制造業(yè)PDM技術的分析與思考.doc

制造業(yè)PDM技術的分析與思考內容摘要: 【摘 要】本文對PDM的產生、發(fā)展、功能、發(fā)展趨勢和關鍵技術分析等方面進行了闡述，并對PDM實施的準備工作、實施的關鍵步驟及相關問題等作了討論，提供了企業(yè)實施PDM的相關方法。【關鍵詞】 產品數據管理（PDM），發(fā)展，功能，實施（一）引言隨著計算機應用的迅速發(fā)展，采用計算機輔助技術和先進的信息管理技術是企業(yè)更新改造、提高產品競爭力的必有之路。PDM的應用能縮短產品設計周期，減少工程設計修改，加快產品投入市場進度，削減總成本。據國外資料統(tǒng)計，PDM的應用能使產品設計周期縮短25%，減少工程設計修改4%，加快產品投放市場進度50%80%，總成本削減25%以上。 【摘 要】本文對PDM的產生、發(fā)展、功能、發(fā)展趨勢和關鍵技術分析等方面進行了闡述，并對PDM實施的準備工作、實施的關鍵步驟及相關問題等作了討論，提供了企業(yè)實施PDM的相關方法。【關鍵詞】 產品數據管理（PDM），發(fā)展，功能，實施 （一）引言 隨著計算機應用的迅速發(fā)展，采用計算機輔助技術和先進的信息管理技術是企業(yè)更新改造、提高產品競爭力的必有之路。PDM的應用能縮短產品設計周期，減少工程設計修改，加快產品投入市場進度，削減總成本。據國外資料統(tǒng)計，PDM的應用能使產品設計周期縮短25%，減少工程設計修改4%，加快產品投放市場進度50%80%，總成本削減25%以上。國外的一些汽車、飛機公司實施PDM系統(tǒng)后均大大提高了企業(yè)的效益。國內據對機電工業(yè)近500家企業(yè)調查，新產品開發(fā)周期平均達24個月，其中單件、小批量產品的生產技術準備周期約占供貨期的32%，有的高達60%，采用PDM技術后，可縮短生產周期50%80%。CIMS示范應用企業(yè)使用PDM新技術后，對減低產品開發(fā)成本、提高設計能力等均取得了明顯的效益。隨著中國信息化進程的發(fā)展，國內應用PDM系統(tǒng)的企業(yè)也越來越多，PDM產品的開發(fā)與應用進入了快速發(fā)展時期。如何更好地實施PDM，這是大家都在關注的問題。PDM在我國尚處于起步階段，有關PDM實施的專業(yè)咨詢十分匱乏，從而使PDM的實施受到很大的限制。同時，不少人對PDM的認識尚存在一定的誤區(qū)。本文介紹了PDM的產生、發(fā)展、功能、發(fā)展趨勢、技術分析及實施的方法，對于全面認識PDM，企業(yè)實施PDM有一定的參考意義。 （二）PDM的發(fā)展趨勢 1PDM的發(fā)展趨勢據PDMIC的調查結果，目前PDM的服務器平臺以HP和SunSeries為主，其次是Win/NT ；客戶端則Windows系列最多，其次是SunSeries和HP；后臺數據庫或者集成數據庫幾乎都是成熟的關系型數據庫（RDBMS），以Oracle獨霸天下，其他數據庫相對Oracle來說占的比例很少，也有一定的面向對象的數據庫（OODBMS），主要是Objectivity；大多數PDM系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議。隨著技術的發(fā)展，企業(yè)在使用現(xiàn)有PDM系統(tǒng)的同時，又希望能有更新更完善的PDM系統(tǒng)，不僅要與ERP集成，還要與CAD、CAM集成，在網絡時代還要向Web技術發(fā)展，在跨地區(qū)、跨國的大型企業(yè)中，希望能實現(xiàn)企業(yè)級的管理，強調單個特征和功能的“技術工具包”也要向“問題解決方案”的系統(tǒng)發(fā)展。（1）提供企業(yè)信息建模方法論和相應工具的支持。 PDM不只是一個簡單的技術模型，實施PDM必須站在企業(yè)管理的高度，并給企業(yè)提供相應的方法論，建立一個正確的信息模型，為系統(tǒng)的實施打下堅實的基礎。（2）廣泛應用面向對象的系統(tǒng)分析和設計技術。面向對象的方法因其抽象性和封裝性的特征，能更好地確定系統(tǒng)的范圍和目標，并能很好地適應未來的發(fā)展，因此，未來的PDM系統(tǒng)的開發(fā)將廣泛應用面向對象的方法。