利用PDM實現機械製造業的資訊整合

1 ．1PDM的體系結構

軟體技術的發展使 PDM 體系結構日趨先進，當前基於 Java 、 Web ，採用 C / B / S 三段式的體系結構己成為 清軟英泰 TI PDM 的發展方向。當前先進的 PDM 系統普遍採用 Web 技術及大量業界標準，其體系結構如圖 1- 1 所示。

 

圖 1 -1PDM 的體系結構

 

整體可分為五層，底層平臺層、核心服務層、應用元件層、應用工具層和實施理念層。

 

3 ． 1 ． 1 底層平臺層

主要指異構分佈的計算機硬體環境、作業系統、網路與通訊協議、數 據 庫、中介軟體等支撐環境。當前 PDM 軟體底層平臺的發展主要有兩個特點：

 

一是適應能力不斷擴充套件，能夠支援越來越多的軟硬體環境， PDM 廠商一直致力於推出適應更多平臺的 PDM 系統。在硬體環境上，從最簡單的使用者終端 PC 機到高階的工作站和伺服器都可以執行相應的 PDM 系統。

 

二是底層平臺朝廉價方向發展。作業系統上， Unix 依然是大多數 PDM 使用的主要服務平臺 ， 但由於成本低廉、介面友好、操作方便等原因 PC / Windows 正在悄 然擴張 的 己的領地。很多大型 PDM 如 Mctaphasc 、 IMAN 、 PM 等其伺服器端還是執行在 Unix 環境下，但都相繼推出了各自的微機版。而像 Windchill 等新生貴族更是以 PC / Windows 為主要平臺，後來才推出 Unix 版本。

 

由於企業級 TI PDM 系統龐大的資料量、高的效能要求，因此底層資料庫幾乎無 一 例外都集中於 Oracle 、 SQL   Server 、 Sybase 等大型資料庫，尤其是 Oracle 是很多 PDM 系統的首選或獨選資料庫。此外， PDM 軟體幾乎都支援 TCP / IP 、 IIOP 、 Net   BIOS 和 HTTP 等區域網和廣域網標準協議。

 

1 ． 1 ． 2PDM 核心服務層

清軟英泰 PDM 軟體產品一般指的就是核心服務層和 PDM 應用元件層，因為二者功能上有所不同，所以分別討論。在 C / S 結構下，核心服務層 一 般就是伺服器端，客戶端軟體就屬於 PDM 的應用元件，在 C / B / S 結構下，二者都執行在伺服器端，但在軟體產品購買安裝等方面會有所不同，核心服務是必須的，而應用元件可以選用。比如 Metaphase 的物件管理框架、 Windchill 的 Windchill   Foundation 、 IMAN 的 eServer 等都屬於各自的核心服務層。

 

核心服務層實際上就是一組物件模型，它主要完成三個功能，一是向下連線並操縱資料庫，二是向上為 PDM 應用元件提供基本服務，三是為應用軟體提供應用程式設計介面 (API) 以整合應用軟體。此外，有些 PDM 軟體在核心層中還加入了 Web 處理機制。

 

1 ． 1 ． 3PDM 應用元件層

PDM 應用元件實際上就是由呼叫 TI PDM 基礎服務的一組程式 ( 介面 ) 組成並能夠完成一定應用功能的功能模組。比如說工作流管理應用元件，就是由工作流定義工具、工作流執行機、工作流監控工具等組成的完成工作流程管理的功能模組。各 PDM 廠商 都不 斷豐富自己的應用元件 ( 如圖一 ) ，像 Metaphase 提供了包括生命週期管理器、更改控制管理器、產品結構管理器、產品配 置 管理器、零部件族管理器、用於同 C A X / DFx / ER P / CS M / EC / SC M 等應用軟什焦成的 Metaphasc 應用整合接 口 、視覺化工具、協同設計支援工具、數字樣機等大量豐富的應用元件。

 

