PDM系統(tǒng)在我國制造業(yè)的應用(doc)
PDM系統(tǒng)在制造業(yè)中的應用分析 合肥工業(yè)大學計算機學院　吳海曙 劉曉平 一、 引言 隨著CAD、CAM和CAPP等計算機單元技術，CIMS工程在制造企業(yè)的應用和推廣，實施PDM已 成為制造企業(yè)信息管理的需要，更是企業(yè)贏得未來市場競爭的戰(zhàn)略需要。本文將就PDM系 統(tǒng)在制造業(yè)中的應用（產品配置、實施方面的問題）進行探討。 二、PDM在制造業(yè)中的作用 PDM在制造業(yè)中的應用，主要可以起到如下幾個方面的作用。 1. CAD/CAPP/CAM等單元技術的集成平臺 隨著計算機應用的日益廣泛和深入，人們發(fā)現(xiàn)，只有當CAD系統(tǒng)一次性輸入的信息能在后 續(xù)環(huán)節(jié)（如 CAPP、CAM）中一再被應用才是最經濟的。目前，PDM系統(tǒng)是最好的3C集成平臺，它支持 分布、異構環(huán)境下的不同軟硬件平臺、不同網絡和不同數據庫，不同的CAD/CAPP/CAM系 統(tǒng)都可以從PDM中提取各自所需的信息，再把結果放回PDM中，從而真正實現(xiàn)了3C的無縫 集成。 圖1 CAD/CAPP/PDM集成示例 如圖1所示，通過DHPDM的內嵌式PICKUP模塊（CAD圖紙信息提取工具）可以方便、高效地 實現(xiàn)圖紙批量入庫，為目前國內許多企業(yè)急需解決的大量舊圖紙入庫問題提供了可行的 手段，減少了圖紙入庫的工作量和工作強度，同時縮短了實施PDM項目的周期。按照提取 模塊（PICKUP）定義好的規(guī)則從CAD圖紙中提取標題欄和明細表信息，通過分析零部件裝 配關系，可以實現(xiàn)自動在PDM內創(chuàng)建產品結構樹。在這些獨立信息系統(tǒng)的集成過程中，C AD與PDM的集成是整個環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)，其關鍵在于要保證CAD與PDM中數據變化的一 致性。DHPDM通過與CAD系統(tǒng)之間建立共享產品數據模型，實現(xiàn)互操作，保證了CAD中的修 改與PDM中的修改的互動性與一致性，實現(xiàn)了PDM和CAD的緊密集成。目前，大恒PDM可以 實現(xiàn)與AutoCAD及其多數二次開發(fā)CAD系統(tǒng)的緊密集成。 2. 企業(yè)技術部門信息傳遞的橋梁 PDM是溝通產品設計、工藝部門和MRPⅡ、ERP之間信息傳遞的橋梁，使MRPⅡ、ERP從PDM平 臺自動得到所需的產品信息，如材料清單BOM等，ERP也可通過PDM這一橋梁將有關信息自 動傳遞或交換給3C系統(tǒng)。 3. 企業(yè)已有資源的資源庫 PDM的電子資料庫和文檔管理提供了對多種數據的存儲、檢索和管理功能。 4. 構造企業(yè)CIMS的集成框架 在關系數據庫基礎上開發(fā)的具有對象特征的PDM系統(tǒng)由于其技術的先進性和合理性，成為 新一代信息集成平臺中最為成熟的技術。 三、PDM系統(tǒng)的基本功能和體系結構 PDM是以產品數據為中心，集成并管理所有與產品相關的信息、過程、人與組織的軟件。 PDM依據全局信息強調共享的觀點，為不同地點、不同部門的人員營造了一個虛擬協(xié)同的 工作環(huán)境，它是所有信息的主要載體，在產品開發(fā)過程中，可以對它們進行創(chuàng)建、管理 和分發(fā)。從PDM在制造業(yè)的實施情況分析，其功能主要應包括以下幾個方面。 1. 產品結構與配置管理 產品的結構化是產品數據管理的一個重要特征，通過產品的結構化，可以很方便地對所 有的產品信息進行查詢、生成物料清單和提供最新的零件使用情況等。 為了減輕日益增大的成本壓力，縮減設計周期，一部分制造企業(yè)采用了產品標準化和變 型設計的方法以提高產品設計開發(fā)的效率，即產品配置。產品配置是編制產品結構清單 的一種手段，它特別適用于多規(guī)格品種、零部件通用性強的系列化產品。產品配置模塊 能夠使企業(yè)的各個部門在產品的整個生命周期內共享統(tǒng)一的產品配置，并且對應不同系 列的產品定義，生成相應的產品結構表。為此需要做兩步工作，第一步是開發(fā)能夠支持 變型設計的零件，第二步是構建一個變型的產品結構。 PDM系統(tǒng)可以作為產品變型配置的主要工具，為了滿足配置功能，PDM系統(tǒng)的產品結構管 理模塊必須與一個規(guī)則庫相連，在一個變型的產品結構（變型配置）中，還必須包括規(guī) 則對象和選擇對象。 