一、PDM在企業中的應用背景
近年來，隨著計算機技術的不斷發展以及CAX技術在我國工業企業的大量應用，極大地提高了我國企業的產品設計能力和市場競爭能力，取得了明顯的經濟效益。但是隨著企業內大量數據的指數式爆炸性增長，企業在研發設計中也面臨諸多的困局：企業快速成長，訂單增多，2D設計工具不能滿足企業生產要求：產品設計周期長，設計錯誤經常存在，影響了產品上市的時間；缺少數字樣機，需要通過多次物理實驗，來保證產品安全強度；企業各部門之間交流不直觀，造成維護成本上升；隨著產品系列化標準化程度的不斷增高，需要采用參數化設計模式；設計部門需要進行多次安全測試才能提供產品安全數據；產品種類較多，設計數據管理混亂；產品說明文檔比較陳舊，沒能和產品配套；市場、銷售等部門需瀏覽設計數據時，主要采用郵件發送方式，不方便，不及時等。產品數據管理(Product Data Management，PDM)就是在這種背景下產生的對產品全生命周期數據和過程進行有效管理的方法和技術。PDM可定義為：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、資源一體化集成的管理技術。
二、PDM系統的作用與功能
PDM系統的核心描述對象是產品，構建于PDM系統上的完整的產品描述如圖1所示：
圖1 基于PDM系統的產品描述
由圖1可見，基于PDM系統的產品數據庫包括了產品整個生命周期的數據和過程，因此企業PDM系統作為產品增值鏈的核心環節，其作用貫穿于從市場營銷→開發/設計→訂單處理→產品制造→售后服務等各個階段。PDM系統的作用主要體現在下述方面：它是企業各種CAX應用系統的集成平臺：企業各種數據安全性的重要保證；用于FEA(有限元分析)的各種虛擬產品和模型的管理工具；它也是企業知識管理系統的重要組成部分，是企業產品全生命周期管理的基礎，同時還是目前方興未艾的電子商務的核心技術。
利用PDM可以大大簡化開發和設計工作。基于PDM的系統解決方案具體包括圖紙管理、文檔管理、零件管理、零件分類、產品結構管理、BOM（物料清單）生成、2D/3D-CAD、FEM(有限單元法)、文檔保存等等，系統建成后可以用來完成諸如查找、通知、檢查、歸檔、分類、設計、計算、繪圖、建立BOM、修改等重要工作。
PDM的核心功能包括：存取管理；系統集成；數據管理；過程管理；項目管理2。存取管理主要為針對特定的用戶/用戶組/角色采用預先確定好的規則來確定其是否具備對特定文檔的訪問資格或訪問權限，這是企業各種數據安全性的重要保證手段。系統集成主要是將企業在產品從開發設計、設計結果發放、工藝過程規劃、工藝過程規劃發放、制訂生產計劃、加工裝配直到最后質量控制各階段所用到的諸如CAD\CAE\CAPP\CAM\CAQ等各種軟件平臺進行集成管理，當然包括各種軟件平臺所對應的數據庫也進行集成。數據管理主要是針對具體對象進行管理，具體對象的數據結構由業務對象和數據對象組成，業務對象用來描述某個事物（如零件/部件、項目和客戶等）或定義組織方面的信息。PDM系統中典型的業務對象有：零件主記錄PMR、文檔主記錄DoMR、圖紙主記錄DrMR和模型主記錄MMR等。數據對象用來控制文件或索引表。數據對象由兩部分組成，即描述文件屬性的元數據以及對應的文件或索引表（物理數據）。二者之間由聯系對象來進行聯接。PDM系統中的數據結構如圖2所示。過程管理主要是針對具體工作過程對特定用戶/用戶組/角色來進行管理。項目管理主要是針對某一項目來進行管理，其從頂向下層次機構包括項目、任務、過程、活動、應用軟件，對應于項目這一層級的管理對象屬性包括項目編號、項目名稱、項目說明、項目負責人、項目組、計劃開始時間、計劃結束時間、實際開始時間、實際結束時間、計劃周期、實際周期、項目狀態、項目來源等等。
三、PDM系統在起重機企業中成功應用的案例
