1、用PDM提升機械制造企業(yè)技術(shù)管理    1概述     21世紀是一個創(chuàng)新的時代，以信息技術(shù)為先導的高新技術(shù)革命將有力地促進知識經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展。如何在這場新的經(jīng)濟浪潮中求生存，企業(yè)將目標放在技術(shù)創(chuàng)新上。對于我國制造業(yè)，在影響企業(yè)發(fā)展的諸多因素中，除了體制和經(jīng)營管理外，還有一個重要因素是企業(yè)缺乏開發(fā)有競爭力 產(chǎn)品的能力。因此制造型企業(yè)在利用信息技術(shù)進行管理優(yōu)化的過程中，都應(yīng)著重為產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計提供一個有效的工作環(huán)境。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）是八十年代在國外興起的管理企業(yè)

2、產(chǎn)品生命周期內(nèi)與產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的一種理論。它繼承并發(fā)展了設(shè)計資源管理、設(shè)計過程管理、信息管理等多類系統(tǒng)的優(yōu)點，應(yīng)用了并行工程方法學、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等先進技術(shù)，有效地解決企業(yè)信息集成、過程優(yōu)化管理等企業(yè)“瓶頸”問題。如何提高企業(yè)信息集成化管理水平、建立支持產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新的信息平臺，將是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理理論的發(fā)展方向之一。     2機械制造企業(yè)技術(shù)管理現(xiàn)狀     機械制造企業(yè)的產(chǎn)品特點主要表現(xiàn)為產(chǎn)品種類多、系列多、技術(shù)狀態(tài)復雜。一般企業(yè)的產(chǎn)品種類少則幾種，多則十余種、數(shù)十種，同時產(chǎn)品的系列較多，少的有兩三種，多的有十余種。產(chǎn)品研制的階段

3、多，通常一個產(chǎn)品的研制生產(chǎn)需要經(jīng)過M樣、C樣、S樣、定型四個階段。每個階段的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)繁多，各類設(shè)計圖檔（含工藝設(shè)計）多，技術(shù)狀態(tài)復雜。給技術(shù)管理和生產(chǎn)管理造成了很大的困難，稍有疏忽容易造成工藝文件數(shù)據(jù)與設(shè)計文件數(shù)據(jù)不同步一致，從而導致返工現(xiàn)象時有出現(xiàn)。 同時產(chǎn)品數(shù)據(jù)更改頻繁。每個研制階段中產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的更改情況時有發(fā)生，這些更改常常牽涉到設(shè)計、工藝、物資、物管、加工、裝配、測試、質(zhì)量等各部門，相應(yīng)工藝路線、工藝卡片等技術(shù)文件需及時更改；同時還有許多臨時性設(shè)計文件，同樣導致很多臨時性的技術(shù)文件產(chǎn)生（工藝路線、工藝卡片等），設(shè)計數(shù)據(jù)和工藝設(shè)計數(shù)據(jù)繁多。 在對眾多機械制造企業(yè)企業(yè)的調(diào)研和實施過程

4、中，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中主要存在如下幾個問題：     設(shè)計文檔管理較亂     企業(yè)在設(shè)計產(chǎn)品的過程中積累的大量圖形文件（DWG格式）、Word文檔，目前采用的僅僅是操作系統(tǒng)提供的文件管理功能，所有文件存放在各自使用的計算機或文件服務(wù)器中，分別由不同人來維護，往往造成同一設(shè)計文件有多處備份，對零部件的版本控制、借用管理和更改管理都非常不利。     在查詢和瀏覽時，必須啟動CAD系統(tǒng)或OFFICE軟件，不能實現(xiàn)即時瀏覽。與產(chǎn)品相關(guān)的信息如描述產(chǎn)品的產(chǎn)品設(shè)計圖紙、工藝文件、技術(shù)文件、產(chǎn)品實驗數(shù)據(jù)等

5、不能一目了然的得到。設(shè)計資源的重復利用率低，產(chǎn)品設(shè)計周期長。     文檔更改和版本控制較難     更改管理混亂無序，計算機圖檔更改無痕，電子信息不能做到版本控制、版本儲存。更改單查詢、統(tǒng)計困難。圖紙修改后版本只能靠人工管理，重復出現(xiàn)同樣的差錯。經(jīng)過多次修改，出現(xiàn)多個版本，版本管理混亂；多個版本圖紙給日后產(chǎn)品數(shù)據(jù)維護帶來極大不便；電子圖紙和紙質(zhì)圖紙不能保持一致。采用在服務(wù)器上備份的方式進行存檔，與設(shè)計員的更改容易發(fā)生不同步，易出現(xiàn)版本不一致。設(shè)計人員很難搞清楚借用件修改的影響范圍。     設(shè)計過程缺乏

