基于PDM的产品研制系统

　　产品开发者和管理者都很清楚，产品开发过程中存在大量的数据，如设计数据、工程图纸、技术规范、工艺规程、NC程序等等，这些数据的人工管理变得越来越困难，使得他们不得不寻求新的方法以更好地管理产品数据，实现信息集成和共享，PDM(产品数据管理)就是为了顺应这种情况而产生的。随着CAD/CAM及CIMS技术的迅速发展和应用，工程应用领域的PDM变得越来越重要，它是建立集成化产品研制系统、实现并行工程的关键技术。
　　PDM技术是在数据库基础上发展起来的一门新数据管理技术，用于管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程。它能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、销售维护至产品消亡整个生命周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的数学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在其整个生命周期内保持一致、最新、共享及安全。PDM的主要功能有：
　　●　文档管理
　　代替人工档案管理，使用户方便、快捷、安全地存取、维护和处理各种有关产品的文档，主要有归档管理、文档检索/导航、文档处理等功能。
　　●　结构化产品数据管理
　　可进行产品结构管理、零件族管理、产品配置管理等。
　　●　工作流程管理
　　PDM除了对数据实施管理外，还可以对过程进行定义和控制，这样使产品数据和与其相关的过程能紧密结合。
　　●　项目管理与电子协作功能
　　●　组织与资源管理
　　在进行产品数据管理时，常常会涉及到人员和设备等资源问题，因此，对组织与资源管理也是对产品实施有效管理所必需的。
　　●　PDM系统与应用软件的集成
　　PDM系统与应用软件的集成应做到将数据进行封装，使应用软件生成或输入的数据成为PDM系统的可识数据，以便进行统一的管理和控制。
　　目前PDM系统已在一些企业得到了很好的应用。它是企业实现并行工程的基础，它的应用能有效地缩短新产品的开发周期，提高工作效率；能有效地管理产品的开发过程，包括工作流管理、审批管理及权限管理等；能使产品开发过程中的数据及时得到交流和共享，有利于提高产品的质量；能有效地管理图档信息，能迅速地查询、修改产品信息；实现并行设计，实现并行工程。
　　本文以某企业为例，提出了基于PDM的产品研制集成体系框架，着重探讨了PDM环境下如何实现并行设计、集成化产品开发团队的组织与协作、PDM与MARⅡ的集成等问题。

    2、基于PDM的集成框架

　　PDM作为工程领域集成框架，为产品数据及过程管理、为并行化产品设计、为CAD/CAPP/CAM系统与MARPⅡ的集成提供了必要的支撑环境，是企业实现信息集成不可缺少的部分。
　　基于PDM的产品研制系统集成体系框架如图1所示。最低层为计算机操作系统层，可支持异构的计算机环境(包括不同的计算机类型及不同的操作系统)。网络与数据库层提供分布式计算机环境中通讯手段与数据管理能力。PDM层是整个系统的核心层，上与数据库实现集成，下与应用系统实现集成。应用层主要有CAD/CAE/CAM系统、CAPP系统、工装CAD系统、DFx系统等，通过PDM及提供的开发工具可对应用系统实现封装。#p#分页标题#e#

图1　基于PDM的产品研制系统集成框架

　　目前，市场上的商品化PDM产品一般可以实现对CAD系统的封装，即在PDM系统内直接激活CAD工具，并对它产生的图形文件数据进行管理。对于其它系统(如CAPP系统、工装CAD系统、DFx工具等)则没有封装，仅提供了集成开发工具。要实现这类系统和工具的封装，则要针对不同的系统进行类定义、类属性定义、类与类之间的关系定义、消息与方法的定义等，以实现对原有PDM系统信息管理模型的增扩。例如，要对CAPP系统进行封装，则要定义下面一些类：
　　机床类、刀具类、工装类、量具类、切削用量类、工时定额类、工序类、工步类、NC程序类等，每一类有自己的数据定义和成员函数，以对各类进行完善的封装，实现对CAPP系统数据的管理。

图2　PDM系统与制造分系统的外部接口

    5、PDM与并行工程

图3　基于PDM的并行设计#p#分页标题#e#

　　下面以产品设计与模具设计为例，说明并行设计的过程。首先产品设计员完成相关的外形设计(主要特征)后即提交数据库，并发送E-mail消息。随后，模具设计员接到消息后可从数据库中取出零件进行模具设计，只要两者的造型在数学上不发生冲突，他们的工作就可同时进行。也就是说，此时设计员正在对设计的零件进行内部设计，如一些孔、槽的设计，而模具设计员可对已完成外形设计的零件进行模具设计。两者都完成后，设计员重新提交数据库，而模具设计员只要将库中完成零件调出对已完成的模具零件进行一次同名更新即可。这实际上是把那种先进行零件设计再进行模具设计的串行设计方式改变为零件设计和模具设计同时进行的并行设计方式了。其它工作的并行设计过程类似，在此不一一详述。整个设计过程期间所产生的数据只有提交产品数据库才能得以共享，否则只能作为私有数据为个人所拥有。并行设计过程的控制与管理(如消息传送、审批控制、更改控制、发放控制等)则由PDM系统提供的过程定义与控制、电子协作等功能在用户化的基础上完成。
　　要实施并行工程，另一个关键点是集成开发团队的组建，团队组建的好坏直接影响产品开发的质量和上市的速度。通常一个团队内要有称职的项目负责人和合理的人才结构，人员不能太多，以便于交流和通讯，对团队人员要进行合理的组织和管理，赋予他们不同的角色和操作权限，并行地、协同地完成各自不同的任务。PDM系统可以很好地组织和管理集成开发团队，使他们协同开展工作，具体过程如下(图4)：

图4　集成开发团队工作过程

　　集成开发团队内各成员之间可根据分工不同随时通过电子邮件传递相关信息，如项目任务分配和查看、技术文件更改通知单、审批意见的提交、任务完成信息的提交等。