1 前言
企業(yè)如何管理大量電子化數據并從中迅速查找或訪問到所需的信息，以及對數據的變更進行流程化管理是企業(yè)要解決的一個重要問題。產品數據管理（PDM，Product Data Management）的出現為此提供了一種可靠的途徑。產品數據管理技術是管理產品數據及其過程的技術。它已經從單一的電子文檔管理、版本管理和配置管理向企業(yè)級和企業(yè)間的產品數據管理方向發(fā)展。產品數據管理的主要任務之一是過程管理。過程管理的任務是對整個產品形成過程進行控制，并且使過程在任何時候都可以追溯。過程管理可以支持和改善所有與產品形成過程相關的人員協同工作，從整體上提高工作效率。在工作過程中，信息與數據的交換不再借助于企業(yè)內部的書面文件，而是利用計算機網絡進行電子方式的信息和數據的交換。
2 PDM概況及管理目標規(guī)劃
PDM是以軟件技術為基礎，以產品為核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術。PDM明確定位為面向制造企業(yè)，以產品為管理的核心，以數據、過程和資源為管理信息的三大要素。因此，企業(yè)可根據自身情況來分期規(guī)劃PDM項目并逐步實施完善。以下為本企業(yè)設定的分期實施規(guī)劃供參考，共分為導航階段、應用階段、提升階段三期，每個階段實現不同的功能，逐步升級，詳見圖1。
圖1 三期規(guī)劃方案
本企業(yè)的PDM導入目標也較為明確，可基本歸納為：建立產品開發(fā)的協同工作環(huán)境，實現虛擬團隊、資料共享、電子數據流程等產品開發(fā)支持功能，形成支持并行工程和協同產品研發(fā)的集成產品開發(fā)平臺等方面。將各項目標分解后，可大致分為以下方面：
a.建設產品設計資料綜合管理：①構建協同設計平臺、設計數據中心、制造數據中心、維護數據中心和企業(yè)知識庫，從而實現產品設計信息、生產制造信息、維護服務信息以及整個企業(yè)資源庫的集成共享，并實現安全保密控制；②實現產品結構管理功能，支持產品結構的配置，構建以產品結構和零部件的數據資料管理模型實現產品資料的重用與轉換，將設計BOM、工藝BOM等進行集成統(tǒng)一管理；實現各種文檔、零部件的審簽和更改流程，保證設計數據的及時傳遞；③實施標準件、各種設計文檔模板、支持標準資料等開發(fā)支持數據的管理；定制快速檢索查詢工具，能夠快速查詢到所需數據。
b.實現多項目管理：①實現多項目的綜合管理，科學地制定項目計劃和進行任務分解，實時監(jiān)控計劃的執(zhí)行情況與進度，保證項目的順利執(zhí)行；②實施任務與開發(fā)過程的集成，保證任務執(zhí)行情況的及時反饋。
c.實現應用系統(tǒng)集成：①可實現CATIA、I-DEAS(NX)、Pro/E、NXCAD等多種設計軟件的集成，將三維模型及其裝配結構導入PDM中進行統(tǒng)一管理，確保相關人員在安全機制下得到最信息數據；②實施與SAP系統(tǒng)數據集成，實現PDM系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的數據和操作的集成。
d.實現供貨商管理：實施供應鏈管理，實現企業(yè)與供應商之間的數據交換和信息共享，構建與供應商的交互平臺。
如以構架表的形式表達，可用以下的示意圖2表示。
圖2 管理構架示意圖
3 PDM在汽車企業(yè)中的應用
3.1 基于Teamcenter的PDM體系結構
本方案提出了對產品開發(fā)支持的PDM解決方案總體體系結構，如圖3所示。總體體系結構分為支持層、模塊層、功能層和用戶層四個層次，支持層是整個PDM系統(tǒng)運行的基礎環(huán)境，包括計算機網絡、操作系統(tǒng)和數據庫等。模塊層是Teamcenter提供的標準模塊，包括Teamcenter部署、Teamcenter Author、Teamcenter Consumer、工程更改管理、可視化以及多CAD集成模塊。功能層是基于模塊層基礎上，根據本企業(yè)需求構建的具體應用功能，包括數據導入、文檔管理、產品結構管理、工程更改管理和工作流程管理等功能。用戶層是整車企業(yè)的具體用戶，指設計人員、項目經理等。
