1 引言

    “運(yùn)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”已成為我國的一項(xiàng)基本國策，隨著信息化技術(shù)在企業(yè)的推廣和應(yīng)用，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)作為企業(yè)CAD/CAE/CAPP/CAM信息化集成的關(guān)鍵平臺被越來越多的制造企業(yè)所重視，PDM管理了企業(yè)中所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)，將傳統(tǒng)的人工繪制圖紙與機(jī)械零件設(shè)備CAD/CAE/CAPP/CAM圖檔及資料、產(chǎn)品物料清單、工程規(guī)格文件、更改單等資料一同納入管理，同時(shí)保證數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)中正確、通暢的傳遞。PDM能夠向前端集成各種CAD設(shè)計(jì)軟件，直接得到并管理來自不同CAD環(huán)境的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)源；同時(shí)向后端集成CAPP，ERP系統(tǒng)，將設(shè)計(jì)信息準(zhǔn)確的傳遞給工藝和生產(chǎn)環(huán)節(jié)；讓研發(fā)人員能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就考慮到生產(chǎn)的成本和可行性等問題。

    目前，發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息化，尤其在歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國家中，PDM的應(yīng)用比較廣泛，也較為成功。據(jù)國外資料統(tǒng)計(jì)，實(shí)施PDM至少能降低工程成本10%，可縮短產(chǎn)品生命周期20%，減少工程變更控制時(shí)間30%，減少工程變更數(shù)量40%。同時(shí)可縮短引入新產(chǎn)品的時(shí)間，降低開發(fā)新產(chǎn)品的成本和新產(chǎn)品本身的成本，改進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量。美國CIMdata公司調(diào)查的企業(yè)中，有98%的美國企業(yè)都已經(jīng)實(shí)施或正在實(shí)施PDM。而我國大部分中小企業(yè)甚至國有企業(yè)仍然處于產(chǎn)品開發(fā)周期長、市場響應(yīng)速度慢以及管理效率低下的困境之中。在產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)銷售的過程中缺乏一個(gè)全局信息化模型，在工程變更、流程控制、企業(yè)各部門間的數(shù)據(jù)共享與管理上都存在著困難，很多企業(yè)都有大量的異構(gòu)電子化文檔甚至是紙質(zhì)文檔，在產(chǎn)品信息的分類、檢索、審批、更改和發(fā)放等方面存在著工作量大、過程繁瑣等問題。雖然有些企業(yè)實(shí)施了PDM系統(tǒng)，但很多都只是簡單實(shí)現(xiàn)了圖檔管理，功能開發(fā)不全，應(yīng)用不方便，遠(yuǎn)沒發(fā)揮出PDM系統(tǒng)應(yīng)有的作用，因此如何有效地實(shí)施PDM系統(tǒng)并成功地在企業(yè)中運(yùn)行已成為一項(xiàng)重要的系統(tǒng)工程。

    PDM技術(shù)的作用正被越來越多的中國企業(yè)認(rèn)可和接受，應(yīng)用適合企業(yè)自身特點(diǎn)的PDM系統(tǒng)，對于提高企業(yè)的市場競爭能力，增加企業(yè)綜合實(shí)力將起到非常顯著的效果。PDM技術(shù)正逐漸成為支持企業(yè)過程重組(BPR)，實(shí)施并行工程(CE)，CIMS工程的關(guān)鍵技術(shù)，也是推動(dòng)當(dāng)前企業(yè)改革和提高自身競爭力的必備手段。

2 企業(yè)實(shí)施PDM系統(tǒng)的需求與規(guī)劃

    2.1 企業(yè)實(shí)施PDM系統(tǒng)的需求

    筆者以某單位實(shí)施PDM項(xiàng)目為案例，討論在PDM系統(tǒng)開發(fā)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、工作流程管理、系統(tǒng)集成與二次開發(fā)等幾個(gè)關(guān)鍵模塊的功能規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)方法。該企業(yè)目前已應(yīng)用了三維CAD設(shè)計(jì)技術(shù)，隨著企業(yè)信息化進(jìn)程的不斷深入和三維設(shè)計(jì)軟件在企業(yè)應(yīng)用的推廣，對三維數(shù)據(jù)管理的要求也日益迫切，要求系統(tǒng)要管理模型文件、工程圖紙、模型屬性數(shù)據(jù)等，使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)達(dá)到高度共享，保證3D虛擬設(shè)計(jì)在一個(gè)統(tǒng)一并行的集成環(huán)境下進(jìn)行，確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性和完整性。在這種情況下，原有的管理系統(tǒng)由于其管理范圍和功能有限，該企業(yè)因此引入了SolidWorks公司的PDM解決方案——PDMWorks，提出以三維CAD為核心，以PDM技術(shù)為企業(yè)信息化的基礎(chǔ)，逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)、制造、管理的全面信息化構(gòu)想。用先進(jìn)的信息技術(shù)，優(yōu)化企業(yè)的研發(fā)流程，提升企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)能力，對研發(fā)人員積累的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行更好的管理和共享，為企業(yè)高速穩(wěn)定發(fā)展將打下良好的基礎(chǔ)。

