引言 

    隨著企業(yè)自動化程度的提高，有效地管理好企業(yè)中的各種信息變得日益重要和迫切。目前，由于各企業(yè)自動化水平的不同，對信息管理的要求也不一樣。大致有下面四種不同的情況和要求：

    (1)大量工程圖紙和技術(shù)文檔的計(jì)算機(jī)化管理。一個(gè)企業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展，積累了大量的、豐富的圖紙、文檔等技術(shù)資料，這些資料的管理和維護(hù)占用了大量的空間資源和人力資源，人們希望借助計(jì)算機(jī)將它們有效地管理起來、在節(jié)省存儲空間和人力資源的同時(shí)，能夠很好地滿足在用戶需要時(shí)可方便、快捷地查詢與獲取所需文檔的要求，這是目前一些大中型企業(yè)普遍需要解決的問題。  

    (2)企業(yè)已有一定的自動化基礎(chǔ)，已經(jīng)實(shí)施了CIMS的部分單元技術(shù)，如輔助設(shè)計(jì)(CAD)、工程分析(CAE）、NC編程(CAM)、工藝規(guī)劃（CAPP）、制造資源規(guī)劃(MRPII）等，計(jì)算機(jī)分布在企業(yè)的各個(gè)部門，并通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起。但由于各部門所采用的硬件平臺、支撐軟件與應(yīng)用軟件的不同，而產(chǎn)生了大量的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)。如何對這些種類繁多的，不同部門之間共享的異地異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理是目前自動化程度較高的企業(yè)亟待解決的問題。

    (3)在某些大型產(chǎn)品開發(fā)的過程中，如在飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造中，涉及分布在不同地區(qū)的多個(gè)企業(yè)及各個(gè)企業(yè)不同部門之間的協(xié)同工作問題，如何以先進(jìn)的信息管理手段支持異地設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的安全、可控以及數(shù)據(jù)的頻繁修改，而不至于造成數(shù)據(jù)混亂和形成許多冗余甚至是無用的“信息垃圾”，這也是我國當(dāng)前新的大、中型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中面臨的急待解決的技術(shù)難題。

    (4)許多企業(yè)為了使自己在競爭中立于不敗之地、積極尋求能夠縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本的途徑。并行工程（CE)作為一種提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的新方法，已在國內(nèi)外受到廣泛重視。它把先進(jìn)的管理思想和先進(jìn)的自動化技術(shù)結(jié)合起來，采用集成化和并行化的思想設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程，在產(chǎn)品開發(fā)階段就充分考慮到產(chǎn)品生命周期中各個(gè)環(huán)節(jié)的影響，力爭設(shè)計(jì)一次成功，并在設(shè)計(jì)的同時(shí)，盡可能將產(chǎn)品開發(fā)過程中的其它階段往前提。

    CE對信息管理技術(shù)提出了更高要求，不僅要求對產(chǎn)品信息作統(tǒng)一管理與控制，而且要求能支持多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜胰后w的協(xié)同工作(Teamwork)，并要求把產(chǎn)品信息與開發(fā)過程有機(jī)地集成起米，做到把正確的信息在正確的時(shí)間以正確的方式傳遞給正確的人。目前，基于網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫的一般信息管理技術(shù)滿足不了上述要求。它存在以下不足：

    ①面向記錄，不能很好地管理文檔與文件等；

    ②不支持過程管理與控制；

    ③缺乏協(xié)同工作支持機(jī)制等。

    這些缺點(diǎn)導(dǎo)致它們在處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如圖形、圖像、文檔等）時(shí)顯得力不從心；數(shù)據(jù)誤置；結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理的不統(tǒng)一。設(shè)計(jì)人員已經(jīng)對數(shù)據(jù)作了修改卻無法通知后續(xù)人員，造成后續(xù)人員在舊的數(shù)據(jù)版本上浪費(fèi)大量的時(shí)間，甚至造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。PDM技術(shù)是用于解決產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理問題的一門新技術(shù)，它把數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理能力、網(wǎng)絡(luò)的通訊能力、文件系統(tǒng)的文件管理能力以及其自身的數(shù)據(jù)控制能力結(jié)合在一起，通過有效地管理和控制所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息，可以滿足企業(yè)對信息管理較高層次的需求。