6、項目管理和并行設(shè)計     不能實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)或項目進度和工作狀態(tài)的可視化動態(tài)控制。目前設(shè)計信息的正確、及時傳輸有較大困難。設(shè)計信息需要經(jīng)過設(shè)計、審核、工藝會簽、標檢和發(fā)放等過程，不僅要求能在設(shè)計部門將設(shè)計信息從設(shè)計者順利地送到審核、批準者，而且還要跨部門傳遞發(fā)送。設(shè)計任務(wù)的管理工作還只能停留在人為管理的基礎(chǔ)上，缺乏有效的計算機輔助管理能力，影響了設(shè)計過程中小組成員相互協(xié)同工作的效率。無嚴格的設(shè)計流程管理，造成圖紙的修改無序、無記錄、流程進程緩慢。設(shè)計人員之間不能通過即時郵件進行溝通，不能進行消息及時傳遞。     技術(shù)文件的備份和安全

7、管理手段缺乏 產(chǎn)品的多樣化數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)分散化、多樣化，數(shù)據(jù)維護、備份工作量大。由于目前沒有能夠?qū)λ挟a(chǎn)品數(shù)據(jù)進行集成管理，對技術(shù)文件的瀏覽、編輯的操作無日志記錄，不能有效地防止技術(shù)文件泄露。另外還沒有產(chǎn)品數(shù)據(jù)備份的有效手段，不能有效地防止因為系統(tǒng)崩潰而造成的損失。     產(chǎn)品物料數(shù)據(jù)缺乏集成化管理     與產(chǎn)品生產(chǎn)管理有關(guān)的物料清單（Bill of Material，簡稱BOM）信息，是整個企業(yè)內(nèi)進行產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)度的主要依據(jù)，是連接設(shè)計部門、管理部門、銷售部門、生產(chǎn)部門等的一個數(shù)據(jù)紐帶，是企

8、業(yè)引進和實施ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。     目前設(shè)計輸出只是圖紙和統(tǒng)計的死明細，不能根據(jù)需求進行各種匯總。不能自動對如：標準件/外構(gòu)件/自制件、產(chǎn)品零部件設(shè)計明細進行匯總；人工統(tǒng)計產(chǎn)品數(shù)據(jù)，報表輸出效率低、差錯率高，工作煩瑣，特別是對于變型多的產(chǎn)品，報表的統(tǒng)計更是如此；更改后設(shè)計明細不能及時提供給采購部門，信息傳遞慢，采購容易產(chǎn)生差錯。     同時，產(chǎn)品配置能力不足。產(chǎn)品系列化特征越來越明顯，缺乏技術(shù)手段支持設(shè)計人員利用現(xiàn)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)圖紙進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和配置，多品種、小批量的產(chǎn)品設(shè)計效率，響應(yīng)產(chǎn)品市場占有速度，效率有待進一步

9、提高。     產(chǎn)品設(shè)計中協(xié)同工作差，出錯率高     設(shè)計部門中的電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計之間、產(chǎn)品的設(shè)計和工藝之間，都存在著工作交互問題，如結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要獲得電路器件明細與印制板安裝信息，產(chǎn)品設(shè)計中需要進行工藝性審查，工藝設(shè)計中需要由產(chǎn)品設(shè)計提供必要的內(nèi)容（設(shè)計圖樣、物料數(shù)據(jù)等）。因此建立起設(shè)計和工藝間協(xié)同工作環(huán)境，對縮短產(chǎn)品制造前的技術(shù)準備周期也能起到一定的積極作用。     產(chǎn)品設(shè)計易出錯。由于采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，新承接的產(chǎn)品往往要根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗重新設(shè)計，造成產(chǎn)品設(shè)計出錯率高，影響產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，

