企業(yè)與產品數據管理
企業(yè)與產品數據管理 高 奇 微 　　【摘　要】本文闡述了產品數據管理（PDM）的發(fā)展、定義、體系結構、功能和分類 ，說明了PDM在企業(yè)中的地位，介紹了PDM技術的應用狀況。并根據我國企業(yè)的實際情況 ，說明哪些企業(yè)需要PDM，對企業(yè)如何選擇PDM提出建議。 　　【關鍵詞】異構數據 并行工程 產品數據管理（PDM） CAD/CAM 集成框架 　　市場經濟的大潮無情地沖擊著過去的計劃經濟體制，也把企業(yè)推向了風口浪尖。在 這巨大的變革之中，傳統(tǒng)的生產管理方式、企業(yè)組織結構和決策準則，已不能適應日趨 激烈的全球市場競爭。當前我國的眾多企業(yè)，特別是大中型企業(yè)存在著生存困境和競爭 能力低的嚴重局面。企業(yè)要想在競爭激烈的國際環(huán)境中求生存、求發(fā)展，就要面對瞬息 萬變的市場變化，及時開發(fā)出滿足用戶需求的新產品，即縮短新產品的上市時間（T）； 提高產品的質量（Q）；降低產品的成本（C），使價格具有競爭；并提供優(yōu)質的售后服 務（S），在用戶中享有極高的信譽。 一、企業(yè)面臨的問題 　　目前我國企業(yè)存在著技術落后、管理落后等嚴重問題。 1.技術落后 　　目前，企業(yè)大多采用二維CAD軟件，它只能提高繪圖速度，使設計人員從繁重的體力 勞動中解脫出來，而不能解決復雜產品的設計、設計的優(yōu)化、零部件之間的干涉、機構 運動部件之間的關系、曲面的描述和復雜零件的數控編程等問題。因此設計手段落后、 設計技術落后。 　　當前數控加工還不普及，大量的零部件還是由手工操作的機床加工，質量難以保證 。大量的工藝設計，占用了寶貴的產品開發(fā)時間，工藝準備周期長。由于加工工藝手段 落后，工藝人員又把大量的精力耗費在抄抄寫寫的重復工作上，沒有時間研究提高產品 制造質量的新工藝，造成加工技術落后。有的企業(yè)雖然采用了先進的數控機床，卻仍采 用手工編程，結果還是無法加工復雜的產品，也無法充分發(fā)揮昂貴的數控機床的作用。 2.管理落后 （1）文檔管理落后 　　一個企業(yè)經過長期的發(fā)展，積累了大量的、豐富的技術文檔。特別是采用CAD技術之 后，各領域的專家借助不同的硬件、不同的操作系統(tǒng)和不同的應用軟件參與設計，因此 ，產品信息往往由互不兼容的多種軟件系統(tǒng)生成。采用不同的操作系統(tǒng)，如WINDOWS 和 UNIX 等；采用不同的 CAD軟件，如AUTOCAD 和Pro/E等；采用不同的數據庫管理系統(tǒng)，如ORACLE和FOXPRO等；采用不同的文字處理系 統(tǒng)，如WINWORD和EXCEL等；硬件方面采用 PC機或工作站，這樣就產生了類型各異的設計結果。又由于參與設計的人員可能分屬不 同的部門甚至是不同地域，設計活動的分散性，使信息常以不同的格式和介質動態(tài)地存 儲在不同的部門或地區(qū)。由各種不同的應用軟件產生，又分散地存放在不同部門或不同 地點、不同類型硬件設備上的產品數據稱為異構數據。 　　一個企業(yè)每天都要產生大量的異構產品數據，它們都為改善企業(yè)的總體生產能力起 著關鍵作用。如果用手工管理和維護這些數據會占用大量的人力資源和空間資源。CAD技 術的發(fā)展激化了采用先進設計技術與落后管理手段的矛盾，為了使生產力進一步地發(fā)展 ，人們希望借助計算機把大量的圖紙和技術資料有效地管理起來，在需要時能夠方便、 快捷地查詢和獲取所需的技術資料。能根據項目、設計人、工作階段、審批狀態(tài)、日期 、類型以及預先定義的各類參數，例如材料、重量、加工方法等進行查詢，不僅可以查 到當前的資料，還可以查到過去的或者類似的相應資料。 （2）產品數據管理落后 　　復雜產品由成百上千種零部件組成，面對數量如此之多的零部件，如果用手工管理 ，那么在原材料的采購、生產計劃的安排和裝配線上的發(fā)料等項工作中，很難獲得準確 的數據。如何形象地描述產品全部數據的相互關系，使產品各分系統(tǒng)之間，分系統(tǒng)內各 部件之間的約束關系一目了然，是企業(yè)一項重要的工作。另外，不同部門有不同形式的 材料清單（Bill　of　Material，BOM），企業(yè)經常要花費大量的人力和時間才能完成這 些報表，而且還要不斷維護BOM一致性，如果設計和制造的材料清單不一致，就會產生返 工和浪費。再有企業(yè)要不斷地開發(fā)新產品，承襲老產品，構造新的約束關系，使管理的 難度急劇加大。 　　CAD技術使得各種數據的修改變得非常方便，但不同版本會給數據的一致性和有效性 帶來麻煩，如何保證最終使用的是正確版本的圖形或圖紙就成為至關重要的問題。