第五節(jié)PDM與企業(yè)信息集成

1、第五節(jié)pdm與企業(yè)信息集成在前面我們介紹過，pdm是企業(yè)信息集成的紐帶。在信息集成方面，pdm軟件具有舉足輕巫的作用。卜面我們將主要介紹pdm在信息集成中的功能。1.5.1 pdm 4 ctmscims的核心是集成，但集成的內(nèi)涵是不斷擴展的。從初始的信息集成發(fā)展到今天的過程集成(如并行工程)，并進一步要求企業(yè)間的集成(如斂捷制造等)。就工程 系統(tǒng)而言，不同層次的集成，對支持環(huán)境及信息共享的方式的要求可能不一樣，但總的說來，而臨的丁程信息及共相片關(guān)系越來越復雜，對管理丁具的要求越來越高。傳 統(tǒng)的cad./cam或cims環(huán)境中，宙于缺乏有效的工稈數(shù)據(jù)管理手段，普遍存在對大量工稈圖紙技術(shù)文檔管理不

2、善、設計數(shù)據(jù)查找困難、重用性差、經(jīng)常發(fā)生錯誤，以及產(chǎn) 品明細表(bom)、管理與產(chǎn)品模型、技術(shù)文檔管理脫節(jié)；缺乏有效的版木、狀態(tài)控制手段等問題。隨著并行工程、虛擬制造、敏捷制造等先進制造技術(shù)的引入，面臨的工 程倍息管理問題更為復雜，表現(xiàn)為：內(nèi)容繁雜，不僅包括產(chǎn)品倍息，還包括產(chǎn)品開發(fā)過程描述涪息及艾管理、控制倍息，以及支持產(chǎn)品優(yōu)化設計的資源倍息和各種丄程 知識信息，支持協(xié)同工作的多媒體信息等。數(shù)據(jù)對象之間關(guān)系復雜，既有層次關(guān)系，又有網(wǎng)狀關(guān)系。信息發(fā)布與版本控制要求嚴格，不僅需要玄持信息預發(fā)布、發(fā)布和 信息反饋，還應支持對象的狀態(tài)跟蹤、版木控制以及丁程史改等。異構(gòu)計算機環(huán)境的屏蔽與應用集成功能要求

3、強，屏蔽不同硬/軟件環(huán)境，如不同計算機、os、網(wǎng)絡、數(shù) 據(jù)陣與圖形界面等。要求捉供應用系統(tǒng)集成環(huán)境以及產(chǎn)品開發(fā)團隊管理與集成化、并行化過稈管理環(huán)境一支持集成化、并行化過稈管理，保證團隊成員能方便地交流、 共享信息，協(xié)同工作。90年代初，pdm技術(shù)的興起為上述問題的解決提供了強有力的支持工具。我們知道，是一門管理所有與產(chǎn)品和關(guān)的倍息(包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)庫記錄等) 和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程(包括審批/發(fā)放過程、工程更改過程等)的技術(shù)，它是一門集數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理能力、網(wǎng)絡通訊能力與過程控制能力于一體的工程數(shù)據(jù)管理綜合技 術(shù)，pdm系統(tǒng)包含的上要應用功能白：文檔控制、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、t作

4、流與過程育理、變史控制等，它提供產(chǎn)品設計、制造和技術(shù)支持服務所需的人彊數(shù)據(jù)跟蹤與存 儲功能，進而控制產(chǎn)品信息的處理和使用，管理產(chǎn)品的開發(fā)過稈。pdm在企業(yè)的應用，不僅可以有效地將從概念設計、工程分析、詳細設計、工藝流程設計、制造、俏售、維護，直至產(chǎn)品報廢的整個生命周期與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)予以定 義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個牛命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。同時，還為cax/dfx應用提供統(tǒng)一的集成運行平臺，是連接cad./capp/cam系統(tǒng)、mis系統(tǒng)、 mrpii/erp、車間管理與控制系統(tǒng)的橋梁與紐帶。通過pdm系統(tǒng)的有效實施與管理，可及時提供給設計人員正確的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，避免繁瑣的數(shù)據(jù)

