PDM系统在制造业中的应用分析
一、 引言
随着CAD、CAM和CAPP等计算机单元技术，CIMS工程在制造企业的应用和推广，实施PDM已成为制造企业信息管理的需要，更是企业赢得未来市场竞争的战略需要。本文将就PDM系统在制造业中的应用（产品配置、实施方面的问题）进行探讨。
二、PDM在制造业中的作用
PDM在制造业中的应用，主要可以起到如下几个方面的作用。
1. CAD/CAPP/CAM等单元技术的集成平台
随着计算机应用的日益广泛和深入，人们发现，只有当CAD系统一次性输入的信息能在后续环节（如 CAPP、CAM）中一再被应用才是最经济的。目前，PDM系统是最好的3C集成平台，它支持分布、异构环境下的不同软硬件平台、不同网络和不同数据库，不同的CAD/CAPP/CAM系统都可以从PDM中提取各自所需的信息，再把结果放回PDM中，从而真正实现了3C的无缝集成。
图1 CAD/CAPP/PDM集成示例
如图1所示，通过DHPDM的内嵌式PICKUP模块（CAD图纸信息提取工具）可以方便、高效地实现图纸批量入库，为目前国内许多企业急需解决的大量旧图纸入库问题提供了可行的手段，减少了图纸入库的工作量和工作强度，同时缩短了实施PDM项目的周期。按照提取模块（PICKUP）定义好的规则从CAD图纸中提取标题栏和明细表信息，通过分析零部件装配关系，可以实现自动在PDM内创建产品结构树。在这些独立信息系统的集成过程中，CAD与PDM的集成是整个环节中最重要的一环，其关键在于要保证CAD与PDM中数据变化的一致性。DHPDM通过与CAD系统之间建立共享产品数据模型，实现互操作，保证了CAD中的修改与PDM中的修改的互动性与一致性，实现了PDM和CAD的紧密集成。目前，大恒PDM可以实现与AutoCAD及其多数二次开发CAD系统的紧密集成。
2. 企业技术部门信息传递的桥梁
PDM是沟通产品设计、工艺部门和MRPⅡ、ERP之间信息传递的桥梁，使MRPⅡ、ERP从PDM平台自动得到所需的产品信息，如材料清单BOM等，ERP也可通过PDM这一桥梁将有关信息自动传递或交换给3C系统。
3. 企业已有资源的资源库
PDM的电子资料库和文档管理提供了对多种数据的存储、检索和管理功能。
4. 构造企业CIMS的集成框架
在关系数据库基础上开发的具有对象特征的PDM系统由于其技术的先进性和合理性，成为新一代信息集成平台中最为成熟的技术。
三、PDM系统的基本功能和体系结构
PDM是以产品数据为中心，集成并管理所有与产品相关的信息、过程、人与组织的软件。PDM依据全局信息强调共享的观点，为不同地点、不同部门的人员营造了一个虚拟协同的工作环境，它是所有信息的主要载体，在产品开发过程中，可以对它们进行创建、管理和分发。从PDM在制造业的实施情况分析，其功能主要应包括以下几个方面。
1. 产品结构与配置管理
产品的结构化是产品数据管理的一个重要特征，通过产品的结构化，可以很方便地对所有的产品信息进行查询、生成物料清单和提供最新的零件使用情况等。
为了减轻日益增大的成本压力，缩减设计周期，一部分制造企业采用了产品标准化和变型设计的方法以提高产品设计开发的效率，即产品配置。产品配置是编制产品结构清单的一种手段，它特别适用于多规格品种、零部件通用性强的系列化产品。产品配置模块能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置，并且对应不同系列的产品定义，生成相应的产品结构表。为此需要做两步工作，第一步是开发能够支持变型设计的零件，第二步是构建一个变型的产品结构。
PDM系统可以作为产品变型配置的主要工具，为了满足配置功能，PDM系统的产品结构管理模块必须与一个规则库相连，在一个变型的产品结构（变型配置）中，还必须包括规则对象和选择对象。
