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1、PDM进化论张卫、李海峰、张晓东 PDM起源近几年，CADCAM技术为企业创造出了一年开发几十个新产品的效益。但随着新技术的发展，它们也带来了新的问题。当CAD技术推广开后，企业出现了数据爆炸、数据混乱的问题：如各种零件信息特征（设计特征及制造特征）数据、设计意图和工艺要求数据及产品整个生命周期中各个过程的数据等等，它们的管理以及不同的CAD应用平台之间数据的传递、共享由于没有一个系统工具而显得极为混乱且极为不便。这于企业“想方设法缩短企业中产品的研制开发和生产制造周期，降低成本，提高质量，改善产品性能，使新产品尽快和尽早地进入市场，以赢得竞争的主动权和优势”的宗旨大大不利。为了完全解决企业在
2、研制开发和生产过程中信息共享程度低、数据传递速度慢、业务数据难以集成、管理水平落后等问题，PDM（Product Data Management，产品数据管理）技术应运而生，从而找到了一条能够真正集成化地管理产品数据和过程，有效地提高企业市场竞争能力的技术道路。PDM简介PDM是以产品为中心，通过计算机网络和数据库技术，把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来，统一管理，使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全，为工程技术人员提供一个协同工作的环境，从而缩短产品研发周期、降低成本、提高质量，为企业赢得竞争优势。一般而言，与产品相关的信息包括项目计划、设计数据、产品模型、工程图纸、
3、技术规范、工艺资料等等；与产品相关的过程包括工作流程、机构关系等过程处理程序。PDM技术就是将它们集成并管理起来，使企业的并行工程能够真正发挥效益。PDM的基本功能包括：（1）基本信息维护：包括工艺类型、产品结构类型、材料类型、标准件等信息库的维护；（2）项目管理：项目的建立、人员的组织、人员的角色指派等；（3）产品结构管理：建立产品结构树，实现零部件的装配功能；（4）多维的权限管理：不同的用户在不同的工作组中有不同的权限；（5）图纸和文档管理、浏览批注：对各种图纸和文档按零件族分类管理，提供多种查询手段和红线批注；（6）可定制的报表生成：将结果输出到Excel环境中，由用户进行格式定义；（7
4、）可定制的工作流程：产品在设计过程中的流程由用户定义。PDM可以适用的领域相当广泛，包括：（1）制造业：机械、电子、轻纺、化工、电力、航天航空；（2）设计行业：建筑、港口、服装、美工、艺术、交通设施；（3）图书档案：图书馆、档案馆、出版社；（4）信息业：软件开发。总之，凡是在产品生产过程中有大量产品信息产生，都可应用PDM的思想对这些信息加以统一管理。PDM作为CADCAM技术的进一步发展，不仅将改善原有的企业管理体系，也将做到CAD、CAM以及CAE、CAPP的真正集成化管理，发挥并行设计模式的优点。在我国，CAD应用推广正沿着“甩图板集成化产品信息管理网络系统集成CIMS”的技术路径，分阶
5、段、有步骤地全面展开。目前国内大部分企业CAD已得到初步应用，或已列入发展规划，而PDM系统恰好满足企业在“甩图板”、消灭蓝图之后，规范基础技术信息、发挥网络效益、共享工程数据，从而促进CAD应用上层次、上台阶，为企业进一步推广和深化计算机信息管理打下扎实的基础。PDM技术在我国的应用刚起步，对于它的技术思想、内涵、地位、应用情况、发展方向，还须不断进行探讨。PDM发展随着PDM技术的推广应用，它的发展也越来越为大家所关注。从目前的趋势来看，PDM将会在以下三方面有较大的突破：一、应用系统的封装PDM作为CIMS应用系统的集成框架，要能够集成不同环境下的应用系统。由OMG（对象管理组织）制订的
