基于Teamcenter的PDM系统在整车企业中的实际应用 - 文章

基于Teamcenter的PDM系统在整车企业中的实际应用

作者：乔良刘松伟王炜

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1 前言

企业如何管理大量电子化数据并从中迅速查找或访问到所需的信息，以及对数据的变更进行流程化管理是企业要解决的一个重要问题。产品数据管理（PDM，Product Data Management）的出现为此提供了一种可靠的途径。产品数据管理技术是管理产品数据及其过程的技术。它已经从单一的电子文档管理、版本管理和配置管理向企业级和企业间的产品数据管理方向发展。产品数据管理的主要任务之一是过程管理。过程管理的任务是对整个产品形成过程进行控制，并且使过程在任何时候都可以追溯。过程管理可以支持和改善所有与产品形成过程相关的人员协同工作，从整体上提高工作效率。在工作过程中，信息与数据的交换不再借助于企业内部的书面文件，而是利用计算机网络进行电子方式的信息和数据的交换。

2 PDM概况及管理目标规划

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。因此，企业可根据自身情况来分期规划PDM项目并逐步实施完善。以下为本企业设定的分期实施规划供参考，共分为导航阶段、应用阶段、提升阶段三期，每个阶段实现不同的功能，逐步升级。

本企业的PDM导入目标也较为明确，可基本归纳为：建立产品开发的协同工作环境，实现虚拟团队、资料共享、电子数据流程等产品开发支持功能，形成支持并行工程和协同产品研发的集成产品开发平台等方面。将各项目标分解后，可大致分为以下方面：

a.建设产品设计资料综合管理：①构建协同设计平台、设计数据中心、制造数据中心、维护数据中心和企业知识库，从而实现产品设计信息、生产制造信息、维护服务信息以及整个企业资源库的集成共享，并实现安全保密控制；②实现产品结构管理功能，支持产品结构的配置，构建以产品结构和零部件的数据资料管理模型实现产品资料的重用与转换，将设计BOM、工艺BOM等进行集成统一管理；实现各种文档、零部件的审签和更改流程，保证设计数据的及时传递；③实施标准件、各种设计文档模板、支持标准资料等开发支持数据的管理；定制快速检索查询工具，能够快速查询到所需数据。

b.实现多项目管理：①实现多项目的综合管理，科学地制定项目计划和进行任务分解，实时监控计划的执行情况与进度，保证项目的顺利执行；②实施任务与开发过程的集成，保证任务执行情况的及时反馈。

c.实现应用系统集成：①可实现CATIA、I-DEAS(NX)、Pro/E、NXCAD等多种设计软件的集成，将三维模型及其装配结构导入PDM中进行统一管理，确保相关人员在安全机制下得到最信息数据；②实施与SAP系统数据集成，实现PDM系统与SAP系统的数据和操作的集成。

d.实现供货商管理：实施供应链管理，实现企业与供应商之间的数据交换和信息共享，构建与供应商的交互平台。

3 PDM在汽车企业中的应用

3.1 基于Teamcenter的PDM体系结构

本方案提出了对产品开发支持的PDM解决方案总体体系结构。总体体系结构分为支持层、模块层、功能层和用户层四个层次，支持层是整个PDM系统运行的基础环境，包括计算机网络、操作系统和数据库等。模块层是Teamcenter提供的标准模块，包括Teamcenter部署、Teamcenter Author、Teamcenter Consumer、工程更改管理、可视化以及多CAD集成模块。功能层是基于模块层基础上，根据本企业需求构建的具体应用功能，包括数据导入、文档管理、产品结构管理、工程更改管理和工作流程管理等功能。用户层是整车企业的具体用户，指设计人员、项目经理等。

3.2 PDM实施功能

在此，不在特别介绍PDM导航项目中的文档管理和产品结构管理功能，以下重点分析介绍实施工作流程管理、工程更改管理、产品可视化、产品数据导入以及Teamcenter与设计软件（主要介绍I-DEAS软件）集成等的具体功能。

3.2.1 工作流程功能

电子流程管理的重点，第一是实时，数据与决定必须立即传送给相关的人，以免损失时效性。第二是完整，亦即将所有工作必需的相关信息，传给所有必要的人。第三是记录，流程之中所有发生之原因、动作、变化、结果及相关作业者，必须有完全的记录，以便在流程之中及将来均可追踪考查。第四是监控，流程目前的状态、进度，管理者必须能够完全的控制，且在必要的时候，作适当的管理动作，如加速、暂停、中断等。

a.流程电子化：基于Teamcenter提供之工作流程设计(Process Designer)模块，可将企业设计、工程更改及其它相关之流程电子化。透过电子化可消除企业目前漫长的人工传递过程，使工程更改通知ECN通知实时化，并确保传递过程没有遗漏，中断。

b.各种流程建立：Teamcenter提供了数种电子流程模板，可让用户根据企业实际情形加以组合设定，建立企业研发、工程更改、物料号申请、BOM建立等各项流程。

在图中，为一例ECR流程，由发起者启动ECR，经由条件确认后，若流程审查文件名称为SS*，则走Special Project流程，若不是则走General Release流程。

