PDM的最新進(jìn)展

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一、PDM的產(chǎn)生

在20世紀(jì)的60、70年代，企業(yè)在其設(shè)計和生產(chǎn)過程中開始使用CAD、CAM等技術(shù)新技術(shù)的應(yīng)用在促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。對于制造企業(yè)而言，雖然各單元的計算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)日益成熟，但各自動化單元自成體系，彼此之間缺少有效的信息溝通與協(xié)調(diào)，這就是所謂的"信息孤島"問題。在這種情況下，許多企業(yè)已經(jīng)意識到：實(shí)現(xiàn)信息的有序管理將成為它們在未來的競爭中保持領(lǐng)先地位的關(guān)鍵因素。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)正是在這一背景下產(chǎn)生的一項(xiàng)新的管理思想和技術(shù)。PDM可以定義為以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術(shù)。PDM明確定位為面向制造企業(yè)，以產(chǎn)品為管理的核心，以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的三大要素。

PDM進(jìn)行信息管理的兩條主線是靜態(tài)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和動態(tài)的產(chǎn)品設(shè)計流程，所有的信息組織和資源管理都是圍繞產(chǎn)品設(shè)計展開的，這也是PDM系統(tǒng)有別于其他的信息管理系統(tǒng)，如管理信息系統(tǒng)(MIS)、物料管理系統(tǒng)(MRP)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)(Project Management)的關(guān)鍵所在。

作為20世紀(jì)末出現(xiàn)的技術(shù)，PDM繼承并發(fā)展了CIM等技術(shù)的核心思想，在系統(tǒng)工程思想的指導(dǎo)下，用整體優(yōu)化的觀念對產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計過程進(jìn)行描述，規(guī)范產(chǎn)品生命周期管理，保持產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性和可跟蹤性。PDM的核心思想是設(shè)計數(shù)據(jù)的有序、設(shè)計過程的優(yōu)化和資源的共享。

經(jīng)過近些年來的發(fā)展，PDM技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，在機(jī)械、電子、航空/航天等領(lǐng)域獲得了普遍的應(yīng)用。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工程和ISO9000質(zhì)量認(rèn)證等系統(tǒng)工程的使能技術(shù)。

二、PDM的發(fā)展

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM產(chǎn)品產(chǎn)生和PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段。

1．配合CAD工具的PDM系統(tǒng)

早期的PDM產(chǎn)品誕生于20世紀(jì)的80年代初。在當(dāng)時，CAD已經(jīng)在企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，工程師們在享受CAD帶來好處的同時，也不得不將大量的時間浪費(fèi)在查找設(shè)計所需信息上，對于電子數(shù)據(jù)的存儲和獲取的新方法需求變得越來越迫切了。針對這種需求，各CAD廠家配合自己CAD軟件推出了第一代PDM產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的目標(biāo)主要是解決大量電子數(shù)據(jù)的存儲和管理問題，提供了維護(hù)"電子繪圖倉庫"的功能。第一代PDM產(chǎn)品僅在一定程度上緩解了"信息孤島"問題，仍然普遍存在系統(tǒng)功能較弱、集成能力和開放程度較低等問題。

2．專業(yè)PDM產(chǎn)品

通過對早期PDM產(chǎn)品功能的不斷擴(kuò)展，最終出現(xiàn)了專業(yè)化的PDM產(chǎn)品，如SDRC公司的Metaphase和UGS的iMAN等就是第二代PDM產(chǎn)品的代表。與第一代PDM產(chǎn)品相比，在第二代PDM產(chǎn)品中出現(xiàn)了許多新功能，如對產(chǎn)品生命周期內(nèi)各種形式的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理能力、對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置的管理、對電子數(shù)據(jù)的發(fā)布和更改的控制以及基于成組技術(shù)的零件分類管理與查詢等，同時軟件的集成能力和開放程度也有較大的提高，少數(shù)優(yōu)秀的PDM產(chǎn)品可以真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)級的信息集成和過程集成。第二代PDM產(chǎn)品在技術(shù)上取得巨大進(jìn)步的同時，在商業(yè)上也獲得了很大的成功。PDM開始成為一個產(chǎn)業(yè)，出現(xiàn)了許多專業(yè)開發(fā)、銷售和實(shí)施PDM的公司。

