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1、产品数据与产品生命周期管理产品数据与产品生命周期管理n产品数据管理Product Data Management，PDMn产品生命周期管理Product Lifecycle Management，PLM主要内容nPDM的基本概念nPLM的基本概念nPLM/PDM系统的实施产品数据与产品生命周期管理产品数据与产品生命周期管理nPDM技术最早出现在20世纪80年代初期，目的是为了解决设计中产生的大量工程图纸和技术文档的计算机管理问题。当时认为，产品就是图纸，产品数据管理就是图档管理，于是出现了早期的图纸和文档管理系统。后来逐渐扩展到材料明细表（Bill of Material，BOM）管理和工程变
2、更的管理，形成了早期的PDM系统。7.1 PDM的产生与定义n1995年，美国国际咨询公司CIMdata给出的定义是：“PDM是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关过程的技术。”n加特纳集团（Gartner Group）给出的定义为：“PDM是一个使能器，它用于在企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行化协作环境（由供应、工程设计、制造、采购、市场与销售、客户等构成）。一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、CAD文件和产品结构等。”7.1 PDM的产生与定义n我国学者的定义：P
3、DM是一种以软件为基础，管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化产品模型、数据记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程等）的技术，可以在企业内或企业间为产品设计与制造建立一个并行化的产品开发协作环境。nPDM在企业中的应用可分为4个层次：图档管理、部门级的数据管理、企业级的数据管理、企业间的数据管理。7.1 PDM的产生与定义 重要工作重要工作n n查找查找查找查找n n通知通知通知通知n n检查检查检查检查n n归档归档归档归档n n分类分类分类分类n n设计设计设计设计n n计算计算计算计算n n绘图绘图绘图绘图n n建立零件表建立零件表建立零件表建立零件表n n修改修
4、改修改修改 利用PDM可以大大简化开发和设计工作图纸管理图纸管理文档管理文档管理零件分类零件分类产品结构管理产品结构管理BOM生成生成2D/3D-CADFEMDTP文档保存文档保存基于基于PDMPDM的系统解决方案的系统解决方案零件管理零件管理CAD 与与PDMPDM PDM 支持产品生命周期管理支持产品生命周期管理支持产品生命周期管理支持产品生命周期管理产品生命周期产品生命周期产 品 规 划产 品 开 发产 品 交 付标准产品配置 A销售产 品 更 改标准产品配置 B销售产 品 更 改.定制产品 A1设计/制造.定制产品 B1设计/制造.市场开发 销售 订单处理 售后服务虚拟虚拟产品产品产品
5、产品制订产品规划制订产品规划采购采购制订生产计划制订生产计划装配装配制造制造供货商供货商生产生产订单订单产品设计产品设计制订工艺规划制订工艺规划产品开发产品开发 ERPPDMn可分为4层：用户界面层、功能模块及开发工具层、框架核心层和系统支撑层。7.2 PDM7.2 PDM系统的体系结构系统的体系结构n用户界面层提供交互式的图形用用户界面，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、信息的输入和输出。n功能模块及开发工具层为用户提供主要的功能模块，包括系统管理、电子仓库与文档管理、产品结构与配置管理、工作流程管理、零件分类管理与检索、工程变更管理、集成工具等。n框架核心层提供了
6、实现PDM各种功能的核心结构与架构，使用户在应用各种功能时，实现对数据的透明化操作、对应用的透明化调用和对过程的透明化管理等。n系统支撑层以目前流行的关系型数据库为PDM的支持平台，通过关系型数据库的数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。7.2 PDM7.2 PDM系统的体系结构系统的体系结构电子仓库与文档管理：n电子仓库（data vault）。是在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据（管理数据的数据）库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针，该指针指定存放物理数据的数据库记录和存放物理文件的文件系统与目录。7.3 PDM系统
7、的主要功能系统的主要功能元数据就是描述数据的数据图形数据（数据）快门、光圈、拍摄时间、相机厂商、相机产品编号（元数据）用于描述数据的内容（what），覆盖范围（when，where），质量，管理方式，数据的所有者（who），数据的提供方式（how）等信息，是数据与数据用户之间的桥梁。电子仓库与文档管理：nPDM通过建立元数据与物理数据的联系，并将这种联系与元数据保存在电子仓库中，从而达到快速检索与节省存储空间的目的。n电子仓库提供给用户的主要数据操作功能包括：数据对象的检入（check in）和检出（check out）、改变数据对象的状态、转换数据对象的属主关系、按对象属性进行检索、数据对象
