一、PDM在企業(yè)中的應用背景

    近年來，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及CAX技術(shù)在我國工業(yè)企業(yè)的大量應用，極大地提高了我國企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計能力和市場競爭能力，取得了明顯的經(jīng)濟效益。但是隨著企業(yè)內(nèi)大量數(shù)據(jù)的指數(shù)式爆炸性增長，企業(yè)在研發(fā)設(shè)計中也面臨諸多的困局：企業(yè)快速成長，訂單增多，2D設(shè)計工具不能滿足企業(yè)生產(chǎn)要求：產(chǎn)品設(shè)計周期長，設(shè)計錯誤經(jīng)常存在，影響了產(chǎn)品上市的時間；缺少數(shù)字樣機，需要通過多次物理實驗，來保證產(chǎn)品安全強度；企業(yè)各部門之間交流不直觀，造成維護成本上升；隨著產(chǎn)品系列化標準化程度的不斷增高，需要采用參數(shù)化設(shè)計模式；設(shè)計部門需要進行多次安全測試才能提供產(chǎn)品安全數(shù)據(jù)；產(chǎn)品種類較多，設(shè)計數(shù)據(jù)管理混亂；產(chǎn)品說明文檔比較陳舊，沒能和產(chǎn)品配套；市場、銷售等部門需瀏覽設(shè)計數(shù)據(jù)時，主要采用郵件發(fā)送方式，不方便，不及時等。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)就是在這種背景下產(chǎn)生的對產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)和過程進行有效管理的方法和技術(shù)。PDM可定義為：以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)、以產(chǎn)品為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成的管理技術(shù)。

二、PDM系統(tǒng)的作用與功能

    PDM系統(tǒng)的核心描述對象是產(chǎn)品，構(gòu)建于PDM系統(tǒng)上的完整的產(chǎn)品描述如圖1所示：

圖1 基于PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品描述

    由圖1可見，基于PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫包括了產(chǎn)品整個生命周期的數(shù)據(jù)和過程，因此企業(yè)PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品增值鏈的核心環(huán)節(jié)，其作用貫穿于從市場營銷→開發(fā)/設(shè)計→訂單處理→產(chǎn)品制造→售后服務等各個階段。PDM系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在下述方面：它是企業(yè)各種CAX應用系統(tǒng)的集成平臺：企業(yè)各種數(shù)據(jù)安全性的重要保證；用于FEA(有限元分析)的各種虛擬產(chǎn)品和模型的管理工具；它也是企業(yè)知識管理系統(tǒng)的重要組成部分，是企業(yè)產(chǎn)品全生命周期管理的基礎(chǔ)，同時還是目前方興未艾的電子商務的核心技術(shù)。

    利用PDM可以大大簡化開發(fā)和設(shè)計工作�；�于PDM的系統(tǒng)解決方案具體包括圖紙管理、文檔管理、零件管理、零件分類、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、BOM（物料清單）生成、2D/3D-CAD、FEM(有限單元法)、文檔保存等等，系統(tǒng)建成后可以用來完成諸如查找、通知、檢查、歸檔、分類、設(shè)計、計算、繪圖、建立BOM、修改等重要工作。

    PDM的核心功能包括：存取管理；系統(tǒng)集成；數(shù)據(jù)管理；過程管理；項目管理2。存取管理主要為針對特定的用戶/用戶組/角色采用預先確定好的規(guī)則來確定其是否具備對特定文檔的訪問資格或訪問權(quán)限，這是企業(yè)各種數(shù)據(jù)安全性的重要保證手段。系統(tǒng)集成主要是將企業(yè)在產(chǎn)品從開發(fā)設(shè)計、設(shè)計結(jié)果發(fā)放、工藝過程規(guī)劃、工藝過程規(guī)劃發(fā)放、制訂生產(chǎn)計劃、加工裝配直到最后質(zhì)量控制各階段所用到的諸如CAD\CAE\CAPP\CAM\CAQ等各種軟件平臺進行集成管理，當然包括各種軟件平臺所對應的數(shù)據(jù)庫也進行集成。數(shù)據(jù)管理主要是針對具體對象進行管理，具體對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由業(yè)務對象和數(shù)據(jù)對象組成，業(yè)務對象用來描述某個事物（如零件/部件、項目和客戶等）或定義組織方面的信息。PDM系統(tǒng)中典型的業(yè)務對象有：零件主記錄PMR、文檔主記錄DoMR、圖紙主記錄DrMR和模型主記錄MMR等。數(shù)據(jù)對象用來控制文件或索引表。數(shù)據(jù)對象由兩部分組成，即描述文件屬性的元數(shù)據(jù)以及對應的文件或索引表（物理數(shù)據(jù)）。二者之間由聯(lián)系對象來進行聯(lián)接。PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。過程管理主要是針對具體工作過程對特定用戶/用戶組/角色來進行管理。項目管理主要是針對某一項目來進行管理，其從頂向下層次機構(gòu)包括項目、任務、過程、活動、應用軟件，對應于項目這一層級的管理對象屬性包括項目編號、項目名稱、項目說明、項目負責人、項目組、計劃開始時間、計劃結(jié)束時間、實際開始時間、實際結(jié)束時間、計劃周期、實際周期、項目狀態(tài)、項目來源等等。