一個由變型配置派生的、與訂單相關的產品配置，是通過一系列選擇準則來定義的。根 據規(guī)則對象，對變型配置中必須具有的構件和/或可以具有的構件進行選擇，最后得到與 訂單相關的產品配置?？梢园凑毡?所示將各種規(guī)則簡單地羅列在決策表中。 表1 作為變形配置的決策表 按照表1就可以表示相關聯(lián)的If- Then聯(lián)系。決策表由四個區(qū)域組成，條件區(qū)中包括了所有用來檢驗決策情況的條件，在 通常情況下，在條件區(qū)中還不能完整地表達一個條件，為此，在條件說明區(qū)的每一列（ 規(guī)則列）中可以對條件進行必要的說明。在活動區(qū)包括了根據條件所需執(zhí)行的各種活動 ，同樣，在活動說明區(qū)的每一列（規(guī)則列）中也可以根據需要對活動進行必要的說明。 例如在叉車制造企業(yè)，產品具有小批量、多品種的特點，牽涉到配置的內容相當廣泛： 其產品結構按整車可分為內燃車和電瓶車,按傳動方式可分為機械傳動、液力傳動和靜壓 傳動,按動力形式可分為柴油、汽油、液化氣,按輪胎可分為充氣胎和實心胎，且輪胎在 數量上還有單、雙胎的區(qū)別。另外配置還涉及到起重量范圍、起升高度系列、門架的形 式、工作裝置選配等多方面，以門架為例，首先根據整車的起重量確定門架的型式，其 次具體的結構形式又可分為兩節(jié)門架、三節(jié)門架、基本型門架、全自由門架等,門架的起 升高度從3m到6m,最后門架管路的接頭形式還有公制螺紋和英制螺紋。產品的這種錯綜復 雜的關系，必須要求PDM系統(tǒng)要有功能強大的產品配置功能，才能最終解決制造業(yè)所面臨 的實際問題。 2. 圖文檔管理 圖文檔管理以產品為中心，它把產品結構映像為管理對象，每個對象都包含與之相關的 所有信息和過程。也就是說，每個對象的所有相關數據，如設計圖紙、說明書、NC代碼 、AVI文件、工藝文件等在產品結構樹上會“掛”在相應的零件和裝配體上。 3. 工作流程管理 工作流程管理包括設計審批流程管理和更改流程管理。不同的企業(yè)可以依據企業(yè)的工作 習慣預先指定審批步驟，確定各個工作階段的先后次序及對應的審批人員和角色，同時 規(guī)定審批通過的規(guī)則，可以是全部一致同意、多數同意，也可以是一票同意或否決等模 式，這些由企業(yè)自己選擇。更改流程管理類似于審批流程管理。 4. 動態(tài)權限設置 企業(yè)投入大量的物力和財力研制出的新產品的技術資料是企業(yè)的寶貴財富和命脈，為了 保護這些數據，必須加以嚴格的權限控制。合理安排人員的角色及其權限勢在必行，PD M的權限動態(tài)設置模塊就應運而生了，在這個模塊中，系統(tǒng)管理員可以對合法用戶的信息 加以維護，它包括用戶自身信息的定義、修改以及用戶身份、狀態(tài)等信息的管理。從而 使用戶動態(tài)獲得權限。 5. 工程變更管理 工程變更是在制造業(yè)的生產過程中經常出現(xiàn)的重要活動，特別是在航空、航天、汽車等 領域。工程變更必須有規(guī)范的過程約束與流程控制，所以與流程管理是緊密聯(lián)系在一起 的。工程變更包括工程變更請求和工程變更指令兩部分內容，變更請求只有通過提交流 程管理部門進行審核與審批后才能實施。原信息修改后，要求通知到相關人員，并要求 修改相關受影響的信息。 6. 項目管理 PDM應提供用于項目計劃的工具，輔助企業(yè)進行項目的周詳計劃，幫助企業(yè)在計劃中明確 項目的目標、任務間的制約關系，發(fā)現(xiàn)其中的缺陷，進行資源的合理調度。計劃工具可 以通過甘特圖、圖形化的網絡圖等手段直觀顯示整個項目進度安排、資源調度以及任務 間的約束關系。僅僅只有一個周詳的計劃，對于成功的項目管理是不夠的，成功的項目 管理還需要一個強有力的監(jiān)督、監(jiān)控手段來保證任務的有效執(zhí)行。 7. 外部集成工具 這是PDM的一項重要功能，它通過系統(tǒng)提供的接口，實現(xiàn)和第三方軟件的集成。 基于對PDM系統(tǒng)功能和實施的要求，PDM系統(tǒng)一般具有如圖2所示的四層結構，并應該具有 以下特點： ☆ 對計算機基礎環(huán)境的適應性； ☆ 內核的開放性； ☆ 功能模塊的可變性； ☆ 插件功能。 