PDM产品数据管理系统的实施

1、PDM进化论张卫、李海峰、张晓东 PDM起源近几年，CADCAM技术为企业创造出了一年开发几十个新产品的效益。但随着新技术的发展，它们也带来了新的问题。当CAD技术推广开后，企业出现了数据爆炸、数据混乱的问题：如各种零件信息特征（设计特征及制造特征）数据、设计意图和工艺要求数据及产品整个生命周期中各个过程的数据等等，它们的管理以及不同的CAD应用平台之间数据的传递、共享由于没有一个系统工具而显得极为混乱且极为不便。这于企业“想方设法缩短企业中产品的研制开发和生产制造周期，降低成本，提高质量，改善产品性能，使新产品尽快和尽早地进入市场，以赢得竞争的主动权和优势”的宗旨大大不利。为了完全解决企业在

2、研制开发和生产过程中信息共享程度低、数据传递速度慢、业务数据难以集成、管理水平落后等问题，PDM（Product Data Management，产品数据管理）技术应运而生，从而找到了一条能够真正集成化地管理产品数据和过程，有效地提高企业市场竞争能力的技术道路。PDM简介PDM是以产品为中心，通过计算机网络和数据库技术，把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来，统一管理，使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全，为工程技术人员提供一个协同工作的环境，从而缩短产品研发周期、降低成本、提高质量，为企业赢得竞争优势。一般而言，与产品相关的信息包括项目计划、设计数据、产品模型、工程图纸、

3、技术规范、工艺资料等等；与产品相关的过程包括工作流程、机构关系等过程处理程序。PDM技术就是将它们集成并管理起来，使企业的并行工程能够真正发挥效益。PDM的基本功能包括：（1）基本信息维护：包括工艺类型、产品结构类型、材料类型、标准件等信息库的维护；（2）项目管理：项目的建立、人员的组织、人员的角色指派等；（3）产品结构管理：建立产品结构树，实现零部件的装配功能；（4）多维的权限管理：不同的用户在不同的工作组中有不同的权限；（5）图纸和文档管理、浏览批注：对各种图纸和文档按零件族分类管理，提供多种查询手段和红线批注；（6）可定制的报表生成：将结果输出到Excel环境中，由用户进行格式定义；（7

4、）可定制的工作流程：产品在设计过程中的流程由用户定义。PDM可以适用的领域相当广泛，包括：（1）制造业：机械、电子、轻纺、化工、电力、航天航空；（2）设计行业：建筑、港口、服装、美工、艺术、交通设施；（3）图书档案：图书馆、档案馆、出版社；（4）信息业：软件开发。总之，凡是在产品生产过程中有大量产品信息产生，都可应用PDM的思想对这些信息加以统一管理。PDM作为CADCAM技术的进一步发展，不仅将改善原有的企业管理体系，也将做到CAD、CAM以及CAE、CAPP的真正集成化管理，发挥并行设计模式的优点。在我国，CAD应用推广正沿着“甩图板集成化产品信息管理网络系统集成CIMS”的技术路径，分阶

5、段、有步骤地全面展开。目前国内大部分企业CAD已得到初步应用，或已列入发展规划，而PDM系统恰好满足企业在“甩图板”、消灭蓝图之后，规范基础技术信息、发挥网络效益、共享工程数据，从而促进CAD应用上层次、上台阶，为企业进一步推广和深化计算机信息管理打下扎实的基础。PDM技术在我国的应用刚起步，对于它的技术思想、内涵、地位、应用情况、发展方向，还须不断进行探讨。PDM发展随着PDM技术的推广应用，它的发展也越来越为大家所关注。从目前的趋势来看，PDM将会在以下三方面有较大的突破：一、应用系统的封装PDM作为CIMS应用系统的集成框架，要能够集成不同环境下的应用系统。由OMG（对象管理组织）制订的

6、CORBA（Common Object Require BrokerAr chitecture）技术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。OMG目前正在制定一个规范，即“PDM使能部件（PDM Enabler）”。它是制造业的第一个规范。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。OMG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在制造过程模型中的整个产品开发过程。鉴于以上情况，通过CORBA规范以增强PDM系统的可扩展性和

