PDM产品数据管理系统的实施2848.docx

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1、PDM进化论张卫、李海峰、张晓东 PDDM起源源近近几年，CCADCAMM技术为为企业创创造出了了一年开开发几十十个新产产品的效效益。但但随着新新技术的的发展，它它们也带带来了新新的问题题。当CCAD技技术推广广开后，企企业出现现了数据据爆炸、数数据混乱乱的问题题：如各各种零件件信息特特征（设设计特征征及制造造特征）数数据、设设计意图图和工艺艺要求数数据及产产品整个个生命周周期中各各个过程程的数据据等等，它它们的管管理以及及不同的的CADD应用平平台之间间数据的的传递、共共享由于于没有一一个系统统工具而而显得极极为混乱乱且极为为不便。这这于企业业“想方方设法缩缩短企业业中产品品的研制制开发和和

2、生产制制造周期期，降低低成本，提提高质量量，改善善产品性性能，使使新产品品尽快和和尽早地地进入市市场，以以赢得竞竞争的主主动权和和优势”的的宗旨大大大不利利。为了了完全解解决企业业在研制制开发和和生产过过程中信信息共享享程度低低、数据据传递速速度慢、业业务数据据难以集集成、管管理水平平落后等等问题，PPDM（PProdductt Daata Mannageemennt，产产品数据据管理）技技术应运运而生，从从而找到到了一条条能够真真正集成成化地管管理产品品数据和和过程，有有效地提提高企业业市场竞竞争能力力的技术术道路。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

3、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、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

4、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）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

5、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

6、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

7、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，通通过该规规范定义义的

8、统一一的对象象界面，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“PPDM使使能部件件”规范范尚未最最终形成成，因此此，PDDM系统统将实现现基于CCORBBA规范范的PDDM服务务封装机机制：一一方面向向用户提提供符合合标准的的服务访访问机制制以利于于二次开开发和系系统集成成，另一一方面为为实现最最终的“PPDM使使能部件件”标准准奠定基基础。PDDM系统统对集成成的支持持，首先先表现在在应具有有最小集集

9、成，即即集成CCADCAMM产品和和MRPPIIERPP软件；其次在在集成的的深度和和鲁棒性性上，不不但能在在PDMM系统中中启动应应用软件件，而且且对于完完全的集集成而言言，应能能在PDDM系统统中直接接进行PPDM操操作，如如Cheeckiin、CChecckouut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，这这要求应应用软件件厂家对对标准集集成手段段的在线线支持。二、Web使能技术InternetIntranet技术的迅速发展、日益普及已经对企业信息化的开发和应用产生巨大的冲击。PDM技术也必将向InternetIntra

10、net方向发展，并充分利用网络技术优势，使它更具有扩展性和共享性。在传统CS体系结构中，数据库应用的客户端软件包含两个主要功能：一是处理数据：根据用户的动作，向数据库服务器发出数据请求，并返回处理结果；控制处理的结果显示。因此，在客户端的软件中包含处理数据的逻辑和结果显示的功能，数据的处理和结果显示紧密结合。而这种密切的联系，使得用户的需求的任何变化，包括处理逻辑或用户界面，都会导致整个程序需要重新编译、安装，使得CS数据库应用系统可维护性差。而在Web系统中，服务器上的文件通过HTML语言决定了它在Web浏览器上的显示。浏览器只是解释这些HTML的标记，使得产生处理的结果和结果的最终显示分离

11、出来，从而避免了CS结构的局限，尽管它本质上也是CS模型。导致截然不同结果的原因是客户端软件和服务器端软件功能划分的不同。在CS数据库应用中，服务器不能控制它返还给客户端的数据将被如何处理与显示，它只管提供所需数据，对于最终用户来说，服务器返回的数据还只是中间结果；而在Web浏览器服务器模式中，服务器控制返回的结果，同时控制了这些结果在浏览器上如何显示。现在发展的三层应用模式则融合了Web服务和CS数据库应用的优点。通过Web平台，采用Email、电子公告栏、新闻组等先进的通信手段可以迅速地在企业员工之间、企业和企业之间方便地获取信息，节省企业开支。InternetIntranet在企业应用中

