1 前言
產品數據管理系統PDM（Product Data Management）是企業核心能力的重要技術領域平臺，它是一門用來管理所有與產品相關信息(包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結構、權限信息等)和所有與產品相關過程(包括過程定義和管理)的技術，它能幫助企業構造一個適合異構計算機運作環境的集成應用平臺。它以管理產品數據為基礎，通過控制與這些信息相關的過程和人員，確保用戶在需要的時候能夠訪問到正確的信息，并提高用戶和用戶之間以及應用之間的信息反饋速度，從而達到縮短產品的開發周期、降低成本、提高質量和改善產品性能的目的，實現“開源”、“生錢”，進而提高企業的核心競爭力。
2 PDM的功能模型
2.1 傳統管理模式
在大部分公司中，產品的開發過程都會產生大量的數據，尤其是在拓展業務的同時，現有產品研發系統難以從根本上滿足企業長遠的產品研發業務需要。產品范圍越來越廣、產品數據的大量增加、跨地域的開發協作、互不相同的研發體系等都將成為企業產品研發業務的瓶頸。傳統管理模式產生問題主要表現在：
（1）在圖紙和文檔的管理方面，設計圖紙與文件存在設計人員電腦中，不能保證與生產藍圖完全一致；設計人員在設計更改工作中首先要去檔案室查看資料，并且傳統的圖紙手工劃改也浪費大量工作時間。
（2）在產品開發協作方面，多人共同處理同一組文件的環境中保持產品信息的完整性？更何況跨地域的開發協作。
（3）產品上市時間縮短要求設計周期越來越短，設計和工藝過程并行進行則顯得尤為重要。
（4）在產品設計的工作分配方面，項目主管和項目組員沒有進行充分的信息交流，從而使設計階段難于發現后續階段出現的不足，產品更改要求較多，工作效率降低。
（5）在設計軟件的集成方面，將缺乏一個軟件集成框架和一個統一的產品數據模型，各設計軟件之間還沒有得到有機的集成，沒有實現產品數據共享。
（6）在產品質量信息反饋方面，傳統模式通過現場或服務人員電話反饋描述，設計人員根據要求更改，無任何依據可追溯。
2.2 系統功能設計
PDM以管理企業的產品數據為基礎，通過控制涉及這些信息的所有過程、管理協調與這些過程有關的所有機構和人員，保證設計人員在需要的時候都能夠訪問到正確的信息，并提高設計者之間及應用與應用之間的信息反饋速度，從而達到縮短產品的開發周期、降低成本、提高質量和改善產品性能為目的。它提供了實施并行工程所需要的信息集成框架，對并行工程中的信息進行統一、規范化管理，組建了實施并行工程所需要的動態集成產品開發團隊，保證了產品數據的一致性和安全性。
PDM系統是一個管理軟件系統，面向產品全生命周期，以產品為核心，將產品設計開放過程中的產品數據、設計活動、人員組織以及相關的設計環境統一組織起來。PDM系統主要功能結構如圖1。
圖1 PDM功能模塊
2.3 PDM的功能分析
PDM以產品數據為中心，集成并管理所有與產品相關的信息、過程、人與組織的軟件。PDM依據全局信息強調共享的觀點，為不同地點、不同部門的人員營造了一個虛擬協同的工作環境，它是所有信息的主要載體，在產品開發過程中，可以對它們進行創建、管理和分發。從PDM在制造業的實施情況分析，其功能主要應包括以下幾個方面。
（1）產品結構與配置管理
產品結構與配置管理（圖2）是PDM的核心功能之一，利用此功能可以實現對產品結構與配置信息和物料清單的管理。用戶可以利用PDM提供的圖形化界面來對產品結構查看和編輯。
產品結構與配置管理作為產品數據與管理的一種形式，它以系統數據存儲作為底層支持，把定義最終產品的所有工程數據和文檔聯系起來，實現產品數據的組織、管理與控制，并在一定目標或規則約束下，向用戶或應用系統提供產品結構的不同視圖和描述，如設計視圖、裝配視圖、制造視圖和計劃視圖等，特別適用于多規格品種、零部件通用性強的系列化產品。
圖2 產品結構管理
（2）用戶管理和動態權限設置
