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1.1 PDM产生的背景和发展史

PDM 是在现代产品开发环境中成长发展起来的一项以软件为基础的管理产品数据的新技术。它将所有与产品有关的信息和所有与产品相关的过程集成在一起,使产品数据在其整个生命周期内保持一致,保证已有产品信息为整个企业用户共享使用,帮助部门或企业管理贯穿于整个产品生命周期的产品数据及开发过程,有力地促进新产品的设计与开发,提高产品质量,缩短产品的研制周期和上市时间,提高工作效率,从而提高企业竞争力。

1.1.1 PDM产生的背景

从20世纪的六七十年代开始,企业在设计和生产过程中逐渐开始应用CAD、CAM等软件与技术。一方面,这些软件和技术的使用极大地促进了企业生产力的发展,有效地提高了产品设计和制造的效率,但各软件应用单元自成体系,彼此之间缺少有效的信息共享和利用,形成所谓的“信息孤岛”,阻碍了企业设计生产效率的进一步提高。

另一方面,随着CAD/CAPP/CAM/CAE等软件的广泛应用,计算机产生的各种数据资料迅速增加。在产品全生命周期过程中,从市场分析、产品设计到制造、装配、销售、售后服务等环节都会产生大量相关数据,如市场分析报告、设计信息、加工图纸、零件加工工艺、数控加工程序清单、仿真测试结果分析,以及各种说明书等,其数据量往往是海量的。由此引发一系列产品数据管理问题:不同部门产品信息如何查询、传递等以实现信息共享;如何保证技术中心和各部门图纸版本的一致性;如何保证各部门的数据不会流失泄密;如何简化系列产品开发,保证各部门 BOM 的准确性;如何跟踪工作状态并记录备案;如何分析更改影响并及时通知各部门等。如何消除“信息孤岛”,有效地管理海量数据,突破企业信息化瓶颈,是企业面临的一大难题,也是企业在未来竞争中保持领先的关键因素。

PDM正是在这一背景下应运而生的一项管理思想和技术。当今企业面临越来越激烈的市场竞争,市场对企业在 P、T、Q、C、S 五个方面提出了更高的要求,即设计生产市场需要的产品(Product)、缩短产品的上市时间(Time)、保证良好的产品质量(Quality)、降低产品的综合成本(Cost)、提供优质的售后服务(Service)。PDM以提高企业满足市场P、T、Q、C、S五个方面要求的能力为目标,在产品数据与工作流集成思想指导下,继承并发展了工程数据库、电子数据交换、成组技术、并行工程、产品数据交换、企业业务重组等核心思想,以产品数据和过程为中心,科学合理地对企业业务过程、产品数据和过程进行描述和重组,以便规范化管理产品生命周期中的数据和过程,保持产品数据的一致性和可跟踪性。PDM系统的核心思想是数据共享、人员协同、过程优化、减少企业信息化瓶颈。

PDM是当今计算机应用领域的重要技术之一。近几年来,PDM是产品制造工业中发展最快的一种技术。PDM的应用给企业带来了非凡的成就。据国外统计资料,PDM的应用能使产品设计周期缩短25%,减少工程设计修改4%,加快产品投放市场进度50%~80%,总成本削减25%以上。国外的一些汽车、飞机公司实施PDM后均大大提高了企业的效益。国内据对机电工业近500家企业调查显示,新产品开发周期平均长达24个月,其中单件、小批量产品的生产技术准备周期约占供货期的32%,有的高达60%,采用PDM技术后,可缩短生产周期50%~80%。