（3）基于Internet/Intranet平臺的PDM的產品。國際互聯(lián)網Internet的運用已遍及全球，隨著其應用的深入，未來企業(yè)的商務活動將越來越多的在Internet和企業(yè)Intranet平臺上進行，作為企業(yè)信息平臺的PDM，如何適應這一發(fā)展，已成為亟需解決的問題，所以，未來PDM產品的開發(fā)將越來越多地基于Internet/Intranet平臺。（4）從傳統(tǒng)的客戶機/服務器結構轉向三層結構?？蛻魴C/服務器結構的出現(xiàn)使計算機應用獲得巨大的發(fā)展，但隨著應用的深入，其固有的缺點和弊端也顯露出來：網絡資源的消耗大，系統(tǒng)的安裝、配置、升級、維護、培訓將耗費大量的人力和物力。三層體系結構是二層體系結構的發(fā)展和延伸，它把系統(tǒng)的從邏輯上分為三層：用戶服務層、應用處理層、數據存取層，由它們實現(xiàn)靈活的分布式計算環(huán)境。三層結構的思想是從Internet技術發(fā)展而來，它的中心特征是每個應用程序的主要部分在一共享的應用程序服務器上執(zhí)行，而不是分散在每個客戶機上運行，即系統(tǒng)應用都集中在應用處理層，客戶端只負責結果的顯示，系統(tǒng)的改動只須在應用處理層修改即可。（5）系統(tǒng)的開放性。 PDM是集成的技術，集成是其重要的特征。作為企業(yè)信息集成平臺的PDM，必須管理企業(yè)各種應用系統(tǒng)產生的數據，使應用系統(tǒng)之間達到信息的交流與共享。但隨著企業(yè)計算機應用的深入，將會有更多不同應用系統(tǒng)產生的信息讓PDM進行管理，所以，PDM要適應未來的發(fā)展，必須為更多的應用系統(tǒng)提供標準化的接口。（6）支持快速定制和開發(fā)客戶化系統(tǒng)。因PDM系統(tǒng)和企業(yè)自身的情況密切相關，因此實施PDM系統(tǒng)并不是經過簡單的培訓就可以，它必須有一個復雜的客戶化過程。目前因PDM系統(tǒng)的標準化和企業(yè)管理的規(guī)范化正在逐步完善，所以，現(xiàn)在PDM的實施還處在“量身訂做”的階段，開發(fā)周期很長，耗費大量的人力和物力。由此可以看到，進行客戶化系統(tǒng)將是未來的研究方向之一。（7）分布式技術?；诰W絡的分布式計算機技術也是近年來獲得很大進步的技術之一，以分布式計算機技術為基礎，基于構件的系統(tǒng)體系將逐漸取代模塊化的系統(tǒng)體系結構。在分布式計算機技術的標準方面，一直存在兩大陣營，一個是以OMG組織核心的CORBA（Common Object Require Broker Architecture）標準，另一個是以微軟為代表的基于DCOM的ActiveX標準。目前這兩大標準的競爭仍然沒有結束，許多商品化軟件同時支持這兩個標準。 2當前PDM技術研究熱點及方向當前對PDM的研究主要有：Web技術、分布式計算技術在PDM上的應用、數據集成、聯(lián)邦式PDM和分布式PDM等。（1）Web技術在PDM系統(tǒng)中通過Web技術，使PDM技術和Internet技術結合，可以實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶界面，并可以通過Internet實現(xiàn)全球化的虛擬企業(yè)的信息管理，達到全球化的信息查詢、瀏覽、創(chuàng)建與更新。與Web技術相對應的計算機模式和網絡通信成為PDM系統(tǒng)非常關鍵的問題。（2）分布式計算和服務分布式數據庫和Web技術的應用，以及企業(yè)所處的分布式計算環(huán)境和應用系統(tǒng)的異構性，常常需要進行不同計算模型和應用系統(tǒng)之間的互操作，目前還沒有得到很好地解決，CORBA雖然有眾多廠商支持而成為其中的主流，但目前要統(tǒng)一這幾種標準是不可能的。目前大多數采用的方式是：如果PDM和應用系統(tǒng)都基于CORBA實現(xiàn)，則各系統(tǒng)間的互操作可方便地實現(xiàn)，對于不是通過CORBA實現(xiàn)的系統(tǒng)，可以通過API進行應用功能的封裝，實現(xiàn)為CORBA對象，完成與其他應用系統(tǒng)的交互。 （3）數據集成目前，PDM和應用工具之間的集成深度越來越深，從初期的封裝、接口正走向無縫集成。怎樣實現(xiàn)全生命周期的產品信息共享是應用集成技術研究的一個熱點，PDM一方面需要和不同的應用系統(tǒng)集成，另一方面PDM系統(tǒng)之間也要進行數據互操作和數據集成。雖然PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間的界限已越來越模糊，越來越重疊，但二者若在產品的生命周期中的不同階段發(fā)揮主要作用，每個系統(tǒng)依然是一個相對獨立的實體。目前企業(yè)迫切需要PDM與ERP系統(tǒng)及其他管理軟件的集成。（4）聯(lián)邦式PDM 不同的PDM系統(tǒng)之間可以進行數據互操作、數據統(tǒng)一或相互管理構成的系統(tǒng)就是聯(lián)邦式PDM。對于跨地域的大型企業(yè)，不同地域的子部門常常有自己獨立的、適應自己業(yè)務的PDM系統(tǒng)，各個部門之間的多套PDM和PDM系統(tǒng)之間的數據互訪問就需要聯(lián)邦式機制來解決問題，聯(lián)邦機制可以提高產品數據和信息管理的同意性和共享能力。 （三）PDM技術分析 1以PDM為基礎構造企業(yè)信息平臺當今，企業(yè)信息化對于所有企業(yè)而言都不是全新的概念，都已經或正在進行實踐。例如，無論是制造業(yè)企業(yè)的“甩圖板”，還是其他企業(yè)的“辦公自動化”，其實質都是企業(yè)信息化的組成部分。只不過隨著信息化技術的發(fā)展完善，企業(yè)信息化需求的日益明晰，使得“企業(yè)信息化”的涵義更廣泛、更深刻、更堅實。那么，到底什么是信息化，什么又是制造業(yè)企業(yè)的信息化呢？首先，對于企業(yè)而言，應用任何一種技術手段的目的都是提高效率、增強核心競爭力、實現(xiàn)利潤最大化，而作為一種技術手段，企業(yè)信息化也必須為這個最終目標服務。其次，信息化的核心是“信息”，而信息的實質是數據及其流程，因此，信息化的關鍵是企業(yè)中的數據及流程，信息化的本質意義是如何以企業(yè)數據和流程為著眼點，實現(xiàn)企業(yè)的長短期目標。因此，企業(yè)信息化是基于計算機網絡環(huán)境，集成使用各類專業(yè)應用軟硬件，實現(xiàn)企業(yè)的各種業(yè)務及其流程的自動化。在實施信息化的過程中，一個根本問題往往被忽略掉，即制造業(yè)企業(yè)信息化的核心是產品數據的數字化和流程自動化，但是，產品數據既不是生產出來的，也不是計劃出來的，而是設計出來的。所以，追根溯源，制造業(yè)企業(yè)信息化的基礎是設計數據和設計流程，而PDM系統(tǒng)正是針對產品設計數據和設計流程的有效管理工具。因此，以PDM系統(tǒng)為基礎，來逐步構造企業(yè)信息化的基本平臺，不僅抓住了制造企業(yè)信息化的關鍵和重點，而且也具有實際的可行性。（1）PDM系統(tǒng)在信息化中的基礎性地位和橋梁作用。PDM系統(tǒng)有兩個基本的核心功能：其一是管理研發(fā)部門的產品設計數據和設計流程，它解決了制造業(yè)企業(yè)信息化中的產品電子數據的來源問題。沒有這些電子數據基礎，企業(yè)信息化就無從談起。其二是與企業(yè)生產、管理、供應和銷售等部門的相關信息化系統(tǒng)集成。它解決產品數據或其他相關數據在整個企業(yè)內的電子化有序流動，實現(xiàn)整個企業(yè)的相關業(yè)務集成。近年來的實踐已經證明，如果沒有PDM系統(tǒng)的這種橋梁和紐帶作用，像ERP等主要管理制造資源的系統(tǒng)一定會陷入“巧婦難為無米之炊”的尷尬境地。充分發(fā)揮PDM系統(tǒng)的這兩個核心功能和作用，就可以為企業(yè)信息化打下堅實的數據基礎和繼承條件。（2）PDM系統(tǒng)具有企業(yè)信息化中的共性技術和共性功能。