5、杳找，提高設計效率；保證 產(chǎn)品設計的詳細數(shù)據(jù)能有序存取，提高設計數(shù)據(jù)的冉利用率，減少重復勞動：有效控制丁程史改，決策人員町以方便地進行設計審査；nj以進行產(chǎn)品設計過程控制，提供 并行設計的協(xié)同工作環(huán)境：有利于整個產(chǎn)品開發(fā)過稈的系統(tǒng)集成(包供應商、mrpii、銷售、支持與維修服務等)。1.5.2 pdm在cad/capp/cam集成系統(tǒng)中的應用隨著計算機技術(shù)的推廣和應用，企業(yè)自動化程度不斷提高，國內(nèi)許多企業(yè)己在產(chǎn)品設計、制造及管理方而使用了 cad、capp、cam和cae等技術(shù)，對涪息的管理變得更 加重要，管理落后的問題仃益突出。隨看技術(shù)的進步，信息的數(shù)量及更新速度是以往所無法比擬的。不同的設

6、計人員對這些信息的掌握和運用是不同的。如何使用好這些 信息，提高設計質(zhì)戢，將數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡通訊和數(shù)據(jù)控制結(jié)合右：一起，有效育理與產(chǎn)品有關(guān)的信息，是冃前企業(yè)對信息育理的迫切要求。1. 5. 2. 1 pdm的構(gòu)架、功能及在集成系統(tǒng)中的應用pdm是種數(shù)據(jù)管理和信息集成軟件，作為計算機工業(yè)中發(fā)展最快的技術(shù)之，pdm主要在企業(yè)中組織存取、控制所有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，將與產(chǎn)品整個生命周期相關(guān)的產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)、開發(fā)過程和開發(fā)人員的涪息都管理起來，它能有效地將產(chǎn)品從方案設計、理論設計、詳細結(jié)構(gòu)設計、工藝流程設計、卞產(chǎn)計劃制定、產(chǎn)品銷售、維護直至產(chǎn)品淘汰 的整個生命周期內(nèi)各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)進行定義、組織和管理，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)

7、的一致性、完整性和安金性，使設計人員、工藝員、材料采購人員和營銷人員都能方便地使用 有關(guān)數(shù)據(jù)。它是企業(yè)審構(gòu)和發(fā)展的一項必不可少的重人基礎結(jié)構(gòu)技術(shù)。企業(yè)的各項先進管理計劃的實施，如企業(yè)經(jīng)營過程的審構(gòu)、并行t程、iso國際質(zhì)吊體系認證等也都 離不開pdm。pdm系統(tǒng)的構(gòu)造框架可分為應用框架和數(shù)據(jù)框架。這種構(gòu)架突出強調(diào)了系統(tǒng)的功能、界面、標準、方法及結(jié)構(gòu)。1. 應用框架應用框架涉及pdm系統(tǒng)內(nèi)部應用的設計和構(gòu)造，它由二層組成：應用層、系統(tǒng)服務層和網(wǎng)絡層。應用層為用戶提供各種應用功能及致、友好的用戶界 而。它包括三個應用組件：(0環(huán)境管理層全廁控制應用功能單元的執(zhí)行情況，為整個系統(tǒng)提供過程隼成。企業(yè)

8、由信息隼成糞為過1程隼融(2) 應用功能單元層提供用戶執(zhí)行各種功能所需要的能力。應用功能單元與英他應用一起構(gòu)成整個系統(tǒng)應用。(3) 應用服務單元層為系統(tǒng)應用的開發(fā)和執(zhí)行及集成各種非pdm系統(tǒng)應用捉供應用服務。應用服務單元獨立于應用功能單元，以避免受應用技術(shù)變化的影響及減少軟 件開發(fā)費用和吋間，提高代碼可巫用性，并在各應用間共享數(shù)據(jù)。系統(tǒng)服務層通過一致的接口以獨立的方式提供訪問分布式網(wǎng)絡層的功能。它為存儲在不同物理設備上的數(shù)據(jù)提供一致的邏輯表述。系統(tǒng)服務層獨立丁-應用層，以避免 數(shù)據(jù)位置變化時受到影響。它為用戶提供一致的接口并允許應用層單元是可移植的、可互用的，它對功能和數(shù)據(jù)的物理位置是透明的。