3．PDM的標(biāo)準(zhǔn)化階段

1997年2月，OMG組織公布了其PDM Enabler標(biāo)準(zhǔn)草案。作為PDM領(lǐng)域的第一個國際標(biāo)準(zhǔn)，本草案由許多PDM領(lǐng)域的主導(dǎo)廠商參與制訂，如IBM、SDRC、PTC等。PDM Enabler的公布標(biāo)志著PDM技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化方面邁出了嶄新的一步。PDM Enabler基于CORBA技術(shù)，就PDM的系統(tǒng)功能、PDM的邏輯模型和多個PDM系統(tǒng)間的互操作提出了一個標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)的制訂為新一代標(biāo)準(zhǔn)化PDM產(chǎn)品的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

三、PDM的功能分析

PDM技術(shù)的研究與應(yīng)用在國外已經(jīng)非常普遍。目前，全球范圍商品化的PDM軟件有不下100種。這些PDM產(chǎn)品間雖然有許多差異，但一般來說，大多具有以下一些主要功能：

1．電子資料庫和文檔管理

對于大多數(shù)企業(yè)來說，需要使用許多不同的計算機(jī)系統(tǒng)（主機(jī)、工作站、PC機(jī)等）和不同的計算機(jī)軟件來產(chǎn)生產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)所需的各種數(shù)據(jù)，而這些計算機(jī)系統(tǒng)和軟件還有可能建立在不同的網(wǎng)絡(luò)體系上。在這種情況下，如何確保這些數(shù)據(jù)總是最新的和正確的，并且使這些數(shù)據(jù)能在整個企業(yè)的范圍內(nèi)得到充分的共享，同時還要保證數(shù)據(jù)免遭有意的或無意的破壞，這些都是迫切需要解決的問題。PDM的電子資料庫和文檔管理提供了對分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲、檢索和管理功能。

在PDM中，數(shù)據(jù)的訪問對用戶來說是完全透明的，用戶無需關(guān)心電子數(shù)據(jù)存放的具體位置，以及自己得到的是否是最新版本，這些工作均由PDM系統(tǒng)來完成。電子資料庫的安全機(jī)制使管理員可以定義不同的角色并賦予這些角色不同的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限和范圍，通過給用戶分配相應(yīng)的角色使數(shù)據(jù)只能被經(jīng)過授權(quán)的用戶獲取或修改。同時，在PDM中電子數(shù)據(jù)的發(fā)布和變更必須經(jīng)過事先定義的審批流程后才能生效，這樣就使用戶得到的總是經(jīng)過審批的正確信息。某些PDM系統(tǒng)還具有對異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理能力，即PDM系統(tǒng)可以對傳統(tǒng)的以非電子化形式存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，雖然對這種文件的管理無法達(dá)到對PDM內(nèi)部數(shù)據(jù)管理的安全程度，但其安全程度至少也不低于傳統(tǒng)的手工管理方式，同時這種管理方法還提供了更好的對非電子化數(shù)據(jù)進(jìn)行查找和跟蹤的能力。

2．產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理是PDM的核心功能之一，利用此功能可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置信息和物料清單（Bill of Materials）的管理。而用戶可以利用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，傳統(tǒng)的BOM也可以利用PDM自動生成。