PDM系統為企業提供了信息共享的平臺，使得PDM系統必須有足夠的能力保證數據的安全。根據系統設置的安全規則，給不同組織、角色賦予不同的操作權利，可以充分的保證企業知識財富的安全，避免因人員流動導致產品數據流失、失效。由于不同的操作對數據會產生不同的影響，所以對其權限的嚴格程度也不盡相同，在這個模塊下，系統管理員可以對用戶信息加以維護，從而使用戶動態獲得權限。
（3）文檔管理
文檔是PDM系統的基本對象，所有操作最終都幾乎可以歸結到對一個具體文檔的操作，所以文檔管理（圖3）是PDM系統核心層中的核心。文檔管理的作用域主要在產品的開發過程中，而當產品的開發工作全部結束時，相關文檔就應當提交給工程數據庫管理模塊來管理。
文檔管理的主要功能應該包括：文檔的建立和屬性的定義；文檔的查詢和瀏覽；文檔的保存和入庫；文檔的更改。
圖3 文檔管理
（4）版本與變更管理
版本記錄不同工作階段的信息，保存設計的歷史記錄。當歸檔的數據需要發生修改時，則需要進行升版，PDM對文檔的每一次修改都記錄下來，以維護數據的完整性。每次修改結果可用一個工作版本來表示，多個工作版本中，只有一個是有效的，有效版本可以回滾，是數據具有可追溯性。
工程變更管理是借助于工作流系統來實現的。工程變更的內容包括更改請求和更改數據，它們用來描述發起更改請求到通過后更改數據的過程。
（5）全生命周期管理
PDM對產品生命周期的管理著產品數據的動態定義過程，包括保留和跟蹤產品從需求、規劃、設計、生產、經銷、運行、使用、維護保養直到回收處置的整個過程中的所有歷史記錄（圖4），以及定義產品從一個狀態轉換到另一個狀態時必須經過的處理步驟。
管理員可以通過對產品數據的各基本處理步驟的組合來構造產品設計或更改流程。流程的構造是建立在對企業中各種業務流程的分析結果基礎上的。
圖4 全生命周期數據與過程管理
（6）軟件集成和接口開發
集成是PDM系統的基礎功能。所謂集成是指PDM系統所提供的一組機制，使之能夠和其它軟件集成是PDM系統的基礎功能。
PDM所提供的產品數字化管理解決方案面向各行業、各種類型，集成現有的設計軟件按和未來的軟件，開發數據交互接口是必須的。以ERP系統為例，PDM向ERP提供基礎數據，包括企業最基本的物料數據以及產品的設計BOM，另外PDM也需要向ERP中獲得設計指導信息，并接受ERP系統傳遞的反饋信息，從而實現工程變更，以保證PDM與ERP系統之間的數據的一致性和實時性。
（7）項目管理
PDM構建一個技術平臺，提供項目實際需求的工具，輔助企業進行項目的周詳計劃，幫助企業在計劃中明確項目的目標、分解任務、監控進度，發現其中的缺陷，進行資源的合理調度，尤其適合擁有龐大數據的小批量、多品種產品企業。
3 PDM實施策略及實施過程
3.1 實施策略
PDM系統實施是指在PDM框架下實現企業最佳運作(主要指產品開發)過程，它根據企業需求，將所有與產品相關的信息、資源、人員和過程納入PDM技術和管理框架之中，解決集成產品開發隊伍之間的協同工作，確保相關信息及時、準確傳遞。PDM實施本身是一項技術和管理相結合的復雜系統工程，其耗資較大，歷時較長，且涉及到設計、管理方式變革的任務，與PDM的業務咨詢、實施、上線后的運維等多種因素有關。甲方單位想在規定的時間內實現既定的總體目標，需要全面和長期的規劃。PDM實施過程不是簡單的幾個階段和一些文檔規范，而是以企業產品開發過程改進為核心的迭代過程，迭代既是實施方位的擴展，也是實施的不斷優化過程。
3.2 實施步驟
PDM實施雖然用戶化程度很高，不同的企業實施PDM項目的具體步驟可能大相徑庭，但抽象的實施步驟還是一致的。PDM項目的實施一般包括如下步驟（如圖5所示）。
圖5 PDM實施步驟
將PDM實施過程分為不同階段，對各個階段工作、所用工具及預期結果等做出明確定義，并依據本階段實際結果對前面各階段所得結果進行校驗以便盡早發現錯誤并返回修訂，從而在局部形成循環，然后從局部上升到整體，保證整個PDM實施過程的流暢、完整。