8、的动态浏览与导航、数据对象的归档、数据对象的安全控制与管理等。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nA文档管理的对象：以文件或图档为主要管理对象，统称为文档。这些文档分属于不同的部门，有动态、静态之分。例如设计部门中的设计规范、标准、技术参数文件等属静态文档，而在设计过程中生成的零部件二维图纸、三维模型、技术文件、有限元分析报告、产品结构分析报告、测试报告等属动态文档。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nB文档分类：可分为文本文件、数据文件、图形文件、表格文件和多媒体文件。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电
9、子仓库与文档管理：n文档管理。nC文档的管理方法：有两种管理方法：n一种将文档进行“打包”管理，即将文档作为一个整体对象，规定其名称、大小等描述信息，放到PDM数据库表中，由PDM管理，而文档的物理位置仍然在操作系统的目录下；n另一种是将文档内容打散，放到数据库中，由PDM提供分类查询，或建立与其他数据库中对象的关联。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nC文档的管理方法：n文本文件以说明性的文字为主，信息不便于计算机识别，因此一般对其进行整体打包管理；n数据文件与音像文件信息量大，数据脱离了具体的应用程序就会失大意义或无法显示，因此也以整体管理为好；n图
10、形文件，如CAD的三维模型或二维图形文件一般也按整体管理。n表格文件具有数据结构化与逻辑性强的特点，一般采用打散管理。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nD文档组织：在文档管理系统中，以产品、部件、零件等为对象，通过多个文件夹将属于该对象的各种文档（例如设计、工艺和制造等）放在相应的文件夹中，或通过多个数据库放置该对象的各种属性表和数据表，形成图示的对象-文件夹-文档，或是对象-数据库-数据表的文档组织结构。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nE文档的版本管理：常见有线性版本模型（图a）和树状结构版本模型（图b）两
11、种。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nE文档的版本管理：当文档有了版本属性后，明显地增加了产品结构关系的复杂性。不含版本的零件文档结构关系 包含版本的零件文档结构关系7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能电子仓库与文档管理：n文档管理。nF文档管理的功能：文档对象的分类、创建、检入、检出；文档对象的编辑，即改变对象位置及组织关系；文档对象的浏览与查询；文档的版本管理；文档的安全控制等。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品结构管理。相互关联的一组零件按照特定的装配关系组装成部件，一系列零件和部件装配在一起则构成为产品。
12、将产品按照部件、零件进行分解，直到不可再分为止，由此形成的分层的树状结构，称为产品结构树。在产品设计中，用BOM表来描述产品结构中各零部件的层次关系以及每个零部件的名称、数量、材料等属性信息。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品结构管理。在每个结点对象上添加属性信息和与设计、工艺、制造等有关的文档、数据、表格等信息，以形成信息完整的产品结构树。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品结构管理。PDM中采用这种信息完备的产品结构树所带来的好处：对管理者而言，可以方便地按树结点组织产品数据；对用户而言，可以迅速地按树的层次和分叉找到自己所
13、要结点对象的全部文档和数据；还给BOM表的汇总和分类统计创造了必要的条件。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品结构管理。产品结构树的举例：7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品配置管理。BOM作为企业进行设计、生产、管理的核心，不同部门对BOM有不同的要求。设计部门作为产生各种BOM表的源头，应提供信息最为全面的设计BOM表。针对产品设计中同一产品的不同批次，或同一批次中不同的阶段（如设计、制造与组装等），也都需要有不同的BOM描述。为了满足上述要求，必须将产品结构中的零部件按照一定的条件进行重新编排，得到满足该条件的特定的产品结构