要求 詳細記錄設計、加工過程中的原始數據和相應的更改信息，用不同的版本描述當前有效 的數據，確保企業(yè)各類人員獲得各自正確的信息，就成為當前產品數據管理的主要目標 。 　　產品的全部數據都存放在計算機內，這些數據易受到非法調用、修改和泄密，所以 急迫需要解決數據的安全保存和保密問題，以免發(fā)生不可挽回的損失，安全保密已成為 產品數據管理的核心問題。還有如何解決信息的傳遞和數據的共享？不同型號的產品之 間有許多相同的零部件，如系列產品中的借用件、通用件和標準件，如果缺乏信息溝通 渠道，就時常會發(fā)生重復設計，重復編制工藝，重復生產。如何充分利用原有的設計成 果，使產品標準化、系列化，降低設計加工成本，提高競爭力？也是需要解決的問題。 　　CAD技術對原有計劃管理也帶來很大的沖擊，例如，無法沿用手工簽字的方法對計算 機的文件進行校對、審批及控制文件的發(fā)放?，F有的手工審批制度在用CAD設計的圖形和 圖紙面前，變得毫無辦法，人們不得不把計算機中的二維工程圖繪制成紙介質的圖紙， 然后再去審批，這就大大降低了計算機所創(chuàng)造的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的更改系統(tǒng)也是完全依靠人 工管理，難免會發(fā)生各種各樣的差錯。為避免發(fā)生差錯，一般都要制定嚴格的更改管理 制度，要求自動搜索某項更改所涉及的范圍，及時通知有關人員，提請關注某項更改可 能會引起的影響。一旦更改申請得到批準，有關的信息無一遺漏地全部得到修改，而且 要保證統(tǒng)計工作得到最新的結果。 　　全部設計工作都是在計算機上進行，在計算機的外部無法了解各項任務的進展狀況 ，各項任務出現的問題，相互的協調等工作都離不開計算機內部的信息。各種審批記錄 、重要的操作和關鍵性的決策都需要長期保存，以備查詢。 　　綜上所述，一旦企業(yè)對這些數據缺乏有效的管理和版本控制，就會造成數據十分混 亂。又由于企業(yè)各部門的數據往往要重復使用，不可避免地要發(fā)生錯誤的數據，而一個 錯誤往往會造成一條錯誤鏈，并很難加以修改，當最終發(fā)現時，已造成很大損失。另外 ，原始數據未經加工整理成適當形式，送到各級領導后也很難快速作出決策。這在美、 英等發(fā)達國家是有痛苦教訓的。70年代中到80年代初，美、英等國的企業(yè)開始大量應用 計算機。到80年代初，發(fā)現這些問題后，他們花了比原來投資更大的投資來解決產品數 據管理的問題。對這些種類繁多的異地異構數據的管理問題是目前自動化程度較高的企 業(yè)亟待解決的問題。 （3）并行工程要求更高層次的信息管理 　　以往在產品設計及其相關的各種過程中，采用的是按功能部門串行工作的方法。由 于沒有制造、維修等人員的早期介入，所設計的產品會存在較多的錯誤。這些設計中產 生的錯誤、缺陷或不足，以往是通過對設計文件的審查和會簽得到部分的改正，而漏下 部分則只能在其后的工藝設計、工裝設計、生產和使用中才能逐漸被發(fā)現。這就使產品 的研制周期和改進周期拉得很長，使產品不能及時投放市場，投入的資金也得不到及時 回收，嚴重影響了企業(yè)在市場競爭中的地位。并行工程是集成地、并行地設計產品及其 相關的各種過程( 包括制造過程和支持過程 )的系統(tǒng)方法。這種方法要求產品開發(fā)人員在設計一開始就考慮產品從概念形成到產品報 廢處理的整個生命周期中的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶維修服務。它 對企業(yè)在產品信息的定義、描述、管理與傳遞方面提出了更具挑戰(zhàn)性的要求。它要求在 產品開發(fā)的整個生命周期中，各開發(fā)小組應共享所有的設計資料，它使不管處于何方的 產品開發(fā)小組的所有成員都能得到與產品設計有關的一切數據。并能連續(xù)地、盡早地交 換、協調和完善關于產品的有關制造和支持等各種過程的約定和定義，同時也支持各開 發(fā)小組之間及時地進行信息交流，盡早、盡快地發(fā)現問題和解決問題，以便全面地考慮 相關環(huán)節(jié)的影響。因此，要將開發(fā)小組的所有成員，包括設計工程技術人員、工藝編制 人員、制造人員、市場營銷人員、供應廠商，甚至客戶都組合到同一信息環(huán)里，以適合 并行產品開發(fā)環(huán)境，保證所有成員能得到最新、最準確的產品設計信息，減少任務的重 復，節(jié)省時間和費用。 　　