PDM系統在企業的正式實施應用，是PDM系統應用最為關鍵的環節。在這個階段，需要系統供應商和企業用戶甚至第三方服務商（包括實施單位和咨詢單位）的通力合作，有條不紊地進行。
（1）組建項目組。成立項目組是實施工作的第一步，建立一個既包括實施方人員又有企業人員的實施隊伍，企業成員須熟悉企業業務流程，以便能夠與實施專家進行專業交流。其中企業方面應該由領導掛帥，以能夠真正有效推動PDM系統在企業的順利實施。
（2）項目啟動與培訓。企業的高層領導和相關部門的領導和業務人員參加培訓，了解 PDM是什么，PDM能干什么，實施后給企業帶來什么便利，明確實施PDM項目的要求和期望，為 PDM項目的順利實施提供保障。
（3）需求分析與業務梳理。根據企業實際業務需求，展開深入的討論，對企業現有的業務流程進行認真梳理和分析，為將來的方案設計提供依據。
（4）架構設計與詳細設計。以前面的需求收集和分析為基礎，搭建PDM系統的架構，要特別注意其與現有管理流程的不同之處，把需要解決的關鍵問題全部匯入架構，確定好關鍵問題的解決模塊，并充分利用現有的功能來配置系統。詳細設計是對需求收集和分析階段的又一次檢查。
（5）定制開發與配置。詳細設計完成后，要根據系統的組成，進行系統配制和定制開發，定制開發的主要任務是利用開發工具，在系統架構的指導下，針對企業特殊的功能需求開發新的功能系統，如系統輸出報表等。
（6）系統測試與修改。通過在測試系統中完成包括數據上傳、流程傳遞、變更、發布和下載打印等所有功能，系統的問題絕大部分都會暴露出來，這就要求系統多次修改完善。
（7）系統上線。系統上線是真正檢驗系統是否滿足要求的實施階段。用戶培訓使用PDM系統，企業已開始使用新系統，保證企業運營向新系統的平穩過渡。
3.3 實施成敗的關鍵
（1）項目節點評價與例會制度
作為項目管理的重要部分，項目節點評價必須要嚴格執行。在實施周期中定期中召開項目例會也是及時發現和解決項目問題的一個很好的方法。
（2）穩定的實施隊伍
PDM實施不單是一項技術實施，更是一項優化業務管理過程，明確各部門職責，優化企業信息流程，增加或減少某些部門工作，建立或削減相關部門，強力推動各項業務工作順利進行，把企業信息化實施和企業改革制度相結合，只有這樣PDM實施才能少走彎路。
（3）“一把手工程”仍不失效
PDM實施是技術和業務的綜合體，而大部分技術問題又是由業務問題引起，這些都需要得到高層領導的重視及最終確定。項目實施中，對于甲乙雙方僵持不下的問題需盡快形成方案反饋至公司高層領導決定，所以企業領導必須加入到實施過程中來，而不僅僅是等待匯報。此外，一把手對PDM項目的權利、資金、調整機構等資源的支持也將對項目起到關鍵性的作用。
（4）長期有效的推廣使用
最簡單的項目是否實施成功的評判方法，是看項目是否驗收、在驗收后是否繼續使用、是否在繼續使用中產生新的需求及進行后續項目的服務，是否能夠延續項目甲乙雙方長期的合作等，若果不能達到此效果，則認為再成功的實施項目都需要打個折扣（圖6）。
圖6 PDM應用一般規律
4 結語
PDM實施是一項復雜的系統工程工作，它涉及的知識面廣、部門多，不僅涉及技術，而且涉及管理業務、組織和行為，因此，探索PDM 實施的成功經驗和實施的方法學，對推進PDM的應用具有很重要的意義。
實施PDM給企業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，更大效益在于提高了企業管理的規范化程度和管理水平、提高了設計創新能力，對于提高效率，縮短產品上市時間，提高設計與制造的準確性與一致性等方面具有重要作用。同樣，PDM實施經驗的總結對其他企業PDM實施具有一定的指導作用和參考價值。
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本文標題：PDM在工程機械實施過程中的研究
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