14、，这就称为配置，其中的条件称为配置条件，用各种不同的配置条件形成产品结构的不同配置，称为产品结构的配置管理。7.3 PDM7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品配置管理。举例基于颜色的圆珠笔配置。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能 圆珠笔结构树三件同色配置三件异色配置两件同色配置产品结构与配置管理：n产品配置管理。产品的配置规则分为3类：n变量配置规则。当产品结构树中的零部件的某个属性具有多个可选项时，可以将该属性视为变量，按变量的不同值来确定具体的产品，称为变量配置。下图为某型号电冰箱的变量配置情况。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配
15、置管理：n产品配置管理。产品的配置规则分为3类：n版本配置规则。版本具有不同的状态，如工作状态、提交状态、发布状态、冻结状态等，按照版本所处的状态可以形成不同的配置。其中按照已发布的最新版本进行配置和按照已发布的所有版本进行配置是应用较多的配置方法。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能产品结构与配置管理：n产品配置管理。产品的配置规则分为3类：n有效性配置规则。产品结构中的各个版本的生效时间、有效时间可能不同。有时在产品结构树的不同层次上分别有同一零件的不同版本，或者同一版本的零件分布在结构树的不同层次上，由此形成了不同的配置情况。此时需要按照有效性进行配置。有效性配置中的配置项可以是版
16、本的有效时间、修改序号的有效时间、零部件的有效个数等。n运用上述配置规则，可以进行3种形式的产品配置管理：单一产品配置、系列化产品配置和产品结构多视图管理。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能工作流与过程管理：n基本概念：n产品数据的全生命周期。产品数据从生成到报废是由一系列有序状态织成的，例如从设计开始，经过审批、发放、生产、使用、变更与报废等状态，这一有序的状态称为产品数据的全生命周期。n过程。数据对象在其全生命周期中从一种状态变到另一种状态时应进行的操作或处理的规则集合，称为过程，过程为工作流程的基本构成单元。n工作流。面向某类或某几类数据对象的多个过程的有序组合称为一个工作流。7
17、.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能工作流与过程管理：n类型：n任务管理。任务管理主要管理某人在某时对哪些数据对象做了哪些事情，对其他哪些数据产生影响，应该通知哪些人。n工作流管理。在产品设计与制造过程中，小到一张工程图纸的审批、发放或更改，大到零部件设计、分析、制造，都要依照一定流程行事。在一个企业中，这样的工作流程数以百计。建立工作流程涉及3个模型：工作流程模型、资源模型、数据模型。n任务历史管理。正如数据的版本管理是维护产品数据有效性和核查演变过程的必要手段，任务的完成情况及其过程也应有完善的记录，以便于将来查询。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能工作流与过程管理：n功能：n
18、建立工作流程。首先定义产品的开发流程，有串行式、并行式或混合式。然后，指定流程的用户，对这些用户进行角色分工，规定他们的工作权限与工作职责。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能设计数据的审批流程（串行式）n工作流与过程管理：n功能：n工作流程的运行。工作流程的控制器将每个参与人员的任务放到个人的工作任务列表单里，每个参与人员从计算机中可查看到自已的工作任务，在流程的规定下进行工作。n查看流程。在工作流程运行的过程中，授权的用户均能看到流程执行的情况、流程中文档的确切位量、测览过程的历史以及执行的结果。管理员可以根据过程的完成情况检查各人的工作时间是否超期，以便作出相应的决策。7.3 PD
19、M系统的主要功能系统的主要功能零件分类管理与检索：n零件分类管理的主要目的：最大限度地重用现有零件，以加速新产品的开发。根据成组编码的思想，将零件进行分类，形成层次结构树。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能n零件分类管理与检索：n通过分类层次结构树可快速查到相应的零件族，由零件族找到族中的零件，并可查看零件的特征参数。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能圆柱头螺钉的族特征参数n零件分类管理与检索：n零件分类管理提供的基本功能包括：n基于属性的相似零件、标准零件和文档对象的检索；n建个零件、文档对象与零件族的关系；n定义与维护分类模式（如分类码、分类结构、标淮接口等）的基本机制；n