圖3 PDM體系結構
3.2 PDM實施功能
在此，不在特別介紹PDM導航項目中的文檔管理和產品結構管理功能，以下重點分析介紹實施工作流程管理、工程更改管理、產品可視化、產品數據導入以及Teamcenter與設計軟件（主要介紹I-DEAS軟件）集成等的具體功能。
3.2.1 工作流程功能
電子流程管理的重點，第一是實時，數據與決定必須立即傳送給相關的人，以免損失時效性。第二是完整，亦即將所有工作必需的相關信息，傳給所有必要的人。第三是記錄，流程之中所有發(fā)生之原因、動作、變化、結果及相關作業(yè)者，必須有完全的記錄，以便在流程之中及將來均可追蹤考查。第四是監(jiān)控，流程目前的狀態(tài)、進度，管理者必須能夠完全的控制，且在必要的時候，作適當的管理動作，如加速、暫停、中斷等。
a.流程電子化：基于Teamcenter提供之工作流程設計(Process Designer)模塊，可將企業(yè)設計、工程更改及其它相關之流程電子化。透過電子化可消除企業(yè)目前漫長的人工傳遞過程，使工程更改通知ECN通知實時化，并確保傳遞過程沒有遺漏，中斷。
b.各種流程建立：Teamcenter提供了數種電子流程模板，可讓用戶根據企業(yè)實際情形加以組合設定，建立企業(yè)研發(fā)、工程更改、物料號申請、BOM建立等各項流程。
在圖4中，為一例ECR流程，由發(fā)起者啟動ECR，經由條件確認后，若流程審查文件名稱為SS*，則走Special Project流程，若不是則走General Release流程。
圖4 ECR流程
c.流程狀態(tài)控制：進入流程的對象，基本上有幾種狀態(tài)，如準備中、簽核中、已核準、執(zhí)行中、已作廢等，可依據企業(yè)的需求而設定。流程的結構，目前流程在哪一步驟，均可透過系統(tǒng)提供之接口，以圖形及顏色顯示，用戶可立即知道，可避免不知流程傳到哪里，目前該誰審核的困擾。透過適當權限設定，部份審核者或管理者對于異常之流程可以強制跳過，以加速流程進行。對于有問題的流程，也可先暫停再加恢復，或強制中斷，以維護流程之正常運作。另外，簽核記錄、流程的執(zhí)行記錄也被詳實記錄，并可由用戶檢查，詳見圖5的流程狀態(tài)控制示意圖。
圖5 流程狀態(tài)控制
d.審核方式設定：審核的方式，可依企業(yè)之決策方式設定。如有超過一人之審核者，可將決定方式設成按照多數表決方式，或任一者同意，或須全部同意等。見圖6。
圖6 審核方式設定
e.代理人設定：審核者可預先于建立流程時設定，亦可于審核時，臨時設定其它審核者，可根據企業(yè)之代理制度設定代理人機制，于本人出差或其它無法審批時段內，由系統(tǒng)將須審批之數據自動轉送代理人，不會發(fā)生因審核人員無法執(zhí)行任務時的延誤。見圖7。
圖7 審核方式設定
3.2.2 工程更改管理
對于本企業(yè)來講，產品開發(fā)過程中設計更改頻繁，且缺乏有效管理，影響了產品開發(fā)周期和產品質量的改善，更改管理是本企業(yè)的重要工作內容之一。Teamcenter工程更改模塊提供了標準更改管理功能，通過系統(tǒng)設置實現記錄工程更改原因、更改決定、更改活動、更改命令和審核意見等功能，并借助數據相關關聯，查詢所有相關文件。
a.工程更改與流程相關數據記錄追蹤：工程更改時會產生許多相關數據，如更改原因，更改內容，每個審核者的意見、時間，更改之產品批號，客戶意見等。這些都會在流程中完整的記錄下來，以便將來追蹤，審核者也可隨時查閱他人的審核意見，以供參考。
b．產品結構更改影響評估：當產品結構更改時，系統(tǒng)可找出指定零件被使用于那些產品(Where used)，作出設計更改影響程度分析，不會有任何遺漏。更改一般需要經過A、B兩個階段，階段A：創(chuàng)建更改單，對更改信息進行更改評審確認，階段B：根據階段A審批后的更改單，對相關電子數據升版同時對更改單也升版，并把升版更改的數據掛入升版后的更改單中對應的文件夾下，提交審批確認。