1 PDM的開發(fā)

    PDM技術(shù)出現(xiàn)在80年代初期，目的是為了解決大量工程圖低、文檔的計(jì)算機(jī)化管理問題，而后逐漸擴(kuò)展到產(chǎn)品開發(fā)過程中的三個(gè)主要領(lǐng)域，即：

    (1)設(shè)計(jì)圖紙和電子文檔的管理；

    (2)材料報(bào)表(BOM)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理；

    (3)工程更改單(Engineering Change Orker，ECO)的跟蹤與管理。

    隨著網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，以及主從結(jié)構(gòu)(Client Server)與面向?qū)ο?O-O)技術(shù)的使用，最近兩年，PDM技術(shù)產(chǎn)生了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在國外企業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用，在國內(nèi)企業(yè)中也受到廣泛關(guān)注。但是，迄今人們還未能給它一個(gè)確切的定義。1995年，主要致力于PDM技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成技術(shù)研究與咨詢的國際咨詢公司，CIMdata公司總裁的Ed Miller給出了PDM的簡單定義：“PDM是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括產(chǎn)品規(guī)范、電子文擋、CAD文件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、存取權(quán)限等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程（包括工作流程的定義與管理等）的技術(shù)”。而Gartner Group公司的Burdick D，則把PDM定義為：“PDM是在企業(yè)范圍內(nèi)為設(shè)計(jì)與制造構(gòu)筑一個(gè)并行化產(chǎn)品協(xié)作環(huán)境（ConcurrentArt-to-Product Environment-CAPE，由供應(yīng)、工程設(shè)計(jì)、制造、采購、市場與銷售、客戶等構(gòu)成）的關(guān)鍵使能器。一個(gè)成熟的PDM系統(tǒng)能夠使所有參與創(chuàng)建、交流、維護(hù)設(shè)計(jì)意圖的人們在整個(gè)信息生命周期中自由共享與產(chǎn)品相關(guān)的所有異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括圖紙與數(shù)字化文檔、CAD文件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等。”從上面兩個(gè)定義可以看出，PDM可以是狹義上的，也可以是廣義上的。從狹義上講，PDM僅管理與工程制造相關(guān)的領(lǐng)域內(nèi)的信息，而從廣義上講，它可以覆蓋到整個(gè)企業(yè)中從產(chǎn)品的需求、研究與開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程制造、銷售、服務(wù)與維護(hù)等各十領(lǐng)域、全生命周期中的信息。

2 PDM的開放式體系結(jié)構(gòu)

    由于PDM技術(shù)在企業(yè)的實(shí)施，將為企業(yè)的工程數(shù)據(jù)管理與過程的自動化管理提供統(tǒng)一的支持環(huán)境，并以它作為工程部門的集成框架，支持下同計(jì)算機(jī)硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的集成、以便能滿足不同企業(yè)的不同用戶的需求，所以PDM系統(tǒng)必須有很好的開放性（如圖1所示的企業(yè)層PDM框架）。PDM的開放性體現(xiàn)在三個(gè)方面：

圖1 企業(yè)層PDM框架

    (1)對基礎(chǔ)環(huán)境的適應(yīng)性

    PDM系統(tǒng)以分布式網(wǎng)絡(luò)、主從結(jié)構(gòu)、圖形化用戶接口(GUI)及數(shù)據(jù)庫管理四方面技術(shù)作為它的基礎(chǔ)環(huán)境。與基礎(chǔ)環(huán)境的連接是通過不同的口來實(shí)現(xiàn)的，如中性O(shè)S接口、中性的數(shù)據(jù)庫接口、中性的圖形化用戶接口以及中性的網(wǎng)絡(luò)接口等。

    (2)PDM內(nèi)核的開放性

    PDM內(nèi)核的開放性體現(xiàn)在面向?qū)ο?O-O)的建模方法，可以幫助用戶方便地定義或擴(kuò)展原有數(shù)據(jù)模型，同時(shí)提供動態(tài)的數(shù)據(jù)字典及動態(tài)的規(guī)則處理器，以滿足用戶對系統(tǒng)不同定制的要求。

