产品数据管理技术概述

产品数据管理技术概述

清华大学国家CAD支撑软件工程中心　孙家广　王建民　肖可

一、什么是PDM

产品数据管理(PDM)是集成并管理与产品有关的信息、过程及人与组织。具体地说,PDM 技术是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM)、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)以及其它产品定义信息管理技术的一种概括与扩展。PD M以软件为基础,是一门管理所有与产品相关的信息(包括工程规范、电子文档、扫描图像、 CAD/CAE/CAM文件、产品结构、产品定单、供应商状况等)和所有与产品相关的过程(包括工作流程、审批/发放过程、工程更改单等)的技术。它提供产品全生命周期的信息管理,并可在企业范围内,为设计与制造建立一个并行化的产品开发协作环境。它将整个企业视为一体 ,能跨越整个工程技术群体,是促使产品快速开发和业务过程快速转化的使能器,也是在分布式企业管理模式的基础上,与其它应用系统建立直接联系的重要工具。PDM常分为三个层次, 即:企业图纸文档的电子化管理;企业部门级的数据管理;企业级的数据管理。

1.PDM的应用范围

应用范围如图1所示。

图1 PDM的应用范围

2. PDM的体系结构

如图2所示。PDM原型系统以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑,采用客户 /服务器体系结构和面向对象的设计方法,实现产品全生命周期的信息管理,协调控制工作流程和项目进展,在企业范围内建立一个并行化产品开发协作环境。

图2 PDM系统的体系结构

3. PDM的开放性

PDM的开放性主要表现在以下几方面:

可移植性　支撑多种操作系统平台;

可扩展性　集成新技术和新工具;

互操作性　与其它系统的协调工作;

可裁剪性　适应不同规模的企业;

连续性　提供产品全生命周期内的连续服务;

易用性　良好的用户界面和操作风格。

4.PDM的运作环境

PDM的运作环境如图3所示,主要是在异构操作系统、异构数据库、异构网络平台以及多 CAD/CAE/CAM系统下运行。

二、企业为什么需要PDM

随着CIMS应用示范工程和CAD应用工程在全国的实施以及CAD技术的广泛普及,企业对产品数据管理(PDM)技术及系统的需求越来越大。

1.信息共享程度低

企业的计算机辅助工具都是一些离散孤立的系统,这些互不兼容的软件所产生的数据不能统一由一个企业级的计算机软件系统来管理,而常常以不同的格式和介质存储,如不同的硬盘、软盘、光盘等,特别是数据存储于不同的计算机系统中,包括大型机、小型机、工作站和个人计算机等,甚至可能还未联网,从而无法在设计、工艺和制造部门之间有效地实现信息共享与传递。正是由于所使用的软硬件及环境不同,如操作系统、网络环境、数据库、应用系统、数据格式、存储介质及人和组织等,而使企业已有的电子信息共享程度较低。

2.信息传递速度慢

大部分企业中,信息传递主要是通过书面文件、报表及电话等联络方式,因而无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息,不能实时反映设计过程中的变化,甚至无法随时跟踪整个产品设计和制造的进展情况。

3.业务管理落后

虽然企业采用了计算机辅助工具,这在一定程度上实现了绘图和设计的计算机化,但是, 有关产品的其它技术资料依然采用手工管理的方式。另外,在CAD/CAM技术的推广应用中,各种格式的图形、数据、文本等文件还是沿用过去对纸质文件的管理方法,对文件缺乏有效的版本管理,而造成不必要的重复设计。同时,由于缺少迅速有效地检索产品数据文件的手段, 而造成设计的复用性差。

4.设计方式陈旧

长期以来,产品开发沿用传统的顺序工程方法,遵循"概念设计→详细设计→过程设计→ 加工制造→实验验证→设计修改"的流程。但由于该方法在设计的早期不能全面地考虑设计下游的可制造性、可装配性、质量保证等多种因素,使所制造的产品存在许多缺陷,这就必然要求对设计进行更改,因而构成了从概念设计到设计修改的大循环,而且还可能在不同的环节多次重复这一过程,造成设计改动量大、产品开发周期长、成本高等状况,难以适应激烈的市场竞争。

5. 支撑技术不配套

在数据管理方面,企业仍然停留在使用大型商用关系数据库(如Oracle、Sybase、Ingre s等)的层次上,由于这些数据库不能有效地管理图形、图像等非结构数据,更无法实现过程管理、配置管理以及对应用工具的集成,从而不能满足在异构与分布式计算机环境中,企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成。