圖２ PDM系統(tǒng)的體系結構 四、 PDM系統(tǒng)的實施 PDM技術要在企業(yè)中真正發(fā)揮作用，必須重在實施，必須按照企業(yè)的要求進行模塊的配置 和系統(tǒng)的定制，所以PDM軟件必須具有可配置和可定制的特點。 PDM的實施是一項系統(tǒng)工程，它不僅涉及技術因素，同時涉及組織、管理等諸多因素。它 要求企業(yè)進行有效的組織變革、管理變革與產品開發(fā)過程的變革，以適應這一技術的實 施。PDM的實施須經過需求調研→需求分析→初步設計→詳細設計→測試→完善這樣的階段過 程。 很多PDM項目實施不好，有的是因為軟件的開放性和擴展性不好。例如，業(yè)務模型的修改 必須修改軟件本身的源代碼。也有的是因為實施方法學的落后，例如，沒有預料到用戶 在開始描述業(yè)務時考慮不夠周到，調研人員沒有很好地理解用戶的需求，調研人員的需 求分析書寫得不清楚或是有歧義，導致其它人誤解或很難接手等等。 那幺，這就要求PDM系統(tǒng)首先要從軟件技術上或者說從開放性上對實施成功提供相應的保 證，如組件技術的大量使用、開放大量的API等。更重要的是要有一套科學實用的實施方 法學。根據我們的實施經驗，應該包括以下一些方面。 1．明確PDM的定位和計劃達到的目標 企業(yè)通過應用PDM需要達到哪些目標，要同企業(yè)實際情況和未來發(fā)展戰(zhàn)略結合起來綜合考 慮，定出切實可行的合理目標，不能把目標定得過高。 2.制定有效的實施策略，分階段、分步驟地制定目標 從功能角度看，目前市場上的PDM軟件大都具有圖檔管理和文檔管理、項目管理和過程管 理、產品樹管理與配置管理、審批和批注、編碼管理和用戶管理、工具、電子郵件等功 能。但要一次全部實施所有內容是比較困難的，較好的辦法是從部分應用開始，如首先 應用圖檔管理和文檔管理、過程管理、產品樹管理與配置管理等，其次，引入工具與電 子郵件等，最后實施審批、產品樹管理和項目管理等內容。 3.重視實施隊伍的組建，選擇技術力量雄厚、經驗豐富的供應商 PDM實施包括產品設計師、企業(yè)領導和合作伙伴等的實施隊伍來實施才能投入使用。選擇 技術力量雄厚的供應商對PDM是否能獲得成功有很大影響。因為企業(yè)在引人PDM之前，大 都不具備有PDM實施經驗和二次開發(fā)的人才，只有在供應商的協(xié)助下，結合企業(yè)在實踐中 發(fā)現(xiàn)的問題，共同開發(fā)和完善，PDM才能真正發(fā)揮作用。 4.要爭得企業(yè)決策層的高度重視和全力支持 要買一套適用的軟件，培養(yǎng)一支精干的技術隊伍對于企業(yè)來說并不困難。然而涉及到企 業(yè)固有的生產方法和管理制度的改造則不是技術人員所能做到的。PDM項目中，涉及到開 發(fā)團隊的重組、產品信息的集成、流程的標準化等各個方面的管理問題，標準化數據庫 的組建需要多個設計組的支持，過程管理需要全體員工的配合，只有爭取決策層的大力 支持，把實施PDM與企業(yè)改制和改革相結合，才能避免走彎路。PDM的重要性和實施難點 也就在于其管理上的特殊之處，因此，如果企業(yè)領導在立項時還未充分意識到這一點， PDM項目要取得成功是非常困難的。 5.重視PDM使用者的培訓 企業(yè)中的員工培訓和學校中的授課是不同的，大多數員工對培訓的內容只是一時的熱情 ，同時也不會主動花大量的精力去把它吃透或徹底搞清楚。PDM是一項技術，但首先是一 種管理思想。如果企業(yè)或項目組領導對PDM的理解不夠全面，PDM的推廣將很困難。解決 該問題的方法是，對企業(yè)相關的管理者分層次、有步驟地進行培訓。 6.要充分重視產品數據的標準化和流程的規(guī)范化 標準化、規(guī)范化、系列化是現(xiàn)代工業(yè)生產的前提和基礎。各種數據的交流離不開標準化 。實施PDM，實際上就是要實現(xiàn)企業(yè)產品信息的完整性、規(guī)范化，達到管理制度的科學化 ，因此標準化工作是PDM項目實施中一項非常重要的內容。充分利用構成產品的標準化， 通過PDM系統(tǒng)可對這些標準件、通用件和典型結構等進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)快速查找。實施 PDM中必須高度重視流程的標準化和規(guī)范化問題。 五、結論 PDM作為連接多個不同領域的一種集成工具，確保了整個企業(yè)中的有關人員在適當的時候 以適當的形式得到適當的信息，從而保證了在正確的時刻利用正確的信息做出正確的決 策。
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