一个由变型配置派生的、与订单相关的产品配置，是通过一系列选择准则来定义的。根据规则对象，对变型配置中必须具有的构件和/或可以具有的构件进行选择，最后得到与订单相关的产品配置。可以按照表1所示将各种规则简单地罗列在决策表中。
表1 作为变形配置的决策表
按照表1就可以表示相关联的If-Then联系。决策表由四个区域组成，条件区中包括了所有用来检验决策情况的条件，在通常情况下，在条件区中还不能完整地表达一个条件，为此，在条件说明区的每一列（规则列）中可以对条件进行必要的说明。在活动区包括了根据条件所需执行的各种活动，同样，在活动说明区的每一列（规则列）中也可以根据需要对活动进行必要的说明。
例如在叉车制造企业，产品具有小批量、多品种的特点，牵涉到配置的内容相当广泛：其产品结构按整车可分为内燃车和电瓶车,按传动方式可分为机械传动、液力传动和静压传动,按动力形式可分为柴油、汽油、液化气,按轮胎可分为充气胎和实心胎，且轮胎在数量上还有单、双胎的区别。另外配置还涉及到起重量范围、起升高度系列、门架的形式、工作装置选配等多方面，以门架为例，首先根据整车的起重量确定门架的型式，其次具体的结构形式又可分为两节门架、三节门架、基本型门架、全自由门架等,门架的起升高度从3m到6m,最后门架管路的接头形式还有公制螺纹和英制螺纹。产品的这种错综复杂的关系，必须要求PDM系统要有功能强大的产品配置功能，才能最终解决制造业所面临的实际问题。
2. 图文档管理
图文档管理以产品为中心，它把产品结构映像为管理对象，每个对象都包含与之相关的所有信息和过程。也就是说，每个对象的所有相关数据，如设计图纸、说明书、NC代码、AVI文件、工艺文件等在产品结构树上会“挂”在相应的零件和装配体上。
3. 工作流程管理
工作流程管理包括设计审批流程管理和更改流程管理。不同的企业可以依据企业的工作习惯预先指定审批步骤，确定各个工作阶段的先后次序及对应的审批人员和角色，同时规定审批通过的规则，可以是全部一致同意、多数同意，也可以是一票同意或否决等模式，这些由企业自己选择。更改流程管理类似于审批流程管理。
4. 动态权限设置
企业投入大量的物力和财力研制出的新产品的技术资料是企业的宝贵财富和命脉，为了保护这些数据，必须加以严格的权限控制。合理安排人员的角色及其权限势在必行，PDM的权限动态设置模块就应运而生了，在这个模块中，系统管理员可以对合法用户的信息加以维护，它包括用户自身信息的定义、修改以及用户身份、状态等信息的管理。从而使用户动态获得权限。
5. 工程变更管理
工程变更是在制造业的生产过程中经常出现的重要活动，特别是在航空、航天、汽车等领域。工程变更必须有规范的过程约束与流程控制，所以与流程管理是紧密联系在一起的。工程变更包括工程变更请求和工程变更指令两部分内容，变更请求只有通过提交流程管理部门进行审核与审批后才能实施。原信息修改后，要求通知到相关人员，并要求修改相关受影响的信息。
6. 项目管理
PDM应提供用于项目计划的工具，辅助企业进行项目的周详计划，帮助企业在计划中明确项目的目标、任务间的制约关系，发现其中的缺陷，进行资源的合理调度。计划工具可以通过甘特图、图形化的网络图等手段直观显示整个项目进度安排、资源调度以及任务间的约束关系。仅仅只有一个周详的计划，对于成功的项目管理是不够的，成功的项目管理还需要一个强有力的监督、监控手段来保证任务的有效执行。
7. 外部集成工具
这是PDM的一项重要功能，它通过系统提供的接口，实现和第三方软件的集成。
基于对PDM系统功能和实施的要求，PDM系统一般具有如图2所示的四层结构，并应该具有以下特点：
☆ 对计算机基础环境的适应性；
☆ 内核的开放性；
☆ 功能模块的可变性；
☆ 插件功能。
图２ PDM系统的体系结构
四、 PDM系统的实施