因此，CAD技術一方面明顯地提高了設計能力和圖紙的質量，大大提高了設計效率， 另一方面由于CAD技術的全面推廣，又給企業(yè)的管理帶來許多新的問題。經營管理部門用 計算機管理人、財、物、產、供、銷的信息，但沒有相應的手段來管理設計工藝部門的 數據，無法及時檢查工程進度，實時掌握產品設計成本，精確統(tǒng)計各類設計工藝數據等 。企業(yè)形成一個個自動化孤島。并行工程不僅要求支撐技術能夠支持多學科領域專家群 體協同工作，而且要求把產品信息與開發(fā)過程有機地集成起來，做到正確的時刻，把正 確的信息，以正確的形式傳送給正確的人，以便人們及時作出正確的決策。另外，各級 領導需要信息時，根據權限可以透明地調用所需的信息。這是目前最高層次的信息管理 要求。 　　綜上所述，圍繞企業(yè)的產品數據管理問題，急需解決企業(yè)的電子文檔管理、產品配 置管理和工作流程管理等問題。 二、PDM的定義和體系結構 　　目前傳統(tǒng)的數據庫管理系統(tǒng)發(fā)展已較為成熟，應用也較普遍，管理的對象通常是用 二維表描述的數據，數據之間的關系比較簡單。盡管管理的數據量很大，用戶對數據的 操作主要是維護、檢索和統(tǒng)計，而產品數據管理與之相比有很多本質的區(qū)別。產品數據 不僅數據量大，而且種類多、結構復雜，特別是隨著設計過程的展開，產品數據經過修 改、構造，不斷地變化，動態(tài)地形成最終的設計結果，而傳統(tǒng)的關系型數據庫明顯存在 著只面向記錄，不支持設計過程，缺乏協調工作機制等不足。這些弱點導致它們在處理 非結構化數據 (如圖形，圖像文檔等)時顯得力不從心，數據誤置，設計人員已經對數據作了修改卻無 法通知后續(xù)人員，造成后續(xù)人員在舊的數據上浪費大量的時間甚至造成不可估量的損失 。因此，這些關系數據庫已經遠遠不能滿足現代企業(yè)對信息管理的需要。 　　隨著文檔存儲技術的發(fā)展，軟件管理的對象類型慢慢拓寬，開始處理大量的異構文 檔，如CAD圖形、圖像和字處理文件等，電子文檔管理（Electronical　Document　Man ager，EDM）已無法滿足要求。因此，在數據管理技術的發(fā)展過程中，先后提出了面向對 象的數據庫和面向對象的工程數據庫管理系統(tǒng)。它們都已實現商品化，但還沒有在企業(yè) 中得到全面的應用和成功的實施，技術還不成熟。具有對象特性的數據庫二次開發(fā)環(huán)境 由于開放性和可靠性等方面的的明顯不足，無法勝任現代集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufactring System，CIMS）大規(guī)模實時應用的需求。因此，產品數據管理（Product Data　Management，PDM）系統(tǒng)就應運而生。 　　PDM最早出現在80年代初期，目的是將手工管理CAD技術產生的電子文檔轉變?yōu)橛糜?算機來管理，即電子文檔管理系統(tǒng)EDM，EDM以操作系統(tǒng)的目錄管理和數據庫技術為基礎 ，利用軟件對電子圖像進行瀏覽，實現工程圖紙的重新生成，這種軟件就是PDM的雛形。 由于CAD技術的發(fā)展對產品數量的管理提出了更高的要求，因此，結合企業(yè)的實際，開始 在計算機上模擬企業(yè)中頻繁進行且易被延誤的更改單管理過程。這類管理逐漸擴展到產 品開發(fā)過程領域中，即設計圖紙和電子文檔的管理，自動化工程更改單的管理，材料清 單的管理等。最近幾年，它所支持的應用范疇越來越廣。 　　許多企業(yè)都把 PDM 作為貫穿整個企業(yè)的骨架，是企業(yè)保持競爭力的戰(zhàn)略決策。 　　PDM 是以關系型數據庫加上面向對象的技術為基礎的應用系統(tǒng)。由于其技術的先進性和合理 性，近年來得到了飛速地發(fā)展和應用，并在實踐中不斷完善其功能，改良其界面，逐漸 成為實用的技術。PDM技術是對工程數據管理 (EDM)，文檔管理 (DM) ，產品信息管理 ( PIM )，技術數據管理 (TDM) 、技術信息管理 (TIM) 、圖像管理 ( IM )及其它產品定義信息管理技術的一種概括的擴展。新一代 PDM 系統(tǒng)融合了面向對象 O － O技術、CAD/CAM封裝集成技術、網絡通信技術、客戶/服務器技術、Web瀏覽技術、分布 式數據庫技術與圖形化用戶接口技術等最新一代的計算機軟、硬件技術。 1、PDM的定義 　　按照專門從事 PDM和CIM 相關技術咨詢業(yè)務的國際公司－CIMdata 公司總裁Ed Miller 在 《 PDM t...
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