企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中應用的CAD/CAM工具主要有CAD、CAE、CAPP、CAM、CAFD等，他們分別實現(xiàn)對產(chǎn)品的幾何、功能/工程特性，制造過程和加工程序等的設計和定義。無論采用何種工具，產(chǎn)品開發(fā)都是圍繞產(chǎn)品模型的定義過程進行的，利用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最終完成對產(chǎn)品數(shù)字化模型的完整定義。
采用PDM作為產(chǎn)品開發(fā)過程中CAD/CAM系統(tǒng)的集成平臺可以實現(xiàn)產(chǎn)品的統(tǒng)一定義與信息共享，有利于數(shù)據(jù)在不同應用領域的重復使用，增進企業(yè)各部門之間的交流與合作，保證應用系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性，消除數(shù)據(jù)冗余，提高設計效率。
1 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成技術與方法
PDM系統(tǒng)的運行環(huán)境包括運行于Web應用服務器的PDM Web應用程序，以及運行與組建環(huán)境中由PDM組件和其它第三方組件提供的應用服務。PDM系統(tǒng)建立運行以后，根據(jù)系統(tǒng)功能的不同PDM服務一般包括文檔管理、產(chǎn)品結構與配置管埋、項目管理、工作流過程管理、系統(tǒng)管理、安全與權限管理等。
PDM采用專用集成接口集成CAD/CAM系統(tǒng)，產(chǎn)品信息存儲于PDM數(shù)據(jù)庫及企業(yè)其它應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。集成系統(tǒng)的用戶分為兩類：普通用戶通過標準的Web瀏覽器及PDM客戶端應用程序訪問PDM系統(tǒng)；CAD/CAM用戶通過直接訪問CAD/CAM系統(tǒng)，由嵌入在CAD/CAM系統(tǒng)中的PDM接口程序訪問PDM集成接口，完成CAD/CAM系統(tǒng)與PDM的信息交換。
圖1為基于PDM的CAD/CAM系統(tǒng)集成框架簡圖。
圖1 基于PDM的CAD/CAM集成框架
1.1 基于PDM實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成的技術
實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效集成，需要從企業(yè)產(chǎn)品管理的需求出發(fā)，考慮現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的種類和功能、產(chǎn)生數(shù)據(jù)的類型、信息的操作與存儲方法，結合企業(yè)現(xiàn)實的管理流程和產(chǎn)品設計開發(fā)流程，進行詳細的分析，建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型，區(qū)分應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)與PDM模型數(shù)據(jù)。同時，還需要從企業(yè)進行產(chǎn)品開發(fā)項目管理的層次，結合PDM中過程管理、工作流管理等要求，針對不同的CAD/CAM系統(tǒng)進行應用系統(tǒng)的開發(fā)、封裝集成。
主要包括：①統(tǒng)一的產(chǎn)品、過程、資源模型；②項目/工作流管理模型；③應用系統(tǒng)開發(fā)封裝。
基于PDM實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)集成，關鍵是面向特定的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)集成接口，采用應用封裝、接口交換或緊密集成的方式，實現(xiàn)各種文檔的自動管理，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的自動提取和更新。
(1)應用封裝。
在PDM系統(tǒng)中將CAD/CAM系統(tǒng)與其產(chǎn)生的文件信息相關聯(lián)，把CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的文件作為整體來管理，實現(xiàn)CAD/CAM文件的自動識別和存儲，并能自動啟動CAD/CAM工具。
在這種集成模式下，PDM不能管理和識別CAD/CAM產(chǎn)生的內部數(shù)據(jù)，也不能對其內部數(shù)據(jù)進行修改，僅能實現(xiàn)CAD/CAM文檔的管理。應用封裝不能實現(xiàn)應用系統(tǒng)間內部數(shù)據(jù)的交換，也無法從CAD/CAM系統(tǒng)中提取必要的產(chǎn)品信息，在PDM中建立統(tǒng)一的產(chǎn)品模型。
