产品模型在PDM实施中的意义及建模方法

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欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... A厂PDM系统自项目验收后开始投入正常应用，至今已经整整三年。作为PDM实施内容之一，技术部门在PDM项目启动时成立了专门负责图纸转换和迁移工作的小组。经历几起几落，后来终于将大部分基本系列产品图纸转换完毕并迁移到PDM，可是却迟迟不能发布，主要原因是在PDM系统当中发现零件数量太多，有些与其他零件之间只有细微差别，且只用于个别产品；产品结构视图不清晰，不同性质的组成关系相互交叉，使得BOM显得十分复杂。因此，技术部门在几年当中只能一面开发新产品，一面推进图纸转换。由于PDM里面新产品图纸越来越多，所以对于技术部门来讲，工作效率的提高还是很显著：每年在PDM平台上，完成的产品开发和设计项目都超过了200个，由于市场不断扩大这个数字按照30%幅度递增。现在不仅技术部门离不开它，销售、物资、生产、品管等部门也离不开。技术部门只是希望图纸转换快点画上句号，那样新产品开发设计还可以更快。2007年，该厂启动了ERP项目，PDM当中零件数量多的问题又凸显了出来——厂长发话“零件数量必须减，否则数控机床买回来也没用”；领导ERP项目的生产厂长也提示零件太多会影响ERP的应用效果、BOM要符合ERP的要求……。看来，技术部门只能返工，一面进行零件的整理归并，一面用三维CAD创建产品模型，真是“图纸转换把人都搞怕了”。 图纸转换是历史数据处理和迁移问题。几乎所有企业上PDM之前都积累了大量产品数据，包括各种介质各种格式的图纸、计算单、程序、设计文件、用户报告、更改单、技术标准等，其中图纸的特殊性在于每一张都有必要且有可能在新产品开发设计中直接重用，相对数量也最多。转换包括将纸质图纸通过重绘或扫描等方式转变成电子图档，以及将不同格式的电子图档统一成一种格式，或者将2D转换为3D，然后注册到PDM、审核、发布，完成向PDM的迁移。整个过程要耗费大量人力和时间，而且就和我们乔迁一样，无论多想在新居再现老屋里的旧貌，也总会因为不经意地丢了或添了一些东西而有所不同，由此可能埋下一时难以察觉的隐患。为了降低风险和责任，通常划一条名义上的“死杠杠”——保存原貌，特别是装配关系和几何要素不能动。一般PDM项目都将图纸转换和迁移列为关键实施内容，并根据项目目标、产品特点、时间、资源、PDM软件功能特点以及实施方的能力制定实施范围和策略，大致可分三类，1）导入全部产品的BOM再“挂”图纸，2）先导入少量图纸再一次性导入全部图纸，3）确定一个典型产品按照正常业务流程把全套图纸“做”进去。导入方式有纯手工处理和通过程序自动批处理。图纸转换和迁移工作非常必要却又棘手，其好坏在很大程度上决定了PDM应用的成效，而成效的高低是评判项目成败的依据。目前，许多用户和A厂一样存在这样或那样的问题，有必要考虑采取更加合理的策略和方式，关键是必须认识到虚拟产品模型是PDM的核心，图纸转换和迁移理论上能而实际上不能保存原貌，与其画地为牢抱残守缺还不如在项目实施阶段主动地、创造性地利用这个机会，在PDM中建立基本完整的、有效的虚拟产品模型。也就是把图纸转换和迁移过程看成是在PDM和ERP背景下对已有产品的再开发和再设计过程。祁国宁教授等在《图解产品数据管理》（以下简称《图解》）一书中对虚拟产品模型、基于PDM和ERP的产品开发设计过程及其产品建模技术均做了详细论述，值得借鉴。 制造业企业向用户提供物理产品及与之相关的服务，并映射到产品数据管理信息系统中，从产品全生命周期着眼，在诸如PDM、PLM、ERP等系统集成的信息化环境下必须保证产品数据的单一性，即“拥有唯一的和可控的产品数据版本”，使得在不同地点不同岗位上的人面对的是同一个“产品”，并且在任何阶段都是如此，这就要建立随时间变化的虚拟产品模型。说到产品模型，工程师很容易想到3D产品几何模型，软件开发者则很容易想到抽象的产品数据模型。