PDM在CAD/CAPP集成中的应用

一、 CAD、CAPP应用中存在的问题 应用CAD、CAPP系统以后，计算机上迅速产生大量的电子文档，对于大型企业更是如此，如何保证电子文档的完整性、一致性和正确性是应用CAD、CAPP系统后所面临的一个大问题。大部分企业一般没有专用的图文档管理系统，只是利用共享目录结构对电子文档进行简单的管理，没有权限控制、没有版本控制、没有层次结构、没有高效简便的查询手段、没有入库提交机制。这导致电子文档查询困难、共享程度不高，数据信息传递速度缓慢，利用率低下。许多企业的设计BOM、工艺BOM无法由CAD、CAPP系统自动生成，依然存在大量的手工劳动和重复输入。不仅如此，这种简单的电子文档管理还存在很大的安全隐患。也就是说，大部分企业目前无法保证电子文档的完整性、一致性和正确性。 我们知道，应用计算机系统的最大效益来自于集成和共享。CAD、CAPP虽然可以显著提高设计、工艺效率，但如果不能实现集成和共享，那么他们所产生的效益还是有限的，这就是当前企业对CAD、CAPP应用效益产生疑惑的一个原因。因此CAD必须提供CAPP所需要的信息，同样，CAPP也必须为生产部门提供共享数据，由于设计、工艺处于企业生产的上游，他们产生的数据是企业源头信息，因此CAD/CAPP的集成以及CAD、CAPP与后续管理信息系统的集成具有特别重要的意义，只有实现了集成，才能形成连续的信息流，才能进一步提高CAD、CAPP的应用效益，才能从整体上提高企业的运营效率。但是，CAD、CAPP这些计算机辅助技术是单独发展起来的，这些技术的应用多为分散孤立的单项应用，他们本身并不具备互相集成的能力，不能实现系统之间信息的自动化传递和交换，存在大量的二次重复输入问题，在企业实际应用中，就形成了许多自动化的信息孤岛。 CAD、CAPP的应用给企业的技术工作带来了全新的面貌，但其发展又暴露了先进的技术手段与落后的管理模式之间的矛盾。随着CAD、CAPP的全面应用，电子数据越来越多，技术工作方式正在悄然发生变化，基于纸介质的管理模式正慢慢地丧失其有效性，随着时间的推移，必将不能适应电子数据和计算机工作模式的管理要求。现在许多企业在实施CAD、CAPP系统以后，依然沿袭传统的基于纸介质的管理模式，严重阻碍了CAD、CAPP系统应用效益的进一步发挥。 如何实现电子文档的有效管理，CAD、CAPP系统之间如何实现信息集成、数据共享，业务管理如何满足计算机工作模式的要求已成为企业信息化进一步发展必须解决的问题，源于制造业的产品数据管理（Product Data Manager）技术经过近二十年的发展，很好地解决了上述问题，成为企业信息化的集成平台。    二、PDM概述
PDM是以软件技术为基础，以产品为核心，实现产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。与产品有关的数据信息包括任何属于产品的数据，如：CAD/CAPP/CAM/CAE文件、产品结构、电子文档、扫描图像、数据库文件等等。与产品有关的过程包括任务分派流程、审批/发放流程、工程更改流程、机构关系等，以及产品生命周期的各个方面。PDM技术的出现主要是为了解决制造业在普及了CAx单元技术之后存在的信息孤岛问题，实现企业的信息集成和过程集成。 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。 作为20世纪末出现的技术，PDM继承并发展了CIM等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享 PDM系统涉及的大量原始信息来自许多其他应用系统，如CAD、CAPP，因此，它的主要特征是集成性，通过完善的接口实现PDM与应用系统之间的数据共享和交流。它支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络和不同数据库。CAD、CAPP等系统都通过PDM交换信息，从而真正实现了CAD、CAPP、CAM的无缝集成。 PDM是数字化环境里的管理工具，解决CAD、CAPP等系统应用带来的管理问题，如文件存储、入库、分类、查询、共享、借用、信息提取、产品结构管理、配置管理、版本管理、安全性等，利用动态流程管理提高计算机工作模式下的业务管理水平，最终实现无纸化办公 。PDM是CAD/CAPP的集成平台，是信息传递与沟通的桥梁，PDM有机地组织与产品相关的完整生命周期的全部数据，因此它维护着产品的一个全局模型，并且保证了信息的唯一性和一致性，这就使得“在正确的时间把正确的信息以正确的方式传给正确的人”真正成为可能。 PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：配合CAD工具的PDM系统、专业PDM产品和PDM的标准化阶段。目前国内外已有许多著名的PDM软件，如：SDRC公司Metaphase、EDS公司的IMAN、PTC公司的Winchill、IBM公司的Product Manager、开目公司的KMPDM等，它们基本上代表了国内外在PDM技术上的最高水平。当前PDM产品大多采用分布式的客户机/服务器（client/server）结构，服务器端负责公共数据的存储、多用户的同步等功能，客户端主要负责与用户的交互、客户私有数据的管理等。PDM系统的一般体系结构如图1所示： #p#分页标题#e# 图1、PDM系统的一般体系结构 PDM的主要功能可以归纳为三大类： ?       数据管理——文档分类管理、产品结构管理、数据查询、数据处理； ?       过程管理——工作管理、流程管理、痕迹管理； ?       产品配置管理——零部件分类管理、零件构型管理。     三、实施PDM，集成CAD/CAPP