PDM系統(tǒng)通過有效性和配置規(guī)則來對系列化產(chǎn)品進(jìn)行管理。有效性分為兩種：結(jié)構(gòu)有效性和版本有效性。結(jié)構(gòu)有效性影響的是零部件在某個具體的裝配關(guān)系中的數(shù)量，而版本有效性影響的是對零部件版本的選擇。有效性控制有兩種形式：時間有效性和序列數(shù)有效性。產(chǎn)品配置規(guī)則也分為兩種：結(jié)構(gòu)配置規(guī)則和可替換件配置規(guī)則。結(jié)構(gòu)配置規(guī)則與結(jié)構(gòu)有效性類似，控制的都是零部件在某個具體的裝配關(guān)系中的數(shù)量，結(jié)構(gòu)配置規(guī)則與結(jié)構(gòu)有效性可以組合使用；可替換件配置規(guī)則控制的是可替換件組中零件的選擇。

配置規(guī)則是由事先定義的配置參數(shù)經(jīng)過邏輯組合而成。用戶可以通過選擇各配置變量的取值和設(shè)定具體的時間及序列數(shù)來得到同一產(chǎn)品的不同配置。在企業(yè)中，同一產(chǎn)品的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式在不同的部門（如設(shè)計部門、工藝部門和生產(chǎn)計劃部門）并不相同，因此PDM系統(tǒng)還提供了按產(chǎn)品視圖來組織產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的功能。通過建立相應(yīng)的產(chǎn)品視圖，企業(yè)的不同部門可以按其需要的形式來對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。而當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生更改時，可以通過網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖來分析和控制更改對整個企業(yè)的影響。

3．生命周期（工作流）管理

PDM的生命周期管理模塊管理著產(chǎn)品數(shù)據(jù)的動態(tài)定義過程，其中包括宏觀過程（產(chǎn)品生命周期）和各種微觀過程（如圖樣的審批流程）。對產(chǎn)品生命周期的管理包括保留和跟蹤產(chǎn)品從概念設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造直到停止生產(chǎn)的整個過程中的所有歷史記錄，以及定義產(chǎn)品從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)時必須經(jīng)過的處理步驟。管理員可以通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的各基本處理步驟的組合來構(gòu)造產(chǎn)品設(shè)計或更改流程，這些基本的處理步驟包括指定任務(wù)、審批和通知相關(guān)人員等。流程的構(gòu)造是建立在對企業(yè)中各種業(yè)務(wù)流程的分析結(jié)果上的。

4．集成開發(fā)接口

各企業(yè)的情況千差萬別，用戶的要求也是多種多樣的，沒有哪一種PDM系統(tǒng)可以適應(yīng)所有企業(yè)的情況，這就要求PDM系統(tǒng)必須具有強(qiáng)大的客戶化和二次開發(fā)能力?，F(xiàn)在大多數(shù)PDM產(chǎn)品都提供了二次開發(fā)工具包，PDM實(shí)施人員或用戶可以利用這類工具包來進(jìn)行針對企業(yè)具體情況的定制工作。

四、PDM技術(shù)分析

1．PDM的系統(tǒng)構(gòu)造方法

從總體上看，當(dāng)前PDM產(chǎn)品大多采用分布式的客戶機(jī)/服務(wù)器(client/server)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端負(fù)責(zé)公共數(shù)據(jù)的存儲、多用戶的同步等功能，客戶端主要負(fù)責(zé)與用戶的交互、客戶私有數(shù)據(jù)的管理等。同時，PDM系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造是層次化的。PDM系統(tǒng)建立在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和分布式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上。對象管理框架是PDM系統(tǒng)的核心模塊，它的重要性一方面在于對象管理框架集中管理了PDM系統(tǒng)中的全部信息實(shí)體，另一方面對象管理框架是整個PDM系統(tǒng)信息建模思想的具體體現(xiàn)。所有PDM涉及的實(shí)體，如人員、數(shù)據(jù)、過程以及實(shí)體之間的關(guān)系最終都是以對象的形式由對象管理框架統(tǒng)一管理。對象管理框架為整個PDM系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理的基石。建立在對象管理框架之上的是各種PDM系統(tǒng)的功能框架，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、產(chǎn)品配置管理、集成工具、工作流管理等。