10、致使有些工期要求短的合同承接有很大的難度。     總之，目前企業(yè)在應(yīng)用計算機過程中存在的問題，也可以說是企業(yè)在應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)后進一步發(fā)展中必然遇到的問題，也是PDM系統(tǒng)要解決的問題。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，將以先進、成熟的技術(shù)為基礎(chǔ)，逐步解決這些問題，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展出力。    3 PDM在機械制造企業(yè)技術(shù)管理中的作用     我們認為，PDM可以解決上面提到的機械制造企業(yè)技術(shù)管理中的問題。以下我們從PDM具有的功能來看，如何縮短設(shè)計周期，降低成本，優(yōu)化流程，加強項目管理，解決以上提出的問題，使

11、企業(yè)獲得更好的效益。     3.1圖文檔管理     設(shè)計過程中，圖文檔管理實際上是提供一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)倉庫中應(yīng)包含兩方面的信息，一是有關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的基本信息，一是各類電子文檔數(shù)據(jù)。     PDM管理的是產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程。這些信息包括：CAD/CAM/CAPP的文件、材料清單（BOM）、產(chǎn)品配置、技術(shù)文件、產(chǎn)品定單、工藝表格、生產(chǎn)成本、供應(yīng)商狀態(tài)等；產(chǎn)品有關(guān)的過程包括任何有關(guān)的加工工序、加工指南和有關(guān)批準、使用權(quán)、安全、工作的標準和方法、工作流程、機構(gòu)關(guān)系等所有過程處

12、理的程序；包括產(chǎn)品使用周期的各類文獻。這些數(shù)據(jù)主要包括：原始檔案、設(shè)計文檔、工藝文檔、生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)文檔、銷售維修服務(wù)、其它靜態(tài)數(shù)據(jù)等。     對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的信息，可以將它們之間的關(guān)系分別存入數(shù)據(jù)庫中，同時給用戶提供圖形化的界面，一般用結(jié)構(gòu)樹的形式來表達產(chǎn)品之間的結(jié)構(gòu)。     文檔管理同時提供對文檔狀態(tài)的控制，實現(xiàn)檔案管理的功能。在PDM中，每個文檔都有對應(yīng)其生命周期階段的狀態(tài)標識，如創(chuàng)建、出庫、入庫、凍結(jié)、解凍、歸檔等。PDM軟件提供圖紙的增加、導入、出庫編輯、復制等操作。系統(tǒng)可以提供內(nèi)嵌的瀏覽器，該瀏覽器可以實現(xiàn)對AutoC

13、AD、Pro/E等CAD軟件以及DOC文件、EXL文件、TXT文件、BMP文件、JPG文件、TIF文件等文件的瀏覽。     在PDM系統(tǒng)中，用戶可針對系統(tǒng)中所有的文檔和數(shù)據(jù)進行查詢，系統(tǒng)提供靈活的查詢方式。系統(tǒng)中管理的內(nèi)容包括產(chǎn)品、零件、版本、文檔、圖紙、標準件、企標件、用戶等信息，這些不同種類的文檔具有各自的屬性。查詢時系統(tǒng)首先選擇對象類型，然后，用戶可按對象的任何一項屬性或相關(guān)屬性進行查詢。查詢時提供對邏輯表達式的支持，用戶可指定多個屬性的值作為限制條件；支持精確查詢及模糊查詢方式；查詢范圍可在一個產(chǎn)品或多個產(chǎn)品范圍內(nèi)進行。系統(tǒng)另外提供對象間關(guān)系的查詢。企業(yè)

14、各產(chǎn)品下的零部件存在借用、參照等關(guān)系，通過查詢，可以快速確定原件和其對應(yīng)的所有借用件。     3.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理     PDM采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹描述零部件之間的裝配關(guān)系。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹以樹狀方式描述，樹中的根節(jié)點代表產(chǎn)品，各節(jié)點分別表示部件或組件，葉節(jié)點表示零件。這種圖示方式反映了產(chǎn)品、零部件之間的層次關(guān)系。有了結(jié)構(gòu)樹，管理者即可分層展開，走不同的分支，直觀地找到自己所要的數(shù)據(jù)，而不用考慮其物理所在位置。每個零部件的屬性和相關(guān)的文檔都可以在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹上一目了然的看到。     產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息是PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)信