   1.PDM实施要点     PDM的实施是“三分技术，十分数据，十二分管理”。     PDM重在实施。PDM是一种使能技术，它提供了一种组织、管理和利用产品数据的模式、机制与能力，每个企业，其产品、体制、流程甚至习惯和文化都是各不相同的，如果不结合企业的实情，脱离企业的实际，PDM将变得一文不值。因此，要使PDM系统真正在企业发挥作用，就必须经过一个实施的过程，使PDM的管理能力与企业的具体情况融合起来，成为本企业自己的PDM系统。       企业要有这样的思想认识，PDM是一个管理项目，而不仅仅是IT项目。它涉及到企业管理领域，要求企业流程的重组和优化，如新产品开发打破了原来按功能部门的串行工作方法，而是采用并行工程方法。所以它要求管理人员，特别是高级管理人员的参与。     企业在实施PDM系统前，必须首先全面分析企业对PDM的需求，编制一个详细的企业需求说明书，制订评价供应商及挑选PDM系统的标准。注重产品的开放性及供应商的系统实施能力，即技术支持、二次开发、咨询和培训的能力，同时必须加强对员工的培训。
    2.一个PDM实施方案     在企业PDM应用中，流程管理是最大的难点，实施风险很大。因此我们在企业PDM应用中提出重点实施产品数据管理、产品配置管理，简化流程管理的实施建议。     在我们的实施方案中，PDM系统应实现CAD、CAPP系统的集成，以产品结构树为中心，统一管理CAD、CAPP文档及有关的产品数据，紧紧围绕产品结构树展开管理功能。     按照我们的实施方案，PDM系统应实现这样的功能框架：     项目负责人在PDM系统中利用产品配置功能建立产品结构树根节点，根据设计要求在根节点下建立部件节点，并将部件节点分发给责任工程师。产品配置可以手工建立，也可利用标准部组件建立。任务分派及流程管理以节点授权方式，在结构树上可视、灵活地进行。     责任工程师进入PDM系统后，显示任务清单，并可在相应节点下进行部件设计，建立组件节点，分发组件节点。在组件节点下可进行组件设计，建立支组件节点、零件节点，进行支组件、零件设计。CAD软件由PDM系统中启动，产生的数据文件直接“挂”在结构树的相应节点上，上下节点数据互相关联、自动协调。     工艺设计在相应节点进行，由PDM系统激活CAPP软件，产生的数据文件也“挂”在结构树的相应节点上，通过结构树，可直接共享CAD产生的设计图纸、设计BOM等设计信息。     在设计过程中，结构树、图纸、工艺文件、计算书、说明书等电子文档全部存储在服务器中，并与结构树上有关节点相关联。系统应具备功能强大的分类查询功能，提供产品结构树多视图管理，如设计视图、工艺视图、标准件视图、借用件视图、按专业组显示、按设计人员显示等，不同的文档、不同状态的文档用不同的图标、不同的颜色表示。按节点显示图示化进度信息，能提示脱期预警信息。经过审批流程的文档自动提交入库，入库文档的修改具备严格的流程控制，提供版本管理功能，能保存文件的不同版本。系统应具有严格的权限控制，保证数据的完整性、一致性和正确性。有权限者可随时查看、共享设计图纸、工艺文件，了解工程设计进度、任务分派情况。图纸设计完成后，由设计BOM模块在相应节点自动生成零件清单、组件清单、总清单等，工艺卡片编制结束后，由工艺BOM模块在相应节点自动生成材料定额、工装一览表、各类明细表等。通过节点，可以方便地找到与该节点有关的所有信息。系统中预先建立标准件库、材料供应目录，提供方便快速的在线查询、调用功能，提供借用设计功能。     #p#分页标题#e#设计、工艺完成后，将产生一棵完整的结构树，在树上层次分明地存储一项工程或产品的所有设计图纸、工艺卡片、设计清单、工艺清单，甚至可以包括计算书、说明书等产品技术资料，提供丰富的分类查询统计功能，这将显著提高技术资料的查找速度和利用率，技术信息可以方便地流转到下道工序。完工的节点数据提交档案部门管理，权限归档案部门所有，档案部门进行归档登记，将节点数据复制到归档介质（如光盘），在此基础上，实现产品技术文档的电子化归档。     原有的CAD、CAPP文档应用BOM展开功能，自动进入PDM系统，由PDM系统根据BOM信息生成产品结构树。 某公司PDM软件界面如图2所示： 图2、某公司PDM软件界面      四、结束语
应用PDM系统集成CAD/CAPP，可以提高CAD/CAPP应用水平和应用效益，逐步实现技术部门信息化，为企业信息化提供源头信息。同时PDM系统的实施也存在很大的难度，必须慎重对待。我们认为对于CAD应用比较深入，应用水平较高的企业，对于已经实施或正准备实施CAPP系统的企业，可以考虑实施PDM系统，提高系统集成水平，稳步推进企业信息化建设。