在PDM系統(tǒng)的開發(fā)和應用過程中，根據實際所需的功能要求，會采用下列技術：電子文檔管理技術 ；電子數據版本管理技術；人力和組織資源管理和權限控制技術 ；任務流程管理技術 ；電子文檔流程管理技術。這些功能需求及其應用技術不僅僅局限于PDM系統(tǒng)，其所代表的思想、技術和功能具有相當的共性，其他業(yè)務部門的信息化也會有相同的功能集成，也會集用與之相同（或相似）的技術。所以，這些功能和技術可以應用于其他業(yè)務部門的信息管理系統(tǒng)，成為企業(yè)信息化的共性技術和共性功能。（3）PDM系統(tǒng)雖然定義在研發(fā)部門內部的產品設計數據和流程進行管理，但要實現(xiàn)高效、有序、統(tǒng)一的安全管理，就必然涉及部門內的人員、組織機構、數據、流程的定義和控制。而這些定義的方法、管理控制的機制以及實現(xiàn)的方法，雖然體現(xiàn)了最基本的管理思想和信息管理方法，使得這些應用模式可以在其他業(yè)務部門的信息化系統(tǒng)中復制或者借鑒，實現(xiàn)基本的信息管理思想和方法由局部到整體的統(tǒng)一與集成，也能保證管理的延續(xù)性和一致性。（4）PDM系統(tǒng)采用了通用的標準開發(fā)工具。當前，成熟的PDM系統(tǒng)一般都采用下列開發(fā)技術和標準：面向對象編程技術 ；以組件對象模型和中間件技術為基礎構造的分布式網絡應用軟件系統(tǒng) ；通用數據庫訪問技術 ；三層或多層結構的服務器/客戶機模式或服務器/瀏覽器工作模式。這些技術和標準都是通用的底層開發(fā)技術和開發(fā)工具，代表了開發(fā)技術的現(xiàn)在和未來發(fā)展方向，這不僅可以保證開發(fā)技術的先進性，更為重要的是也從根本上保證了用這些工具開發(fā)的應用系統(tǒng)可以保持相當的生命力和開放性。所以，以用這些標準工具開發(fā)的PDM系統(tǒng)為基礎，可在通用的技術平臺上，實現(xiàn)企業(yè)信息化集成。（5）PDM系統(tǒng)應用部門的信息化應用時間最早，應用基礎最好，具備最主要的人才基礎。無論是應用PDM系統(tǒng)，還是應用其他任何信息系統(tǒng)，最終都需要落實到人才能發(fā)揮其應有的效能。從制造業(yè)企業(yè)的發(fā)展歷史來看，一般研發(fā)部門應用電子化輔助工具（如CAD軟件）的時間最早，歷史也最長。在這個過程中，必然已經培養(yǎng)出一批計算機高手、網絡專家或者CAD能手，這些人都是企業(yè)信息化最寶貴的人才基礎。而PDM系統(tǒng)的最初使用者也正好是他們，所以以這些高素質的應用人才為基礎，不僅有利于PDM系統(tǒng)本身實施成功，而且可以為企業(yè)的全面信息化應用，做好人才儲備。綜上可見，作為制造業(yè)企業(yè)信息化的有機組成和重要一環(huán)，PDM系統(tǒng)代表了信息管理系統(tǒng)的基本管理思想和方法，采用了通用的開發(fā)技術和開發(fā)工具，具有信息化的共性技術和共性功能，并按照制造業(yè)企業(yè)的核心產品為紐帶來集成相關應用系統(tǒng)。因此，以PDM系統(tǒng)為基礎構造制造業(yè)企業(yè)信息化基礎平臺，不僅抓住了信息化的關鍵，而且也抓住了信息化的本質。這不僅極大地拓展PDM的發(fā)展空間，而且必將為企業(yè)信息化提供一條更為切實可行的成功之道。 2基于PDM框架的應用集成體系在產品的開發(fā)過程中，往往需要同時使用多種CAX工具。為了實現(xiàn)對產品的集成化開發(fā)，提高產品開發(fā)的效率，CAX系統(tǒng)自身需要實現(xiàn)信息集成。其主流方向是采用STEP的應用協(xié)議以及相關開發(fā)工具進行二次開發(fā)。同時CAX系統(tǒng)作為CIMS中的一個子系統(tǒng)，需要與其他子系統(tǒng)(如MRP、車間控制系統(tǒng)等)協(xié)調工作，實現(xiàn)信息資源的共享。所有這些都要求由一個應用集成框架來方便地實現(xiàn)對各種應用的集成。所謂集成框架就是能夠方便地對企業(yè)內的各類應用實現(xiàn)信息集成、功能集成和過程集成的軟件系統(tǒng)。因此，集成框架應該具有良好的開放性和可擴充性，并能提供合適的應用集成接口。