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ECR流程

c.流程状态控制：进入流程的对象，基本上有几种状态，如准备中、签核中、已核准、执行中、已作废等，可依据企业的需求而设定。流程的结构，目前流程在哪一步骤，均可透过系统提供之接口，以图形及颜色显示，用户可立即知道，可避免不知流程传到哪里，目前该谁审核的困扰。透过适当权限设定，部份审核者或管理者对于异常之流程可以强制跳过，以加速流程进行。对于有问题的流程，也可先暂停再加恢复，或强制中断，以维护流程之正常运作。另外，签核记录、流程的执行记录也被详实记录，并可由用户检查。

d.审核方式设定：审核的方式，可依企业之决策方式设定。如有超过一人之审核者，可将决定方式设成按照多数表决方式，或任一者同意，或须全部同意等。

e.代理人设定：审核者可预先于建立流程时设定，亦可于审核时，临时设定其它审核者，可根据企业之代理制度设定代理人机制，于本人出差或其它无法审批时段内，由系统将须审批之数据自动转送代理人，不会发生因审核人员无法执行任务时的延误。

3.2.2 工程更改管理

对于本企业来讲，产品开发过程中设计更改频繁，且缺乏有效管理，影响了产品开发周期和产品质量的改善，更改管理是本企业的重要工作内容之一。Teamcenter工程更改模块提供了标准更改管理功能，通过系统设置实现记录工程更改原因、更改决定、更改活动、更改命令和审核意见等功能，并借助数据相关关联，查询所有相关文件。

a.工程更改与流程相关数据记录追踪：工程更改时会产生许多相关数据，如更改原因，更改内容，每个审核者的意见、时间，更改之产品批号，客户意见等。这些都会在流程中完整的记录下来，以便将来追踪，审核者也可随时查阅他人的审核意见，以供参考。

b．产品结构更改影响评估：当产品结构更改时，系统可找出指定零件被使用于那些产品(Where used)，作出设计更改影响程度分析，不会有任何遗漏。更改一般需要经过A、B两个阶段，阶段A：创建更改单，对更改信息进行更改评审确认，阶段B：根据阶段A审批后的更改单，对相关电子数据升版同时对更改单也升版，并把升版更改的数据挂入升版后的更改单中对应的文件夹下，提交审批确认。

c.更改的类型：PDM系统管理数据的最小单元是零组件，更改操作需要针对零组件包含条目的升版操作，主要分为三种情况：零部件属性的更改、图纸的更改、BOM结构的更改。类型1：属性更改指属性信息的更改如零件分类等；类型2：图纸更改，指零组件修订版的图纸需要更改；类别3：结构更改。结构更改由于更改中引起结构变化或数量的变化，对需要更改的零组件升版，需要对零件模型和BOM View作为对象复制。

d.更改的步骤：Teamcenter提供以CMII（行业标准）为标准的更改模版，集成五大工程更改步骤：确认问题 Identify/Confirm Problem (PR)；定义/批准更改申请 Define/Approve Change Request(ECR)；定义/批准更改通知 Define/Approve Change Notice(ECN)；执行更改指令Execute Change(ECO)；确认更改/自动通知 Close Change(confirm)。

3.2.3 产品可视化功能

目前PDM系统生成了三维数模的轻景化JT文件，能够对三维模型进行浏览。但是，PDM需要实现对于三维模型的测量、审批、剖切、移动，以及进行静态和动态的干涉检查、分析等功能，以便在早期就发现设计缺陷，缩短产品上市时间，避免因不良设计引发的后续工艺变更，降低成本，减少物理样机的数量。借鉴其他整车企业的经验，我们选取了其中两个可视化工具VisView和VisMockup，将这两个可视化工具集成到整个集成平台里，实现不同用户或异地用户在可视化方面的需求。

(1)VisView——二维为主的可视化解决方案：VisView加强了企业内部相关人员对产品的了解，确保在合适的时间将合适的数据传送到合适的人，用户可以容易地在单一的环境下与数字化产品交互，观看最新版图纸、3D模型和文档，点击图纸、3D模型、产品结构图或输入产品号即可导航到特定的产品信息。面向对象的模块化结构允许定制用户界面和产品结构以满足各自的需求，并能实现如下的功能：高级2D浏览、2D测量、2D注释、2D比较、2D输入/出格式支持、3D模型浏览及3D数据支持。