    (3) PDM框架的插件功能/工具封裝

    為了使不同的應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠共享信息，以及對應(yīng)用系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，就必須提供中性的應(yīng)用接口把外部應(yīng)用系統(tǒng)“封裝”到PDM系統(tǒng)中，作為PDM新增的一個(gè)子模塊，并可以在PDM環(huán)境下方便地運(yùn)行。所謂“封裝”，即是通過應(yīng)用接口將一個(gè)應(yīng)用集成到另一個(gè)應(yīng)用中，使得該應(yīng)用的功能可以從另一應(yīng)用中方便啟用。大多數(shù)應(yīng)用程序都可以以工具的方式封裝到PDM中，有些應(yīng)用，如自身提供定制接口，也允許將PDM封裝到應(yīng)用中。封裝涉及與各應(yīng)用相關(guān)的規(guī)則的辨識以及對應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型的辨識，同時(shí)也規(guī)定了應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的條件及應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在PDM中自動存儲的方式。插件功能／工具封裝的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 插件功能／工具封裝的結(jié)構(gòu)圖

3 PDM系統(tǒng)的主要功能

    PDM系統(tǒng)為企業(yè)提供了一種宏觀管理和控制所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息的機(jī)制。PDM的功能可分成三部分，見圖3。

圖3 PDM的功能

    (1)電子倉儲功能(Engineering Document Management or VauLt)

    電子倉儲功能PDM系統(tǒng)最基本、最核心的功能模塊，由管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）以及指向描述產(chǎn)品不同方面的物理數(shù)據(jù)和文件的指針?biāo)�組成。由于安全性、正確性及一致性是PDM系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)之一，所以用戶在存取PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)時(shí)都要通過入庫(check-in)與出庫(checkour)功能來檢驗(yàn)。一個(gè)完全分布式的電子倉庫允許用戶在企業(yè)范圍內(nèi)能迅速無縫地訪問產(chǎn)品的相關(guān)信息，而不用考慮用戶和數(shù)據(jù)的物理位置。

    (2)面向用戶的使用功能(User FuncTions)

    PDM系統(tǒng)提供了五種面向用戶的基本使用功能，分別為文檔控制、變更控制、配置管理、設(shè)計(jì)檢索與零件庫和項(xiàng)目管理。

    文檔控制(Documenr ConTrol)：將電子倉儲功能中的入庫／出庫、記存(Rigister)與工作流程(Workflow)管理功能中的校對(Review)、審簽(Approve)、發(fā)布(Release)等過程結(jié)合起來，另加應(yīng)用程序調(diào)用(lnvoke)，將處理過的文檔通過元數(shù)據(jù)(Meradata)交由系統(tǒng)控制。

    變更控制(Change Control)：定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)變更的工作流程、驗(yàn)證其正確性，根據(jù)其完成情況控制其狀態(tài)的變化、以及查詢與維護(hù)歷史記錄。

    配置管理(Configuration Managemenr)：以電子倉儲功能為底層支持，以BOM為其組織核心，把定義產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織、控制和管理，并在一定目標(biāo)或規(guī)則約束下向用戶或應(yīng)用系統(tǒng)提供產(chǎn)品的不同結(jié)構(gòu)視圖（如As-designed，As-manu—facruring等），并支持與MRP II的集成。

    設(shè)計(jì)檢索與零件庫(Design  Rerieval and ComponenT Lihra ries)：任何設(shè)計(jì)都是設(shè)計(jì)人員智慧的結(jié)晶，一個(gè)企業(yè)日積月累的設(shè)計(jì)結(jié)果既是企業(yè)極大的智力財(cái)富，也是任何新的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。此功能旨在為企業(yè)最大限度地利用已有成果設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品，它包括對企業(yè)已有零件（標(biāo)準(zhǔn)件、常用件、普通零件等）按其屬性關(guān)系進(jìn)行管理，并提供基于屬性的查詢功能。

    項(xiàng)目管理(Project Managemenr)：任何一個(gè)產(chǎn)品都可以看作是由一個(gè)項(xiàng)目或若干個(gè)子項(xiàng)目構(gòu)成的，項(xiàng)目管理器旨在對開發(fā)過程及其進(jìn)度進(jìn)行管理與監(jiān)控。但項(xiàng)目管理目前仍是PDM系統(tǒng)中必須進(jìn)一步開發(fā)的功能。大多數(shù)PDM系統(tǒng)只能對其工作流程用其狀態(tài)信息進(jìn)行管理與監(jiān)控，還不能上升到對整個(gè)項(xiàng)目的管理。

    (3)實(shí)用化的支持功能(Urility Functions)