9、使用系統(tǒng)服務層nj保護右：應用層軟件上的投資。它允許改變數(shù)據(jù)表述而不影響應用層軟件。系統(tǒng)服務層白五個組件：(1) 通訊服務層捉供獨立于通訊網(wǎng)絡單元的數(shù)據(jù)傳輸服務，它通過通訊網(wǎng)絡單元傳輸數(shù)據(jù)。(2) 計算服務層為系統(tǒng)中的各種計算設備提供接口。它還具有提供監(jiān)視計算資源使用情況的能力。(3) 表達服務層為所有輸入/輸山設備提供不依賴丁設備的接口。為遠端設備通過網(wǎng)絡提供通訊服務調(diào)用。(4) 安仝服務層為系統(tǒng)所有單元提供安金和管理功能。如檢查、驗證、訪問存取控制、數(shù)據(jù)傳輸及存儲保護等。(5) 數(shù)據(jù)服務層為數(shù)據(jù)存儲設備提供不依賴于設備的接i丨，這些設備通過網(wǎng)絡進行物理配置。為遠端設備提供通訊服務調(diào)用。對于

10、客戶機/服務器體系，為應用提供不 依賴于物理存儲設備的致的數(shù)據(jù)邏輯視圖。數(shù)據(jù)服務必須支持在數(shù)據(jù)框架中所描述的邏輯數(shù)據(jù)框架組成的主要單元。網(wǎng)絡層提供基本的計算和通訊服務功能及對輸入/輸出設備的訪問功能。這些設備包扌舌數(shù)據(jù)存儲設備和交4式終端及由通訊設施4聯(lián)的各種計算機。這一單元最有可能 由于技術(shù)的提髙而產(chǎn)生變化。因而通過系統(tǒng)服務層提供的標準界血，其特:從對于應用層單元必須是不可見的。網(wǎng)絡層有-個組件：(1) 輸入/輸出層提供從系統(tǒng)屮發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的功能。苴硬件允許對各地的計算機系統(tǒng)進行操作。(2) 計算層執(zhí)行計算機指令，管理、控制指令和過稈的執(zhí)行情況。(3) 通訊網(wǎng)絡層提供在計算機間和i/o設備

11、間傳輸數(shù)據(jù)的功能。該組件包括硬件設備和物理傳輸媒介，它們將計算機和各種硬件聯(lián)成-個分布式計算壞境。2. 數(shù)據(jù)框架數(shù)據(jù)框架涉及邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立。pdm系統(tǒng)內(nèi)部各應用間的數(shù)據(jù)基丁這一框架實現(xiàn)共享。通過建立和維護一個基丁整個企業(yè)公共數(shù)據(jù)模型的應用，以減 少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的使用。這一策略對應用框架內(nèi)各單元提出了各種要求。數(shù)據(jù)框架和應用框架構(gòu)成了一個完整的pdm體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)框架也分-層：應用層、概念層、物理 層。應用層展示用戶的數(shù)據(jù)視圖。組成這一層的數(shù)據(jù)模型稱為應用數(shù)據(jù)模型。幾個應用對共享同一應用數(shù)據(jù)模型。應用間的數(shù)據(jù)共享通過下列方式完成：(1) 數(shù)據(jù)交換層在不符合公共數(shù)據(jù)模盤的應用間傳輸數(shù)據(jù)的過稈。中

12、間文件交換協(xié)議是不同應用數(shù)據(jù)模盤間的橋梁。應用必須使用轉(zhuǎn)換器以從協(xié)議中讀寫數(shù)據(jù)。(2) 視圖映射層在符合公共數(shù)據(jù)模型的應用間共享數(shù)據(jù)的過程。概念層的公共數(shù)據(jù)模型推動應用數(shù)據(jù)模型的發(fā)展。應用層和概念層的視圖映射由接口軟件提供。概 念層表達了貫穿整個企業(yè)的公共數(shù)據(jù)視圖，它為所有需耍在系統(tǒng)內(nèi)部應用間共享的數(shù)據(jù)提供單一、一致的定義和描述。這種公共數(shù)據(jù)視圖比應用涇和物理涇的視圖更穩(wěn)定。 組成概念層的數(shù)據(jù)模型存儲在數(shù)據(jù)倉庫中。應用框架中各單元的配置、運行和管理所需的信息由數(shù)據(jù)倉庫提供一致的定義。這些信息包括系統(tǒng)配置、應用信息和安仝策略 等。物理層表達了數(shù)據(jù)庫管理者的數(shù)據(jù)視圖。這些數(shù)據(jù)存儲在遍及整個企業(yè)網(wǎng)絡