2．PDM系統(tǒng)的基本特征開放與集成

作為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心，PDM系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個開放性的系統(tǒng)，開放主要包括數(shù)據(jù)的開放、功能的開放和系統(tǒng)建模方法的開放。開放性主要表現(xiàn)在可移植性、可擴(kuò)展性、互操作性、可裁剪性等方面。集成是PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能。所謂集成是指PDM系統(tǒng)提供的一組機(jī)制，使之能夠和其他軟件工具和系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。從系統(tǒng)之間的關(guān)系看集成可以分為三個層次：工具的集成、信息的集成和應(yīng)用的集成。

3.企業(yè)信息建模方法面向?qū)ο蟮姆椒?/P>

面向?qū)ο蟮乃枷胧擒浖こ虒W(xué)發(fā)展的結(jié)果。從1970年以來，人們從思想理論和設(shè)計方法學(xué)等各個方面對面向?qū)ο蟮募夹g(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，取得了豐碩的成果。面向?qū)ο蟮乃枷胧且詫ο蟮挠^點(diǎn)表達(dá)信息以及信息之間的關(guān)系，對象代表數(shù)據(jù)和行為的封裝，對象之間通過消息傳遞信息。目前，采用面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計方法已經(jīng)成為大型系統(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)和實(shí)施的大勢所趨。

4．?dāng)?shù)據(jù)庫技術(shù)傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)大多建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上。但是關(guān)系系統(tǒng)存在語義不豐富、建模手段不足等問題。為了解決這些問題。近年來有關(guān)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、知識數(shù)據(jù)庫的研究正在不斷取得突破，這些發(fā)展都將推動PDM 的進(jìn)步。

五、PDM新技術(shù)的背景90年代末期，PDM技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新動向，在企業(yè)需求和技術(shù)發(fā)展的推動下，產(chǎn)生了新一代PDM產(chǎn)品。

1．新的企業(yè)需求長期以來，人們對于企業(yè)功能的分析主要采用這樣的方法：首先界定企業(yè)的職能邊界，確定哪些是企業(yè)本身的職能，哪些不是企業(yè)的職能。然后對于企業(yè)的職能采用"自頂向下"逐層分解的方法，將企業(yè)的功能按照從粗到細(xì)進(jìn)行分解形成企業(yè)的功能分解樹。隨著現(xiàn)代科技飛速發(fā)展，任何企業(yè)要想建立一個大而全的體系都越來越難，任何企業(yè)都要經(jīng)常與其他企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合，甚至許多來自不同企業(yè)的職能部門臨時組織在一起，組成所謂"虛擬企業(yè)"，共同完成某項(xiàng)社會生產(chǎn)任務(wù)。這些新的社會生產(chǎn)方式要求人們對于企業(yè)功能的分析思路和方法也有所改變。如果說第二代PDM產(chǎn)品配合了"自頂向下"企業(yè)信息分析方法的話，第三代PDM產(chǎn)品就應(yīng)當(dāng)支持以"標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)職能"和"動態(tài)企業(yè)"思想為中心的新的企業(yè)信息分析方法。

2．Internet的迅猛發(fā)展近年來，Internet獲得了巨大的發(fā)展，Internet已經(jīng)深入并影響到我們生活的方方面面，"電子商務(wù)"的概念也已經(jīng)深入人心，我們正在迎來一個網(wǎng)絡(luò)時代。Internet的廣泛普及，給企業(yè)傳統(tǒng)經(jīng)營管理方法帶來巨大沖擊。如何面對網(wǎng)絡(luò)時代的挑戰(zhàn)，已經(jīng)成為了企業(yè)信息化過程中必須面對的問題。

六、PDM的最新技術(shù)