15、息，在此基礎(chǔ)之上，可以進行產(chǎn)品配置、報表統(tǒng)計等工作。     3.3變更與版本管理     圖文檔管理能夠?qū)σ粋€文件的從生成對歸檔的整個過程進行維護，這里主要是對圖紙的版本控制和狀態(tài)維護。圖紙及工藝文件等數(shù)據(jù)從設(shè)計到審核到最后歸檔對應(yīng)有不同的狀態(tài)，各種狀態(tài)下對應(yīng)的操作不同。如產(chǎn)品審批完成后，進入凍結(jié)狀態(tài)，此后不允許對文檔進行任何類型的修改，只能作為歷史文件保存。     版本由工作版本組成，工作版本記錄一個版本不同工作階段的信息，保存設(shè)計時的歷史記錄。系統(tǒng)對文檔的每一次出/入庫進行的修改都需要記錄下來，以

16、維護數(shù)據(jù)的完整性。每次修改結(jié)果可用一個工作版本來表示。在一個版本的多個工作版本中，只有一個是有效的，有效版本由用戶指定，有效版本也可以回滾、重新指定。     工程變更管理是借助于工作流系統(tǒng)來實現(xiàn)的。工程變更的內(nèi)容包括工程變更請求、工程變更命令、工程變更通知，它們分別用來描述一個工程變更從發(fā)起到實施再到通知的三個主要階段。     3.4產(chǎn)品配置管理     產(chǎn)品配置通過對與定單無關(guān)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配置，產(chǎn)生滿足特定功能的可銷售產(chǎn)品。可以分為用戶選擇配置和變量配置兩種。通過配置管理可以建立產(chǎn)品的整體模型、建立

17、產(chǎn)品的配置規(guī)劃、建立一致的產(chǎn)品材料清單（BOM）、建立產(chǎn)品更改的歷史記錄版本管理等。產(chǎn)品配置的規(guī)則由用戶自行選擇，可以根據(jù)產(chǎn)品的版本或工作狀態(tài)來決定。     3.5項目和工作流管理     項目和工作流管理是PDM功能的另一個重要方面。PDM過程管理就是管理當一個用戶對數(shù)據(jù)進行操作時會發(fā)生的影響、人與人之間數(shù)據(jù)的流動，并跟蹤在項目過程中數(shù)據(jù)活動以及所發(fā)生的事務(wù)。     在PDM中，按項目方式對數(shù)據(jù)進行管理，同時提供項目屬性管理、項目人員管理、項目資源管理等功能。項目管理的實現(xiàn)與工作流管理密不可分。通過

18、工作流服務(wù)器進行任務(wù)調(diào)度，任務(wù)流程能預(yù)先定義，工程師能查看到自己的任務(wù)列表，任務(wù)完成后能進行任務(wù)提交。在過程控制中，提供內(nèi)部郵件功能。實現(xiàn)對文檔的審批、發(fā)放過程的跟蹤與控制，實現(xiàn)對更改過程的跟蹤與控制。     PDM系統(tǒng)內(nèi)擁有一個可獨立分割出來的郵件系統(tǒng)模塊，它用于系統(tǒng)內(nèi)部的郵件收發(fā)。用戶只要登錄系統(tǒng)，便可隨時收發(fā)郵件。該系統(tǒng)可以和工作流系統(tǒng)以及項目管理進行集成，以便接受工作任務(wù)和傳遞信息。     3.6安全和數(shù)據(jù)備份管理     系統(tǒng)能夠提供全方位安全控制手段，從以下幾個方面對系統(tǒng)中的安全性加以控制

19、。PDM在權(quán)限管理中對相關(guān)人員擔任的崗位或角色（如設(shè)計、審核、歸檔等）進行定義。設(shè)置每個相關(guān)人員對具體圖紙或文檔的操作權(quán)限（如圖紙或文檔的瀏覽、創(chuàng)建、編輯、刪除、拷貝、查詢等）。通過對用戶、角色、產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)的維護實現(xiàn)多維權(quán)限管理。     系統(tǒng)管理員通過備份工具對數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容進行備份，備份的數(shù)據(jù)可以存在不同的存儲介質(zhì)上，備份的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和有關(guān)的各種電子文檔。在系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤或需要審計時，能根據(jù)備份文件進行恢復。    3.7物料報表和數(shù)據(jù)集成管理     產(chǎn)品或部件BOM可以與產(chǎn)品配置有關(guān)，