統一的使用者介面也歸入了應用元件層，幾乎所有的 PDM 都支援透過 Web 方式訪問和操縱 PDM ，較新的如 eMatrix 、 Windchill 等 C / B / S 結構的 PDM 都是以 Web 瀏覽器為客戶端，而 Metaphase 、 IMAN 等也相繼推出了各自基於 Web 的客戶端。

 

1 ． 1 ． 4 應用工具層

應用工具主要指 CAx / DFx 等工程設計領域軟體、 Word 等辦公用軟體以及所有 PDM 以外的其它應用軟體， PDM 透過多種方式與這些應用軟體實現整合。

 

1 ． 1 ． 5 實施理念層

PDM 歸根結底不是企業的經營管理模式而只是一種軟體工具，這種軟體工具只有在先進的企業運作模式下才能發揮其作用，因此 PDM 的實 施 幾乎都離不開 CE( 並行工程 ) 、 CPC( 協同產品商務 ) 、 VM( 虛擬製造 ) 、 SCM( 供應鏈管理 ) 、 IS09000 等先進的管理理念和質量標準。只有在這些先進思想的指導下， PDM 的實施才能確保成功併發揮較大的作用。另一方面， PDM 實施又是這些先進理念得以成功貫徹的最有效的工具和手段之一。

 

PDM 軟體廠商在推銷其軟體產品的同時，也在推銷它的理念，如 清軟英泰 TIPLM 倡導。而 PDM 軟體又是一種只有透過實 施 才能完美地與企業結合並體現其價值地軟體，因此，實施理念列在了 PDM 體系結構的最上層。

 

1 ． 2 資訊整合模型

PDM 技術建立在網路和資料庫基礎上，將計算機在產品設計、分析、製造、工藝規劃和生產管理、質量管理等方面產生的資訊整合在 一 起，對產品整個生命週期內的資料進行統一管理。架構在 PDM 整合平臺上的 CAD / CAPP / CAM 系統都可以從 PDM 中提取各自所需的資訊 ， 再把結果放回 PDM 中．真正實現了 3 C 的整合，所以 PDM 是 CAD / CAPP / CAM 的

整合平臺；企業資源規劃 (ERP) 中的許多資訊也來自 CAD / CAPP / CAM 系統，透過 PDM 系統可以及時地把相關資訊傳遞到 ERP 系統中， ERP 產生的資訊也可透過 PDM 傳遞給 CAD / CAPP / CAM 系統。因此， PDM 系統又是 3C 系統與 ERP 系統之間資訊傳遞的橋樑。因此， PDM 是實現企業全域性資訊整合與共享的關鍵，建立 PDM 資訊整合模型主要考慮：

 

· PDM 資訊貫穿於產品生命週期的各個階段：

·資訊流動和控制都在資料庫和網路支援下展開，並形成區域性閉環，各環節的活動具有併發性；

·資訊流對物流起著組織、管理和控制作用。

資訊整合模型框架：見圖 1- 2 ：

 

圖 1 -2 資訊整合模型框架

 

在產品生命週期中， CAD 用於產品的設計和分析， CAPP 用於工藝過程的設計 ， CAM 進行計算機輔助數控程式設計實現 製造 的自動化， ERP 負責整個企業資源的管理。首先利用 CAD 工具進行產品設計，並逐漸建立起企業的基本資訊庫，將材料、刀具、工藝等與產品相關的基本資料納入庫中。 CAPP 系統從 CAD 系統中獲取零部件的幾何資訊和加工資訊，然後根據零部件的相似性，從標準工藝庫中獲取棚近的標準工藝 ， 快述 生 成該零部件的工藝檔案，實現 CAD 系統與 CAPP 系統的資訊聯接。

 

同樣， CAM 系統需從 CAD 和 CAPP 系統中，及時獲得零部件的幾何形狀，工藝要求和相應的加工屬性，生成正確的刀具軌跡和 NC 程式碼，實現 CAM 系統的功能。 ERP 管理客戶的需求和銷售，並且接受由 CAD 傳遞過來的 BOM 。可見，在產品生命週期中，資訊傳遞是經常的和必備的功能。根據 PDM 資訊整合模型，建立資訊實體模型如圖 1 -3 ：

 