c.更改的類型：PDM系統(tǒng)管理數據的最小單元是零組件，更改操作需要針對零組件包含條目的升版操作，主要分為三種情況：零部件屬性的更改、圖紙的更改、BOM結構的更改。類型1：屬性更改指屬性信息的更改如零件分類等；類型2：圖紙更改，指零組件修訂版的圖紙需要更改；類別3：結構更改。結構更改由于更改中引起結構變化或數量的變化，對需要更改的零組件升版，需要對零件模型和BOM View作為對象復制。
d.更改的步驟：Teamcenter提供以CMII（行業(yè)標準）為標準的更改模版，集成五大工程更改步驟：確認問題 Identify/Confirm Problem (PR)；定義/批準更改申請 Define/Approve Change Request(ECR)；定義/批準更改通知 Define/Approve Change Notice(ECN)；執(zhí)行更改指令Execute Change(ECO)；確認更改/自動通知 Close Change(confirm)。圖8和圖9是Teamcenter提供的更改單和更改流程。
圖8 更改單模板
圖9 更改流程模板
3.2.3 產品可視化功能
目前PDM系統(tǒng)生成了三維數模的輕景化JT文件，能夠對三維模型進行瀏覽。但是，PDM需要實現對于三維模型的測量、審批、剖切、移動，以及進行靜態(tài)和動態(tài)的干涉檢查、分析等功能，以便在早期就發(fā)現設計缺陷，縮短產品上市時間，避免因不良設計引發(fā)的后續(xù)工藝變更，降低成本，減少物理樣機的數量。借鑒其他整車企業(yè)的經驗，我們選取了其中兩個可視化工具VisView和VisMockup，將這兩個可視化工具集成到整個集成平臺里，實現不同用戶或異地用戶在可視化方面的需求。
(1)VisView——二維為主的可視化解決方案：VisView加強了企業(yè)內部相關人員對產品的了解，確保在合適的時間將合適的數據傳送到合適的人，用戶可以容易地在單一的環(huán)境下與數字化產品交互，觀看最新版圖紙、3D模型和文檔，點擊圖紙、3D模型、產品結構圖或輸入產品號即可導航到特定的產品信息。面向對象的模塊化結構允許定制用戶界面和產品結構以滿足各自的需求，并能實現如下的功能：高級2D瀏覽、2D測量、2D注釋、2D比較、2D輸入/出格式支持、3D模型瀏覽及3D數據支持。
VisView Docs——集成Adobe Acrobat Exchange軟件，可觀看、搜索、批注和打印PDF文件，還可生成和修改PDF文件；VisView PMI View-PMI（產品制造信息）數據包括GD&T數據、3D注釋、焊接符號及其它；VisView Configure——針對不同部門的特殊要求進行產品結構配置定義；VisView Print——網絡打印服務器可自動地從PDM或數據庫系統(tǒng)中打印圖紙和文件；eVisView Convert——將2D圖形和各種文檔格式轉換到標準格式；VisView Web Client——通過Intranet/Internet可瀏覽各種類型的圖紙或文檔；VisView Search——搜索引摯，快速地對企業(yè)數據服務器進行搜索查找。
(2)VisMockup數字樣機解決方案：VisMockUp是一個高性能的數字樣機、虛擬裝配分析以及協同工作的工具。通過VisMockUp可在早期就發(fā)現設計缺陷，縮短產品上市時間，避免因不良設計引發(fā)的后續(xù)工藝變更，降低成本，減少物理樣機的數量，用數字產品快速生成和測試不同設計方案，利用企業(yè)Intranet網開展并行工作。VisMockUp還提供了專門用于對數字樣機進行分析的靜態(tài)、動態(tài)干涉檢查、剖視、測量等功能。在VisMockUp中，用戶可以用鼠標在正常的交互速率下操作像汽車、飛機這樣具有全部零配件細節(jié)的巨大模型，使得用戶對數字樣機的分析成為可能。另外，還提供了與眾多流行CAD、PDM和ERP系統(tǒng)的無縫接口。
