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第十一章:现代设计理论和方法—PDM

1什么是产品数据管理

    产品数据管理PDM(Product Data

Management)

    有效地将产品数据从概念设计、计算分析、

详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护

至产品消亡整个生命周期内及其各阶段的相关数

据,按照一定的数学模式加以定义、组织和管

理,使产品数据在其整个生命周期内保持一致

性、最新、共享及安全。

    它将很好地面向企业的生产组织,使企业提

高其产品质量,缩短研制周期,提高工作效率,

加快产品投入市场速度,从而提高产品的竞争能

力。

2 问题提出

      大量的产品数据(如项目计划、设计数

据、产品模型、工程图纸、技术规范、工艺

资料、NC加工文件、电子表格、视频及音频

信息以及有关零件的各种数据等)是伴随产

品在其整个生命周期里的副产品。

      它们存储于图纸、文件或文档中,有些

甚至作为某些经验存储于工程技术人员的头

脑中。

      它们涉及到企业的各个部门,如计划、

设计、生产、材料、采购、财务、质量和销

 售等部门。

    这些部门运行着很多互不兼容的软件,各部门之间彼此还要引用这些数据,为了方便他们不得不

保留着大量类同数据,以不同格式存储于不同介质上,相互独立,可靠性差。

    而且大部分企业仍然以纸质文件为基础

的方法来管理、控制和协调以计算机为基础

的数字化信息,乃至整个企业的产品开发过

程 。

     这种大部分仍旧依靠人工的管理方

法,极其费工费时而且容易出错,造成企

业各部门之间“扯皮”情况严重,工作效

率低下。

    正如世界上三大信息咨询公司之一CIMdata指出的:目前,在现代化企业中每天大约有三分之二

到四分之三的设计,管理工程技术人员不是在专心于他们自己的本职工作,而是开会、讲座讨论,等

待或在处理各种信息,促使他们之间的相互理解。据英国的调查,由于工程设计到制造控制系统缺乏

产品数据的统一管理,导致产品构形工时增加20%,成本上升10%。所以产品数据管理是当代企业管理

的瓶颈,逐步引起工程技术界的普遍注意,开始对它进行研究和软件开发。 

3发展历史

     产品数据管理在90年代初才开始在国际市场上形成软件产品的

一种新技术。它是随着计算机技术广泛而深入地应用于制造业中各

种工程领域而产生的。特别是计算机辅助技术,如计算机辅助设计

(CAD),计算机辅助工艺设计(CAPP),计算机辅助制造(CAM)

等,以及数据库技术也从原始简单模式到现在功能完备、可靠的关

系型数据库管理系统如ORACLE、FOXPRO、INFORMIX等的普及,所有

这些技术为PDM的发展奠定了扎实的基础。

      它已作为实现并行工程及产品的无纸设计/制造的支撑技术。

      因此,PDM越来越受到制造系统专家和企业界的高度重视。据最

近CIMdata公司完成的关于实施PDM的报告指出:在被调查的企业中

有98%计划要实施PDM。很明显,PDM成为当前企业的热点。

    产品数据管理PDM致力于处理数字环境里的所有数字化信息,这些信息是在不同计算机硬件平台

上运行的不同软件系统产生的,它们以不同格式存储在多种介质上,PDM将把它们处理成好象在一个

系统中。

      所以,PDM是以软件为基础的技术,它将所有与产品相关的信息;CAD/CAE/CAM的文件,材料清单

BOM、产品构形、事务文件、电子表格、生产成本和供应状态等和 所有与产品开发有关的过程:设计

步骤,有关设计更改、批准、使用、安全的工作标准和方法,工作流程,加工工序集成到一起。

    它将基于过程的应用技术(工程设计、工艺计划、制造生产、后勤管理等信息)

完全组织在一起,它是以整个企业作为整体,系统跨越整个企业的各个工程技术群

体。

       国际上目前有100多个PDM软件产品。如IMAN,METAPHASE等

    由于产品数据管理起源于CAD系统的文件管理,所以早期的PDM的应用重点是在工程技术变更的管

理方面,即CAD和工程技术领域的图纸、文件的审查和批准等。

      但现今是从强调产品信息共享的观点出发,扩大了产品开发建模的含义,其范围包括产品设计、

资源配置、加工制造、计划调度、采购销售及市场开发等诸方面,是把整个制造企业作为整体来考

虑。

      因PDM软件还是90年代出现的产品,是刚发展起来的新技术,所以PDM软件到底应包括哪些功能尚

无统一定论,但就从目前PDM产品的调研,认为PDM系统功能应分为两大部分:

 用户User Functions)和公共实用功能(Utility Functions)。

  用户功能:

    为用户提供充分利用PDM的系统的能力,包括

数据存取检索和管理,用户功能大体有如下五类:

数据仓库和文档管理(Data Vault and Document Management)

工程流和过程管理(workflow and process management)

分类和检索(Claassification and Retrievel)

项目管理(Program Management)

公共实用功能:

     是为使用这一系统提供的配套支持功能,它直接与操作环境有接口,并把它的功能与用户隔

开,通过剪裁使系统能工作在用户的环境中,

 公共实用功能包括:

通信和告示(Ccommunication and Notification)

数据传输和变换(Data Transport and Translation)

图象信息管理(Image Services)

行政管理(Administration)                                           

