等问题。二、PDM的定义和体系结构目前传统的数据库管理系统发展已较为成熟， 应用也较普遍， 管理的对象通常是用二维表描 述的数据，数据之间的关系比较简单。尽管管理的数据量很大，用户对数据的操作主要是维护、 检索和统计， 而产品数据管理与之相比有很多本质的区别。 产品数据不仅数据量大， 而且种类多、 结构复杂，特别是随着设计过程的展开，产品数据经过修改、构造，不断地变化，动态地形成最 终的设计结果， 而传统的关系型数据库明显存在着只面向记录， 不支持设计过程， 缺乏协调工作 机制等不足。这些弱点导致它们在处理非结构化

15、数据( 如图形， 图像文档等 ) 时显得力不从心， 数据误置， 设计人员已经对数据作了修改却无法通知后 续人员， 造成后续人员在旧的数据上浪费大量的时间甚至造成不可估量的损失。因此， 这些关系数据库已经远远不能满足现代企业对信息管理的需要。随着文档存储技术的发展，软件管理的对象类型慢慢拓宽，开始处理大量的异构文档，如 CAD图形、图像和字处理文件等，电子文档管理(Electronical Document Manager ，EDM)已无法满足要求。 因此， 在数据管理技术的发展过程中， 先后提出了面向对象的数据库和面向对象 的工程数据库管理系统。 它们都已实现商品化， 但还没有在企业中得到全面

16、的应用和成功的实施， 技术还不成熟。具有对象特性的数据库二次开发环境由于开放性和可靠性等方面的的明显不足， 无法胜任现代集成制造系统( Computer Integrated Manufactring System， CIMS)大规模实时应用的需求。因此，产品数据管理( Product DataManagement， PDM)系统就应运而生。PDM最早出现在 80 年代初期，目的是将手工管理CAD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EDM， EDM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， 这种软件就是 PDM的雏形。

17、由于 CAD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管理过程。 这类管理逐渐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，自动化工程更改单的管理， 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。许多企业都把 PDM 作为贯穿整个企业的骨架，是企业保持竞争力的战略决策。PDM 是以关系型数据库加上面向对象的技术为基础的应用系统。由于其技术的先进性和合理性，近年来得到了飞速地发展和应用， 并在实践中不断完善其功能，改良其界面，逐渐成为实用 的技术。 PDM技术是对工程数据管理 (EDM

18、) ，文档管理 (DM) ，产品信息管理 ( PIM ) ，技术数 据管理 (TDM) 、技术信息管理 (TIM) 、图像管理 ( IM ) 及其它产品定义信息管理技术的一种 概括的扩展。 新一代 PDM 系统融合了面向对象 O O 技术、 CAD/CAM封装集成技术、 网络通信 技术、客户 / 服务器技术、 Web浏览技术、分布式数据库技术与图形化用户接口技术等最新一代 的计算机软、硬件技术。1、PDM的定义按照专门从事 PDM和 CIM 相关技术咨询业务的国际公司 CIMdata 公司总裁 Ed Miller 在 PDM today 一文中给出的 PDM的定义， PDM 是管理所有与产品相

19、关的下述信息和过程的 技术。(1)与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息。包括零部件信息、结构配置、文件、CAD档案、审批信息等。(2)对这些过程的定义和管理。包括信息的审批和发放。1995 年 9 月 Gartner Group 公司的 D . Burdick在 CIM 策略分析报告 中把 PDM定义为： PDM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 、销售与市场， 客户构成 ） 的关键使用技术。 一个成熟的 PDM 系统能够使所有参与创建、 交流 、 维护设计意图的人在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据 。PDM 就像一个面