(2)接口交換。
針對不同的CAD/CAM系統(tǒng)開發(fā)專用接口，或建立基于某種標準接口規(guī)范和訪問協(xié)議的標準接口。系統(tǒng)間共享的數(shù)據(jù)通過接口傳遞給PDM統(tǒng)一管理，并有PDM從中提取必要的數(shù)據(jù)，建立不依賴于具體軟件平臺的共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)。而屬于CAD/CAM系統(tǒng)特有的、不需要其它系統(tǒng)共享的信息，則仍然通過CAD/CAM產(chǎn)生的文件進行保存。
采用接口交換的方式，需要對CAD/CAM系統(tǒng)進行二次開發(fā)，建立PDM訪問接口，同時在PDM系統(tǒng)中建立針對各個CAD/CAM系統(tǒng)的集成接口。通過集成接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)從CAD/CAM系統(tǒng)的自動捉取，以及從PDM系統(tǒng)向CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新，以保證兩者數(shù)據(jù)的一致性。
(3)緊密集成。
在接口交換方式中，CAD/CAM系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)的冗余，容易造成產(chǎn)品信息的不一致，例如，在CAD/CAM系統(tǒng)中修改產(chǎn)品結構樹后，沒有及時更新到PDM中，使得CAPP等其它系統(tǒng)無法使用最新數(shù)據(jù)。在緊密集成方式中，PDM除了提取并保存CAD/CAM產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外，還實現(xiàn)了不同CAD/CAM系統(tǒng)間、CAD/CAM系統(tǒng)與PDM間的相互訪問，當在CAD/CAM系統(tǒng)或PDM中修改數(shù)據(jù)時，其它相關聯(lián)的數(shù)據(jù)可以自動更新，從而保證了信息的一致性和正確。
1.2 基于PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成的實現(xiàn)
通過PDM有機的集成CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM系統(tǒng)，為企業(yè)用戶提供統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，監(jiān)控產(chǎn)品開發(fā)過程，協(xié)調系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的一致性，構建企業(yè)合理、有序的信息系統(tǒng)。圖2為基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成的信息流模型。
圖2 基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成信息流
(1)CAD/CAM與PDM集成。
CAD/CAM系統(tǒng)是整個產(chǎn)品工程設計的源頭。設計人員依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的流程，從PDM系統(tǒng)中獲取產(chǎn)品設計任務書及相關設計要求，完成產(chǎn)品的三維模型設計和二維工程圖繪制，設計結果以三維模型、二維工程圖的形式提交到系統(tǒng)中。產(chǎn)品的屬性信息和裝配關系，可以通過程序接口提取到PDM中，生成產(chǎn)品結構樹。在CAD/CAM與PDM緊密集成的系統(tǒng)中，PDM對產(chǎn)品的屬性信息、裝配管理等的修改，通過集成接口自動更新到CAD/CAM模型中，使兩者保持一致。
在PDM系統(tǒng)中還可以集成異構CAD/CAM系統(tǒng)的瀏覽器，企業(yè)相關部門人員不需要安裝和運行CAD/CAM軟件，就可以在系統(tǒng)中直接瀏覽產(chǎn)品的三維或二維模型。
(2)CAE與PDM集成。
CAE系統(tǒng)根據(jù)從PDM中獲取的產(chǎn)品模型文件，進行產(chǎn)品的運動學、動力學、有限元等分析計算，計算的結果已分析計算文件的形式保存到PDM的文檔電子倉庫中。
由于CAE系統(tǒng)涉及的領域十分廣闊，分析計算的結果數(shù)據(jù)量巨大，難以采用通用的可視化技術進行瀏覽，因此，通常只采用應用封裝的方法實現(xiàn)CAE軟件的集成。
(3)CAPP與PDM集成。