所谓虚拟产品模型“是所有与产品有关的几何、技术和管理方面的数据的结构化集成，完整地描述了一个产品在其全生命周期各个阶段中不同的变化状态”。可以说虚拟产品模型是产品数据模型的实例，产品几何模型是虚拟产品模型的一个子集。系统实施者或系统管理员必须用心体会每种“产品模型”的含义及其关系，因为他们的工作其实就是在几种模型间跳来跳去。《图解》给出了一个“理想”产品数据模型（如图），产品信息分为业务对象和数据对象，并用带箭头的联系对象描述对象与对象之间的关系。 图中PMR、DoMR、DrMR、MMR属业务对象，文档、图纸和模型属数据对象（由元数据和对应的文件共同组成）。该模型好处之一是赋予对象以独立性，使得虚拟产品模型中文件的某些（比如格式或页码）变化被限制在其业务对象范围内，而不至于引起零件的变更，BOM既容易生成又容易维护。需要说明的是(3D)模型也可看作图纸的一种格式，对虚拟产品模型没有本质影响，千万不能在它们之间划等号。另外，对象之间与时间有关的联系是虚拟产品模型很重要的一个方面，《图解》中有多幅图片补充展示。 从上图可以看出位于左上角的零件（PMR）在虚拟产品模型中起主导作用，模型结构依零件组成关系排列或展开，并以零件为节点添加或链接相关文件（DoMR、DrMR、MMR）。相对于全新产品开发，“设计”既是开发的延续，又是在已有产品基础上改进或变形以得到一款相异产品的过程。基于PDM和ERP的产品开发设计是建立基本完整的、有效的虚拟产品模型，并通过配置或变形快速建立新的模型。为了图纸转换和迁移的再开发和再设计过程，以A厂为例，关键步骤是1）准备：产品ABC分析、零件ABC分析、零件分类及编码、零件命名；2）标准化：零件几何形状及参数分析、原材料分析；3）建模：创建零件主模型、主文档、（产品）主结构；4）配置和变形设计。如果按产品分批进行，基本的或者销量大的可先做，问题是哪些基本、哪些销量大？没人一下答得上来。本来有国家标准将基本、派生、专用产品分得清清楚楚，但是在客户驱动下，变得界限模糊，花样繁多，有的仅生产过一次，有的和其他产品只是型号不同而已。因此个人认为ABC分析应先产品后零件，依次找出重点，剔除重用性差的，为建模选定一套有重用价值的蓝本，并为零件标准化提供依据。零件主模型、主文档、主结构及其对应的事物特性表技术是《图解》中的精华，零件的添加、删除和修改可通过在对应的事物特性表中执行同样操作完成，从而实现快速变形设计。虽然建模花费比一般更多的人力和时间，但是建好之后，“在PDM管理下便可长期使用，不断派生出新的零件”，可以想像，第一批要转换和迁移的零件图纸采用该技术建模后，后面就很快了。同样，包含基本模块、必选模块和可选模块的产品主结构建成后，通过配置设计，后面也很快。不仅于此，重要的是为今后新产品开发设计打下坚实基础，速度快且质量有保证。《图解》以汽轮机及其气缸和转子为例系统介绍了建模方法、配置设计和变形设计方法。A厂如果按照上述步骤进行图纸转换，时间一定不会拖那么长，零件也不会还有那么多。 最后想说的是，目前除少数PDM外，大多数仅部分基于“理想”产品数据模型，而这少数PDM价格昂贵、实施难度大，并不适合所有用户。一个PDM实施和应用是否能够成功，先天技术因素是软件开发是否基于一个完整且合理的产品数据模型，后天技术因素是实施者和用户对模型的理解是否达到一定水准，深刻的理解不但有助于明明白白选型，而且有助于通过动态建模，用其所长避其所短，这一点尤为重要。那些选择价格较便宜，实施难度较小的PDM的用户将面临一个挑战，就是对实施和应用可能达到的“高度”要有个适当的预期或评估，并据此投入适当的资源和时间。A厂企业规模和资源有限，产品比较简单，所选PDM性价比高、易于实施，应用效果也比较好，但是随着应用的深入出现了新的需求：BOM管理、3D几何模型，配置管理等，如何满足，能到一个什么“高度”，都需要再次评估，有些先天技术因素，即使升级也无法改变。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/11/2007)