VisVSA：允許用戶仿真裝配過程，分析公差尺寸，從而提高產品質量，降低成本，加快產品上市的時間；Visjack：可在裝配模型中插入數字化人體，以此來分析人體在產品中的可操作性、可視度和舒適度等；The Assembly package：裝配序列規(guī)劃，包括動畫的創(chuàng)建、裝配路徑的自動生成；The Analysis package：多剖面管理和分析。剖面功能可使用戶很容易地創(chuàng)建多個剖面，界面管理提供了強大的間隙結果管理功能，可通過E-mail或公告板等形式，將此信息發(fā)布給其他設計人員；VisConference：VisConference是一個功能強大的網上會議應用軟件，可實現在線會議、設計瀏覽和在分布的項目組成員間進行交流。
3.2.4 產品數據導入功能
在PDM實施應用過程中，企業(yè)已有大量歷史數據的導入是非常繁瑣的工作，因此開發(fā)相關數據批量導入軟件工具是非常必要的。以本企業(yè)為例，歷史數據可以分為兩部分：第一部分是產品圖紙以二維為主，沒有三維數模或者很少。這部分數據占已有歷史數據的主要部分，這部分又分為BOM系統(tǒng)中已有的數據和BOM系統(tǒng)中沒有的。對于BOM系統(tǒng)已有的數據，BOM系統(tǒng)可導出該產品BOM數據的EXCEL文件，然后對EXCEL文件進行編輯，填寫完成相關自定義的屬性，零部件節(jié)點的技術文檔保存路徑，數據批量導入軟件工具可導入該EXCEL文件，在PDM中自動創(chuàng)建零部件ITEM的BOM結構及相關屬性信息，并將相關的技術文檔掛在零部件ITEM REVISION節(jié)點下。對于BOM中沒有的產品數據，手工創(chuàng)建EXCEL文件并進行編輯，然后批量導入即可。對于三維數模較全的產品，可以通過三維CAD集成的功能批量導入產品數據到PDM中。
3.2.5 PDM與I-DEAS集成
I-DEAS是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)。它幫助工程師以極高的效率，在單一數字模型中完成從產品設計、仿真分析、測試直至數控加工的產品研發(fā)全過程。I-DEAS是全世界制造業(yè)用戶廣泛應用的大型CAD/CAE/CAM軟件，也是日產公司研發(fā)所使用的主要工具。本企業(yè)主要實現的功能如下所示（圖10為流程圖）。
圖10 I-DEAS與Teamcenter集成
a.I-DEAS系統(tǒng)中可以登錄PDM，并將創(chuàng)建的數據模型保存到TDM中。PDM從TDM讀取I-DEAS創(chuàng)建的三維模型結構信息，在PDM中自動創(chuàng)建產品結構模型(BOM)，并生成輕量化文件；
b.在PDM中雙擊I-DEAS數模文件，系統(tǒng)將模型文件導入TDM中，I-DEAS用戶從TDM中取得數模文件進行編輯；
c.DEAS的數據信息和PDM的信息始終保持一致；
d．PDM用戶通過查詢零件號、英文名稱等屬性查詢到三維模型，隨時瀏覽三維模型無需I-DEAS軟件，有權限的PDM用戶還可以將模型導出PDM下載到本機。
4 結束語
PDM能實現在恰當的時間內，把準確的信息以正確的方式傳遞給正確的人，從而使企業(yè)提高了產品質量、縮短了產品的研制周期、提高企業(yè)的創(chuàng)新力和競爭力。
實施PDM給該企業(yè)帶來的效益不僅在于對產品設計和工藝設計的數據和過程管理，更大的效益是在于提高了企業(yè)管理的規(guī)范化程度和管理水平、提高了設計創(chuàng)新能力，并為后續(xù)的企業(yè)信息化建設打下良好的基礎，實現企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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