PDM技术及其在汽车制造业的应用分析 - 文章

PDM技术及其在汽车制造业的应用分析

作者：郦光明许沧粟

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1引言

企业如何管理大量电子化数据并从中迅速查找、访问到所需的信息，是企业要解决的一个重要问题。产品数据管理( Product Data Management，PDM)的出现为此提供了一种可靠的途径。国外PDM技术的推广应用明显提高了制造业产品的竞争力，获得了十分显著的经济效益。近年来我国企业实施PDM的效果并不理想，对PDM理念的认识及其应用仍存在一些误区。

2PDM的基本概念

PDM技术最早出现在20 世纪80 年代。其初衷是为了解决大量工程图样文档的管理问题，然后逐渐扩展到产品开发过程的三个领域：1)设计图样偷缱游牡档墓芾? 2)自动化工程更改单的管理；3)材料清单(BOM)的管理。到目前为止，对PDM尚无一个完整确切的定义。Dr Burdick在《CIM策略分析报告》中把PDM定义为：“PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品艺术环境(由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成)的关键技术。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动态数据”。

PDM是以软件技术为基础，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。PDM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。

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，这也是PDM系统有别于其他的信息管理系统，如管理信息系统(MIS) 、物料管理系统(MRP) 、项目管理系统(Project Management)的关键所在。PDM系统中数据、过程、资源和产品之间的关系如图1所示。

3PDM系统的体系结构

PDM系统是一个管理软件系统，面向产品全生命周期，以产品为核心，将产品设计开发过程中的产品数据、设计活动、人员组织以及相关的设计环境统一组织起来。

PDM原型系统以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑，采用客户机/服务器(Client/Server)体系结构和面向对象(Object Oriented)的设计方法，为开发网络和数据操作接口模块提供底层服务与支持，并提供产品数据组织与管理功能及用户前端软件工具集，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的产品开发协作环境。PDM系统的体系结构如图2所示。

图2

PDM体系结构分为四层：

第一层是用户界面层：向用户提供交互图形界面，包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。

第二层是核心功能层：涉及PDM系统软件的核心功能(文档管理功能、产品结构管理功能、零件分类管理与检索功能、工作流管理功能、用户管理功能以及系统集成功能) 。

第三层是框架核心层：实现PDM各种功能的核心结构与架构，由于PDM系统的对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用PDM系统的各种功能时，实现了对数据的透明化操作、应用的透明化调用和过程的透明化管理等。

第四层是系统支持层：以目前流行的关系数据库系统为PDM的支持平台，通过关系数据库提供的数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。

4PDM的功能

目前，各种商品化的PDM软件产品大同小异，大体具有以下主要功能(如图3所示) 。

4-1电子仓库和文档管理

对于大多数企业来说，需要使用许多不同的计算机系统和不同的计算机软件来产生产品整个生命周期内所需的各种数据，而这些计算机系统和软件还有可能建立在不同的网络体系上。在这种情况下，如何确保这些数据的及时性和正确性，并且使这些数据能在整个企业内得匠浞值墓蚕?同时还要保证数据免遭有意或无意的破坏，这些都是迫切需要解决的问题。

PDM的电子仓库和文档管理提供了对分布式异构数据的存储、检索和管理功能。在PDM中，数据的访问对用户来说是完全透明的，用户无需关心电子数据存放的具体位置。电子仓库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些角色不同的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的角色使数据只能被已授权的用户获取或修改。同时，在PDM中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。

4-2产品结构与配置管理

产品结构与配置管理是PDM的核心功能之一，利用此功能可以实现对产品结构与配置信息和物料清单(Bill ofMaterial， BOM)的管理。用户可以利用PDM提供的图形化界面来对产品结构查看和编辑。

在PDM系统中，零、部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数据与零、部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，传统的BOM也可以利用PDM自动生成。在企业内，同一产品的产品结构形式在不同的部门并不相同，因此PDM系统还提供了按产品视图来组织产品结构的功能。通过建立相应的产品视图，企业的不同部门可以按其需要的形式来对产品结构进行组织。而当产品结构发生更改时，可以通过网络化的产品结构视图来分析和控制更改对整个企业的影响。

4-3生命周期(工作流)管理

PDM的生命周期管理模块管理产品数据的动态定义过程，其中包括宏观过程(产品生命周期)和各种微观过程(如图样的审批流程) 。对产品生命周期的管理包括保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态转换到另一个状态时必须经过的处理步骤。