20、定义与维护缺省的或用户自定义的属性关系。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能n工程变更管理：n工程变更是生产过程中经常出现的重要活动。在一个企业中，工程变更往往有规范的过程约束与流程控制，所以，它与工作流管理总是密不可分的。工程变更包括工程变更请求与工程变更指令两部分内容。下游人员（如生产人员、组装人员等）发现问题后，必须及时向上游人员（如设计人员）提出更改请求。在提出更改请求时，要求说明更改原因，指明更改内容，并将更改请求提交流程管理部门进行审批，只有通过审批签发的更改请求才能赋予实施。在接到正式的更改单对原信息修改完毕后，要求通知到相关人员，并要求修改受影响的信息。7.3 PDM系统
21、的主要功能系统的主要功能n其它：n浏览与圈阅。浏览PDM中存储的各种类型的文本文件或图像文件；利用图形覆盖技术对浏览的文件进行圈点和注释，某些高级的浏览工具还能提供图像的装配与合并。n电子协作。实现人与PDM数据之间高速、实时的交互功能，包括：电子会议的流程管理，网上用户管理，网上共享信息咨询，电子公告牌，电子论坛。n系统定制与集成工具。系统定制对已有的商用PDM系统作“客户化”定制，以符合企业的使用习惯；集成工具使不同应用系统间能够共享信息，以及对应用系统所产生的数据进行统一管理。7.3 PDM系统的主要功能系统的主要功能n进入21世纪，人们认识到企业的生命在于能够快速响应市场变化，推出创新
22、的产品，这就要求企业能够随时共享生命周期中能够重复利用的企业产品财富，才能在短时期内推出创新产品，因此，PLM的理念应运而生，成为参与全球竞争的一种战略方法。n在从PDM的基础上发展、延伸与形成PLM的过程中，人们在不同时期，从不同的角度对它进行了说明和解释，但迄今为止还没有形成统一的定义。7.4 PLM的产生与定义的产生与定义n美国CIMdata公司的观点：PLM是一种战略性的业务模式，应用各种业务解决方案，支持产品信息在全生命周期内的创建、管理、分发和使用。n美国AMR公司的观点：PLM是一种技术策略，把跨业务流程和单点应用集成起来，为制造业建立一个实时共享的产品信息平台；PLM不会是某一
23、软件厂商的单独的系统，它将使用各种集成技术来整合已有的系统。n美国Aberdeen公司的观点：PLM是覆盖从产品诞生到消亡的产品生命周期全过程的、开放的、互操作的一整套应用方案，构成企业信息化的环境。其关键是要有一个企业产品的中心知识库，用来记录所有的产品信息。7.4 PLM的产生与定义的产生与定义n广义的PLM定义：从理念上说，PLM是对产品生命周期信息管理的新模式，是实现企业信息化的战略性的业务解决方案；从目标上说，PLM能够管理产品生命周期中与产品相关的所有信息和与产品相关的所有过程，包括产品需求、设计、采购、生产、销售和售后服务等；从系统实现上说，PLM是在一种框架（或平台）上集成的一
24、套软件和服务，以构成产品协同开发和协同管理的环境。n狭义的PLM定义：PLM是一种软件，它按照PLM的理念，成功地实现了从PDM向PLM的转变，成为企业实现信息化、创新产品开发和管理的重要基础设施。7.4 PLM的产生与定义的产生与定义nPLM是企业信息化的一种解决方案。该解决方案不是单项技术的单纯应用，而是管理与技术的密切结合。nPLM的应用范围。覆盖企业或虚拟企业中产品生命周期的4类活动，即产品设计、生产制造、产品营销和运作支持（指基础设施、人力、财务、制造资源等）。nPLM的管理对象。管理产品生命周期中的产品数据和相关过程，过程指设计过程、制造过程和服务过程等。nPLM的实现。构建PLM
25、框架，以PDM为核心，与CAD、CAE、CAM、ERP、SCM、CRM及企业其他应用系统集成，组成PLM系统。7.5 PLM的特点的特点n基于PLM的思想，根据产品生命周期所需的各种支持，一个完整的PLM系统功能框架如下图所示。7.5 PLM的特点的特点n产品组合管理。包括项目管理、计划管理、报文等功能。主要用来监护多个产品开发项目，获取项目的财务信息、进展状态、风险评估、分配项目开发资源等。目前，大部分PLM商用软件在这方面的功能并不理想。n客户需求管理。包括需求情息管理、客户偏好分析、订单管理等功能。主要用来系统地采集、分析客户和市场需求，根据获得的需求信息评估本企业的产品设计和制造状况。
26、目前，有些PLM商用软件提供此项功能，但功能并不强大。7.5 PLM的特点的特点n协同产品设计。包括CAD工具集成、协同管理、浏览批注等功能。由于CAD软件在这方面的功能很强，因此，PLM系统的主要作用是将它们集成起来。n产品数据管理。包括前面1.3节中叙述的全部功能。这些PDM功能也是PLM系统的核心功能，目前商用PLM系统都有这些功能，只不过功能的强弱有所不同。n采购管理。包括采购战略、供应商管理、采购更改等。主要用来支持报价、招标、投标、采购评价、采购过程等活动，以便采购到满意的材料、标准件、零件和部件，降低产品成本，提高产品质量。7.5 PLM的特点的特点n简单地说，PDM是PLM的基础，PLM是PDM功能的延伸。n从理念上说，PDM主要关注的是产品设计与制造阶段的技术与管理问题，为此提出了PDM的解决方案；而PLM则关注产品生命周期中的所有技术与管理问题，为此提出了更全面的解决方案，常常被誉为“战略性的”、“新模式”、“新管理”、“新策略”等。由此可以看出，PDM所管理的数据对象主要是工程设计和制造数据，其应用范围也主要是工程设计部门；而PLM所管理的数据对象是在生命周期各阶段所产生的数据，其应用范同也覆盖生命周期的各个阶段。7.6 PLM与与PDM的关系的关系