6、CORBA（Common Object Require BrokerAr chitecture）技术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。OMG目前正在制定一个规范，即“PDM使能部件（PDM Enabler）”。它是制造业的第一个规范。所谓使能部件，指的是实现或者支持一种特定的抽象处理过程的物理实体，它通过提供共享产品数据的灵活方式来增强产品开发团队的能力和效率。OMG的目标是定义八类使能部件（工程活动需求、工程变更、制造实现、文档管理、产品结构定义、配置管理和测试维护等），使它们能够支持企业在制造过程模型中的整个产品开发过程。鉴于以上情况，通过CORBA规范以增强PDM系统的可扩展性和
7、与其它系统的集成能力，已经成为评定PDM系统是否成功的标准之一。在“PDM使能部件”规范制定工作完成之后，遵循该规范中的使能部件对象界面描述和对象模型的PDM系统之间将能够实现：1将一个PDM系统的数据转移到另一个PDM系统之中；2实现PDM系统的联邦机制，也即一个PDM系统能够管理另一个PDM系统中的数据。同时，通过过该规范定义义的统一的对对象界面，其其它制造系统统中涉及的软软件系统（如如CAD、CCAM和ERRP等）可以以调用这些对对象界面所定定义的服务而而不必关注所所对应的具体体PDM产品品，从而极大大地方便系统统的集成。由于在目目前情况下，OOMG的“PPDM使能部部件”规范尚尚未最终
8、形成成，因此，PPDM系统将将实现基于CCORBA规规范的PDMM服务封装机机制：一方面面向用户提供供符合标准的的服务访问机机制以利于二二次开发和系系统集成，另另一方面为实实现最终的“PPDM使能部部件”标准奠奠定基础。PDM系系统对集成的的支持，首先先表现在应具具有最小集成成，即集成CCADCAAM产品和MMRPIIERP软件件；其次在集集成的深度和和鲁棒性上，不不但能在PDDM系统中启启动应用软件件，而且对于于完全的集成成而言，应能能在PDM系系统中直接进进行PDM操操作，如Chheckinn、Checckout等等，并能在两两系统间进行行数据交换和和消息传递；最为重要的的一点是PDDM跟
9、踪应用用软件的能力力，这要求应应用软件厂家家对标准集成成手段的在线线支持。二、Webb使能技术InteernetIntraanet技术术的迅速发展展、日益普及及已经对企业业信息化的开开发和应用产产生巨大的冲冲击。PDMM技术也必将将向InteernetIntraanet方向向发展，并充充分利用网络络技术优势，使使它更具有扩扩展性和共享享性。在在传统CSS体系结构中中，数据库应应用的客户端端软件包含两两个主要功能能：一是处理理数据：根据据用户的动作作，向数据库库服务器发出出数据请求，并并返回处理结结果；控制处处理的结果显显示。因此，在在客户端的软软件中包含处处理数据的逻逻辑和结果显显示的功能，数
10、数据的处理和和结果显示紧紧密结合。而而这种密切的的联系，使得得用户的需求求的任何变化化，包括处理理逻辑或用户户界面，都会会导致整个程程序需要重新新编译、安装装，使得CS数据库应应用系统可维维护性差。而在Weeb系统中，服服务器上的文文件通过HTTML语言决决定了它在WWeb浏览器器上的显示。浏浏览器只是解解释这些HTTML的标记记，使得产生生处理的结果果和结果的最最终显示分离离出来，从而而避免了CS结构的局局限，尽管它它本质上也是是CS模型型。导致截然然不同结果的的原因是客户户端软件和服服务器端软件件功能划分的的不同。在CCS数据库库应用中，服服务器不能控控制它返还给给客户端的数数据将被如何何
11、处理与显示示，它只管提提供所需数据据，对于最终终用户来说，服服务器返回的的数据还只是是中间结果；而在Webb浏览器服服务器模式中中，服务器控控制返回的结结果，同时控控制了这些结结果在浏览器器上如何显示示。现在在发展的三层层应用模式则则融合了Weeb服务和CCS数据库库应用的优点点。通过Weeb平台，采采用Emaail、电子子公告栏、新新闻组等先进进的通信手段段可以迅速地地在企业员工工之间、企业业和企业之间间方便地获取取信息，节省省企业开支。InternetIntranet在企业应用中需要解决的关键技术是产品图形信息的传输，解决图形在网络上的传输速度问题才能使InternetIntranet在企