PDM系統(tǒng)恰好滿足了這種要求?？梢哉f，PDM在突出產品數據管理的集成上，正逐步完善其作為制造業(yè)領域集成框架的功能，為CIMS應用的實施提供更強有力的自動化環(huán)境?；赑DM系統(tǒng)的應用集成框架的體系結構如圖1所示。 圖1 PDM應用集成框架體系 CAD/CAPP/CAM的集成是CIMS的核心，是覆蓋產品設計、工藝規(guī)劃設計、數控編程與加工等整個工程設計的自動化系統(tǒng)。它不是CAD系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)和CAM系統(tǒng)的簡單疊加。通過數據接口技術和數據庫集成技術，將應用系統(tǒng)、數據庫和規(guī)則庫等進行有效連接，從而實現(xiàn)3C的信息集成、網絡集成和功能集成。因此，系統(tǒng)集成的關鍵是孤島系統(tǒng)之間的數據交換技術和多數據庫的集成技術。 （四）PDM的選型和實施 1PDM的選型目前國內外已有許多著名的PDM軟件，如EDS公司的IMAN、PTC公司的Winchill、IBM公司的Product Manager、CV公司的Optegra等，它們基本上代表了國內外在PDM技術上的最高水平。國內許多軟件廠商也看到了PDM市場的巨大潛力，紛紛開發(fā)出自己的PDM產品，如浙江大天創(chuàng)瑞豐軟件公司、華中理工大學的華中軟件公司、清華大學的高華公司、中科院的凱思公司、南京的同創(chuàng)公司及東北大學的阿爾派公司等。同時，國內許多企業(yè)實施了PDM系統(tǒng)，如春蘭空調廠、海爾集團、長虹、康佳等采用的PDM產品是美國EDS公司的IMAN，西安飛機設計所采用的PDM產品是IBM公司的PM，江西五十鈴汽車制造廠、上海港口機械廠和蘇州閥門廠等采用的PDM產品是華中軟件公司的IntePDM。從效果看，有取得明顯經濟效益的，也有未能達到預期目標的。企業(yè)不應該單單選擇大或者功能全的軟件，軟件也不是越貴越好。選擇PDM系統(tǒng)時，還應考慮PDM供應商的技術服務體系和能力，考慮與其他系統(tǒng)接口的能力（如：MRP、ERP等），是否具有支持應用程序集成的能力等。綜合來說，一般應結合以下幾個方面進行考察 ：滿足功能要求 ；和企業(yè)CAD應用的水平適應 ；考慮和現(xiàn)有軟件的集成性和接口問題 ；注重國外軟件的國產化問題 ；注意軟件運行的速度和硬件的配置。 2PDM的實施在我國，PDM應用剛剛起步，但也已得到企業(yè)界與各IT廠商的廣泛重視，江鈴汽車、昌河飛機、虹都集團、美的、西飛、海爾等大型制造企業(yè)和一批中小企業(yè)都在上PDM項目，但實施成功的卻很少。其主要原因是PDM是管理軟件而不是工具軟件，PDM系統(tǒng)體現(xiàn)了當代的產品開發(fā)的管理模式，代表著一種先進的管理理念和企業(yè)文化。PDM的實施過程，是企業(yè)實現(xiàn)內部業(yè)務流程戰(zhàn)略重組的過程。PDM重在實施，國外企業(yè)的管理模式與國內企業(yè)的具體實際有著區(qū)別，因此，國內只能借鑒國外的方法，總結國內企業(yè)的經驗教訓，整理出一種適合國內企業(yè)的實施方法。（1）實施定位 PDM系統(tǒng)依據其功能性、系統(tǒng)獨立性、規(guī)模性和開放性等區(qū)別而大致分為兩類：一種是面向設計團隊（項目組），針對具體開發(fā)項目主要以一兩種應用軟件為特定集成內容，使用規(guī)模在幾臺至幾百臺計算機左右，運行在局域網絡環(huán)境中的PDM產品，我們稱其為“項目組級PDM”。另一種PDM產品是高層次的“企業(yè)級PDM”系統(tǒng)，它可按用戶需求以任意規(guī)模組成多硬件平臺、多網絡環(huán)境、多數據庫、多層分布式Server、多種應用軟件一起集成的跨企業(yè)、跨地區(qū)的超大型PDM系統(tǒng)。我們認為，CAD應用歷史較長，員工的業(yè)務水平、計算機技能普遍較高的企業(yè)，可直接引進企業(yè)級PDM系統(tǒng)，而對于大多數企業(yè)來說，應從引進“項目級PDM”