產(chǎn)品工藝路線是實現(xiàn)設計、制造集成的關鍵信息。工藝設計是在產(chǎn)品幾何模型與裝配模型的基礎上，根據(jù)企業(yè)的制造環(huán)境、設備情況、原材料信息進行的。CAPP系統(tǒng)所生成的工序、工位信息與產(chǎn)品的結構配置有著密切的關聯(lián)。設計過程涉及企業(yè)的多個部門、人員，具有權限控制、任務管理、流程控制的要求。因此，CAPP系統(tǒng)應當采用緊密集成的方式實現(xiàn)與PDM的集成。
CAPP系統(tǒng)從PDM中提取產(chǎn)品屬性信息、產(chǎn)品裝配結構，從PDM數(shù)據(jù)庫、ERP數(shù)據(jù)庫或企業(yè)全局數(shù)據(jù)庫中獲取加工設備、工藝裝備、原材料等制造資源信息。在PDM系統(tǒng)中建立工藝管理器，CAPP生成的產(chǎn)品工藝路線被分解為基本的工序、工位單元，保存在PDM的工藝信息庫中進行統(tǒng)一管理。同時管理各個工序、工位中相關的夾具、刀具、NC代碼等。
產(chǎn)品的工藝信息參與產(chǎn)品的配置，隨著產(chǎn)品結構的變化，對工藝過程進行配置。工藝設計的結果通過工藝BOM傳遞到ERP、MES系統(tǒng)中，實現(xiàn)設計與制造過程的集成。工藝設計中的各種工藝任務、設計流程和設計權限則可采用PDM中的項目管理、工作流過程管理和權限管理功能進行控制。
(4)CAFD與PDM集成。
工裝設計系統(tǒng)需要從PDM的文檔電子倉庫中獲取產(chǎn)品的三維或二維模型文件，從產(chǎn)品對象庫中獲取產(chǎn)品的基本屬性信息，從工藝信息庫中獲取工藝信息，進行工位器具、夾具等的設計。
設計結果以工裝模型文件的形式保存在PDM的文檔電子倉庫中，同時從工裝模型文件中提取工裝的屬性信息，保存在產(chǎn)品對象庫中，并與產(chǎn)品結構、工藝過程模型等進行關聯(lián)，形成產(chǎn)品設計模型、制造工藝模型、工藝裝備模型間的全面關聯(lián)，以保持產(chǎn)品結構配置以及工程更改時相關模型的一致。
(5)CAM與PDM集成。
CAM系統(tǒng)從PDM中獲取產(chǎn)品的模型文件和工藝、工裝信息，完成加工刀具軌跡文件的計算和NC程序的生成，并進行加工過程的仿真。NC程序采用文檔的方式保存在PDM系統(tǒng)中，同時與產(chǎn)品結構和工藝信息模型相關聯(lián)。
2 PDM系統(tǒng)的實施方法與步驟
PDM不同于一般的CAD/CAM系統(tǒng)，它涉及的范圍較廣，包括企業(yè)管理層、技術層、基礎環(huán)境層的各個方面。由于各企業(yè)在文化、管理模式、組織結構、產(chǎn)品類型、設計流程等方面的差異，PDM的應用需要進行大量的實施工作，以適應特定企業(yè)的需求。
2.1 PDM系統(tǒng)實施的下幾個階段
(1)需求分析。
確定PDM的應用范圍和目標，分析整理管理的產(chǎn)品信息的種類和規(guī)范，明確系統(tǒng)實施的周期。
(2)項目計劃。
成立PDM實施項目組，一制定具體的實施計劃。
(3)系統(tǒng)設計。
收集整理企業(yè)現(xiàn)有的組級機構，產(chǎn)品信息、管理規(guī)定、設計流程等信息，建立PDM系統(tǒng)人員、產(chǎn)品、工作流程的基本模型，制定PDM集成方案，設計PDM系統(tǒng)運行的軟硬件環(huán)境。
(4)系統(tǒng)定制與集成開發(fā)。
在PDM廠商或集成服務廠商的支持下，根據(jù)系統(tǒng)設計中指定的信息模型和集成方案，對PDM系統(tǒng)進行定制與集成開發(fā)。
(5)系統(tǒng)安裝與配置。
安裝PDM系統(tǒng)，根據(jù)企業(yè)情況、要求和實際的運行環(huán)境進行系統(tǒng)配置。
(6)人員培訓。
對PDM的使用者、管理人員、企業(yè)行政管理人員等進行系統(tǒng)的培訓。
(7)系統(tǒng)集成與測試。
在PDM投入正式使用前，應當采用企業(yè)實際的運行數(shù)據(jù)進行嚴格的測試，測試運行與手工管理體系平行工作，對存在的問題進行修改和完善。
(8)系統(tǒng)上線，正式運行。
經(jīng)過系統(tǒng)的運行測試，可以正式切換到PDM的管理，PDM系統(tǒng)只是上線投入使用。
對企業(yè)來講，PDM技術的應用不僅是一種技術變革，同時也是對企業(yè)組織結構、經(jīng)營管理模式、產(chǎn)品開發(fā)過程的變革。PDM的實施是一項系統(tǒng)工程，它不僅涉及到技術因素，而且設計到企業(yè)的組織管理等眾多因素，并非簡單地將原有手工操作和管理模式計算機化。因此，需要結合企業(yè)的長期經(jīng)營管理目標以及企業(yè)信息化建設的總體規(guī)劃，通過對核止業(yè)務過程和產(chǎn)品信息的詳細分析，從戰(zhàn)略的高度，投入相當?shù)娜肆�、物力來進行實施。
2.2 PDM實施的主要內容
(1)PDM選型與工作環(huán)境配置。
根據(jù)企業(yè)的規(guī)模和實施目標，選擇適應的PDM產(chǎn)品，并配置相應的服務器系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫等軟硬件環(huán)境。