20、向对象的电子资料管理室。它能集成产品生命周期内的全部信息（ 图、文、数据等多媒体信息），实现产品生产过程的管理；它是一种管理软件，它提供对数据、文件、文 档的更改管理、 版本管理， 并能对产品配置和工作流程进行管理； 它是在关系型数据库的基础上 加上面向对象的层， 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 CAD、 CAM、 CAE、 CAPP和 Word 等多种软件和工具，这些都说明PDM 在工业上的应用范围非常广阔。2、PDM的体系结构PDM系统的体系结构共有四层组成：第一层是支持层。 目前流行的通用商业化的关系型数据库是PDM系统的支持平台。 关系型数

21、据库提供了数据管理的最基本的功能。如存、取、删、改、查等操作。第二层是面向对象层。 由于商用关系型数据库侧重管理事务性数据， 不能满足产品数据动态 变化的管理要求。因此，在PDM系统中，采用若干个二维关系表格来描述产品数据的动态变化。PDM系统将其管理的动态变化数据的功能转换成几个，甚至几百个二维关系型表格，实现面向产 品对象管理的要求。 如可以用一个二维表记录产品的全部图纸目录， 但不能记录每一个图纸的变 化历程， 再用一个二维表专门记录设计图纸的版本变化过程。 多张表就可以描述产品设计图纸的 更改的流程。第三层是功能层， 面向对象层提供了描述产品数据动态变化的数学模型。 在此基础上， 根据

22、 PDM系统的管理目标， 在 PDM系统中建立相应的功能模块。 一类是基本功能模块， 包括文档管理、 产品配置管理、工作流程管理、零件分类和检索及项目管理等； 另一类是系统管理模块，包括系 统管理和工作环境。 系统管理主要是针对系统管理员如何维护系统， 确保数据安全与正常运行的 功能模块。工作环境主要保证各类不同的用户能够正常地、 安全地、可靠地使用 PDM系统， 既要 方便、快捷，又要安全、可靠。第四层是用户层，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，PDM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 PDM系统中，通常除

23、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 PDM系统和相应的关系型数据库 （ 如 Oracle ） 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CAD、 CAPP、 CAM、CAE、CAT、文字处理、表格生成、图象显示和音像转换等等。在计算机硬件平台上，构成了一个大型的信息管理系统， PDM 将有效地对各类信息进行合理地、正确地和安全地管理。三、产品数据管理 PDM的功能PDM系统覆盖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。 与产品相关的信息

24、包括任何属于产品的信息，如 CAD/CAM文件、材料清单 (BOM)、产品配置、 技术文件、 产品定单、 电子表格和供应商清单等等。 与产品有关的过程包括加工工序、 加工程序、相关标准、工作流程和机构关系等处理程序。PDM系统主要包括以下几个功能：电子文档管理、产品配置管理和工作流程管理、分类与查 询和项目管理等。基于这种技术， PDM系统能够实现分布环境中的产品数据共享，为异构计算机 环境提供一种集成应用平台，从而能够较好地实现新一代的计算机集成应用系统。根据 CIMdata 公司的提法， PDM有如下五大功能：1 电子资料室及文档管理 (DataVaultandDocumentManage

25、ment )电子资料室是 PDM的核心，它一般是建立在关系数据库如Oracle 基础上，主要保证数据的安全性和完整性，并支持各种查询与检索功能。通过建立在数据库之上的相关联的文本型记录， 用户可以利用电子资料室来管理存储于异构介质上的产品电子数据文档，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 ( 包括图纸、数据序列、字处理程序所产生 的文档等 ) 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 CAD、CAPP、字处理软件、图象管理与编辑等 ) ，方便地实现以产品数据为核心的信息共享。电子资料室通过权限控制来保证产品数据的安全性， 面向对象的数据组织方

26、式能够提供快速 有效的信息访问，实现信息透明、过程透明。 电子资料室还通过封装应用软件， 使得用户可以快 速准确地访问数据， 而无需了解应用软件的运行路径、 安装版本以及文档的物理位置的信息。 它 为 PDM控制环境和外部世界 ( 用户和应用系统 ) 之间的传递数据提供一种安全的手段， 一个完全分 布式的电子资料室能够允许用户迅速无缝地访问企业的产品信息， 而不用考虑用户和数据的物理 位置。2 产品配置管理产品配置管理 (ProductConfigurationManagement) 以电子资料室为底层支持，以材料清单 BOM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，对产品对象