13、的多個存儲設備屮，它包括記錄或表的定義及在物理層和物理存儲設備屮移動數(shù)據(jù)的機制。 物理層和概念層的視圖映射由接口軟件提供。物理層也提供下列信息：(1) 存儲分配層分割和復制數(shù)據(jù)以獲得最佳系統(tǒng)性能。(2) 査詢分配層將査詢和事物處理轉(zhuǎn)換成任何數(shù)據(jù)服務單元都能理解的格式。在集成化的開發(fā)環(huán)境下，pdm作為集成框架的功能非常重耍，它使所構(gòu)建的集成環(huán)境 具有良好的可伸縮性，使企業(yè)可以按需要來定做各種特定系統(tǒng)。通過pdm可實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)和管理上的優(yōu)化組合，對于金業(yè)決策也能提供極大的幫助。cad/capp/cam集成系 統(tǒng)信息復雜、聯(lián)系緊密。在冃麗情況下，不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換問題尚未完全解決。在不同企業(yè)屮，

14、有若不同的丁藝規(guī)范，企業(yè)往往依據(jù)自身的條件及傳統(tǒng)，采用比較 成熟的工藝技術(shù)。capp系統(tǒng)不僅需要產(chǎn)品的設計信息，還需要產(chǎn)品的工藝信息。但在許多cad/capp/cam系統(tǒng)中，capp系統(tǒng)從cad系統(tǒng)中讀取相關(guān)信息的能力不足，許多 工藝信息仍需用手工方式輸入。在產(chǎn)品開發(fā)與牛產(chǎn)中，技術(shù)人員使用的是維丄程圖紙，由丁一維圖紙的多義性，在設計及牛產(chǎn)中不可避免地會出現(xiàn)錯誤。隨著計算機及實體建模技術(shù)的飛速發(fā)展， 以-維實體模型為基礎的產(chǎn)品設計及制造成為大勢所趨。capp、cam、有限兀分析、虛擬裝配、運動分析等也需要產(chǎn)品的-維信息。pdm系統(tǒng)nj以把與產(chǎn)品整個牛命周期有關(guān)的這些信息統(tǒng)一管理起來，它支持分布、

15、異構(gòu)環(huán)境下不同軟硬件平臺、不同網(wǎng)絡和不同數(shù)據(jù)庫。cad、capp、cam系統(tǒng)都通過 pdm交換信息，從血真正實現(xiàn)了 cad、capp、cam的無縫集成。pdm的核心功能之一是支持工程設計自動化系統(tǒng)。它對下層子系統(tǒng)進行集中的數(shù)據(jù)管理和訪問控制，通過過 程管理提供工作流控制?；趐dm統(tǒng)的總控壞境卜的各功能單元可實現(xiàn)多用戶的交互操作，實現(xiàn)組織和人的集成、信息集成、功能集成和過程集成。由t pdm的開放性，可實現(xiàn)產(chǎn)品的異地、異構(gòu)設計。它對產(chǎn)品提供單一的數(shù)據(jù)源，并可方便地實現(xiàn)對現(xiàn)有軟件丄具及新開發(fā)軟件丄具的封裝，便丁有效管理各子系統(tǒng) 的信息。它提供過程的管理與控制，為并行工程的過程集成提供了必要的支持

16、。并行工程包括所有設計、制造、測試、維護等職能的并行考慮，pdm作為客戶/服務器結(jié)構(gòu) 的統(tǒng)一信息環(huán)境，它提供了支持并行丁程運作的框架和基木機制。以pdm作為集成框架的cad、capp、cam的而向并行丁程的集成將史:加有效。1.5.3 pdm與企業(yè)信息集成1. 5. 3. 1 pdm 的集成(1) cad/capp/cam的集成 從cad、capp、cam發(fā)展來看，它們首先是各自獨立發(fā)展，然斤乂彼此弟攏，并試圖集成在一起，80年代以后，由丁牛成發(fā)展的需耍，集成 技術(shù)的研究已成為一個突出的問題。能否實現(xiàn)系統(tǒng)之問有效、可靠的集成，所涉及的因素很多。(2) pdm與erp的集成有關(guān)人、財、物、產(chǎn)、供