     通过上述功能介绍可知,PDM软件仅为企业提供一个系统框架,其底层是关系数据库,在关系数

据库基础上开发了管理工具,用于各种应用。并与工程数据联系起来,以便管理、维护工程数据和

各种应用软件,将实现文字处理,文档控制,材料清单生成,工程修改控制,工作流程控制,产品

序列管理,授权管理,存档和调用控制等一系列使用功能。

     PDM系统的用户界面也是通过

这一系列WINDOWS那样的菜单、对

话框等实现的鼠档器和键盘输入住

处数据和选择操作,整个交互过程

是面向目标进行的,一般具有下述

几方面特点。

(1)直观清晰,可利用数据结构

表导航用户的操作,用户或用户组

可以层次树形结构的组织形式显示

出来。当打开在用户数据结构中的

一个数据源时,数据文件簿

(folder)就显示出来供用户使

用。文件簿的内容(用户的项目)

就以滚动数据表的形式显示。

   (2)允许用户完成的操作是可控的

他们仅能完成与他们工作相适应的一些

指令。用户可利用类似于“记事本”

(notebook)形式的联机帮助信息。

“记事本”是利用文字和图形来描述系

统功能,而且当用户需要时可加入自己

专用的帮助信息到“记事本”中去。

   (3)利用全球网(world-wide

web)流览器作查找和观看在PDM数据库

和数据仓库中的信息。这种流览器广泛

应用于一般的用户单位,并且可方便地

在不同的平台上,是支持大众用户的极

好界面。

  PDM的应用接口API(Application Interface)

     能使企业一级的各种应用方便地集成在一起,包括CAD、CAM、MRP、文字处理、结构分析和图解

出版等。应用接口API有两方面实用功能:客户化,本地化,即可以利用API使PDM系统更好地适合于

不同用户的使用习惯和所需功能。

        API为用户提供一套极其柔性的可扩展方法,可充分地利用PDM的所有功能,有的提供专用高级

语言或C++,作为用户方便地使用PDM的扩充它的功能的有力工具。

  PDM的运行环境:

     可在多种软硬件平台上运行,以满足不同企业集成的需要:HP-UX、

Sun,Solaris,silicon,Graphics,IRIX,Digital Alpha Open VMS,digital Unix IBM AALXX,IBM PC

及兼容机,Macintosh Macos,AXP/OSF等。

 PDM系统一般支持多种关系数据库管理系统,如ORACLE,Sybase,informix等。有的建立在面向目

标的数据库管理OODB(object orientde database management)技术基础之上,如Euclid Design

Manager.

                                                                      

    一个企业实现PDM标志着该企业向前迈进了十分重要,必需而艰巨的一步,PDM将是整个企业产品

开发的驱动器,它将使企业实现下述目标

方便地查找和共享分布式环境中的产品信息,实行并行工程一旦建立产品主模型后,不同部门可以共享产品数据,使计算分析、设计图纸、加工仿真和工装设计等部门的工作可并行地同步进行。

方便实现设计工程和制造过程的跟踪和报告,减少产品报废、重复工作和多余部件。推迟生产原因有很多方面,在PDM环境中可以得到有效的控制,一般可降低成本25%。

实现工程设计和制造系统的高度集成,在PDM环境中无需再用纸质文件来管理和控制产品数据化信息的流动、传输和利用,即真正实现产品的无纸设计/制造技术。

在PDM环境中,工程技术人员将严格按照企业制定的各项规定办事,可有效地利用各种工程标准,保证产品开发工作顺利进行,并且有利于与国际上通行的各种软件和标准接轨,方便与国外开展技术交流和商业上的来往。

有效地减少产品投放市场时间,一般可加快50%-200%;将大幅度地减少工程设计修改(据调查可达40%)和制造中的返工现象。

产品信息全部数字化,有序地存储于数据库中,便于实现全面质量管理。

    上述企业实现PDM的目标是十分令人振奋的,但实现PDM不如实现CAD/CAM那样容易。因CAD/CAM系

统买来后,工程技术人员稍加培训后就能很快使用起来;而PDM则不同,它仅为企业提供产品数据定

义、组织和控制的框架,所以企业要成功地实现PDM系统,需注意下列问题

克服经费困扰,把资金用到刀刃上,企业领导往往对PDM新技术缺乏认识,常用经费不足为由把PDM 的实施扼杀在摇篮里。而具有现代化意识的企业家已认识到,PDM是医治现代工业企业顽症的良方。而且需强调的一点是,投资费用中软件仅占据30%,系统集成和咨询服务应占70%,最少应是50%对50%。这是由于PDM系统不象其他软件那样插上电源能工作的特点决定的。

典型引路,分步实施。实施PDM对一个企业来说是一项复杂的系统工程,虽然强调了要进行学习、调研和详细设计,但这一工作涉及面广,内容繁杂,跨越企业各个群体,并持续在整个产品生命周期里,所以一开始谁都不能准确地说清楚,而且又不能照搬其他企业的方法。固此,就需采用典型引路,分阶段实施。第一阶段先在局部范围里搞PDM的示范工程,对它进行精心安排,取得成功经验后,再在整个企业逐步推广,以保证PDM目标的最终实现。

组织PDM领导班子,认真学习调研,班子成员需来自不同部门的内行,他们要认真收集企业界的最主要住处弄清企业经营目标和当前业务的进行过程,并对企业的技术基础结构作详细的分析,能透过企业日常繁杂的技术工作看到企业需要解决的问题,然后带着这些问题去选择PDM系统。对于小型企业不应匆忙上马,先利用好现有CAD系统的数据文件管理软件。

更新文化观念,发扬团队精神。长期以来,企业里各部门是利用人工传递纸质文件的方法,来组织控制和指挥产品的开发过程,而且各部门之间壁垒森严,界限分明,人们习惯于这一套,这些是实现PDM的最大障碍。所以,首先应对技术管理人员进行培训,改变旧观念,为实现PDM技术奠定思想基础。

                                                                 

Copyright 1999—2000 IMT,GDUT Prof.Dr.Wang Chengyong.

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