27、及其相互之间 的联系进行维护和管理，产品对象之间的联系不仅包括产品、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、维护数据等。产品配置管理能够 建立完善的 BOM表，并实现其版本控制，高效、灵活地检索与查询最新的产品数据，实现产品数据的安全性和完整性控制。产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置， 并且对 应不同阶段的产品定义，生成相应的产品结构视图，如设计视图、装配视图、工艺视图、采购视 图和生产视图等。 3 工作流程管理工作流程管理 (WorkfloworProcessManagement) 主要实现产品的设计与修

28、改过程的跟踪与控 制。包括工程数据的提交与修改控制或监视审批、 文档的分布控制、自动通知控制等。 它主要管 理当一个用户对数据进行操作时会发生什么， 人与人之间的数据流动以及在一个项目的生命周期 内跟踪所有事务和数据的活动。 这一模块为产品开发过程的自动管理提供了保证， 并支持企业产 品开发过程的重组以获得最大的经济效益。4 分类及检索管理利用对现有设计进行革新创造出更好的产品是企业发展的一个重要方面，PDM的设计检索和零件库就是为最大程度地重复利用现有设计创建新的产品提供支持。 设计的检索和零件库功能包 括零件数据库的接口、 基于内容的而不是基于分类的检索和构造电子资料室属性编码过虑器的功5

29、 项目管理功能PDM一个功能很强的项目管理器能够为管理者提供到每分钟项目和活动的状态信息，通过与流行的项目管理软件包接口， 还可以获得资源的规划和重要路径报告能力。 到目前为止， 项目 管理在 PDM系统中考虑的还不多，许多 PDM系统只能提供工作流程活动的状态信息与过程监控。综上所述， PDM系统的文档管理是基础，产品管理的重要环节是产品配置管理，工作流程管 理面对的是各种简单的或复杂的工作流程，项目管理和零件分类管理的重要作用是有助于 PDM 与 MIS、 MRPII 进行信息交换。到目前为止，各种PDM软件正在不断完善和发展各项功能。实现以上功能需要一些工具和用户界面的支持。如提供封装工

30、具， 使外部的应用系统封装到PDM系统之中，并在 PDM环境下运行，以便于不同的应用系统能够共享信息，并对各应用系统所产生的数据进行统一的管理有人认为查看和圈阅功能、扫描和成像功能及电子协作功能也应纳入到 这些功能如下：PDM的管理功能中，利用查看和圈阅功能， 用户可以查看电子资料室中存储的数据内容，如果需要的话，用户还可以利用图形覆盖技术对文件进行圈点和注释，特别是图像或图形数据。PDM支持多种标准格式文件的查看，不仅支持目前流行的CAD系统，而且支持本系统以外的第三方软件进行查看的功能，对各类 CAD文件进行红线或圈点或图形覆盖，达到圈阅的目的。扫描和成像功能可以把图纸或缩微胶片扫描转换成

31、数字化图像， 并把它置于 PDM系统控制管理之下。 在 PDM发展的早期， 以图形重构为中心的扫描和成像系统是大多数技术数据管理系统的 基础， 但在目前的 PDM系统中， 这部分功能仅是 PDM中很小的辅助性子集， 而且随着计算机在企 业中的推广应用， 它将变得越来越不重要， 在不久的将来， 几乎所有的文档将以数字化的形式存 在。电子协作主要实现人与 PDM数据之间高速、实时地交互功能，包括设计审查时的在线操作、 电子会议等，较为理想的电子协作技术能够无缝地与PDM系统一起工作， 允许交互访问 PDM对象，采用消息的发布和签署机制把PDM对象紧密结合起来。 特别是在国际互联网 ( Intern