    PDM系統(tǒng)接受用戶的應(yīng)用請求后．在系統(tǒng)內(nèi)部需耍有相應(yīng)的處理方式的支持，這些方式包括通知及通訊(Norificarion and Communicarion)、數(shù)據(jù)傳遞(DaTa transfer)、數(shù)據(jù)翻譯(Daratranslation)、圖象服務(wù)(lmage Service)、系統(tǒng)管理(Sysrern Admimsrrarion)等。通過這些實(shí)用化技術(shù)的支持．使得上述使用功能得以順利實(shí)現(xiàn)、

4 CAD/CAM、CIMS與PDM的關(guān)系

    傳統(tǒng)的CAD/CAM集成是基于網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的，它主要解決CAE/CAD/CAPP/CAM功能單元之間的信息集成與功能集成，而集成的主體對象是零件，而不是整個(gè)產(chǎn)品。它對單個(gè)零件的產(chǎn)品信息的描述可以很詳細(xì)。甚至有國際標(biāo)準(zhǔn)(如IGES、STEP)的支持，以便支持不同功能單元之間的信息集成（如CAD/CAE集成、CAD/CAPP的集成等），但它缺乏對整個(gè)產(chǎn)品的宏觀管理與協(xié)調(diào)的手段。而PDM則是應(yīng)多元性數(shù)據(jù)管理與集成的需要而產(chǎn)生的，旨在解決地理上分布式的，計(jì)算機(jī)環(huán)境復(fù)雜的、多用戶協(xié)怍的、多功能需求的多類型、大容量數(shù)據(jù)的管理與控制問題。

    PDM真正以產(chǎn)品為核心，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將不同零、部件信息、宏觀上集成起來。它不僅提供產(chǎn)品的信息集成，同時(shí)還可以提供工具的封裝與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的支持環(huán)境，以及企業(yè)活動的管理與監(jiān)控，如設(shè)計(jì)變更管理、設(shè)計(jì)過程管理等，為企業(yè)從CAD/CAM集成走向CIMS技術(shù)的更高階段一并行工程提供了必要的支持環(huán)境。

    PDM系統(tǒng)主要著眼于宏觀上的管理與控制，它不能解決、更不能代替于零件的CAD/CAM集成本身要解決的技術(shù)問題，因此有了PDM并不等于什么集成問題都解決了。

    PDM技術(shù)不等于CIMS技術(shù)或CIMS集成，但是它可使CIMS技術(shù)在更高的技術(shù)起點(diǎn)上來實(shí)施，更能有效、方便地解決企業(yè)在實(shí)施自動化過程中存在的實(shí)際問題和可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)混亂。

    PDM軟件不同于CAD/CAM軟件．CAD/CAM軟件要求客戶適應(yīng)軟件的操作模式。而PDM軟件則要求軟件操作符合企業(yè)的使用習(xí)慣．因此必須利用PDM系統(tǒng)的開放性，對其作“客戶化”定制與修改，所以必須有較強(qiáng)的技術(shù)支持，否則難發(fā)揮PDM系統(tǒng)的功效。

5 結(jié)束語

    PDM是目前世界上相當(dāng)熱門的、且飛速發(fā)展的技術(shù)，據(jù)美國CIMdata公司預(yù)估，今后五年將以30%的年增長率發(fā)展。其帶來的教益也是相當(dāng)可現(xiàn)的。通過減少用戶的信息查詢時(shí)間及設(shè)計(jì)變更的通告時(shí)間以及設(shè)計(jì)人員之間方便的協(xié)作環(huán)境，可使新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短30%以上。

    PDM技術(shù)為我國實(shí)施企業(yè)設(shè)計(jì)過程自動化或CIMS技術(shù)的大、中型企業(yè)不可缺少的支撐技術(shù)。如能早一點(diǎn)在方案設(shè)計(jì)中考慮這一點(diǎn)，將會大有裨益，市場上PDM軟件已有不少，其各自的功能特點(diǎn)及可解決的工程問題的著眼點(diǎn)也不完全相同，因此企業(yè)選用PDM軟件時(shí)一定要了解清楚某-PDM軟件的功能特點(diǎn)及自身要解決的問題的關(guān)鍵所在，這樣才能選出緊佳性能/價(jià)格比的軟件系統(tǒng)。

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本文標(biāo)題：PDM-CAD/CAM集成與工程數(shù)據(jù)

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