圖 1 -3 資訊實體模型

 

1 ． 3 用 PDM 支撐 CAD / CAPP / CAM 的資訊整合

應用 CAD 、 CAPP 、 CAM 系統以後，計算機上迅速產生大量的電子文件，對於大型企業更是如此，如何保證電子文件的完整性、一致性和正確性是應用 CAD 、 CAPP 、 CAM 系統後所面臨的一個大問題。大部分企業一般只是利用共享目錄結構對電子文件進行簡單的管理，沒有許可權控制、沒有版本控制、沒有層次結構、沒有高效簡便的查詢手段、沒有入庫提交機制。這導致電子文件查詢困難、共享程度不高，資料資訊傳遞速度緩慢，利用率低下。許多企業的設計 BOM 、工藝 BOM 無法由 CAD 、 CAPP 系統自動生成，依然存在大量的手工勞動和重複輸入。

 

我們知道．應用計算機系統的最大效益來自於整合和共享。 CAD 、 CAPP 雖然可以顯著提高設計、工藝效率，但如果不能實現整合和共享，那麼他們所產生的效益還是有限的，這就是當前企業對 CAD 、 CAPP 應用效益產生疑惑的一個原因。由於 CAD 、 CAPP 、 CAM 這些計算機輔助技術是單獨發展起來的，這些技術的應用多為分散孤立的單項應用，他們本身並不具備互相整合的能力，不能實現系統之間資訊的自動化傳遞和交換，存在大量的二次重複輸入問題，在企業實際應用中，就形成了許多自動化的資訊孤島。因此，用 PDM 資訊整合模型實現 CAD 、 CAPP 、 CAM 的資訊整合是十分必要的。

 

PDM 系統實現 CAD 、 CAPP 、 CAM 資訊整合的思路是：以產品結構樹為中心，統 一 管理 CAD 、 CAPP 、 CAM 文件及有關的產品資料，緊緊圍繞產品結構樹展開管理功能。

 

1 ． 3 ． 1PDM 下 CAD 、 CAPP 、 CAM 資訊整合模型

見下圖 1 -4 。

 

圖 1- 4 資訊整合模型

 

1 ． 3 ． 2PDM 系統支撐 CAD 、 CAPP 、 CAM 資訊整合的功能框架

專案負責人在 PDM 系統中利用產品配胃功能建立產品結構樹根節點，根據設計要求在根節點下建立部件節點，並將部件節點分發給責任工程師。產品 配置可 以手工建立，也可利 用標準部 組 件 建立。任務分派及流程管理以節點授權方式．在結構樹上可視、靈活地進行 。

 

責任工程師進入 PDM 系統後，顯示任務清單，並可在相應節點下進行部件設計，建立元件節點，分發元件節點。在元件節點下可進行元件設計，建立支元件節點、零件節點，進行支元件、零件設計。 CAD 軟體由 PDM 系統中啟動．產生的資料檔案直接“掛”在結構樹的相應節點上，上下節點資料互相關聯、自動協調。

 

工藝設計在相應節點進行，由 PDM 系統啟用 CAPP 軟體，產生的資料檔案也“掛”在結構樹的相應節點上，透過結構樹，可直接共享 CAD 產生的設計圖 紙、設計 BOM 等設計資訊。

 

在設計過程中，結構樹、圖 紙、工藝檔案、計算書、說明書等電子文件全部儲存在伺服器中，並與結構樹上有關節點相關聯。

 

系統應具備功能強大的分類查詢功能，提供產品結構樹多檢視管理，如設計檢視、工藝檢視、標準件檢視、借用件檢視、按專業組顯示、按設計人員顯示等，不同的文件、不同狀態的文件用不同的圖示、不同的顏色表示。按節點顯示圖示化進度資訊，能提示脫期預警資訊。

 

經過審批流程的文件自動提交入庫，入庫文件的修改具備嚴格的流程控制，提供版本管理功能，能儲存檔案的不同版本。系統應具有嚴格的許可權控制，保證資料的完整性、一致性和正確性。有許可權者可隨時檢視、共享設計圖 紙、工藝檔案，瞭解工程設計進度、任務分派情況。