32、et )和企业局域网( Intranet )广泛使用的今天，网络浏览技术(web)也被引入 PDM系统。通过Internet/Intranet 网络，人们可以在世界各地对分布式的PDM系统进行有效的操作。四、产品数据管理 PDM的分类1 按管理对象分类可分成电子文档管理和面向产品管理两类。 电子文档管理是面向文档的管理， 将过去资料室 手工管理文档方式转变为用计算机管理电子文档方式。 面向产品管理是面向产品的数据管理， 管 理的范围是产品整个生命周期内的全部数据。2 按管理的范围分类PDM系统管理产品整个生命周期内的数据。实际上在产品不同阶段所涉及到的产品数据是 PDM系统管理的全部数据中的一

33、个子集。如设计部门主要管理有关产品的设计数据，工艺部门主 要管理工艺制造的数据， 财务部门主要关心有关产品成本的数据， 计划部门关心生产制造方面的 数据等等。 因此 PDM系统可分成部门级的 PDM系统、 企业级的 PDM系统和分布式的 PDM系统。 它 们之间的区别在于管理范围不同。 部门级的 PDM系统管理的是某个部门所涉及的产品数据，而企业级的 PDM系统管理整个企业所涉及到的产品数据。通常， 部门级的 PDM系统用在设计部门， 主要管理 CAD/CAM产生的电子文档， 使用范围往往 局限在某个部门内的文档管理和简单的工作流程管理，它不能准确、及时地记录加工、制造、 维 修和服务过程中发

34、生的各种各样的更改， 该部门与外部信息的交换还需要以人工的方法。这样财务、物资和计划等部门不能及早地了解产品的有关信息； 财务部门不能实时控制产品设计和制造 过程中的成本；物资部门不能提前做好生产材料的准备；计划部门不能准确预测各种生产计划， 致使整个企业无法开展并行工作。在企业级的 PDM系统中， 设计部门和工艺部门是必不可少的两个部门。同时还要考虑物资供应、生产计划、 财务统计和维修服务等部门对产品数据管理的要求， 管理的是产品整个生命周期中所涉及的各类数据，包括市场需求、方案设计、详细图纸、技术要求、工艺过程、更改记录和 维修日志等有关产品的全部信息。 因此， 企业级 PDM系统要给有关

35、部门提供相应的数据接口，保证协调管理企业的全部数据， 使这些信息都得到井井有条的管理。 企业级 PDM系统管理的数据范 围宽，除了文档管理和工作流程管理外，一般还包括面对复杂工作流程的管理、产品配置管理、 零件分类管理和项目管理等功能。企业在产品初始概念设计到制造的整个开发过程中，PDM管理和控制产品整个生命周期的所有信息， 给产品开发者提供存取、 修改、 批准和发放产品数据的有 效手段。企业中任何有权限的人在任何地点， 任何时候都可以进行相应的查询、 追溯， 及时反映 市场的需求， 以便开发具有竞争能力的新产品上市， 最大限度满足用户的方方面面的要求， 从而 提高企业的竞争能力。大型企业，

36、跨国公司的产品数据可能分布在不同的地区， 甚至不同的国家， 每个地区只负责 产品的某一部分数据的生成、维护和使用， 同时，地区之间还必须相互交流产品数据， 以便在企 业的任何地区都能得到该产品的全部数据。因此， 分布式 PDM系统不仅要把各个部门所关心的数据统一进行管理， 还要考虑跨地区的分布式管理要求， 企业中的任何用户在任何地点都可以进入 分布式 PDM系统， 用户无须知道自己的帐号登录在那个地区的服务器上，便可对相应地区的产品数据，进行权限范围内的操作，而无须知道产品数据存放在哪个地区。在分布式数据库的平台上，实现分布式PDM系统的途径也有差异，还可以分成全分布式PDM系统和准分布式 P

