PDM技术在制造企业中的应用与实施问题

1、 PDM的概念

在制造企业中，产品的制造活动不仅是一个物料的转换过程，而且还是一个复杂的信息变换过程，信息传递是否正确，直接影响着生产过程的正常进行。因此，对信息的有序管理在企业中有着举足轻重的地位。许多企业都为大量的设计数据所困扰，特别是在20世纪六七十年代以来，企业在设计和生产过程中开始使用CAD，CAM等技术，大量的电子数据难以管理和查找。在制造业的计算机集成制造环境中，在现代产品开发及设计过程自动需求的驱动下，产生了能够集数据库的数据管理能力、网络的通信能力以及过程的控制能力于一体，能够实现分布式环境下设计活动的信息交换与共享并对设计过程进行动态调整与监控的产品数据管理(Product Data Management,PDM)技术。PDM可以定义为以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。

PDM最初应用主要是用在工程技术变动的管理方面，如CAD和工程技术领域的图纸、文件的审查和批准等，但到今天，依据共同的信息强调共享的观点，已扩大了产品开发建模含义，其范围已包括资源配置、生产制造、计划调度、采购销售、市场开发等各方面；并将整个制造企业作为一个整体来考虑一些问题。

PDM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、销售维护直到产品消亡的整个生命周期内及各个阶段的相关数据，按照一定的数据学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持一致、最新、共享及安全。他将很好地面向企业的生产组织，使企业提高产品质量，缩短研制周期，提高工作效率，加快产品投放市场的速度，从而提高产品的竞争力。

具体来说，PDM技术是对工程数据管理(EDM)、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(TM)以及其他产品定义信息管理技术的一种概括和扩展，是一门管理所有与产品相关信息的技术，他提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为设计与制造建立一个并行化的产品开发协作环境，他将整个企业视为一体，能跨越整个工程技术群体，是使产品快速开发和业务过程快速转化的使能器，也是在分布式企业管理模式的基础上，与其他应用系统建立直接联系的重要工具。

2、 PDM的主要功能

(1)电子仓库与文档管理功能

目前传统的、串行的产品开发方式正被集成化的、并行的产品开发方式所取代，企业原来的文档管理方式已无法适应新技术发展的需要，对于那些分布在不同的地点、具有不同格式的文件进行有效管理则需要解决以下问题：

①分布式(多用户)、多类型的文件管理。

②满足工程需要的不同查询方式。一个产品的开发往往会产生大量的文件和图纸，同时，一个新的系列产品开发可能会承袭80%的老产品的成果。怎样从成千上万的图纸中及时找到所需要的设计信息是十分棘手的问题。

③数据的版本管理问题。一个系列产品从产生到消亡要经过反复的改进，因此，描述一个产品的数据可能有多个版本，每个版本应用于不同时期的产品之中。如何保证使用某个产品的正确版本就成为工程中一个至关重要的问题。

④数据的共享和安全性问题。产品开发更强调协同工作方式，要求以电子文件的形式在计算机网络上交流，更迫切需要解决数据的安全保存和保密的问题。要求能够实现根据系统中各类人员所承担的不同职责分工，分别赋予不同的数据访问权限，处理不同范围的资料。同时，还要保证数据在权限许可的范围内，随时可以把正确的资料送到需要的人员手中，实现数据共享。

PDM系统提供的电子仓库和文档管理功能为满足上述各项需求提供了很好的解决方案。他提供了对分布异构数据的存储、检索和管理功能。在PDM中，数据的访问对用户来说是完全透明的。用户无需关心电子数据存放的具体位置，以及自己得到的是否是最新版本，这些工作均由PDM系统完成。电子资料库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些角色不同的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的角色，使数据只能被经过授权的用户获取或修改。同时，在PDM中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。

(2)产品流/设计过程管理

在产品开发过程中，工程设计活动主要为创建、发放及更改设计数据。比如三维CAD建模在产品开发过程中可能需要经过上百次的修改。在一个产品开发过程中，需要设计成千上万的零件，由不同的人创建、修改、浏览、检查和审批，而且设计每个零件时所用的应用工具不同，产生不同类型的数据。当一个产品开发者被要求对某个设计进行修改时，需要的不仅是原有的设计和工程更改单，还需要参考许多文档、文件和表格，而且也将牵涉到其他的产品开发成员。

PDM系统设计过程/工作流管理功能通过对产品开发过程的分析，抽取一些构成产品开发过程的基本任务单元，由这些基本的任务单元构造来构造不同的产品开发过程，如设计评审、工程更改过程等。任务单元的描述模型如图1所示。

任务单元除任务本身的描述外，还包括需要定义参与人员列表、任务完成模式、任务的工作对象，并提供完成任务和没完成任务两个出口。在任务执行过程中，可以触发一系列消息触发器完成不同的工作，如更改数据状态与版本、发送电子邮件、统计任务成员签署完成情况、传递相关数据、通知相关成员等。

(3)产品结构与配置管理

产品结构与配置管理是PDM的核心功能之一，利用此功能可以实现对产品结构与配置信息和物料清单(BILL OF MATERIALS)的管理。而用户可以用PDM提供的图形化界面对产品结构进行查看和编辑。

在PDM系统中，零部件按照他们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数据与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，传统BOM也可以利用PDM自动生成。

PDM系统通过有效性和配置规则对系列化产品进行管理。有效性分为2种：结构有效性和版本有效性。结构有效性影响的是零部件在某个具体的装配关系中的数量，而版本有效性影响的是对零部件版本的选择。有效性控制有2种形式：时间有效性和序列数有效性。产品配置规则也分为2种：结构配置规则和可替换件配置规则。结构配置规则与结构有效性类似，控制的都是零部件在某个具体的装配关系中的数量，结构配置规则与结构有效性可以组合使用：可替换件配置规则控制的是可替换件组中零件的选择。配置规则是由事先定义的配置参数经过逻辑组合而成。用户可以通过选择各配置变量的取值和设定具体的时间及序列数来得到同一产品的不同配置。

(4)生命周期(工作流)管理

PDM的生命周期管理模块管理着产品数据的动态定义过程，其中包括宏观过程(产品生命周期)和各种微观过程(如图样的审批流程)。产品生命周期的管理包括保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态转换到另一个状态时必须经过的处理步骤。

管理员可以通过对产品数据的各基本处理步骤的组合来构造产品设计或更改流程，这些基本的处理步骤包括指定任务、审批和通知相关人员等。流程的构造建立在对企业中各种业务流程的分析结果之上。

(5)集成开发接口

各个企业的情况千差万别，用户的要求也是多种多样的，没有一种PDM系统可以适应所有企业的情况，这就要求PDM系统必须有强大的客户化及二次开发能力。现在大多数PDM产品都提供了二次开发工具包，PDM实施人员或用户可以利用这类工具包来进行针对企业具体情况的定制工作。