12、需要解决的关键技术是产品图形信息的传输，解决图形在网络上的传输速度问题才能使InternetIntranet在企业中得到广泛应用。目前，已经有多家CAD厂商支持适于网上图形传输的数据格式CGN，前台通过浏览器，采用ActiveX、Java等技术实现图形在浏览器中的浏览和输出。因此，PDM向三层结构发展将是未来必然趋势之一。三、与图形核心系统的集成企业引入CAD的目的不应是只为了“甩图版”，在产品数据模型之上，进行产品的外型设计、应力分析、强度分析、有限元分析、产品预装配、生成NC代码等才是CAD应用的真正目的。这需要从中端实体造型系统所用的核心系统中实现PDM集成实体造型系统数据。目前中端实体

13、造型系统的核心系统不外乎两种：parasolid、scis，把实体模型的特征和特征值提取出来，变成表格的形式，存储在数据库中，是实现PDM实体造型系统数据的较好途径。对于高端的CAD产品，如UGII、IDEAS等可采用同样的技术进行处理。这需要对核心系统有深入的了解，才能作到PDM在各种CAD应用系统间进行数据的转换和交互。因此，PDM必须与图形核心系统进行集成。PDM系统统实施的的模型方方法清华大学国国家CAAD支撑撑软件工工程中心心 王建建民 孙孙家广 今天，信信息技术术已成为为企业参参与竞争争的入场场券。源源于制造造业的产产品数据据管理(ProoducctDDataaMaanaggeme

14、ent)技术经经过近220年的的实践，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，全球球范围商商品化PPDM软软件不下下百种。我我们按PPDM系系统在企企业信息息系统中中的地位位将其分分为两类类：企业业级PDDM和部部门级PPDM。起初，PDM系统主要解决产品定义和产品制造的集成问题，PDM系统主要是支持产品制造过程的。近年来，随着并行工程的逐渐深入，DFX技术在产品设计过程中的广泛应用，PDM对开发过程的支持日趋重要，所以部门级PDM的核心功能是对企业设计过程的支持，即PDM系统成为企业设计过程的工具与平台，部门级PDM系统的功能定位如图1所

15、示。图图1 部部门级PPDM系系统的功功能定位位企业级级PDMM系统管管理着整整个企业业的所有有产品数数据，支支持产品品各个生生命周期期的数据据管理过过程，对对应市场场、设计计、制造造和服务务等企业业经营过过程的各各个业务务系统都都构造在在PDMM系统之之上，形形成单一一产品数数据源。在在波音公公司的DDCACC/MRRM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2 企业级级PDMM系统的的功能定定位正是由由于PDDM系统统和企业业业务过过程的紧紧密相关关性，所所

16、以任何何PDMM系统都都不可能能买来即即用，PPDM技技术一定定要经过过实施才才能在企企业中成成功应用用。而成成功的实实施必须须有企业业领导的的支持和和人力、物物力及财财力保证证。除此此之外，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 1模模型的定定义PDMM系统实实施本质质上是量量体裁衣衣的过程程，“量量”的是是企业业业务过程程这个“体体”，尔尔后“裁裁”出PPDM系系统这个个“衣

17、”。所所以，模模型方法法总体上上分为两两个步骤骤：企业业建模过过程和PPDM系系统定制制应用过过程，其其中“企企业建模模”是“定定制应用用”的关关键和基基础。一般般说来，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，它它使我们们容易洞洞察隐藏藏在大量量原始数数据背后后的规律律，并能能有效地地使我们们将系统统需求映映射到软软件结构构上去。现在企业信息技术应用的主要障碍有以下两点： *计算机应用系统的开发和维护日趋困难； *现有应用系统相互兼容性差阻碍了系统间的信息交换。企业实施PDM的关键就是如何将企业的各类应用系统集成起来，形成协调一致的企业信息系统。企业模型本质上是为了统一企业不