37、DM系统。五、产品数据管理 PDM在企业中的地位1 PDM是 CAD/CAPP/CAM的集成平台 企业在产品设计中，一般都用到一种或多种CAD系统，例如用 AUTOCAD进行二维工程设计，而用 UG或 Pro/E 等进行三维建模。因此，产品的设计信息往往需要多种CAD系统来描述。但由于 STEP技术尚未全面推广，还不能完全解决不同CAD系统之间的数据交换。在工艺设计规划中， 由于不同企业有不同的规范， 即使在同一企业中， 不同的工艺人员也有 不同的经验。 他们设计的工艺规划也会存在很大的差异性。 为了保证生产的正常进行， 企业中往 往采用传统的、成熟的工艺规划。在CAPP中，不仅需要产品的设计

38、信息，还需要相关的工艺信息。工艺规划本身就很复杂，而CAPP系统又几乎无法从 CAD系统中直接获取它所需要的设计信息，这也就是 CAPP系统至今尚未形成真正有效的商品化的软件产品的原因。由于 CAPP无法和 CAD紧密集成，即使在许多 CAD/CAM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，所以通用的3C( CAD/CAPP/CAM)集成遇到了无法逾越的障碍。PDM系统可以把与产品有关的信息统一管理起来，并将信息按不同的用途分门别类地进行有条不紊的管理。 CAD、CAPP、CAM之间无须直接交换信息，不同的CAD/CAPP/CAM系统都从 PDM系统中提取各自所

39、需要的信息，再把结果放回PDM系统中，从而真正实现了 3C 的集成。2 PDM是企业信息传递的桥梁过去手工设计时， 全部技术图纸资料均由资料室统一管理。 设计部门和企业计划管理部门之 间的信息是用纸介质的图纸、 技术说明书和更改单等通过人工进行传递。 自从采用 CAD技术以后， 大部分资料存放在计算机内， 原来的资料借阅制度已不适应CAD技术的发展， 如何解决信息的传递和数据共享也是需要解决的问题。PDM系统作为 3C的集成平台，是沟通设计部门和MIS 及制造资源规划系统 MRPII 之间的信息传递的桥梁， MIS 和 MRPII 从 PDM的集成平台可以自动得到 所需的产品信息，如材料清单B

40、OM等，无需用人工从键盘重复输入。3 PDM是企业全局信息的集成框架所谓 集成框架 ，即在异构、 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。企业的集成不仅是设备和物料流的集成， 更重要的是信息的集成。 一个企业的全部信息可以分为企业资源、生产对象和经营决策等。其中企业资源包括了人、财、物的信息，生产对象包括 产品的全部信息，经营决策包括了产、供、销的信息。为了利用计算机来处理人、财、物、产、 供、销的信息，使之形成一个一体化的集成系统。从企业的全局出发，统一数据，综合基本数据 处理系统，信息分析系统和决策系统，满足企业上、中、下各层管理人员，决策人员的

41、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。因此有关企业信息管理系统 (Management InformationSystem ， MIS) 和资源、经营决策管理系统 (ManufacturingResources Planning II ，MRPII) 首先发展起来， 并集成在一起， 称为企业资源规划 ( Enterprise Resources Planning ， ERP)。管理信息系统 MIS 将企业资源管理的应用软件集成在一起， 完整地描述了企业中人、 财、物 的信息，客观地反映了企业能干什么的全部信息。制造资源计划 MRP II 根据企业自身准确的实力和精确的

42、生产对象， 利用计算机技术， 制定 合理的生产经营活动，科学地规划企业如何干的全部信息。然而， 生产对象是企业赖以生存的关键， 是企业所有信息的来源。 所有企业梦寐以求的是设 计一个好的新产品， 并抢先投放市场。 但是，一个适销对路的产品， 一方面需要采用 CAD/CAPP/CAM 等技术，设计出最新最好的、性能价格比最高的产品。满足用户不断变化着的要求。与此同时， 在用户需求、概念设计、详细设计、生产制造及维修服务等各个阶段， 还要确保产品数据的一致 性，避免由于技术指标的变化、 图纸的变更、 备件的替换、 型号的更新等因素带来的麻烦与错误， 造成不必要的返工和浪费。产品数据管理 PDM将计