7、与其它系统的集成能力，已经成为评定PDM系统是否成功的标准之一。在“PDM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PDM系统之间将能够实现：1将一个PDM系统的数据转移到另一个PDM系统之中；2实现PDM系统的联邦机制，也即一个PDM系统能够管理另一个PDM系统中的数据。同时时，通过过该规范范定义的的统一的的对象界界面，其其它制造造系统中中涉及的的软件系系统（如如CADD、CAAM和EERP等等）可以以调用这这些对象象界面所所定义的的服务而而不必关关注所对对应的具具体PDDM产品品，从而而极大地地方便系系统的集集成。由于于在目前前情况下下，OMMG的“PD

8、MM使能部部件”规规范尚未未最终形形成，因因此，PPDM系系统将实实现基于于CORRBA规规范的PPDM服服务封装装机制：一方面面向用户户提供符符合标准准的服务务访问机机制以利利于二次次开发和和系统集集成，另另一方面面为实现现最终的的“PDDM使能能部件”标准奠奠定基础础。PDMM系统对对集成的的支持，首先表表现在应应具有最最小集成成，即集集成CAADCCAM产产品和MMRPIIIEERP软软件；其其次在集集成的深深度和鲁鲁棒性上上，不但但能在PPDM系系统中启启动应用用软件，而且对对于完全全的集成成而言，应能在在PDMM系统中中直接进进行PDDM操作作，如CChecckinn、Chheckk

9、outt等，并并能在两两系统间间进行数数据交换换和消息息传递；最为重重要的一一点是PPDM跟跟踪应用用软件的的能力，这要求求应用软软件厂家家对标准准集成手手段的在在线支持持。二、WWeb使使能技术术IInteerneetIIntrraneet技术术的迅速速发展、日益普普及已经经对企业业信息化化的开发发和应用用产生巨巨大的冲冲击。PPDM技技术也必必将向IInteerneetIIntrraneet方向向发展，并充分分利用网网络技术术优势，使它更更具有扩扩展性和和共享性性。在传统统CSS体系结结构中，数据库库应用的的客户端端软件包包含两个个主要功功能：一一是处理理数据：根据用用户的动动作，向向数据

10、库库服务器器发出数数据请求求，并返返回处理理结果；控制处处理的结结果显示示。因此此，在客客户端的的软件中中包含处处理数据据的逻辑辑和结果果显示的的功能，数据的的处理和和结果显显示紧密密结合。而这种种密切的的联系，使得用用户的需需求的任任何变化化，包括括处理逻逻辑或用用户界面面，都会会导致整整个程序序需要重重新编译译、安装装，使得得CSS数据库库应用系系统可维维护性差差。而在WWeb系系统中，服务器器上的文文件通过过HTMML语言言决定了了它在WWeb浏浏览器上上的显示示。浏览览器只是是解释这这些HTTML的的标记，使得产产生处理理的结果果和结果果的最终终显示分分离出来来，从而而避免了了CSS结

11、构的的局限，尽管它它本质上上也是CCS模模型。导导致截然然不同结结果的原原因是客客户端软软件和服服务器端端软件功功能划分分的不同同。在CCS数数据库应应用中，服务器器不能控控制它返返还给客客户端的的数据将将被如何何处理与与显示，它只管管提供所所需数据据，对于于最终用用户来说说，服务务器返回回的数据据还只是是中间结结果；而而在Weeb浏览览器服服务器模模式中，服务器器控制返返回的结结果，同同时控制制了这些些结果在在浏览器器上如何何显示。现现在发展展的三层层应用模模式则融融合了WWeb服服务和CCS数数据库应应用的优优点。通通过Weeb平台台，采用用Emmaill、电子子公告栏栏、新闻闻组等先先进