    PDM系統(tǒng)首先能將企業(yè)從現(xiàn)有的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，建立覆蓋企業(yè)的數(shù)據(jù)平臺，構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品知識庫，加強(qiáng)對已有知識的重復(fù)利用，加快新品的研發(fā)速度，同時(shí)釋放設(shè)計(jì)人員的大部分精力，使其能夠投入到創(chuàng)新工作中。在數(shù)據(jù)管理和安全的數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，PDM能將管理產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)師在多CAD的異構(gòu)環(huán)境下協(xié)同工作，同時(shí)設(shè)計(jì)與工藝、制造在共享的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)并行工程；PDM在產(chǎn)品的研制過程中對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行版本管理，保證所使用的都是正確的版本，保證了更改和借用的完整可控。從該企業(yè)的信息化規(guī)劃來說，PDM將作為至關(guān)重要的一環(huán)串聯(lián)起產(chǎn)品上下游的數(shù)據(jù)，與CAD等設(shè)計(jì)平臺、ERP生產(chǎn)管理平臺一起搭建該企業(yè)的數(shù)字化管理平臺。

    2.2 企業(yè)實(shí)施PDM系統(tǒng)的規(guī)劃

    本系統(tǒng)基于Solidworks EntERPrise PDM平臺，采用.net平臺的C#為開發(fā)工具，以MS SQL Server為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為四層：支持層、對象層、功能層和用戶層，如圖1所示。

    圖1 EPDM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

    EPDM系統(tǒng)的運(yùn)行需要網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和各種應(yīng)用軟件的支撐。因此其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及硬件配置應(yīng)該是一套完整、可靠、自內(nèi)而外的安全控制體系，本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及硬件配置如圖2所示。

    圖2 某企業(yè)PDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及硬件配置

3 實(shí)施PDM系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的功能規(guī)劃案例

    3.1 EPDM系統(tǒng)架構(gòu)

    企業(yè)應(yīng)用PDM系統(tǒng)，能為企業(yè)的工程數(shù)據(jù)管理與過程的自動(dòng)化控制提供統(tǒng)一的支持環(huán)境，并以其作為企業(yè)產(chǎn)品的集成框架，由于每個(gè)企業(yè)都有自己獨(dú)特的產(chǎn)品管理流程，公司規(guī)模也各不相同，所以在實(shí)施EPDM系統(tǒng)的時(shí)候需要根據(jù)企業(yè)自身的特點(diǎn)，選擇服務(wù)器架設(shè)結(jié)構(gòu)，SolidWorks EntERPrise PDM采用服務(wù)器(SQL server服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、存檔服務(wù)器)與客戶端協(xié)同工作的方式，本文所討論的PDM系統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)為單服務(wù)器形式，即每個(gè)客戶端只從一臺服務(wù)器檢入或檢出數(shù)據(jù)，客戶端的架設(shè)為SolidWorks Enterprise PDM、SolidWorks Enterprise PDM Contribute以及SolidWorks Enterprise PDM Viewer，其中不同權(quán)限、部門、職務(wù)人員使用不同客戶端。因此，在EPDM系統(tǒng)開發(fā)過程中，必須充分考慮EPDM系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)、工作流程、管理功能等各功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法。限于篇幅，在此只探討EPDM系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、工作流程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成與二次開發(fā)三個(gè)重要模塊部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

    3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理

    產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與配置管理是SolidWorks Enterprise PDM的核心功能之一，對于PDM來說是一項(xiàng)很重要，但同時(shí)又是內(nèi)容非常復(fù)雜、涉及面非常寬廣的功能，是實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置信息和物料清單(BOM)的管理。它以數(shù)據(jù)庫為底層支持，以產(chǎn)品圖紙的明細(xì)欄為其組織核心，把表示最終產(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、管理與控制，并在一定的目標(biāo)和規(guī)則的約束下，向用戶或應(yīng)用系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同視圖和描述，生成不同的BOM。而用戶可利用PDM提供的圖形化界面來對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看和編輯。在SolidWorks Enterprise PDM系統(tǒng)中，零部件按照它們之間的裝配關(guān)系被組織起來，用戶可以將各種產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)與零部件關(guān)聯(lián)起來，最終形成對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整描述。

