1 概述
PDM（Product Data Management產品數據管理）以產品為中心，通過計算機網絡和數據庫技術，把產品設計過程、生產試驗等過程與產品相關的信息和過程集成起來統一管理，使產品數據在生命周期內保持一致、最新和安全，為工程設計人員提供一個協同工作的環境。目前，PDM已經成為企業降低成本，縮短產品的設計與制造周期的重要工具。隨著制造業信息化工作的不斷推進，PDM技術的應用逐漸被廣泛應用起來。
在發動機研究設計開發過程中，逐漸產生、積累了大量的以電子形式存在的圖樣、試驗報告等文檔。這些圖紙和文檔的共享程度低，信息的有效性難以保證，業務數據難以有效集成．這直接導致了對已有設計數據的利用率非常低，制約了進一步縮短產品研發周期。為了解決這個問題，采用UGS公司Teamcenter EntERPrise的PDM系統來對發動機產品信息進行有效的組織和管理，通過PDM的實施，結合發動機研究所以研究設計和試驗為主的特點進行了二次開發，構成一個研究所信息交換平臺。經過二次設計開發，實現了在產品結構上，直接建立相關設計文檔等功能，減少了用戶操作步驟，降低了用戶操作復雜性。
在PDM系統技術層面，其中的圖文檔管理和產品結構管理等基本功能都是比較成熟的技術，其應用在PDM實施層面容易實現。生產制造的企業和設計研究企業應該根據自己企業設計制造信息數據管理的要求，充分利用PDM系統的基本功能，建立起符合本企業設計、生產管理實際情況的PDM系統，因此，在PDM系統的實施過程中，需要企業與PDM實施方緊密配合來完成，PDM實施中需要經過發動機產品設計管理的需求分析和流程分析、系統功能需求和需求分析模型的建立、系統數據庫的規劃和設計、二次開發編寫代碼和方法、發動機設計流程的建立、權限控制的建立、PDM系統的測試運行等幾個步驟。
2 發動機產品設計管理的需求分析和產品開發流程分析
PDM系統的開發和實施是一個非常復雜的系統工程。必須考慮被實施企業的實際特點，結合企業的產品特點、經營模式和現有的、可實施的計算機技術，從PDM的基本思想入手，建立其PDM系統的基本框架，在此基礎上才能進行分階段地開展具體實施工作。
2.1 對發動機產品及其開發流程的特點進行分析
發動機研究所與發動機產品生產企業不同，側重進行發動機的研究設計、試驗過程。因為研究所是開發設計發動機的，需要研究設計的發動機產品的零部件種類比較多，發動機按設計結構是多層次的，設計發動機分為系統/機構，系統/機構下分組件，組件由零部件組成。而產品研發過程中產生的各類設計文檔、試驗報告等數據主要圍繞著產品各層設計結構進行描述，這樣就決定了產品結構的組成方式。產品結構不僅是表示產品零部件組成結構和關系，同時也是為了更好的把各類相關設計文檔等數據組織起來對零部件進行綜合描述。
通過對產品設計的分析，就可以確定在PDM系統中如何建立產品結構及產品結構與文檔如何建立關系。
發動機產品結構表示如圖1。
圖1 發動機產品結構
發動機產品結構與文檔關系表示如圖2。
圖2 發動機產品結構與文檔關系
發動機產品的一個型號開發流程一般經過方案論證、原理樣機設計、設計定型等幾個設計階段。各個設計階段的工作內容和過程類似，但繼承性強，大部分零件和技術文件是通過繼承和吸收以往的技術資料得到的，真正完全的創新不是很多。但各階段產品代號、零部件號等都是變化的，這就要求PDM系統中設計階段的零部件和技術文件要有表示繼承性關系的屬性。在流程管理中不用為各個設計階段編制流程，只需在文檔的審批等流程中根據文檔管理的要求進行編寫設置流程。
在PDM實施的初期，不要設計太復雜，只要滿足企業對其管理的要求即可，隨著對PDM系統的深入使用再逐漸細化，否則會因為流程問題讓PDM系統的應用遇到很多困難。
2.2 建立PDM流程概念模型
不同的企業其產品開發方式和流程是不同的，應根據本企業產品開發復雜程度、流程復雜程度、與產品相關的文檔類型、參與人員情況等，來確定數據庫的結構。如：產品開發方式是進行產品整機設計，同時也進行零部件開發；流程復雜；與產品相關的文檔類型很多；參與人員和角色多，PDM系統設計的數據庫結構就很復雜。因此數據庫開發前，開發人員必須清楚的知道被實施企業產品設計開發方式和流程，才能保證數據庫的設計符合企業的需求。
根據產品開發過程中，工作順序、參與的相關人員、工作中輸入/輸出文檔類型、規則要求，建立“PDM流程概念模型”。
3 系統功能需求和需求分析模型的建立
需求分析是PDM規劃實施中非常重要的階段。需求分析的好壞直接影響系統今后運行的成敗。我所PDM項目實施分為兩個階段：
第一階段：實現北方發動機研究所產品研發數據信息和過程管理，實現“文檔管理”（含審批流程）、“文檔更改管理”模塊的功能。
第二階段：建立產品設計資源庫，整合相關信息系統，實現數字化樣機配置和模裝，實現“產品配置管理”、“零件族管理”、“項目管理”模塊功能，與管理系統進行接口集成的功能。
第一階段需求模型如下：
a.產品圖紙和技術文件的管理
PDM系統能夠為產品研發過程中產生的大量產品圖紙和技術文件提供有效的管理方式，企業經常使用的數據文檔包括辦公文檔(Microsoft office格式)、產品設計文件、產品工藝文件、計算書、分析報告、評審報告、產品及零部件三維模型數據文件和二維圖紙、瀏覽格式文檔（PDF格式）、圖像文件（BMP、JPG、GIF等格式）、中性可視化文件(JT、IDI等格式)。系統提供基于模板的文檔創建的方式，多種方式的產品數據查詢，存儲控制和數據安全共享機制。