某大型起重機生產企業在進行PDM系統建設前在企業的內部和外部協同時存在諸多的問題：①3D設計數據保存在服務器中，但部門間的共享不夠；②市場、工藝、生產部門尚不能共享3D設計信息，無法充分發揮3D設計的好處；③靠手動傳遞產品信息給車間和供應商；④數字化設計的驗證和優化在設計完成后才使用其他FEA工具進行優化，FEA和3D設計工具需要進行數據轉換，數據丟失時常發生，因而需增加檢查的工作量等等。解決方案是升級到PDM的協同設計平臺，方便設計師之間進行溝通協調；利用協同平臺提供的可視化工具eDrawings，方便市場、工藝、制造等用戶查看共享3D模型，并行工作；產品相關機械加工件清單、焊接件清單自動提取等。在企業統一升級到PDM系統后采用的解決方案是利用PDM中集成的SolidWorks Simulation有限元分析模塊，在一體化的環境中由設計師在設計早期對關鍵零部件進行分析、優化，提高設計質量、降低成本；其系列CAX軟件無需進行數據轉換，用其中的Motion機構分析模塊，即可進行機構分析，優化機構設計。
該企業采用SolidWorks系列CAX軟件提高了新產品及重點科研項目的開發設計能力；運用SolidWorks軟件，實現了設計、修改一體化；通過三維實體模型及運動仿真，更加直觀的向客戶展示新產品；用COSMOSMotion軟件模擬產品的運動，動態檢查干涉，實時輸出位移、速度運算結果，生成運動軌跡線：通過使用COSMOS有限元分析軟件可以對產品進行優化設計，降低成本，并能提高產品的性能。該企業在PDM系統建立的企業設計庫包括布局常用圖塊結構、零件設計常用特征庫、常用的型材庫、常用的鈑金成型工具、常用的工程圖標注、標準件庫等等。
圖2 PDM系統的數據結構
另一大型起重機企業在進行PDM系統建設前，存在著沒有統一的數據管理平臺，產品數據、質量記錄等文檔缺乏有效管理，版本管理混亂；因客戶需求、市場變化等因素帶來的變更過程沒有很好的管理和控制；產品的模塊化設計、變型設計等存在改進的空間，無法快速適應市場的需求變化；項目管理缺乏有效的手段，無法進行管理和監控多個項目的并行：研發有自主研發和外包兩種，無法進行有效的協同和溝通：采購和供應需要根據訂單的需求提前下單，需要進行有效的管控等諸多問題。
企業采取PDM系統建設后，對上述問題都有比較好的解決方案，目前已經建設好的內容包含：各種產品數據規范化和標準化制定；圖形文檔等的分類和管理；新編碼方案以及其實現；PDM與SolidWorks、CAXA等軟件系列的集成；產品研發數據流程管理：引進和研發圖紙不同權限控制；電子簽名：所有3D文檔歷史數據整理等工作。圖3為該企業完全集成于SolidWorks的PDM窗口。由圖中可以看出各零件設計狀態一目了然，設計方案發生變更時自動修改，產品研發過程中各個設計部門資源共享。
圖3 集成于SolidWorks的PDM窗口
四、小結
由PDM系統在上述兩個企業中的應用，可以總結出PDM系統在制造企業中的應用包括：工程管理；并行工程；面向過程的分布式產品數據管理：面向過程的知識管理；產品配置和產品可視化；模塊化設計和變型設計；企業內/企業間協同工作等等內容。采用PDM系統后，可以利用其中的方案布局功能，快速完成數字樣機設計，設計結果直觀，工程圖更加直觀清晰，設計也更加準確，從而減少設計錯誤。設計中產品變更更為方便，大量歷史數據被直接重復利用。采用集成于PDM系統的各種有限元分析軟件對產品進行仿真分析，減少了對復雜計算的依賴，還可以在不生產樣機的前提下優化設計結構，節省材料，有效地控制設計成本。PDM系統還能對圖紙數據進行梳理，形成知識沉淀，其快捷方便的數據查詢和版本控制功能，能夠形成企業內部的數據共享發布。最后采用PDM系統后能夠帶來這個企業研發團隊整體實力的提高。
PDM系統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，從而使企業提高了產品質量、縮短了產品的研制周期、提高企業的創新力和競爭力。
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