 

圖 紙設計完成後，由設計 BOM 模組在相應節點自動生成零件清單、元件清單、總清單等，工藝卡片編制結束後，由工藝 BOM 模組在相應節點自動生成材料定額、工裝 一 覽表、各類明細表等。透過節點，可以方便地找到與該節點有關的所有資訊。系統中預先建立標準件庫、材料供應目錄．提供方便快速的線上查詢、呼叫功能，提供借用設計功能。

 

設計、工藝完成後，將產生一棵完整的結構樹，在樹上層次分明地儲存一項工程或產品的所有設計圖 紙、工藝卡片、設計清單、工藝清單 ，甚至可以包括計算書、說明書等產品技術資料，提供豐富的分類查詢統計功能，這將顯著提高技術資料的查詢速度和利用率，技術資訊可以方便地流轉到下道工序，完工的節點資料提交檔案部門管理，許可權歸檔案部門所

有，檔案部門進行歸檔登記，將節點資料複製到歸檔介質 ( 如光碟 ) ，在此基礎上，實現產品技術文件的電子化歸檔。原有的 CAD 、 CAPP 文件應用 BOM 展開功能，自動進入 清軟英泰 PDM 系統，由 PDM 系統根據 BOM 資訊生成產品結構樹。圖 1- 5 所示是透過 PDM 實現 CAD 、 CAPP 、 CAM 資訊整合的樹形結構。

 

圖 1 -5 資訊整合的樹形結構

 

1 ． 4PDM 與 ERP 系統的資訊整合

產品資料管理系統 (PDM) 和企業資源管理系統 (ERP) 的整合，將戲劇化地促進設計、生產、採購和銷售等部門問的溝通和交流。事實上， PDM 系統和 ERP 系統是被組織結構中不同的部門所控制。這些系統所控制的資訊在很多方面是重合的，例如物料清單 (BOM) 的管理就一直是衝突的部分．需要相當多的手工干涉柬避免產生嚴重的錯誤。 PDM 和 ERP 的整合將促進不同功能的協調。減少手工干預並減少錯誤。

 

PDM 管理與產品有關的從原理設計到產品廢除之間的所有資訊。而 ERP 系統被普遍認為是負責生產甚至是所有的業務執行。因為兩種系統都有不同的側重，問題出現了，特別是重合的部分。最大的重合部分在條目的使用者宣告和 born 表的相關資料上。當兩個獨立的系統維護他們各自版本的關鍵資料時，發生衝突的可能性將一直存在。

 

1 ． 4 ． 1PDM 和 ERP 之間的區別和聯絡

PDM 管理與產品相關的資訊和過程，主要側重於產品組成資訊流的管理，同時，它還是一項重要的使能技術，根據所管理的產品邏輯資訊的約束條件和某些過程條件，支援基於並行工程的產品形成過程，其代表功能有；資料儲存和管理、產品資訊結構和產品資訊配置及管理、專案管理、工作流程管理、產品變更資訊管理、標準件管理等。而 ERP 是對企業和製造有關的所有資源和過程進行統一管理的技術，側重於製造領域物流的管理，其代表功能有；主生產計劃、物料需求計劃、原材料採購計劃、車問作業計劃、工裝裝置管理、財務系統管理、庫存管理等。

 

因此， PDM 和 ERP 系統成分都包含動態 ( 過程 ) 和靜態 (PDM 中主要是描述產品的狀態資訊、幾何拓撲以及資訊間的邏輯關係， ERP 中主要是裝置、班組、車間、資金、庫存等製造資源 ) 兩個方面，所以，為了實現以 PDM 為代表的資訊領域和以 ERP 為代表的製造領域之 間 的整合，必須在全域性資訊共享和過程目標一致的基礎上，充分滿足 PDM 和 ERP 系統在靜念和動態兩個方而的要求。為了實現這 一 系統整合目標，首先必須對 PDM 和 ERP 在管理物件、作用領域、管理途徑和方式等方面的區別和聯絡具有系統的認識。