1.1.2 PDM的发展史

纵观PDM技术的发展历史,大致可以分为以下三个阶段。

1.配合CAD工具的PDM系统

第一阶段始于20世纪80年代初期,当时CAD系统已经在企业中得到了广泛应用,工程师们在享受 CAD 带来好处的同时,大量的时间浪费在查找设计所需的信息上,对于电子数据的存储和获取新需求变得越来越迫切。针对这种需求,众多CAD厂商配合自家的CAD软件开始推出了第一代 PDM 产品,其主要目标是解决大量电子数据的存储和管理问题,提供了维护“电子绘图仓库”的功能。第一代 PDM 开始利用产品的各种信息来优化生产,但也仅仅是在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题,仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度较低等问题。

2.专业PDM产品

第二阶段始于20世纪80年代末,随着对第一代PDM产品功能的不断扩展,出现了包括电子图档管理、工程更改单管理和材料清单管理等功能的专业 PDM 产品。在这一阶段,PDM系统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系统和其他企业信息系统,如MRPII、ERP系统和企业MIS系统等是相互协作的关系,PDM通过接口与这些系统连接起来,再加上自动化制造系统(MAS),就构成了一个企业计算机集成制造系统(CIMS)的雏形。第二代PDM产品的功能得到了广泛认同,开始走向商业化成为一个产业,出现了许多专业性开发、销售和实施PDM的公司。

3.PDM的标准化阶段

第三阶段是PDM标准化阶段。相对于前两个阶段,标准化阶段是PDM发展史上的一次大飞越。1997年,国际OMG组织公布了其PDM Enabler标准草案,PDM Enabler基于CORBA技术,就PDM系统的功能、PDM系统的逻辑模型和PDM产品之间的互操作性等方面的问题提出了标准,标志着PDM技术向标准化方面迈出了重要的一步。 4NukneCC9nGAW957TIQSktgERaALCgbo4jO623Ab+1WjiT7JA2xSNWyC+Jq1fUaS



1.2 PDM基本概念

1.2.1 PDM定义

由于PDM包含的技术内容太多且广,与PDM相关的技术内容在不断发展和变化,PDM尚无一个完整确切的定义。1995年2月,主要致力于PDM技术和相关计算机集成技术的国际权威咨询公司CIMdata公司总裁Ed Miller在 PDM Today 一文中给出了PDM的简单定义:PDM 是一门用来管理所有与产品相关的信息(包括零件信息、配置、文档、CAD 文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关的过程(包括过程定义和管理)的技术。Gartner Group公司的Dave Burdick给出的PDM定义为“PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品开发环境(有供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成)的关键使能技术。一个成熟的 PDM 系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据”。

从以上描述可以看出,PDM是以软件为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。其明确定位为面向制造企业,以产品为管理的核心,以数据、过程和资源为管理信息的三大要素,如图1-2所示。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程,所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的。接下来,我们从 PDM 管理的对象、管理的目标、实现的手段,以及产品与过程等几方面入手,全面阐述PDM基本概念。

图1-2 PDM中产品、数据、过程和资源的关系图

从管理对象的角度来看,PDM是一个系统,管理、存取和控制与企业产品相关的所有数据和相关过程。其管理的是整个产品生命周期的产品信息,而不仅仅是设计阶段的数据。PDM应用面向对象的数据库,它不仅可以管理大量繁杂的数据信息,同时也可以管理产品开发的全过程,如过程图纸信息、设计、审核、批准的过程,产品的零部件结构和材料标准等。在PDM 中通过面向对象技术对上述信息进行管理。例如,CAD 系统产生的文件可表示为一个对象,在PDM中打开对象,可以自动启动原CAD软件,将对象装入软件中。为用户在一个有多厂商提供的硬件平台和应用软件的混杂网络环境中高效地工作提供了可能。

从管理目标的角度来看,产品数据管理是帮助企业、工程师和其他有关人员管理数据并支持产品开发过程的有力工具,是依托IT技术实现企业最优化管理的有效方法,是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物,也是计算机技术与企业文化相结合的一种产品。产品数据管理系统保存和提供产品设计、制造所需要的数据信息,并提供对产品维护的支持,即进行产品全生命周期的管理。产品数据管理集成了所有与产品相关的信息,有助于企业实现有序和高效地设计并制造产品。