1．分布式技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)的分布式計算技術(shù)也是近年來獲得很大進(jìn)步的技術(shù)之一。以分布式計算技術(shù)為基礎(chǔ)，基于構(gòu)件的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)將逐漸取代模塊化的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。在分布式計算技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方面，一直存在著兩大陣營，一個是以O(shè)MG組織為核心的CORBA標(biāo)準(zhǔn)，另一個是以微軟為代表的基于DCOM的ActiveX標(biāo)準(zhǔn)。近年來，OMG組織在CORBA 標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣方面付出了巨大的努力，同時許多CORBA標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也在逐漸成熟和發(fā)展；同時由于微軟在操作系統(tǒng)方面的絕對統(tǒng)治地位，ActiveX標(biāo)準(zhǔn)在Windows系列平臺上顯得更加實(shí)用，相應(yīng)的工具也更加成熟。目前這兩大標(biāo)準(zhǔn)的爭奪仍然沒有結(jié)束，許多商品化軟件多是同時支持兩個標(biāo)準(zhǔn)。

 2．Java語言Java從出現(xiàn)的第一天就成為計算機(jī)界的一個熱點(diǎn)。Java語言具有高度的可移植性、健壯性和安全性等優(yōu)點(diǎn)，這些使它一經(jīng)推出就獲得了廣泛的支持。Java不僅僅是一種新的計算機(jī)語言，同時還是一種移動式的計算平臺。Java語言的"一次編程，到處可用"的特點(diǎn)使它成為了編寫網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動式構(gòu)件的最佳選擇。將分布式計算框架和Java技術(shù)結(jié)合起來將是構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)最理想的模式。

3．基于WEB的PDM系統(tǒng)為了滿足電子商務(wù)時代企業(yè)的需求，PDM系統(tǒng)必須架構(gòu)在Internet/Intranet/Extranet之上，必須提供企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的電子商務(wù)解決方案。這是新一代PDM技術(shù)和系統(tǒng)PDMIIProduct Development Management的目標(biāo)，也是解決國內(nèi)企業(yè)采用PDM系統(tǒng)時所遇問題的基礎(chǔ)。美國MatrixOne公司的eMatrix和PTC公司的Windchill就是這類系統(tǒng)的代表。這類系統(tǒng)是跨越延展供應(yīng)鏈的產(chǎn)品信息和生命周期過程管理的全面解決方案。它們使企業(yè)能夠以Internet/Intranet的發(fā)展速度快速超越其競爭對手，得到重要的戰(zhàn)略利益。

七、結(jié)論

隨著計算機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，采用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(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。據(jù)國外資料統(tǒng)計，PDM的應(yīng)用能使產(chǎn)品設(shè)計周期縮短25%，減少工程設(shè)計修改4%，加快產(chǎn)品投放市場進(jìn)度50%～80%，總成本削減25%以上。國外的一些汽車、飛機(jī)公司實(shí)施PDM系統(tǒng)后均大大提高了企業(yè)的效益。國內(nèi)據(jù)對機(jī)電工業(yè)近五百家企業(yè)調(diào)查，新產(chǎn)品開發(fā)周期平均達(dá)24個月，其中單件、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備周期約占供貨期的32%，有的高達(dá)60%，采用PDM技術(shù)后，可縮短生產(chǎn)周期50%-80%。

CIMS示范應(yīng)用企業(yè)使用PDM新技術(shù)后，對減低產(chǎn)品開發(fā)成本、提高設(shè)計能力等均取得了明顯的效益。隨著中國信息化進(jìn)程的發(fā)展，國內(nèi)應(yīng)用PDM系統(tǒng)的企業(yè)也越來越多，PDM產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)入了快速發(fā)展時期。目前，盡管國產(chǎn)PDM產(chǎn)品在功能、性能及穩(wěn)定性方面與國外軟件還有差距，但在適應(yīng)企業(yè)需求、價格及技術(shù)支持等方面已經(jīng)具有了一定的優(yōu)勢，相信隨著國內(nèi)PDM生產(chǎn)廠家的不斷努力，國產(chǎn)PDM產(chǎn)品會有更加美好的發(fā)展前景。(itpub)