43、算机在产品设计分析、 工艺规划、 制造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全部数据进行统一的管理， 准确地描述了企业想干什么事 情的全部信息。产品数据管理 PDM主要解决的就是生产活动中不断变化的、不断进步的、 动态的产品信息的管理。 PDM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，产品生产过程和产品经营 管理过程的自动化，使企业的全局信息集成。企业的全局信息由 PDM、 MIS和 MRPII三部分组成。如图 3所示， PDM不仅向 MIS和 MRPII 传递所需的产品信息，而且 ERP(是 MIS 系统和 MRP II 集成后的简称)中生成的与产品有关的

44、 生产、维修等信息，也统一由 PDM系统来管理。通过集成上述三方面的信息，最大限度地共享企业全部信息系统。PDM首先能支持异构的计算机环境，包括不同的网络与数据库，其次能实现产品数据的统一 管理与共享，提供单一的产品数据源。第三，PDM能够方便地实现对应用工具的封装，便于有效管理应用工具产生的信息， 便于应用系统之间的信息传递与交换。最后， 它可以提供过程的管理与监控， 为并行工程中的过程集成提供了必要的支持。 综合这四个方面， 可以说 PDM在突出产品 数据的管理基础上，正逐步完善其作为支持并行工程的制造业领域框架的功能。许多企业都把 PDM作为贯穿整个企业的骨架，是企业保持竞争力的战略决策

45、。六、PDM的应用状况从目前的发展形势看， PDM技术是成功的。这主要表现在以下几个方面：1 PDM的应用范围在扩大制造企业一直是 PDM的主要应用部门。 现在， 随着 PDM技术的发展， 其它一些部门象石油精 炼、医药和电力等部门也开始对 PDM感兴趣，此外还有医疗保健、 法律服务、 运输等部门也想引 进 PDM技术。这种用户的多样性会促使 PDM技术更加成熟起来。2 PDM产品市场在迅速增长 制造企业，特别是一些大公司在PDM上的投资继续快速增长。据统计，1994 年世界范围的PDM软件与服务的投资超过 4 亿美元，比 1993 年增长了近 30，预计今后 5 年的年增长率将接 近 35

46、。这样的增长速度是十分惊人的。3 应用 PDM技术的国家和地区在扩大早期应用 PDM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 PDM的投资都在不断增加， 显示出 PDM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 PDM 技术，目前欧洲在 PDM上的投资增长率最高，投资额数量已经与北美难分伯仲。1995 年 CIM 数据公司对所有实施 PDM的用户所作的情况调查表明， 98的用户宣称如果有机会的话， 他们将追 加 PDM资金投入，扩大实施范围，提高技术层次。他们一致认为PDM的

47、价值是积极的、值得的。EdMiller 也认为，对一个企业来说，实施PDM已经不再是要与不要的问题，而是在什么时候实施的问题。由于 PDM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。4 PDM系统朝着企业全局信息集成的方向发展今天 PDM技术所涉及的领域已经超出了设计、 工

48、程部门的范畴， 逐步向生产、 经营管理部门 渗透， PDM不只是 CAD和工程部门文档的管理者，而且是产品开发过程中生成的、管理和分配的 全部信息的集成者。 同样为了解决产品数据的来源， 生产经营管理系统 ERP也要向设计工程部门 扩展。企业需要的是全局信息的集成系统，既包括设计、工艺部门的信息，又包括人、财、物、 产、供、销部门的信息，企业各个职能部门都必须共享和访问与产品模型相关的信息， 并且能够 尽早和经常共享这些信息， 只有这样企业才能生产出适销对路的产品， 抓住稍纵即逝的机会， 尽 快打入市场。正因为如此， PDM和 ERP系统互相靠拢，都朝着企业全局信息集成的方向发展。在 完善自己