12、业中得到广泛应用。目前，已经有多家CAD厂商支持适于网上图形传输的数据格式CGN，前台通过浏览器，采用ActiveX、Java等技术实现图形在浏览器中的浏览和输出。因此，PDM向三层结构发展将是未来必然趋势之一。三、与图形核心系统的集成企业引入CAD的目的不应是只为了“甩图版”，在产品数据模型之上，进行产品的外型设计、应力分析、强度分析、有限元分析、产品预装配、生成NC代码等才是CAD应用的真正目的。这需要从中端实体造型系统所用的核心系统中实现PDM集成实体造型系统数据。目前中端实体造型系统的核心系统不外乎两种：parasolid、scis，把实体模型的特征和特征值提取出来，变成表格的形式，存
13、储在数据库中，是实现PDM实体造型系统数据的较好途径。对于高端的CAD产品，如UGII、IDEAS等可采用同样的技术进行处理。这需要对核心系统有深入的了解，才能作到PDM在各种CAD应用系统间进行数据的转换和交互。因此，PDM必须与图形核心系统进行集成。PDM系统实施施的模型方法法清华大学国家CCAD支撑软软件工程中心心 王建民 孙家广 今天，信息息技术已成为为企业参与竞竞争的入场券券。源于制造造业的产品数数据管理(PProducctDattaMannagemeent)技术术经过近200年的实践，已已成为企业信信息化的基础础技术。PDDM技术的研研究与应用在在国内外已相相当普遍，全全球范围商品
14、品化PDM软软件不下百种种。我们按PPDM系统在在企业信息系系统中的地位位将其分为两两类：企业级级PDM和部部门级PDMM。起初初，PDM系系统主要解决决产品定义和和产品制造的的集成问题，PPDM系统主主要是支持产产品制造过程程的。近年来来，随着并行行工程的逐渐渐深入，DFFX技术在产产品设计过程程中的广泛应应用，PDMM对开发过程程的支持日趋趋重要，所以以部门级PDDM的核心功功能是对企业业设计过程的的支持，即PPDM系统成成为企业设计计过程的工具具与平台，部部门级PDMM系统的功能能定位如图11所示。图1 部门级PDDM系统的功功能定位企业级PDDM系统管理理着整个企业业的所有产品品数据，
15、支持持产品各个生生命周期的数数据管理过程程，对应市场场、设计、制制造和服务等等企业经营过过程的各个业业务系统都构构造在PDMM系统之上，形形成单一产品品数据源。在在波音公司的的DCAC/MRM中，企企业级PDMM系统的引入入简化了企业业应用软件系系统。据悉，通通过实施PDDM系统，波波音公司把原原来应用的8800多种软软件简化为四四种主要软件件。图22 企业级PPDM系统的的功能定位正是由于PPDM系统和和企业业务过过程的紧密相相关性，所以以任何PDMM系统都不可可能买来即用用，PDM技技术一定要经经过实施才能能在企业中成成功应用。而而成功的实施施必须有企业业领导的支持持和人力、物物力及财力保
16、保证。除此之之外，企业实实施PDM还还要依靠科学学、实用的方方法论。本文文讨论基于业业务过程分析析的企业模型型方法。根据据企业模型及及其分析结果果，规划和指指导PDM系系统的实施，我我们把这种方方法称为产品品数据管理系系统实施的模模型方法。企业建模 1模型的的定义PPDM系统实实施本质上是是量体裁衣的的过程，“量量”的是企业业业务过程这这个“体”，尔尔后“裁”出出PDM系统统这个“衣”。所所以，模型方方法总体上分分为两个步骤骤：企业建模模过程和PDDM系统定制制应用过程，其其中“企业建建模”是“定定制应用”的的关键和基础础。一般般说来，模型型的作用就是是使复杂的信信息关联变得得简单易懂，它它使
17、我们容易易洞察隐藏在在大量原始数数据背后的规规律，并能有有效地使我们们将系统需求求映射到软件件结构上去。现在企业信息技术应用的主要障碍有以下两点： *计算机应用系统的开发和维护日趋困难； *现有应用系统相互兼容性差阻碍了系统间的信息交换。企业实施PDM的关键就是如何将企业的各类应用系统集成起来，形成协调一致的企业信息系统。企业模型本质上是为了统一企业不同应用系统之间的语义，只有每个应用单元系统采用统一的应用语义，才能在企业业务级上做到信息集成。今天，OMG组织在CORBA平台上推出商务对象(BusinessObject)标准，其初衷也是解决企业信息集成问题。 图3 企业模型的作用企业建模要要对