17、、俏的管理信息丄要包括管理信息系統(tǒng)m1s和制造資源計劃系統(tǒng)meriio冃前,mjls和mrpii以集成在一起，成為erp。 mis具有企業(yè)經(jīng)營規(guī)劃、生產(chǎn)預測、生產(chǎn)成本核算、財務管理、人事管理、車間作業(yè)控制和設備管理等功能。制造資源計劃系統(tǒng)mrpii包括銷售管理、主生產(chǎn)計劃、物料需 求計劃mrp、牛產(chǎn)作業(yè)計劃、采購管理、能力需求計劃、數(shù)據(jù)管理和庫存管理等模塊。erp中的許多信息來白cad/capp/cam系統(tǒng)，除了圖形數(shù)據(jù)外，還應包括：任務進度數(shù)據(jù)、估計成本、技術(shù)指標參數(shù)、加工方法、工裝、設備需求、能力數(shù)據(jù)、b0m、工 藝定額等。另外，erp還有來自管理部門的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、開t數(shù)據(jù)、變史數(shù)

18、據(jù)、變更原因、庫存信息、物料信息、產(chǎn)品測試結(jié)果、在制品狀態(tài)、設備狀態(tài)信息、加 工能力信息。erp到cad/capp/cam之間傳遞的數(shù)據(jù)應含有：開發(fā)任務書、技術(shù)指標、時間要求、修改任務書、任務書審核、計劃口期、產(chǎn)品接收報告。從計算機輔助質(zhì) 量管理caq到erp的數(shù)據(jù)應含有：質(zhì)量統(tǒng)計、質(zhì)量檢驗信息、產(chǎn)品零件報廢信息、產(chǎn)品質(zhì)量報告。從erp到caq的數(shù)據(jù)應含有：質(zhì)量冃標、次品報告、用戶質(zhì)量信息、質(zhì) 呈處理佶息、質(zhì)量成本佶息、牛產(chǎn)作業(yè)計劃、進貨計劃、丄裝設備及加丄人員惜況及各項成本。要保證企業(yè)內(nèi)的全部信息完整、統(tǒng)一，必須將產(chǎn)品信息與mts和mrpii集 成在一起。pdm就是企業(yè)仝局信息集成框架。1.

19、 5. 3. 2 pdm信息集成模式(1)封裝模式產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成就是對產(chǎn)生這吐數(shù)據(jù)的應用稈序的集成。為了使不同的應用系統(tǒng)之間能夠共亨信息以及對應用系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，只要對 外部應用系統(tǒng)進行“封裝”，pdm就可以對它的數(shù)據(jù)進行有效管理，將特征數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)文件分別放在數(shù)據(jù)庫和文件柜中。所謂“封裝”是指把對象的屬性和操作方法同吋 封裝在定義對象中。用操作集來描述可見的模塊外部接口，從而保證了對象的界而獨立丁對象的內(nèi)部表達。對象的操作方法和結(jié)構(gòu)是不可見的，接口是作用丁對象上的操 作集的說明，這是對象唯的可見部分。“封裝”意味著用戶“看不到”對象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但可以通過調(diào)整操作即程序來使用對象，

20、這充分體現(xiàn)了信息隱蔽原則。由于“封 裝”性，為程序設計改變一個對象類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部表達時，可以不改變在該對象類型上丄作的任何程序。'封裝”使數(shù)據(jù)和操作有了統(tǒng)一的管理界而。(2)接口和集成模式對于包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的數(shù)據(jù)，述有其特:殊性。因為“封裝”不能了解文件內(nèi)部的具體數(shù)據(jù)，而pdm的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置模塊必須掌握產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié) 構(gòu)關(guān)系。pdm集成這類數(shù)據(jù)有下而兩種不同層次的模式。(1) 接口模式能夠根據(jù)cad裝配文件中的裝配樹，自動生成pdm中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。通過接口程序破譯產(chǎn)品內(nèi)部的相互關(guān)系，自動生成pdm的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹；或者從pdm 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中提取最新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系，修改cad的裝配文件，使兩者保持異步-致。(2) 集成模式通過對cad的