    針對該企業(yè)的實(shí)際情況，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與配置管理采用科技管理部、農(nóng)業(yè)裝備工程技術(shù)研發(fā)中心、機(jī)電工程技術(shù)研發(fā)中心、材料工程技術(shù)研發(fā)中心等幾個(gè)部門來組織管理數(shù)據(jù)。由于科技管理部在項(xiàng)目中主要負(fù)責(zé)申請項(xiàng)目、監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)程等任務(wù)并不涉及項(xiàng)目開發(fā)本身。因此我們計(jì)劃將項(xiàng)目相關(guān)文檔統(tǒng)一組織在科技管理部下。而將設(shè)計(jì)本身的數(shù)據(jù)按照承擔(dān)的部門來組織。不同部門通過權(quán)限設(shè)置來共享數(shù)據(jù)，不用在不同部門之間來回傳遞數(shù)據(jù)。這樣避免了數(shù)據(jù)冗余，也提高了系統(tǒng)效率。EPDM系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖如圖3所示。

    圖3 EPDM系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖

    企業(yè)的產(chǎn)品是由一系列相互關(guān)聯(lián)的零部件組成的，因此產(chǎn)品可以按照部件進(jìn)行分解，部件再進(jìn)一步分解成組件和零件，直到全部分解為零件。零部件按其之間的裝配關(guān)系被組織起來，用戶可以將各種產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)信息與零部件關(guān)聯(lián)起來，最終形成對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整描述。在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中與產(chǎn)品相關(guān)的信息是多種多樣的。這些信息以文件和圖檔的形式存在，統(tǒng)稱為圖文檔，它們包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)規(guī)范、二維圖紙、三維模型、技術(shù)文件和各種工藝數(shù)據(jù)文件等。在PDM系統(tǒng)中文檔與對象(產(chǎn)品、部件、零件)是密切關(guān)聯(lián)的。把文檔與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的零部件相關(guān)聯(lián)，就形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。但企業(yè)不可能將所有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都獨(dú)立地存儲，而是通過分類進(jìn)行管理。所以，對一個(gè)宏觀的產(chǎn)品類只有經(jīng)過配置才能得到具體的產(chǎn)品對象而且才有實(shí)際的意義。所謂產(chǎn)品配置就是在滿足配置條件的前提下，根據(jù)定義好的配置規(guī)則來確定最終產(chǎn)品采用哪些版本、可選件、替換件等。產(chǎn)品配置管理能使企業(yè)的各部門在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)共享統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，方便地形成變型產(chǎn)品，并且對應(yīng)不同階段的產(chǎn)品信息需求，生成適用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖。

    3.3 工作流程設(shè)計(jì)

    工作流程用來表示公司內(nèi)部的實(shí)際工作處理流程，一個(gè)工作流程通過定義哪些用戶或組有權(quán)訪問不同狀態(tài)文件，可對文件、項(xiàng)目或過程的生命周期進(jìn)行控制。工作流程通過狀態(tài)(states)和變換(transitions)來定義，每個(gè)狀態(tài)代表一個(gè)文件在生命周期內(nèi)所經(jīng)過的不同階段，對于每個(gè)狀態(tài)可對一組用戶或多組進(jìn)行授權(quán)，決定哪些用戶可對當(dāng)前狀態(tài)的文件進(jìn)行添加或更名、檢出、刪除或銷毀、設(shè)置修訂版本或共享。

    每個(gè)企業(yè)都有自己開發(fā)產(chǎn)品的獨(dú)特業(yè)務(wù)流程，一個(gè)有效的PDM系統(tǒng)有助于使這些業(yè)務(wù)流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。用于處理設(shè)計(jì)、校對、審查、會簽、發(fā)布等審批流程以及處理工程更改的管理(ECN/ECO)等，都是構(gòu)成產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)工作流程的重要業(yè)務(wù)流程示例。Enterprise PDM并不強(qiáng)制產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)呆用基于某些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的工作流程，而是提供足夠的靈活性，定制并執(zhí)行企業(yè)特定的、獨(dú)特的產(chǎn)品開發(fā)流程，如圖4所示該企業(yè)產(chǎn)品流程設(shè)計(jì)。