20、BOM目前提供產(chǎn)品、自制件、標準件、企標件、零件簇等統(tǒng)計報表。系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配置信息自動創(chuàng)建BOM，并提供BOM中數(shù)量的自動匯總功能。用戶可以自定義BOM格式，可進行報表的打印預(yù)覽、打印、文件輸出操作。     PDM與ERP的集成主要體現(xiàn)在PDM向ERP提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括企業(yè)最基本的物料數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品的設(shè)計BOM。另外，PDM也需要從ERP中獲得設(shè)計指導信息，并能接受ERP系統(tǒng)傳遞的反饋信息，從而實現(xiàn)工程變更。     設(shè)計BOM描述的是產(chǎn)品各零部件間的組成關(guān)系和構(gòu)成數(shù)量，是ERP進行物料需求計劃的根本依據(jù)，設(shè)計BOM來源于PDM

21、，因此，PDM與ERP的集成將完成兩大功能：一、將PDM中的物料數(shù)據(jù)及設(shè)計BOM導入ERP中，二、建立PDM與ERP之間的信息交互功能，以保證PDM與ERP之間數(shù)據(jù)的一致性、實時性。     3.8與二、三維CAD系統(tǒng)的集成     PDM系統(tǒng)可以從AutoCAD圖紙的標題欄和明細欄中自動提取信息，并把這些信息保存到系統(tǒng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，創(chuàng)建產(chǎn)品零部件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。     PDM可以管理以Parasolid為核心的三維模型。對于三維的數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)拖放瀏覽。對于三維模型中的裝配信息，系統(tǒng)也可以提

22、取并自動建立起模型間的裝配關(guān)系。同時對于所有三維模型具有一些通用信息：如名稱、圖號、設(shè)計人、設(shè)計時間、版本、重量等，這些信息可以與PDM描述零部件的信息建立對應(yīng)關(guān)系。     3.9其它功能     用戶定制及實施工具     PDM可以提供靈活的工具，減少PDM系統(tǒng)實施的時間，同時在企業(yè)的業(yè)務(wù)模式發(fā)生改變時，通過工具能快速對系統(tǒng)進行改造。主要包括對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、報表、用戶界面、批量數(shù)據(jù)導入以及系統(tǒng)客戶端自升級等方面的定制。     圈閱批注 PDM系統(tǒng)對DWG格式的文件提供紅線

23、批注功能。在校核或?qū)徍诉^程中，檢查人可對圖紙進行批注。     零件簇管理     零件簇管理是對PDM系統(tǒng)中的零部件進行分類管理的功能，分類的標準由用戶定義。每個零件簇的定義都由一個或多個分類規(guī)范組成。零件簇為零件的分類管理、查詢、統(tǒng)計提供了一個方便的工具。零件簇是可以由用戶自定義的，它可以滿足用戶特定的報表統(tǒng)計需求。    4實施目標與效益分析    4.1實施目標     PDM在企業(yè)實施的總體目標是在企業(yè)內(nèi)建立起所有產(chǎn)品完整的數(shù)據(jù)模型（包括產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)、工

24、藝數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等），在此基礎(chǔ)上建立起企業(yè)級的數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作平臺，總體提高產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)效率，縮短產(chǎn)品制造所需的技術(shù)準備時間。PDM實施后，對企業(yè)的各個部門的工作都將產(chǎn)生積極的影響。     在總工辦（總師辦）可以很清楚地了解整個企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并可進行自頂向下、自下而上的任意查詢；動態(tài)了解新產(chǎn)品開發(fā)狀況；對產(chǎn)品標準文件的產(chǎn)生、發(fā)放、更換和取消可直接管理；對生產(chǎn)和開發(fā)中的文件可控；可動態(tài)監(jiān)控整個企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)狀態(tài)；對推薦使用的材料可控。     在技術(shù)部門可以細化部門工作任務(wù)安排；監(jiān)控部門任務(wù)完成狀況；設(shè)計人員可隨時了解自己任務(wù)的情況；最大限度地獲取完成任務(wù)所必須的資料；并動態(tài)查詢設(shè)備、工裝、材料等狀況，確保設(shè)計的可加工性。     在采購部門可以查閱產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；車間則可以反饋加工工藝，動態(tài)查詢設(shè)計圖紙和產(chǎn)品工藝；銷售部門可以直接獲取產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息；為宣傳、推廣在開發(fā)的新產(chǎn)品提供圖文說明；隨時獲取銷售用產(chǎn)品數(shù)據(jù)，如：用戶關(guān)心的一些特殊技術(shù)參數(shù)或用戶詢問安裝中基建要求等；反饋產(chǎn)品質(zhì)量信息，尋求深層技術(shù)支持。質(zhì)檢部門可以獲得產(chǎn)品質(zhì)量要求