VisView Docs——集成Adobe Acrobat Exchange软件，可观看、搜索、批注和打印PDF文件，还可生成和修改PDF文件；VisView PMI View-PMI（产品制造信息）数据包括GD&T数据、3D注释、焊接符号及其它；VisView Configure——针对不同部门的特殊要求进行产品结构配置定义；VisView Print——网络打印服务器可自动地从PDM或数据库系统中打印图纸和文件；eVisView Convert——将2D图形和各种文档格式转换到标准格式；VisView Web Client——通过Intranet/Internet可浏览各种类型的图纸或文档；VisView Search——搜索引挚，快速地对企业数据服务器进行搜索查找。

(2)VisMockup数字样机解决方案：VisMockUp是一个高性能的数字样机、虚拟装配分析以及协同工作的工具。通过VisMockUp可在早期就发现设计缺陷，缩短产品上市时间，避免因不良设计引发的后续工艺变更，降低成本，减少物理样机的数量，用数字产品快速生成和测试不同设计方案，利用企业Intranet网开展并行工作。VisMockUp还提供了专门用于对数字样机进行分析的静态、动态干涉检查、剖视、测量等功能。在VisMockUp中，用户可以用鼠标在正常的交互速率下操作像汽车、飞机这样具有全部零配件细节的巨大模型，使得用户对数字样机的分析成为可能。另外，还提供了与众多流行CAD、PDM和ERP系统的无缝接口。

VisVSA：允许用户仿真装配过程，分析公差尺寸，从而提高产品质量，降低成本，加快产品上市的时间；Visjack：可在装配模型中插入数字化人体，以此来分析人体在产品中的可操作性、可视度和舒适度等；The Assembly package：装配序列规划，包括动画的创建、装配路径的自动生成；The Analysis package：多剖面管理和分析。剖面功能可使用户很容易地创建多个剖面，界面管理提供了强大的间隙结果管理功能，可通过E-mail或公告板等形式，将此信息发布给其他设计人员；VisConference：VisConference是一个功能强大的网上会议应用软件，可实现在线会议、设计浏览和在分布的项目组成员间进行交流。

3.2.4 产品数据导入功能

在PDM实施应用过程中，企业已有大量历史数据的导入是非常繁琐的工作，因此开发相关数据批量导入软件工具是非常必要的。以本企业为例，历史数据可以分为两部分：第一部分是产品图纸以二维为主，没有三维数模或者很少。这部分数据占已有历史数据的主要部分，这部分又分为BOM系统中已有的数据和BOM系统中没有的。对于BOM系统已有的数据，BOM系统可导出该产品BOM数据的EXCEL文件，然后对EXCEL文件进行编辑，填写完成相关自定义的属性，零部件节点的技术文档保存路径，数据批量导入软件工具可导入该EXCEL文件，在PDM中自动创建零部件ITEM的BOM结构及相关属性信息，并将相关的技术文档挂在零部件ITEM REVISION节点下。对于BOM中没有的产品数据，手工创建EXCEL文件并进行编辑，然后批量导入即可。对于三维数模较全的产品，可以通过三维CAD集成的功能批量导入产品数据到PDM中。

3.2.5 PDM与I-DEAS集成

I-DEAS是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统。它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程。I-DEAS是全世界制造业用户广泛应用的大型CAD/CAE/CAM软件，也是日产公司研发所使用的主要工具。

a.I-DEAS系统中可以登录PDM，并将创建的数据模型保存到TDM中。PDM从TDM读取I-DEAS创建的三维模型结构信息，在PDM中自动创建产品结构模型(BOM)，并生成轻量化文件；

b.在PDM中双击I-DEAS数模文件，系统将模型文件导入TDM中，I-DEAS用户从TDM中取得数模文件进行编辑；

c.DEAS的数据信息和PDM的信息始终保持一致；

d．PDM用户通过查询零件号、英文名称等属性查询到三维模型，随时浏览三维模型无需I-DEAS软件，有权限的PDM用户还可以将模型导出PDM下载到本机。

4 结束语

PDM能实现在恰当的时间内，把准确的信息以正确的方式传递给正确的人，从而使企业提高了产品质量、缩短了产品的研制周期、提高企业的创新力和竞争力。

实施PDM给该企业带来的效益不仅在于对产品设计和工艺设计的数据和过程管理，更大的效益是在于提高了企业管理的规范化程度和管理水平、提高了设计创新能力，并为后续的企业信息化建设打下良好的基础，实现企业的可持续发展。

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/23/2012)


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