18、同应用系统之间的语义，只有每个应用单元系统采用统一的应用语义，才能在企业业务级上做到信息集成。今天，OMG组织在CORBA平台上推出商务对象(BusinessObject)标准，其初衷也是解决企业信息集成问题。 图3 企业模型的作用企业建建模要对对应信息息系统进进行需求求分析，同同时还要要刻划出出企业的的整体需需求。为为了实施施PDMM，企业业模型至至少要从从三个方方面来描描述：业业务模型型、信息息模型和和组织模模型。以以上三个个模型互互为补充充和支撑撑，共同同表达企企业形态态。2功功能建模模功功能建模模的目标标是实现现以下两两点：*把企业业组织成成互动的的良好定定义的单单元集合合；*描描述企

19、业业并行的的业务过过程及其其执行的的触发条条件。功能能建模的的基本构构件包括括：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。具具体来说说，域对对应于企企业的部部门，所所以企业业的域是是市场部部门、技技术部门门、制造造部门和和销售部部门等。域域由以下下方面来来描述：功能描描述、目目标描述述、约束束条件、域域中业务务过程、域域间关系系、域中中对象和和事件。事件是企业现实存在的事例和需求，它激活或推动域中的业务过程。我们把事件分为外部事件和内部事件。事件由以下方面描述：事件描述、事件来源、事件类型、事件可作用的过程以及事件附带

20、的信息。过程可以从两个方面来定义：行为和功能。过程分为三个层次：域过程(最高层)、业务过程(中间层)和企业活动(最底层)。行为可以用流程图来表达，图中不仅表达行为的前后次序，同时还要表达行为的触发条件。操作主要由输入Input、输出Output、控制Control和支持Maintenance表达，即ICOM构件，这些操作具体确定某个活动的特性。3信息建建模信息建建模的目目标是用用面向对对象的方方法刻划划企业数数据和信信息的需需求，并并同时确确定企业业的关键键信息，明明确其主主要内容容，以形形成企业业信息系系统集成成的依据据。信息息模型的的基本构构件包括括企业对对象、对对象视图图和对象象关系。对

21、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。企业信息模型的主要贡献是为PDM管理产品数据建立正确的数据对象和数据之间的使用逻辑。对象视图简单的说就是企业现存的各种报表和资料，它在功能模型中表现为伴随事件发生的信息。对象视图的描述包括三个方面：文字描述和说明数据的特性、相关的企业对象以及数据的属性。对象视图是信息建模的基础，是企业现状数据的直接反映。企业对象是企业实体的抽象和泛化，它是具有代表性的概念，并且可以提供确定的一组属性来描述。在企业中，对象可以是用户、雇员、产品、零部件、车床和工具等。对象的属性可以用明确的数据结构来描述。对象关系用来定义企业对象之间

22、的语义联系。这里主要使用两种抽象机制：继承和类聚。继承即ISA联接，类聚即PARTOF联接。图4是企业对象关系的实例。图4 对象关系实例4组组织建模模组组织建模模的目标标是明确确在满足足功能模模型的条条件下，所所需要的的企业组组织结构构。组织织模型的的构件是是组织原原则和组组织单位位。组织织模型由由层次化化的组织织单位构构成。组织织模型为为PDMM系统的的实现建建立现实实的用户户组织和和管理依依据，同同时它也也为PDDM中的的项目和和工作管管理模块块提供基基础数据据。组织的的描述必必须明确确两个方方面的内内容，一一是组织织所拥有有的权力力，二是是组织所所承担的的责任。定制应用在企业业建模的的基

23、础上上，我们们通过对对功能模模型、信信息模型型和组织织模型的的分析，确确定PDDM系统统解决的的主要问问题和主主要方法法，并根根据企业业现实要要求分阶阶段、分分层次地地实施PPDM系系统。PDDM技术术层次化化可以有有效支持持企业PPDM系系统实施施过程。目目前伴随随PDMM技术而而出现的的工程图图档管理理(EnnginneerringgDoocummenttMaanaggemeent)技术得得到了企企业的广广泛关注注。与PPDM技技术同源源的EDDM技术术按照PPDM逻逻辑来组组织与管管理企业业产品数数据。EEDM不不仅可以以解决企企业对PPDM技技术的现现实需求求，还可可以为企企业全面面实施PPDM技技术作好好人员、技技术和工工程数据据准备。