12、的通通信手段段可以迅迅速地在在企业员员工之间间、企业业和企业业之间方方便地获获取信息息，节省省企业开开支。InnterrnettInntraanett在企业业应用中中需要解解决的关关键技术术是产品品图形信信息的传传输，解解决图形形在网络络上的传传输速度度问题才才能使IInteerneetIIntrraneet在企企业中得得到广泛泛应用。目前，已经有有多家CCAD厂厂商支持持适于网网上图形形传输的的数据格格式CGGN，前前台通过过浏览器器，采用用ActtiveeX、JJavaa等技术术实现图图形在浏浏览器中中的浏览览和输出出。因此，PDMM向三层层结构发发展将是是未来必必然趋势势之一。三三、与图

13、图形核心心系统的的集成企业业引入CCAD的的目的不不应是只只为了“甩图版版”，在在产品数数据模型型之上，进行产产品的外外型设计计、应力力分析、强度分分析、有有限元分分析、产产品预装装配、生生成NCC代码等等才是CCAD应应用的真真正目的的。这需需要从中中端实体体造型系系统所用用的核心心系统中中实现PPDM集集成实体体造型系系统数据据。目前前中端实实体造型型系统的的核心系系统不外外乎两种种：paarassoliid、ssciss，把实实体模型型的特征征和特征征值提取取出来，变成表表格的形形式，存存储在数数据库中中，是实实现PDDM实体体造型系系统数据据的较好好途径。对于高高端的CCAD产产品，如

14、如UGIII、IIDEEAS等等可采用用同样的的技术进进行处理理。这需需要对核核心系统统有深入入的了解解，才能能作到PPDM在在各种CCAD应应用系统统间进行行数据的的转换和和交互。因此，PDMM必须与与图形核核心系统统进行集集成。PDM系系统实施施的模型型方法清华大学学国家CCAD支支撑软件件工程中中心 王王建民 孙家广广 今天天，信息息技术已已成为企企业参与与竞争的的入场券券。源于于制造业业的产品品数据管管理(PProdducttDaataMannageemennt)技技术经过过近200年的实实践，已已成为企企业信息息化的基基础技术术。PDDM技术术的研究究与应用用在国内内外已相相当普遍遍

15、，全球球范围商商品化PPDM软软件不下下百种。我们按按PDMM系统在在企业信信息系统统中的地地位将其其分为两两类：企企业级PPDM和和部门级级PDMM。起初，PDMM系统主主要解决决产品定定义和产产品制造造的集成成问题，PDMM系统主主要是支支持产品品制造过过程的。近年来来，随着着并行工工程的逐逐渐深入入，DFFX技术术在产品品设计过过程中的的广泛应应用，PPDM对对开发过过程的支支持日趋趋重要，所以部部门级PPDM的的核心功功能是对对企业设设计过程程的支持持，即PPDM系系统成为为企业设设计过程程的工具具与平台台，部门门级PDDM系统统的功能能定位如如图1所所示。图1 部门级级PDMM系统的

16、的功能定定位企业业级PDDM系统统管理着着整个企企业的所所有产品品数据，支持产产品各个个生命周周期的数数据管理理过程，对应市市场、设设计、制制造和服服务等企企业经营营过程的的各个业业务系统统都构造造在PDDM系统统之上，形成单单一产品品数据源源。在波波音公司司的DCCAC/MRMM中，企企业级PPDM系系统的引引入简化化了企业业应用软软件系统统。据悉悉，通过过实施PPDM系系统，波波音公司司把原来来应用的的8000多种软软件简化化为四种种主要软软件。图22 企业业级PDDM系统统的功能能定位正是是由于PPDM系系统和企企业业务务过程的的紧密相相关性，所以任任何PDDM系统统都不可可能买来来即用

17、，PDMM技术一一定要经经过实施施才能在在企业中中成功应应用。而而成功的的实施必必须有企企业领导导的支持持和人力力、物力力及财力力保证。除此之之外，企企业实施施PDMM还要依依靠科学学、实用用的方法法论。本本文讨论论基于业业务过程程分析的的企业模模型方法法。根据据企业模模型及其其分析结结果，规规划和指指导PDDM系统统的实施施，我们们把这种种方法称称为产品品数据管管理系统统实施的的模型方方法。企业建模模 1模型的的定义PDDM系统统实施本本质上是是量体裁裁衣的过过程，“量”的的是企业业业务过过程这个个“体”，尔后后“裁”出PDDM系统统这个“衣”。所以，模型方方法总体体上分为为两个步步骤：企企