b.產品結構管理
在PDM系統中，用戶可以在產品研發中創建和使用產品結構。用尸可以通過兩種方式建立產品結構，一種是在系統中創建產品結構的組成單元，再由它們之間的關聯關系創建產品結構；另一種通過軟件接口導入到PDM系統。將產品數據和產品結構相關聯形成產品結構樹。
c.產品圖紙和技術文件審批和變更過程的管理
產品圖紙和技術文件數據的審批過程都是建立在北方發動機研究所的規范流程的基礎上，這樣能夠保證北方發動機研究所業務過程的規范化及產品數據的正確性，同時能夠有效地通過電子化工作流程貫徹北方發動機研究所現行的質量標準。
d.與產品設計軟件的集成
PDM系統能夠與研究所采用的各類設計軟件進行集成，通過PDM系統封裝模式將各類設計軟件進行如下方式的集成管理。
三維設計軟件系統集成方面：PDM系統通過相應的數據接口對I-DEAS、Pro/Engineer產生的最終設計數據進行集成管理。
電子CAD系統集成方面：PDM系統通過UFC自主開發的接口對Protel產生的最終設計數據進行集成管理。
二維設計軟件系統集成方面：PDM系統通過相應的數據接口對XTMCAD、大恒CAD產生的最終設計數據進行集成管理。
e.系統安全管理模型的建立
PDM系統提供一整套的產品數據信息的權限控制方式，針對系統用戶、用戶組、項目角色和動態用戶組成系統參與人員，依據數據的存儲位置和數據的屬性信息對數據加以權限控制，對電子數據倉庫通過數據存儲位置規則控制其訪問權限。
4 系統數據庫的規劃和設計（信息概念模型建立）
系統數據庫的規劃和設計實際上是對PDM系統中的管理產品結構和各類設計文檔內容的具體化，目的是對需要管理的產品信息進行分析和建模，決定了在PDM系統需要查詢其相關信息的內容和查詢方式和相互之間的關系。
根據“PDM流程概念模型”中的輸入、輸出各類技術文檔等工作內容，經過對相關收集信息的分析，確定需要管理的邏輯項目以及它們的屬性和相互之間的關系。再根據PDM功能需要，建立內部數據結構。例如：“零件”的屬性是由產品代號、初始圖號、關重類型、重量、價格、零部件來源、描述、材料名稱、材料代號上標、材料代號下標等組成；“工程圖樣文檔”的屬性包含文檔代號、文件代號、文檔標題、產品代號、項目名稱、密級、數據文件類別、設計者、軟件應用類型、第幾張、圖幅等。
數據庫設計的是否合理，決定著PDM開發設計能否順利完成。所以，作為基礎應該進行大量的信息收集和數據分析整理工作，數據庫設計人員即要對產品設計流程工作非常熟悉，又要對數據庫技術相當了解。
5 PDM系統二次開發設計實現的功能
在二次開發時，首先根據數據庫結構規劃，在TC創建新的類（數據表），由于Teamcenter EntERPrise是面向對象設計的方式，新類都是在父類（Teamcenter EntERPrise基本框架已有）基礎上建立的，能夠繼承父類的屬性和關系，因此新類的屬性應該在了解父類屬性基礎上，合理添加。這就要求開發人員熟悉所要引用的類，減少不必要數據冗余。
通過PDM系統的二次開發設計，首先建立起符合中國北方發動機研究所產品數據管理的產品結構、各類設計文檔，然后再針對工程設計人員在PDM系統中創建各類設計文檔的過程，根據在創建文檔的同時必須建立起與產品結構的關系的要求，同時全面考慮文檔的查詢便利性和易用性，進行相關方法代碼的編寫，最終實現PDM系統規范準確的本地化開發設計。
通過編寫文檔的審批流程和更改流程，同時加入相關的角色權限和審批權限控制，并對在審批流程的過程中具體的審批人員進行確定。從而保證進入PDM系統的各類設計文檔的有效性。
二次開發實現PDM功能特點：
a.與產品結構自動建立關系
在PDM系統基本功能中，創建業務對象之間關系太繁瑣，在創建完業務對象后，還需要通過鼠標托拽建立相互關系。而經過二次設計開發，實現了用鼠標功能在產品結構上建立零部件對象、各類設計文檔自動與產品結構的關系，并且自動取得產品代號等屬性，減少了設計人員的錄入工作量，提高了效率。實現方式如圖3。
圖3 在產品結構上用彈出式菜單創建組件
在產品結構上創建工程圖樣，如圖4。
圖4 在產品結構上創建工程圖樣的彈出式菜單
b.設計任務上創建設計任務中，自動建立關系
在項目管理中，為了建立設計任務之間的關系，把一個設計任務通過鼠標托拽到另一個設計任務上來實現。而經過二次設計開發，實現了用鼠標功能在選定的總設計任務上創建新的設計任務文檔，來實現任務分解，并自動與總設計任務建立關系如圖5。
圖5 設計任務之間的關系
6 小結
在PDM實施中，前期的調研和整體方案規劃是整個PDM系統成敗的關鍵。PDM是一個大型系統，更是一個應用過程。PDM的簡潔、方便操作對于系統應用推廣會起到很大作用。
Teamcenter Enterprise是一個功能強大的PDM開發平臺，但如何實現工程設計人員使用方便的用戶界面，還需要實施開發人員逐步完善，運用Teamcenter Enterprise中的方法來解決。
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本文標題：PDM系統在發動機設計研究所的開發應用
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