 

PDM 和 ERP 區 別

·管理 物件 內容的區別

從 PDM 和 ERP 的概念可以十分清楚的知道， PDM 的管理物件，是描述產品本身狀態的資訊和資訊之問的邏輯關係，以及利用、再生、傳遞這些產品狀態資訊的過程及過程資源支援條件，如產品的方案論證過程、概念設計過程、詳細設計過程、工藝制訂過程等過程，以及這些過程開展中的人員配 置 、協作關係等。 ERP 的管理物件，則是參 ( 用 ) 於生產的製造資源 ( 裝置、物料、車間班組等 ) 和資源利用的生產過程，主要包括：產品的零部件原料採購、加工、製造和裝配、銷售、服務等。所以， PDM 和 ERP 管理物件的內容，在時間、地點、作用領域、以及相關支援工具、所採取的手段措施等方面存在區別。

 

·管理過程的區別

在 PDM 和 ERP 系統中，都包含“過程”概念，但是，“過程”這個概念在 PDM 和 ERP 系統中並非具有相同的含義。 PDM 的“過程”是和產品邏輯形成相關的過程，過程的產物是描述產品狀態的“資訊”，過程開展的支援物件是幾何拓撲等狀態”資訊”和對這些資訊進行利用和再生的腦力勞動的技術人員。 ERP 系統中的“過程”是和產品物理形成相關的過程，過程的指導資訊是 PDM 中的過程產生的產品資訊，過程的組織路線受產品狀態資訊邏輯關係的約束和指導，過程的產物是具體的產品或產品零部件實體，過程開展的支援物件主要是是實體“物質” ( 製造資源 ) 和主要以體力勞動方式進行操作的“人”。

 

·管理物件內部之間關係的區別

PDM 中管理物件之間的關係是：資訊發展的載體是過程，過程的階段產物足資訊： ERP 中管理物件之間的關係是：物質變化的載體是過程，過程作用和消耗的物件是物質。如果說 ERP 領域中也存在資訊因素，那麼， PDM 中 的資訊主要是從概念角度拙述產品的幾何、拓撲資訊，而 ERP 領域中的資訊主要是從物流配置方面對生產進行安排的一些資源資訊。

 

PDM 和 ERP 聯絡

以系統的 眼 光 業 看， PDM 和 ER P 在以下幾個方 面 有著密切的聯絡：

·過程作用物件之 間 存在著因果關係

ERP 系統中的過程作用物件，即以物理形式出現的零部件或產品，是 PDM 系統中過程作用物件 ( 從概念角度描述產品狀態的幾何或拓撲資訊 ) 以及過程作用物件之間邏輯關係的物質表現。

 

·過程的邏輯序列問存在著執行和驗證關係

ERP 系統中的生產過程式列足對 PDM 過程式列產生的資訊邏輯關係的物理執行和驗證。 ERP 系統中生產流程的最佳化基礎，以及確定對應物料支援的理論依據，是 PDM 系統所管理的產品資訊和資訊邏輯發展、完善的邏輯路線。

 

·管理目標的一致性

PDM 和 ERP 在管理目標上有著高度的一致性， PDM 和 ERP 雖然管理的物件和過程存在區別，但是，其管理目標都是試圖透過科學的排程和控制，減少失誤和返工，在儘可能短的時間內、透過最少的資源耗費、用最為經濟的手段和方式、保證產品的最早上市。

 

·過程的支援條件有著先天的聯絡

即使在前文分析的區別中，我們也可以發現，產品抽象的幾何拓撲資訊，既是 PDM 領域過程開展的產物，也是 ERP 領域過程開展的活動指導基礎和結果驗證條件。所以強化 PDM 和 ERP 之間的聯絡，必須利用統一的產品幾何拓撲資訊對與之相關的過程進行溝通。

 

·企業的產品是這兩個過程式列邏輯關係的禍合結果

PDM 中的過程式列按照從整體到區域性逐步細化的設計路線 開 展，而 ERP 中的過程式列按照從區域性到整體的製造、裝配過程來進行，而企業的最終產品幣足這兩個從不同路線和領域丌展的過程式列在時問座標上的 耦 合結果。