(2)電子倉庫規(guī)劃與配置。
分析整理PDM管理的各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)的類型、屬性，根據(jù)企業(yè)的管理模式，進行電子倉庫規(guī)劃與配置，建立集中或分布式的文件服務器和數(shù)據(jù)庫服務器系統(tǒng)。
(3)組織機構規(guī)劃與權限管理。
建立企業(yè)的人員信息模型，組織結構模型、職責與角色模型、權限管理模型等。
(4)項目管理。
建立各類項目的管理規(guī)定，包括項目管理模式，項目階段劃分、項目計劃與調整、項目任務分配和項目監(jiān)控，根據(jù)項目動態(tài)管理的要求，制定項目組織管理和動態(tài)權限管理規(guī)定。
(5)文檔的分類與管理。
分類整理與產(chǎn)品開發(fā)有關的各類文檔，定義每類文檔屬性、文檔間的關聯(lián)、文檔的存取控制模式、文檔的版本控制策略等。
(6)產(chǎn)品結構管理。
確定產(chǎn)品配置方案以及采用版本配置、有效性配置、視圖配置、結構選項配置等的基本規(guī)則和管理制度，制定不同產(chǎn)品配置下的BOM表結構，形成配置模型。根據(jù)企業(yè)實際需求定制設計產(chǎn)品配置管理，建立產(chǎn)品的系列化產(chǎn)品族模型和面向客戶定制的變形設計配置模型。
(7)設計、審批、工程更改流程定義。
分析企業(yè)各種設計、管理、業(yè)務外包、工程更改等流程，進行重組和優(yōu)化，建立各種工作流程和更改流程模型。
(8)應用系統(tǒng)集成。
整理產(chǎn)品開發(fā)所需的各種應用程序，分析各應用程序的運行環(huán)境、輸入、輸出數(shù)據(jù)，制定基于PDM的應用系統(tǒng)集成方案，進行PDM的集成開發(fā)，實現(xiàn)集成。
3 實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成管理的意義
采用PDM技術，可以消除企業(yè)中不同部門對產(chǎn)品信息理解的差異，消除地理位置的影響，提高信息查詢的速度，保證產(chǎn)品信息的安全，將信息的產(chǎn)生、審批、更改過程納入統(tǒng)一的管理中。
(1)實現(xiàn)產(chǎn)品信息的標準化、系統(tǒng)化。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)的標準化分類和定義是實施PDM、實現(xiàn)企業(yè)規(guī)范管理的基礎工作。PDM所建立的同一產(chǎn)品模型，將企業(yè)中原本分散在各個部門、彼此缺乏內在關聯(lián)的各種數(shù)據(jù)轉變?yōu)橄到y(tǒng)化、可重復利用的寶貴的知識財富。
(2)實現(xiàn)企業(yè)管理制度的規(guī)范化。
實施PDM后，所有產(chǎn)品設計管理均需要通過PDM系統(tǒng)來完成。企業(yè)員工只有按照系統(tǒng)的各項規(guī)定，通過系統(tǒng)中規(guī)范化的步驟、方法進行產(chǎn)品信息的存取、修改和查詢，完成任務的分發(fā)、執(zhí)行，進行設計數(shù)據(jù)的審批、簽署等工作，從而消除手工管理過程中操作的隨意性，提高了各項管理制度的規(guī)范化。
(3)實現(xiàn)企業(yè)管理流程的合理化。
通過PDM提供的相關管理功能，將企業(yè)中的產(chǎn)品研發(fā)流程、工藝設計流程、工程更改流程、審批/簽署流程等進行統(tǒng)一建模和管理，將企業(yè)員工的日常工作納入PDM的統(tǒng)一管理，保證企業(yè)按照規(guī)定的、合理的流程開展各項工作。
4 結束語
通過實施PDM系統(tǒng)，對企業(yè)信息化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)進行集成管理是解決企業(yè)信息孤島最有效的方法，通過數(shù)據(jù)的集成管理可以實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息傳遞，保證企業(yè)信息的統(tǒng)一和共享。但集成不是一件容易的事情，特別是實現(xiàn)異構系統(tǒng)間的集成，難度會更大。
同樣PDM系統(tǒng)的實施也是一個不斷深入、不斷完善的過程，利用系統(tǒng)的各項管理功能對企業(yè)原有的工作模式和工作流程進行持續(xù)的優(yōu)化改進，才能使企業(yè)越來越來適應現(xiàn)代信息化環(huán)境下的流程管理模式，從而提升企業(yè)的管理能力，提高工作效率。
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本文標題：PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成技術與實施方法
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