6.应用集成系统效率不高

几乎任何两个不同的应用软件都不能直接分享或交换。CAIMdata公司指出,目前在企业中,每天大约有1/3～1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作,而是开会、讨论、等待或处理各种信息。

三、PDM的发展趋势

1.标准化

在应用系统中,由于描述对象的语言各不相同,而造成系统之间互不兼容。信息描述的标准化是PDM系统提高适应性和促进系统集成的基础。

2.面向对象技术

目前,大多数企业都采用大型商用关系数据库作为企业数据的唯一管理手段,但这些数据库存在着以下缺陷:

(1)面向记录;

(2)它们都不支持设计过程,缺乏对协同工作的协同机制;

(3)对应用工具无法实现封装。

所以,它们不能满足PDM的需要。而PDM对产品数据的管理充分体现了面向对象的思想,为企业从传统的关系数据库向面向对象数据库的转变打下了坚实的基础。由于PDM建立在OODB MS基础上,因而增强了系统的开放性、柔性和缝合性。

3.应用程序的封装

把企业新、老应用程序及其所产生的数据类型定义成新的类,建立这些类与其它已有的类之间的联系,实现应用程序在PDM软件中的封装,使现存的应用程序能较好地融入到新的集成框架中。

4.充分应用Internet/Intranet网络环境

PDM基于Internet/Intranet平台已是必然,应充分利用它们提供的丰富资源,开发结构轻型、用户界面友好、成本低的PDM系统。

5.网络环境上的数据安全性

由于基于Internet/Intranet,而使PDM数据传送与管理的安全性增添了更多的困难。保证PDM既有良好的开放性,又有可靠的安全性,则是一项重要的工作。

6.PDM与MRP集成

PDM和MRP都以产品结构为核心,但MRP是以面向材料与生产过程为主,而PDM更多的是面向产品和产品配置。企业应实现PDM与MRP的集成。

7.配置管理(CM)

通过定义、执行一批控制及确定部件与文件逻辑关系的规则来保证产品数据的合法性。将CM作为PDM的核心,以保证PDM系统的过程重构、数据存取、变化管理和工作流程的工作协调一致。

8.拟实产品开发环境中的PDM

PDM在拟实设计、拟实制造和拟实产品开发环境中,通过一个即时观察、分析、通信和修改的数字模型产品,并行、协同地完成产品开发过程的设计、分析、制造和市场营销及其服务。