从实现手段角度来看,PDM是以软件为基础的技术,它将所有与产品相关的信息和所有与产品有关的过程集成在一起。PDM系统利用电子数据库(Electronic Vault)实现对产品相关信息的生成、存储、查询、控制存取、恢复、编辑、电子检查和追溯。PDM系统通过对过程(Process)对象的定义、检查、查询、存取控制、恢复和编辑,实现对工作流的控制。要成功实施 PDM 系统,往往需要改变企业的传统管理模式和传统文化,形成新的信息组织方式,而 PDM 系统通过用户接口的应用,能够有效减少这些改变和新的信息组织方式对企业所造成的不利影响。另外,PDM系统涉及的大量原始信息来自不同的应用系统,因此,PDM系统通过应用集成的方式,对企业使用各种软件产生的数据和文档进行有效管理,实现应用软件之间的信息共享,建立企业全局信息集成平台。

从产品来看,PDM系统可帮助企业组织产品设计(包括需求分析、设计规划、产品建模)、完善结构修改(包括产品结构管理与配置、产品版本控制)、跟踪进展中的设计概念、及时方便地查找存档数据及相关产品信息。从过程来看,PDM系统可协调组织和规范化管理,诸如设计、审查、批准、制造、数据变更、工作流优化,以及产品发布等过程事件。

总之,PDM是一个软件框架,以此框架为基础,高度集成各种应用软件而组成的系统,其目的是在正确的时间,把正确的信息,以正确的形式,传递给正确的人,完成正确的任务。通过 PDM 系统,设计者、制造者和管理者可以对产品设计、开发的相关数据与过程实现全面管理,并可以对相关数据和过程进行实时查看、紧密跟踪和适度控制等操作。

1.2.2 PDM与企业信息集成

PDM在企业的信息集成过程中可以看作起一个集成“框架”的作用,各种应用程序诸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、MRP等,将通过各种各样的方式,如应用接口、开发(封装)等,直接作为一个个“对象”被集成进来,使得分布在企业各个地方、各个应用中使用(运行)的所有产品数据得以高度集成、协调、共享,所有产品研发过程得以高度优化或重组。

1.2.3 PDM的应用领域

PDM涉及的领域很广,它可以管理各种与产品相关的信息,包括电子文档、数据文件及数据库记录。适用的产品领域至少包括如下:

(1)制造业——汽车、飞机、船舶、计算机、家电、移动电话等;

(2)工程项目——建筑、桥梁、高速公路等;

(3)工厂——钢铁厂、炼油厂、食品加工厂、制药厂、海洋平台等;

(4)基础设施——机场、海港、铁路运营系统、后勤仓储等;

(5)公用事业——发电/电力设备、无线通信、水/煤/气供应、有线电视网等;

(6)金融——银行、证券交易及其他行业。

在国外,PDM的应用地区,从早期的美国到欧洲、环太平洋地区、日本韩国,再到印度、巴西、中东等地区。应用范围已超出制造业,扩展到医疗保健、保险、建筑和通信等行业。在国内,PDM应用范围集中在竞争激烈的家电企业和生产复杂产品的企业,如汽车、航空航天企业等。从应用效果来看,有的效果比较明显,有的未达到预期目标,总体上处于上升阶段,PDM应用市场增长较迅速。

值得指出的是,面对如此广泛的应用领域,目前尚无一种万能的 PDM 系统可以包罗万象。每个领域都有其自身的特点及需求,即使同一领域的单位,使用完全相同的PDM产品,也会有完全不同的实施问题。PDM系统仅是软件系统框架,是个“半成品”,必须与企业的管理模式相结合进行定制实施,才能更好地为企业管理服务。 rvi9Ul2BZrNK1QwUp6VYVDYUylmSesqNKt/heTzzYzCJW4lJAvZYygq5GdM+mLdH

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