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产品数字化与产品数据管理

产品数字化与产品数据管理 2011年12月04日 来源： 自从计算机技术在企业的产品设计及生产过程应用後，出现了产品数字化的概念。对数字化了的产品设计图纸及工艺文件等的管理，则称为产品数据管理。本文概述产品数字化与产品数据管理的发展，研讨了如何借助後者解决信息孤岛的问题，并简介了CMTB-PDM系统。产品数字化与产品数据管理发展在20世纪的60、70年代，企业在产品设计和生产过程中开始使用计算机技术，从设计计算、电子数据处理到CAD/CAPP/CAM/MRP/ERP等新技术的应用，出现一种新的现象，即过去企业中产品设计、工艺设计、生产管理使用的图纸、工艺、生产计划、物资管理等都是纸质文件，但一经计算机处理，这些图纸文件都成为计算机中的各种不同格式的数据，因此出现了产品数字化的概念。对这些数字化了的产品设计图纸、工艺文件等的管理称为PDM (Product Data Management)，中文名称为产品数据管理。PDM系统是应用信息技术管理产品与开发步骤的一种软件系统。PDM系统帮助工程技术人员及管理人员追踪在设计、制造、销售，以及售後服务与维修过程中所需求的大量信息。PDM早期被称为工程数据管理(EDM, Engineering Data Management)、文件管理(DM, Document Management)、产品信息管理(PIM, Product Information Management)、技术数据管理(TDM, Technical Data Management)、或是技术信息管理(TIM, Technical Information Management)以及图像管理(Image Management)等。PDM是以上所有名称中，最被广为使用的名称，然而，随着信息技术与管理理念的不断发展，PDM的内涵与外延又不断得到拓展，最近发展成为产品生命周期数据管理PLM (Product Life Management)，成为解决企业信息集成的关键。信息技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对於制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但各单元自成体系，彼此之间缺少有效的信息沟通与协调，这就是所谓的“信息孤岛”问题。对这种情况，许多企业已经意识到，所以，在20世纪70年代提出了计算机集成制造(CIM, Computer Integrated Manufacturing)的概念。解决企业信息的集成问题，这将成为企业竞争中保持领先地位的关键因素之一，PDM也因此应运而生。早期的PDM产品诞生於20世纪80年代初，第一代PDM产品大多是由各CAD企业推出的配合各自CAD产品的系统。这一代PDM产品的功能局限在工程图纸的管理，集成的工具主要是专用的CAD系统。第一代PDM产品在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，但没有真正实现企业的数据和过程集成，同时第一代PDM产品普遍存在功能较弱、开放程度不高、集成能力不强的缺陷。第二代PDM产品功能更加强大，少数产品真正可以实现企业级的信息集成和过程集成，同时软件的开放性、集成能力大大提高。这一代PDM产品明确了PDM在企业中的地位，即PDM系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据平台，各种CAx应用如CAD、CAPP、CAE的应用应当通过PDM进行集成，以PDM作为企业设计和工艺的数据管理中心和流程管理中心。PDM系统和其它管理系统如MRP II、ERP等是相互协作的关系，PDM主要负责企业产品开发领域，为企业提供各种产品工程信息，MRP II主要管理企业的生产领域，而ERP系统主要负责企业内部、外部资源的各种管理，通过一定的接口将PDM系统、MRP II/ERP和企业办公自动化系统OA连接起来，与自动化的制造系统CAM相结合，构成了一个企业计算机集成制造系统(CIMS)。20世纪90年代初中期，出现了专业化的PDM产品，如SDRC公司的Metaphase、EDS公司的iMAN、IBM公司的PM、Smart Solution公司的Smarteam等。PDM产品中出现了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和工程更改的控制以及基於成组技术的零件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高，少数优秀的PDM产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。第三代PDM产品随着技术的发展和Internet在全球的广泛应用，对PDM的发展提出了更高的要求。建立在Internet平台和基於WEB的开发技术逐渐应用到PDM领域。PTC公司的Windchill和UGS的基於Java平台的iMAN是第三代PDM产品的典型代表。