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	产品数据管理技术概述清华大学国家CAD支撑软件工程中心　孙家广　王建民　肖可一、什么是PDM 产品数据管理(PDM)是集成并管理与产品有关的信息、过程及人与组织。具体地说,PDM 技术是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM)、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)以及其它产品定义信息管理技术的一种概括与扩展。PD M以软件为基础,是一门管理所有与产品相关的信息(包括工程规范、电子文档、扫描图像、 CAD/CAE/CAM文件、产品结构、产品定单、供应商状况等)和所有与产品相关的过程(包括工作流程、审批/发放过程、工程更改单等)的技术。它提供产品全生命周期的信息管理,并可在企业范围内,为设计与制造建立一个并行化的产品开发协作环境。它将整个企业视为一体 ,能跨越整个工程技术群体,是促使产品快速开发和业务过程快速转化的使能器,也是在分布式企业管理模式的基础上,与其它应用系统建立直接联系的重要工具。PDM常分为三个层次, 即:企业图纸文档的电子化管理;企业部门级的数据管理;企业级的数据管理。 1.PDM的应用范围应用范围如图1所示。图1 PDM的应用范围 2. PDM的体系结构如图2所示。PDM原型系统以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑,采用客户 /服务器体系结构和面向对象的设计方法,实现产品全生命周期的信息管理,协调控制工作流程和项目进展,在企业范围内建立一个并行化产品开发协作环境。图2 PDM系统的体系结构 3. PDM的开放性 PDM的开放性主要表现在以下几方面: 可移植性　支撑多种操作系统平台; 可扩展性　集成新技术和新工具; 互操作性　与其它系统的协调工作; 可裁剪性　适应不同规模的企业; 连续性　提供产品全生命周期内的连续服务; 易用性　良好的用户界面和操作风格。 4.PDM的运作环境 PDM的运作环境如图3所示,主要是在异构操作系统、异构数据库、异构网络平台以及多 CAD/CAE/CAM系统下运行。二、企业为什么需要PDM 随着CIMS应用示范工程和CAD应用工程在全国的实施以及CAD技术的广泛普及,企业对产品数据管理(PDM)技术及系统的需求越来越大。 1.信息共享程度低企业的计算机辅助工具都是一些离散孤立的系统,这些互不兼容的软件所产生的数据不能统一由一个企业级的计算机软件系统来管理,而常常以不同的格式和介质存储,如不同的硬盘、软盘、光盘等,特别是数据存储于不同的计算机系统中,包括大型机、小型机、工作站和个人计算机等,甚至可能还未联网,从而无法在设计、工艺和制造部门之间有效地实现信息共享与传递。正是由于所使用的软硬件及环境不同,如操作系统、网络环境、数据库、应用系统、数据格式、存储介质及人和组织等,而使企业已有的电子信息共享程度较低。 2.信息传递速度慢大部分企业中,信息传递主要是通过书面文件、报表及电话等联络方式,因而无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息,不能实时反映设计过程中的变化,甚至无法随时跟踪整个产品设计和制造的进展情况。 3.业务管理落后虽然企业采用了计算机辅助工具,这在一定程度上实现了绘图和设计的计算机化,但是, 有关产品的其它技术资料依然采用手工管理的方式。另外,在CAD/CAM技术的推广应用中,各种格式的图形、数据、文本等文件还是沿用过去对纸质文件的管理方法,对文件缺乏有效的版本管理,而造成不必要的重复设计。同时,由于缺少迅速有效地检索产品数据文件的手段, 而造成设计的复用性差。 4.设计方式陈旧长期以来,产品开发沿用传统的顺序工程方法,遵循"概念设计→详细设计→过程设计→ 加工制造→实验验证→设计修改"的流程。但由于该方法在设计的早期不能全面地考虑设计下游的可制造性、可装配性、质量保证等多种因素,使所制造的产品存在许多缺陷,这就必然要求对设计进行更改,因而构成了从概念设计到设计修改的大循环,而且还可能在不同的环节多次重复这一过程,造成设计改动量大、产品开发周期长、成本高等状况,难以适应激烈的市场竞争。 5. 支撑技术不配套在数据管理方面,企业仍然停留在使用大型商用关系数据库(如Oracle、Sybase、Ingre s等)的层次上,由于这些数据库不能有效地管理图形、图像等非结构数据,更无法实现过程管理、配置管理以及对应用工具的集成,从而不能满足在异构与分布式计算机环境中,企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成。 6.应用集成系统效率不高几乎任何两个不同的应用软件都不能直接分享或交换。CAIMdata公司指出,目前在企业中,每天大约有1/3～1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作,而是开会、讨论、等待或处理各种信息。三、PDM的发展趋势 1.标准化在应用系统中,由于描述对象的语言各不相同,而造成系统之间互不兼容。信息描述的标准化是PDM系统提高适应性和促进系统集成的基础。 2.面向对象技术目前,大多数企业都采用大型商用关系数据库作为企业数据的唯一管理手段,但这些数据库存在着以下缺陷: (1)面向记录; (2)它们都不支持设计过程,缺乏对协同工作的协同机制; (3)对应用工具无法实现封装。所以,它们不能满足PDM的需要。而PDM对产品数据的管理充分体现了面向对象的思想,为企业从传统的关系数据库向面向对象数据库的转变打下了坚实的基础。由于PDM建立在OODB MS基础上,因而增强了系统的开放性、柔性和缝合性。 3.应用程序的封装把企业新、老应用程序及其所产生的数据类型定义成新的类,建立这些类与其它已有的类之间的联系,实现应用程序在PDM软件中的封装,使现存的应用程序能较好地融入到新的集成框架中。 4.充分应用Internet/Intranet网络环境 PDM基于Internet/Intranet平台已是必然,应充分利用它们提供的丰富资源,开发结构轻型、用户界面友好、成本低的PDM系统。 5.网络环境上的数据安全性由于基于Internet/Intranet,而使PDM数据传送与管理的安全性增添了更多的困难。保证PDM既有良好的开放性,又有可靠的安全性,则是一项重要的工作。 6.PDM与MRP集成 PDM和MRP都以产品结构为核心,但MRP是以面向材料与生产过程为主,而PDM更多的是面向产品和产品配置。企业应实现PDM与MRP的集成。 7.配置管理(CM) 通过定义、执行一批控制及确定部件与文件逻辑关系的规则来保证产品数据的合法性。将CM作为PDM的核心,以保证PDM系统的过程重构、数据存取、变化管理和工作流程的工作协调一致。 8.拟实产品开发环境中的PDM PDM在拟实设计、拟实制造和拟实产品开发环境中,通过一个即时观察、分析、通信和修改的数字模型产品,并行、协同地完成产品开发过程的设计、分析、制造和市场营销及其服务。关闭窗口