18、业建模模过程和和PDMM系统定定制应用用过程，其中“企业建建模”是是“定制制应用”的关键键和基础础。一般说说来，模模型的作作用就是是使复杂杂的信息息关联变变得简单单易懂，它使我我们容易易洞察隐隐藏在大大量原始始数据背背后的规规律，并并能有效效地使我我们将系系统需求求映射到到软件结结构上去去。现在在企业信信息技术术应用的的主要障障碍有以以下两点点： *计算机机应用系系统的开开发和维维护日趋趋困难； *现现有应用用系统相相互兼容容性差阻阻碍了系系统间的的信息交交换。企业业实施PPDM的的关键就就是如何何将企业业的各类类应用系系统集成成起来，形成协协调一致致的企业业信息系系统。企企业模型型本质上上是

19、为了了统一企企业不同同应用系系统之间间的语义义，只有有每个应应用单元元系统采采用统一一的应用用语义，才能在在企业业业务级上上做到信信息集成成。今天天，OMMG组织织在COORBAA平台上上推出商商务对象象(BuusinnesssObbjecct)标标准，其其初衷也也是解决决企业信信息集成成问题。 图3 企业模模型的作作用企业业建模要要对应信信息系统统进行需需求分析析，同时时还要刻刻划出企企业的整整体需求求。为了了实施PPDM，企业模模型至少少要从三三个方面面来描述述：业务务模型、信息模模型和组组织模型型。以上上三个模模型互为为补充和和支撑，共同表表达企业业形态。22功能能建模功能能建模的的目标

20、是是实现以以下两点点：*把把企业组组织成互互动的良良好定义义的单元元集合；*描述述企业并并行的业业务过程程及其执执行的触触发条件件。功能建建模的基基本构件件包括：域、事事件、过过程和操操作。域域是企业业中的某某个子集集，它在在相对固固定的过过程支持持下完成成特定的的目标和和任务。具体来来说，域域对应于于企业的的部门，所以企企业的域域是市场场部门、技术部部门、制制造部门门和销售售部门等等。域由由以下方方面来描描述：功功能描述述、目标标描述、约束条条件、域域中业务务过程、域间关关系、域域中对象象和事件件。事件是是企业现现实存在在的事例例和需求求，它激激活或推推动域中中的业务务过程。我们把把事件分分

21、为外部部事件和和内部事事件。事事件由以以下方面面描述：事件描描述、事事件来源源、事件件类型、事件可可作用的的过程以以及事件件附带的的信息。过过程可以以从两个个方面来来定义：行为和和功能。过程分分为三个个层次：域过程程(最高高层)、业务过过程(中中间层)和企业业活动(最底层层)。行行为可以以用流程程图来表表达，图图中不仅仅表达行行为的前前后次序序，同时时还要表表达行为为的触发发条件。操操作主要要由输入入Inpput、输出OOutpput、控制CConttroll和支持持Maiinteenannce表表达，即即ICOOM构件件，这些些操作具具体确定定某个活活动的特特性。3信息息建模信息息建模的的目

22、标是是用面向向对象的的方法刻刻划企业业数据和和信息的的需求，并同时时确定企企业的关关键信息息，明确确其主要要内容，以形成成企业信信息系统统集成的的依据。信息模模型的基基本构件件包括企企业对象象、对象象视图和和对象关关系。对对象关系系又分为为聚合关关系和产产生关系系，产生生关系分分为强关关系和弱弱关系。企企业信息息模型的的主要贡贡献是为为PDMM管理产产品数据据建立正正确的数数据对象象和数据据之间的的使用逻逻辑。对对象视图图简单的的说就是是企业现现存的各各种报表表和资料料，它在在功能模模型中表表现为伴伴随事件件发生的的信息。对象视视图的描描述包括括三个方方面：文文字描述述和说明明数据的的特性、相关的的企业对对象以及及数据的的属性。对象视视图是信信息建模模的基础础，是企企业现状状数据的的直接反反映。企业业对象是是企业实实体的抽抽象和泛泛化，它它是具有有代表性性的概念念，并且