PDM技术传入中国始於20世纪的90年代初，当时北京第一机床厂、济南第二机床厂及北京人民机器厂引进的INFOPOWER MRP II系统中有PDM模块，但仅仅是对产品物料属性数据管理，没有产品生命周期内各种图形资料管理功能。20世纪的90年代中期，SDRC公司的Metaphase、EDS公司的iMAN、IBM公司的PM进入中国，一方面国内许多企业开始认同并实施PDM，另一方面国内各大专院校及软件公司开始研究与开发自己的PDM系统，一时间PDM成为关注热点。时至今日PDM登陆中国近七、八个年头，国内企业实施PDM是忧喜参半，小部分企业成功实施了PDM系统，提高了企业的综合竞争能力，大部分企业在PDM实施中陷入了困境。即使是使用国外第二代PDM产品，由於大部分企业CAD/CAPP/MRP/ERP应用尚处於初级阶段，对企业全面信息化的总目标及各系统需求及这些系统集成的了解不深不透，所以也没有起到PDM应有的作用。怎样实施PDM解决“信息孤岛”问题最近国家经贸委发布的中国企业信息化2001年全国调查报告中指出：企业信息化建设水平目前处於一般事务处理和简单的信息管理阶段，呈现出“信息孤岛”严重，资源不能共享，信息化建设综合优势发挥不出来……整体效果不明显、不理想……。中国制造业应用信息技术始於1978年，二十多年实践的调查结果，我们必须引以为戒，为此必须进一步研究制造信息化要取得成功的道路。实施产品数字化与产品数据管理是企业信息化的重要内容，是解决“信息孤岛”的有效措施。只有实现产品数字化与产品数据管理才能为企业信息化打下坚固的基础。为此，应按以下程序实施PDM：* 成立项目组，对组成人员进行培训。由於实施PDM範围大，面向全厂，知识面广而新，与设计、工艺、生产管理及CAD/CAPP/ERP等先进技术有关，必须成立专门小组，并进行培训；* 全面制订实施PDM的目标与範围。要确定PDM的应用目标与範围，是一般的CAD图档管理、还是产品设计CAD与工艺设计CAPP的过程管理，还是CAD/CAPP/CAM/ERP企业级全面产品数据管理，只有明确了目标，才能为制订实施策略、实施方法步骤奠定基础；* 进行全面的系统调查与系统分析。目标与範围确定後，必须对实施範围内的现状进行详细调查与分析，对比与所要达到目标的差距和存在的问题，了解国内外解决问题的方法（PDM系统的功能），提出解决问题的方案并进行可行性分析；* 进行初步的系统设计。根据确定的目标与範围，及系统调查与系统分析所提出的解决方案及可行性报告，进行系统的初步设计。只有进过以上四个步骤，了解目标、範围与系统初步设计，才有可能选择合适的软件，否则会造成重大损失。* 成立实施组织吸收消化软件。在原来项目组的基础上调查选择合适的软件，在软件引进後，吸收软件供应单位人员，组成实施小组进行软件培训；* 制订实施计划。包括系统详细设计、软件二次开发、调整产品开发组织与开发过程，产品数据的标准化、规範化，以及系统调试、试验、试运行，与有关系统的集成运行等；* 按实施计划执行。在执行过程中，根据具体情况不断调整，保证系统目标的实现。CMTB-PDM系统简介中国机床工业计算机应用技术专家委员会由全行业计算机应用技术专家组成，承担原机械部有关行业计算机应用共性课题的开发，为全行业的计算机应用服务，为了解决企业信息集成应用，对PDM技术进行了系统的研究，开发了面向企业产品开发制造全过程的产品数据管理，其特点：* 对机械制造企业传统和现代的数字化产品数据管理，进行了全面的系统分析与系统设计。为了解决CAD/CAPP/ERP的集成，解决企业信息化中的“孤岛”，实现企业範围内的全面数据共享，对中国机械制造企业传统产品开发（产品设计与工艺设计）与生产经营管理以及CAD/CAPP/ERP独立运行下产品开发（产品设计与工艺设计）与生产经营管理进行系统分析，同时对CAD/CAPP/ERP的集成运行对数据管理的要求进行分析後，以CAD/CAPP/ERP的集成运行为目标，用反求工程原理，参考国外优秀系统，研究中国应用PDM不十分成功经验，而制定PDM系统方案；* 强化了零部件管理。系统充分考虑应用面向市场经济快速先进设计技术：成组技术、标准化、模块化技术的应用，设计了通用零部件库建立工具及快速检索软件，为深化CAD应用提供了方法及工具；* 解决了CAD/CAPP的集成。系统也充分考虑应用面向市场经济快速先进工艺设计技术：成组技术、标准化技术的应用，CAD通用零部件库与CAPP通用标准工艺库使用同一快速检索软件，为CAD/CAPP的集成应用提供了方法及工具；* 为了解决CAD/CAPP/ERP的集成，又方便数据管理，对产品属性数据管理使用以ERP产品属性数据库为基础进行扩充，既能满足CAD/CAPP图纸档案管理、PDM项目管理、流程管理、产品结构配置与管理等技术管理的要求，又满足ERP对CAD/CAPP系统的要求；* 系统设有项目管理与流程管理。一方面保证了从产品开发计划起到制造完成的全部产品数据进行管理，可以通过项目管理与流程管理，控制技术准备计划，另一方面为系统的安全保密权限控制提供了条件；* 系统设有与CAD和CAPP接口。通过设计数据处理(DPS)、工艺数据处理(PPS)软件能提取图纸及工艺文件中产品属性数据与产品结构数据，自动建立产品数据属性及产品结构数据库。

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