管理员可以通过对产品数据的各基本处理步骤的组合来构造产品设计或更改流程，这些基本的处理步骤包括指定任务、审批和通知相关人员等。流程的构造是建立在对企业中各种业务流程的分析结果上的。

4-4集成开发接口

各企业的情况千差万别，用户的需求也是多种多样的，没有哪一种PDM系统可以适应所有企业的情况，这就要求PDM系统必须具有强大的客户化和二次开发能力。现在许多PDM产品提供了二次开发工具包， PDM实施人员或用户可以利用这类工具包来进行针对企业具体情况的定制工作。

5汽车制造业中的PDM

汽车制造企业是综合性企业，对汽车产品各类数据进行有效的管理，提高汽车生产厂家的信息管理水平，从而实现汽车设计和制造的并行工程，这是目前汽车制造企业的关键所在。现从以下几方面说明。

5-1零件加工管理

明确整车与零、部件之间的对应关系是生产管理的基础。掌握最新的加工情况并按需要，及时向有关部门传递信息。为此，可编制产品结构树，树的层次结构表示零件的装配顺序，相应的结点为零件、组合件或总成，通过结点可以表达零、部件的有关信息。

5-2设备管理

汽车制造业所用设备与工装的投资额随企业规模的扩大而急剧增加，品种也日益繁多。随着设备趋向大型化、组合化与自动化，在制造过程中所采用的工艺装备也趋向大型化、多样化、复杂化与高效化，设备与工装的价格也明显增加。与此同时，运输设备与检验设备所占比例不断增高，设备管理的重要性更加受到重视。以工具管理为例，每当车辆改型或工艺变动时，都应和工艺计划、设备计划紧密配合，制定出详细的工具计划，并开展工具设计、购进、库存管理、制造、修补等一系列日常管理的业务活动。

5-3质量管理

在许多生产条件下可能生产出大量的不合格产品，对此必须采取预防措施。在产品的计划阶段和制造阶段认真分析影响质量的各种因素，例如，车身在线检测数据的处理、监测，离线监测数据的控制图处理分析，以确定工序状态是否正常。

5-4工程更改

工程更改是汽车制造企业生产经营业务活动中一项十分重要的业务。当用户需求更改、供应商发生变化时、产品出现质量问题以及在产品生产制造进程中出现偏差时，都可能提出工程更改的需求。一般首先由技术管理人员发出工程更改命令，设定更改权限，指派设计人员、工艺人员修改相应的图样、文档、产品结构等。每次更改的更改人和更改时间由系统自动生成并填写到更改标记栏中，超过一定的更改次数，系统报警提示重新出图。工艺路线的更改将在BOM的属性中体现。然后，设计员通过填写更改单，下发更改数据，填写配布栏信息，进入更改审批阶段。接着，进入生产管理部门，指定生产批次号和使用时间，进入采购部门提供原材料、零、部件的供货信息。最后，根据配布信息发放相应图纸、文档、BOM到各执行部门和外协厂，由各部门打印执行。

5-5综合信息管理

通过在PDM中建立产品综合信息反馈单，各部门可以实时提供产品各阶段的执行情况、设计和质量问题、解决方案和合理化建议，充分发挥电子信息并行、高速、多媒体的传递特点，使PDM系统成为信息交流平台，从而实现市场、设计、工艺、制造、生产管理、采购、售后服务、质检、财务、综合等部门在PDM环境中进行协同工作。

在汽车制造企业实施PDM，既要了解一般PDM系统实施的注意事项，又要结合汽车行业的特点。

在PDM的选型上，由于PDM是需要有针对性实施的企业级管理软件，企业要根据自身的需求和所要达到的具体目标，按自身所需功能的优先级排定软件必备和可选的功能，寻找合适的供应商，用来提供较强的技术支持与服务能力。同时，需要注意企业内部实施队伍的行业背景和实施能力。

在企业范围实施PDM需要有整体和集成意识，实施PDM之前，企业一定要制定相应的规章制度，并对所有相关人员进行认真培训。

在产品数据及其关联关系的管理上， PDM应提供分类管理等支持设计重用功能，必须能够充分集成或者继承企业的历史数据。产品数据主要以电子介质(供设计用)和纸介质(主要供指导生产用)存在，企业要制定相应的制度来确保纸质文档和电子文档的一致性。对于产品开发模式，需要从集中开发转变为异构和分布环境下的协同产品开发，从部门、企业级的产品数据系统发展为产品全生命周期管理系统。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/9/2006)


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