三、PDM系統(tǒng)在起重機企業(yè)中成功應用的案例

    某大型起重機生產(chǎn)企業(yè)在進行PDM系統(tǒng)建設(shè)前在企業(yè)的內(nèi)部和外部協(xié)同時存在諸多的問題：①3D設(shè)計數(shù)據(jù)保存在服務器中，但部門間的共享不夠；②市場、工藝、生產(chǎn)部門尚不能共享3D設(shè)計信息，無法充分發(fā)揮3D設(shè)計的好處；③靠手動傳遞產(chǎn)品信息給車間和供應商；④數(shù)字化設(shè)計的驗證和優(yōu)化在設(shè)計完成后才使用其他FEA工具進行優(yōu)化，F(xiàn)EA和3D設(shè)計工具需要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)丟失時常發(fā)生，因而需增加檢查的工作量等等。解決方案是升級到PDM的協(xié)同設(shè)計平臺，方便設(shè)計師之間進行溝通協(xié)調(diào)；利用協(xié)同平臺提供的可視化工具eDrawings，方便市場、工藝、制造等用戶查看共享3D模型，并行工作；產(chǎn)品相關(guān)機械加工件清單、焊接件清單自動提取等。在企業(yè)統(tǒng)一升級到PDM系統(tǒng)后采用的解決方案是利用PDM中集成的SolidWorks Simulation有限元分析模塊，在一體化的環(huán)境中由設(shè)計師在設(shè)計早期對關(guān)鍵零部件進行分析、優(yōu)化，提高設(shè)計質(zhì)量、降低成本；其系列CAX軟件無需進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，用其中的Motion機構(gòu)分析模塊，即可進行機構(gòu)分析，優(yōu)化機構(gòu)設(shè)計。

    該企業(yè)采用SolidWorks系列CAX軟件提高了新產(chǎn)品及重點科研項目的開發(fā)設(shè)計能力；運用SolidWorks軟件，實現(xiàn)了設(shè)計、修改一體化；通過三維實體模型及運動仿真，更加直觀的向客戶展示新產(chǎn)品；用COSMOSMotion軟件模擬產(chǎn)品的運動，動態(tài)檢查干涉，實時輸出位移、速度運算結(jié)果，生成運動軌跡線：通過使用COSMOS有限元分析軟件可以對產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計，降低成本，并能提高產(chǎn)品的性能。該企業(yè)在PDM系統(tǒng)建立的企業(yè)設(shè)計庫包括布局常用圖塊結(jié)構(gòu)、零件設(shè)計常用特征庫、常用的型材庫、常用的鈑金成型工具、常用的工程圖標注、標準件庫等等。

圖2 PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    另一大型起重機企業(yè)在進行PDM系統(tǒng)建設(shè)前，存在著沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺，產(chǎn)品數(shù)據(jù)、質(zhì)量記錄等文檔缺乏有效管理，版本管理混亂；因客戶需求、市場變化等因素帶來的變更過程沒有很好的管理和控制；產(chǎn)品的模塊化設(shè)計、變型設(shè)計等存在改進的空間，無法快速適應市場的需求變化；項目管理缺乏有效的手段，無法進行管理和監(jiān)控多個項目的并行：研發(fā)有自主研發(fā)和外包兩種，無法進行有效的協(xié)同和溝通：采購和供應需要根據(jù)訂單的需求提前下單，需要進行有效的管控等諸多問題。

    企業(yè)采取PDM系統(tǒng)建設(shè)后，對上述問題都有比較好的解決方案，目前已經(jīng)建設(shè)好的內(nèi)容包含：各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范化和標準化制定；圖形文檔等的分類和管理；新編碼方案以及其實現(xiàn)；PDM與SolidWorks、CAXA等軟件系列的集成；產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)流程管理：引進和研發(fā)圖紙不同權(quán)限控制；電子簽名：所有3D文檔歷史數(shù)據(jù)整理等工作。圖3為該企業(yè)完全集成于SolidWorks的PDM窗口。由圖中可以看出各零件設(shè)計狀態(tài)一目了然，設(shè)計方案發(fā)生變更時自動修改，產(chǎn)品研發(fā)過程中各個設(shè)計部門資源共享。

圖3 集成于SolidWorks的PDM窗口

四、小結(jié)

    由PDM系統(tǒng)在上述兩個企業(yè)中的應用，可以總結(jié)出PDM系統(tǒng)在制造企業(yè)中的應用包括：工程管理；并行工程；面向過程的分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理：面向過程的知識管理；產(chǎn)品配置和產(chǎn)品可視化；模塊化設(shè)計和變型設(shè)計；企業(yè)內(nèi)/企業(yè)間協(xié)同工作等等內(nèi)容。采用PDM系統(tǒng)后，可以利用其中的方案布局功能，快速完成數(shù)字樣機設(shè)計，設(shè)計結(jié)果直觀，工程圖更加直觀清晰，設(shè)計也更加準確，從而減少設(shè)計錯誤。設(shè)計中產(chǎn)品變更更為方便，大量歷史數(shù)據(jù)被直接重復利用。采用集成于PDM系統(tǒng)的各種有限元分析軟件對產(chǎn)品進行仿真分析，減少了對復雜計算的依賴，還可以在不生產(chǎn)樣機的前提下優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，節(jié)省材料，有效地控制設(shè)計成本。PDM系統(tǒng)還能對圖紙數(shù)據(jù)進行梳理，形成知識沉淀，其快捷方便的數(shù)據(jù)查詢和版本控制功能，能夠形成企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享發(fā)布。最后采用PDM系統(tǒng)后能夠帶來這個企業(yè)研發(fā)團隊整體實力的提高。

    PDM系統(tǒng)能實現(xiàn)在恰當?shù)臅r間內(nèi)，把準確的信息以正確的方式傳遞給正確的人，從而使企業(yè)提高了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品的研制周期、提高企業(yè)的創(chuàng)新力和競爭力。

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本文標題：PDM系統(tǒng)在企業(yè)中的應用研究

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