PDM技术要在企业中真正发挥作用，必须重在实施，必须按照企业的要求进行模块的配置和系统的定制，所以PDM软件必须具有可配置和可定制的特点。
PDM的实施是一项系统工程，它不仅涉及技术因素，同时涉及组织、管理等诸多因素。它要求企业进行有效的组织变革、管理变革与产品开发过程的变革，以适应这一技术的实施。PDM的实施须经过需求调研→需求分析→初步设计→详细设计→测试→完善这样的阶段过程。
很多PDM项目实施不好，有的是因为软件的开放性和扩展性不好。例如，业务模型的修改必须修改软件本身的源代码。也有的是因为实施方法学的落后，例如，没有预料到用户在开始描述业务时考虑不够周到，调研人员没有很好地理解用户的需求，调研人员的需求分析书写得不清楚或是有歧义，导致其它人误解或很难接手等等。
那幺，这就要求PDM系统首先要从软件技术上或者说从开放性上对实施成功提供相应的保证，如组件技术的大量使用、开放大量的API等。更重要的是要有一套科学实用的实施方法学。根据我们的实施经验，应该包括以下一些方面。
1．明确PDM的定位和计划达到的目标
企业通过应用PDM需要达到哪些目标，要同企业实际情况和未来发展战略结合起来综合考虑，定出切实可行的合理目标，不能把目标定得过高。
2.制定有效的实施策略，分阶段、分步骤地制定目标
从功能角度看，目前市场上的PDM软件大都具有图档管理和文档管理、项目管理和过程管理、产品树管理与配置管理、审批和批注、编码管理和用户管理、工具、电子邮件等功能。但要一次全部实施所有内容是比较困难的，较好的办法是从部分应用开始，如首先应用图档管理和文档管理、过程管理、产品树管理与配置管理等，其次，引入工具与电子邮件等，最后实施审批、产品树管理和项目管理等内容。
3.重视实施队伍的组建，选择技术力量雄厚、经验丰富的供应商
PDM实施包括产品设计师、企业领导和合作伙伴等的实施队伍来实施才能投入使用。选择技术力量雄厚的供应商对PDM是否能获得成功有很大影响。因为企业在引人PDM之前，大都不具备有PDM实施经验和二次开发的人才，只有在供应商的协助下，结合企业在实践中发现的问题，共同开发和完善，PDM才能真正发挥作用。
4.要争得企业决策层的高度重视和全力支持
要买一套适用的软件，培养一支精干的技术队伍对于企业来说并不困难。然而涉及到企业固有的生产方法和管理制度的改造则不是技术人员所能做到的。PDM项目中，涉及到开发团队的重组、产品信息的集成、流程的标准化等各个方面的管理问题，标准化数据库的组建需要多个设计组的支持，过程管理需要全体员工的配合，只有争取决策层的大力支持，把实施PDM与企业改制和改革相结合，才能避免走弯路。PDM的重要性和实施难点也就在于其管理上的特殊之处，因此，如果企业领导在立项时还未充分意识到这一点，PDM项目要取得成功是非常困难的。
5.重视PDM使用者的培训
企业中的员工培训和学校中的授课是不同的，大多数员工对培训的内容只是一时的热情，同时也不会主动花大量的精力去把它吃透或彻底搞清楚。PDM是一项技术，但首先是一种管理思想。如果企业或项目组领导对PDM的理解不够全面，PDM的推广将很困难。解决该问题的方法是，对企业相关的管理者分层次、有步骤地进行培训。
6.要充分重视产品数据的标准化和流程的规范化
标准化、规范化、系列化是现代工业生产的前提和基础。各种数据的交流离不开标准化。实施PDM，实际上就是要实现企业产品信息的完整性、规范化，达到管理制度的科学化，因此标准化工作是PDM项目实施中一项非常重要的内容。充分利用构成产品的标准化，通过PDM系统可对这些标准件、通用件和典型结构等进行统一管理，实现快速查找。实施PDM中必须高度重视流程的标准化和规范化问题。
五、结论
PDM作为连接多个不同领域的一种集成工具，确保了整个企业中的有关人员在适当的时候以适当的形式得到适当的信息，从而保证了在正确的时刻利用正确的信息做出正确的决策。
PDM系统在制造业中的应用分析