18、应信息系系统进行需求求分析，同时时还要刻划出出企业的整体体需求。为了了实施PDMM，企业模型型至少要从三三个方面来描描述：业务模模型、信息模模型和组织模模型。以上三三个模型互为为补充和支撑撑，共同表达达企业形态。2功能建模功能建模的目标是实现以下两点：*把企业组织成互动的良好定义的单元集合；*描述企业并行的业务过程及其执行的触发条件。功能建模的基本构件包括：域、事件、过程和操作。域是企业中的某个子集，它在相对固定的过程支持下完成特定的目标和任务。具体来说，域对应于企业的部门，所以企业的域是市场部门、技术部门、制造部门和销售部门等。域由以下方面来描述：功能描述、目标描述、约束条件、域中业务过程、
19、域间关系、域中对象和事件。事件是企业现实存在的事例和需求，它激活或推动域中的业务过程。我们把事件分为外部事件和内部事件。事件由以下方面描述：事件描述、事件来源、事件类型、事件可作用的过程以及事件附带的信息。过程可以从两个方面来定义：行为和功能。过程分为三个层次：域过程(最高层)、业务过程(中间层)和企业活动(最底层)。行为可以用流程图来表达，图中不仅表达行为的前后次序，同时还要表达行为的触发条件。操作主要由输入Input、输出Output、控制Control和支持Maintenance表达，即ICOM构件，这些操作具体确定某个活动的特性。3信息建模信息建模模的目标是用用面向对象的的方法刻划企企
20、业数据和信信息的需求，并并同时确定企企业的关键信信息，明确其其主要内容，以以形成企业信信息系统集成成的依据。信信息模型的基基本构件包括括企业对象、对对象视图和对对象关系。对对象关系又分分为聚合关系系和产生关系系，产生关系系分为强关系系和弱关系。企业信息模型的主要贡献是为PDM管理产品数据建立正确的数据对象和数据之间的使用逻辑。对象视图简单的说就是企业现存的各种报表和资料，它在功能模型中表现为伴随事件发生的信息。对象视图的描述包括三个方面：文字描述和说明数据的特性、相关的企业对象以及数据的属性。对象视图是信息建模的基础，是企业现状数据的直接反映。企业对象是企业实体的抽象和泛化，它是具有代表性的概
21、念，并且可以提供确定的一组属性来描述。在企业中，对象可以是用户、雇员、产品、零部件、车床和工具等。对象的属性可以用明确的数据结构来描述。对象关系用来定义企业对象之间的语义联系。这里主要使用两种抽象机制：继承和类聚。继承即ISA联接，类聚即PARTOF联接。图4是企业对象关系的实例。图4 对象关系实例4组织建建模组织织建模的目标标是明确在满满足功能模型型的条件下，所所需要的企业业组织结构。组组织模型的构构件是组织原原则和组织单单位。组织模模型由层次化化的组织单位位构成。组织模型为为PDM系统统的实现建立立现实的用户户组织和管理理依据，同时时它也为PDDM中的项目目和工作管理理模块提供基基础数据。
22、组织的描描述必须明确确两个方面的的内容，一是是组织所拥有有的权力，二二是组织所承承担的责任。定制应用在企业建模模的基础上，我我们通过对功功能模型、信信息模型和组组织模型的分分析，确定PPDM系统解解决的主要问问题和主要方方法，并根据据企业现实要要求分阶段、分分层次地实施施PDM系统统。PDDM技术层次次化可以有效效支持企业PPDM系统实实施过程。目目前伴随PDDM技术而出出现的工程图图档管理(EEngineeeringgDocuumentManaggementt)技术得到到了企业的广广泛关注。与与PDM技术术同源的EDDM技术按照照PDM逻辑辑来组织与管管理企业产品品数据。EDDM不仅可以以解决企业对对PDM技术术的现实需求求，还可以为为企业全面实实施PDM技技术作好人员员、技术和工工程数据准备备。