49、的功能的同时， PDM系统不断开发与 ERP信息交换的接口，例如美国 EDS公司开发了自 己的 PDM产品 IMAN 与著名的 ERP软件 SAP的接口。而 ERP供应商则采取收购 PDM产品的方式试 图构造一个完整的企业信息管理模式， 如著名的 ERP供应商 BAAN公司收购了 Nature 公司的 PDM 产品。5 国产的 PDM产品已经起步最近几年来， 国内 PDM系统的开发和应用方兴未艾。 我国的 PDM产品大多从面向文档管理和 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。 目前华中理工大学的华中软件公

50、司、 清华大学的高 华公司、中科院的凯思公司、南京的同创公司和东北大学的阿尔派公司等都开发了自己的 PDM 产品。 1997 年 12 月在 国家 863/CIMS 产品数据管理系统发展 项目中，华中理工大学的华中软 件公司以显著优势一举中标。 江西五十铃汽车制造厂、 上海港口机械厂和苏州阀门厂等十余家大 中型企业都采用了华中软件公司的PDM产品 IntePDM ，它是国产的 PDM系统的优秀代表之一。华中软件公司对 PDM的实施已经取得了一定的经验。虽然国外的 PDM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，而国产的 PDM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

51、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合适的选择。七、哪些企业需要 PDM 1 设计制造复杂产品的企业设计制造复杂产品的企业需要PDM系统。例如飞机制造厂、导弹卫星制造厂、汽车制造厂、机车制造厂和轮船制造厂等设计制造企业。这些企业的每个产品都有几万甚至上百万个零部件。 采用 PDM技术，可以大大地提高管理水平，减少各种各样的差错，开展并行工程，降低成本，缩 短产品开发周期，创造巨大的经济效益。2 设计制造系列产品的企业对于设计制造系列产品的企业也需要PDM系统， 例如生产电视、 空调等家用电器等企业。 为了适应市场日新月异的变化， 企业要不断地推陈出新， 开发出高质

52、量的新产品， 领导市场的潮流。 因此，充分利用原有的产品数据，减少新开发的工作量，形成系列化的产品，就成为采用 PDM 系统的主要目标。3 跨地区、跨国的异地设计制造企业对于跨地区、 跨国的异地设计和制造企业更需要PDM系统的支持。 因为不同地区之间必然存在产品数据的交换。 计算机网络系统好比是一条信息高速公路， 产品数据好比是要在高速公路上 运送的 货物 。有了 路和 货，还必须有 车 和相应的 交通法规 ，才能确保安全地将 货物 送到目的地。 PDM系统就是在信息 高速公路 上，负责运送 货的车 和交通法规 。对于异地 设计制造的企业，必须采用分布式PDM技术，保证数据传输的通畅。4 各类

53、专业设计院我国各类专业设计院的主要任务是大量出图， 包括工程图纸、 计算数据和技术说明书等。 当 前，由于甩掉了图板，采用了 CAD技术产生了大量的电子文档。 因此， 不少设计院采用了面向文 档管理的 EDM系统。 虽然设计院每次设计的图纸不尽相同，甚至会有很大的变化， 但是基本的设计都是一样的，只有提高设计的重用率才是最经济的。而且在设计和施工中， 审批、 更改的工作 会经常发生。 当工程完成后， 必须将正确的图纸和技术说明等资料存档。 为有效地管理和控制动 态的数据， 提高设计的重用率， 缩短设计周期， 保证质量和降低成本已经有不少设计院开始考虑 采用面向产品的 PDM技术来代替面向文档的 EDM技术，这是应当受欢迎的。以上 4 种类型的企业在资金允许的情况下，可以考虑引进国外的PDM系统。5 一般的中、小型企业一般来说，凡是采用了 CAD技术的设计制造业都需要采用 PDM系统，因为起码要管理图形、 技术说明等电子文档。 还有一些企业为了优化和重组产品开发过程， 把引进的纸介质的图