 

隨著 PDM 和 ERP 的發展，它們的部分功能也出現了相互重 疊 的區域，特別 是 產 品 結構 BOM 管理、產品零件的統計及管理等。

 

1 ． 4 ． 2PDM/BOM 和 ERP/BOM 的資訊整合模型

 

圖 1 -6PDM/BOM 和 ERP/BOM 的資訊整合模型

 

1 ． 5 PDM 資訊整合方法

(1) 封裝模式

產品資料的整合就是對產生這些資料的應用程式的整合。為了使不同的應用系統之間能夠共享資訊以及對應用系統所產生的資料進行統一管理，只要對應用系統進行 “封裝”，將特徵資料和資料檔案分別放在資料庫和檔案櫃中，就可以對它們的資料進行有效管理。

 

“封裝”，是把物件的屬性和操作方法同時封裝在定義物件中。用操作集來描述可見的模組外部介面，從而保證了物件的介面獨立於物件的內部表達。物件的操作方法和結構是不可見的，介面是作用於物件上的操作集的說明，這是物件唯一的可見部分；“封裝”意味著使用者看不到物件的內部結構，但可以透過呼叫操作⋯程式來使用物件，這充分體現了資訊隱蔽原則。由於運用“封裝”，當程式設計改變一個物件型別的資料結構內部表達時，可以不改變在該物件型別上工作的任何程式。“封裝”使資料和操作有了統一的管理介面。

 

(2) 介面和整合模式

對於包含產品結構資訊的資料，由於 “封裝”無法瞭解檔案內部的具體資料，因而也無法掌握產品內部的結構關係。這時，可透過下列模式實現整合：

 

介面模式：根據 CAD 裝配檔案中的裝配樹，自動生成 PDM 中的產品結構樹。透過介面程式破譯產品內部的相互關係，自動生成 PDM 的產品結構樹：或者從 PDM 的產品結構樹中提取最新的產品結構關係，修改 CAD 的裝配檔案，使兩者保持非同步一致。

 

整合模式：透過對 CAD 的圖形資料和 PDM 產品結構樹的詳細分析，制定統一的產品資料之間的結構關係，只要其中之一的結構關係發生了變化，則另一個自動隨之改變，始終保持 CAD 的裝配關係與 PDM 產品結構樹的同步一致。

 

商品化的 PDM 軟體環境一般能夠提供結構化的面向產品物件的公共服務集，構成了整合化的基礎，作為實現以產品物件為核心的資訊整合的工具。

 

透過上述方式， 清軟英泰 PDM 可實現不同使用者間的物件共享，把 PDM 看作面向多種應用軟體的通用管理環境，採用標準資料介面來建立 PDM 的產品配置與多種應用軟體裝配結構之間的聯絡，在同一 PDM 管理下，多種應用軟體共享同一產品結構。所有使用者均在同一 PDM 工作環境下工作，實現了與站點無關、與硬體無關、與作業系統無關的全新的工作方式。

 

不同的 PDM 與 ERP 系統有不同的介面方法：

內部函式呼叫：

採用系統提供的 API 函式訪問資料庫，以便實現兩系統之間交換資訊。這種方法需要各系統提供訪問底層資料庫的函式和 API 介面，並且往往需要原系統開發人員的支援。但可以獲得最高的效率。

 

直接資料庫訪問：

根據對兩系統資料庫的分析，直接對資料庫及其屬性進行訪問，但一般商用系統的資料庫都是加密的，實現這種方法需要了解系統資料庫的結構。

 

中間檔案交換：

兩系統按照統一的檔案格式和接 口 要求，利用系統提供的 API 函式，編制各自的匯入 / 匯出程式，實現兩系統的資訊交換。這種方式容易實現，但效率、安全性最低。

 

中間資料庫：

採用中間數掘庫表的方式儲存兩系統間共用的資料，並透過對資料庫表操作的方式實現兩系統的資料交換。本文章來自御雲 軟體 ，更多詳細資訊請點選：