    圖4 EPDM系統(tǒng)產(chǎn)品流程設(shè)計(jì)界面

    通過將Emerprise PDM Dispatch或其它系統(tǒng)生成的插件與工作流程結(jié)合起來，可自動(dòng)發(fā)布文檔及其數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)文檔在工作流程的各個(gè)階段接受處理時(shí)，生成PDF文件或?qū)⑾嚓P(guān)信息分發(fā)到內(nèi)部網(wǎng)服務(wù)器。

    3.4 系統(tǒng)集成與二次開發(fā)

    在對該企業(yè)進(jìn)行具體的EPDM實(shí)施中，在BOM顯示、如何區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)件方面通過定制并不能得到該企業(yè)想要的效果，于是決定對EPDM中BOM顯示、標(biāo)準(zhǔn)件的區(qū)分進(jìn)行二次開發(fā)，使EPDM能在實(shí)際應(yīng)用中幫助企業(yè)提高工作效率。

    系統(tǒng)二次開發(fā)所采用的平臺為微軟最新的.NET Framework 3.5，開發(fā)的內(nèi)容完全基于SolidWorks Enterprise PDM API，開發(fā)工具為Visual Studio 2008，利用完全面向?qū)ο蟮腃#語言進(jìn)行開發(fā)。二次開發(fā)的程序主要調(diào)用的是EPDM軟件的API，SolidWorks Enterprise PDM提供了非常多的API函數(shù)，可利用EPDM提供的API函數(shù)完成EPDM的大部分功能，另外EPDM還提供插件的功能，該功能可以完成一些客戶化的要求。由于SolidWorks Enterprise PDM本身也是基于微軟的NET Framework平臺，所以根據(jù)該企業(yè)提出的具體需求進(jìn)行的客戶化定制，在二次開發(fā)的程序與EPDM軟件本身上不存在兼容性問題。

    (1)BOM顯示在EPDM管理端的定制

    BOM顯示是完全基于SolidWorks Enterprise PDM API進(jìn)行開發(fā)，所以需要在EPDM管理端對所有BOM進(jìn)行客戶化的定制。產(chǎn)品BOM在EPDM管理端的定制，如圖5所示。

    圖5 產(chǎn)品BOM在EPDM管理端的定制界面

    (2)標(biāo)準(zhǔn)件的區(qū)分如何將標(biāo)準(zhǔn)件和其他零件進(jìn)行區(qū)分？經(jīng)過在PDM實(shí)施中方案的討論，最終決定給標(biāo)準(zhǔn)件單獨(dú)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件文件夾，所有的標(biāo)準(zhǔn)件都放在該文件夾內(nèi)，并且給放入標(biāo)準(zhǔn)件文件夾得標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)定一個(gè)標(biāo)識列。給標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)定一個(gè)標(biāo)識列是通過二次開發(fā)來完成的。以插件的形式與EPDM進(jìn)行集成。我們需要在EPDM管理端先定制卡片，因?yàn)榭ㄆ�是存放文件元�?shù)據(jù)的地方，所有文件本身的信息都存放在卡片上。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件都是零件，所以在定制的零件卡片上，放置一個(gè)變量”Flag”以區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)件和其他零件，如果是標(biāo)準(zhǔn)件將”Flag”變量賦值為“1“，如果不是則默認(rèn)為”0”，這樣就能很好的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件。

4 結(jié)語

    PDM技術(shù)是產(chǎn)品工業(yè)中發(fā)展最快的一種技術(shù)，是一項(xiàng)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)，是現(xiàn)代企業(yè)信息化建設(shè)的重要組成部分，其核心在于能夠使所有與項(xiàng)目相關(guān)的人在整個(gè)信息生命周期中自由共享與產(chǎn)品相關(guān)的異構(gòu)數(shù)據(jù)。PDM成功實(shí)施的關(guān)鍵在于系統(tǒng)的合理規(guī)劃以及結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)的自定義功能開發(fā)和設(shè)置，最終達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期和降低開發(fā)成本的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品管理系統(tǒng)項(xiàng)目計(jì)劃、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、技術(shù)模型和工作流程的集中管理以及各部門間的并行協(xié)同工作，為各類型企業(yè)提供了高教靈活的產(chǎn)品數(shù)據(jù)解決方案。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和先進(jìn)的信息管理技術(shù)是企業(yè)進(jìn)行技術(shù)更新改造、提高產(chǎn)品競爭力的必由之路。

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本文標(biāo)題：基于EPDM的企業(yè)產(chǎn)品信息化實(shí)施案例

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