產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)。是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息(包括電子文檔、數(shù)字化文檔、數(shù)據(jù)庫記錄等)和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程(包括審批／發(fā)放、工程更改、一般流程、配置管理等)的技術(shù)。提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可以在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計與工藝制造建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。PDM的基本原理是在邏輯上將各個CAX信息化孤島集成起來，利用計算機(jī)系統(tǒng)控制整個產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程，通過逐步建立虛擬的產(chǎn)品模型，最終形成完整的產(chǎn)品描述、生產(chǎn)過程描述以及生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)。技術(shù)信息系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)的有機(jī)集成，構(gòu)成了支持整個產(chǎn)品形成過程的信息系統(tǒng)，企業(yè)可以利用PDM系統(tǒng)將以往的知識加以累積儲存，以備重復(fù)運(yùn)用，讓本系統(tǒng)的使用者可以立即共享最新的知識。
南車石家莊車輛有限公司是一家主要從事鐵路貨車車輛的檢修和特種貨車的開發(fā)、設(shè)計、制造的公司，先后開發(fā)出自翻車系列、特種凹底平車系列、西礦渣車、底開門敞車等特種車輛。其新造貨車產(chǎn)品特征：品種多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、批量少、定單式生產(chǎn)。為了使公司產(chǎn)品能在軌道市場更具競爭力，公司在2007年進(jìn)行了基于PDM系統(tǒng)管理、三維CAD產(chǎn)品設(shè)計的調(diào)研工作。最后選中了西門子公司的PDM軟件TC2005及主流三維CAD軟件NX5作為管理研發(fā)設(shè)計平臺。
1 PDM系統(tǒng)管理
TC2005系統(tǒng)主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理、圖文檔管理、工作流程審批管理、項目管理、組織機(jī)構(gòu)管理、系統(tǒng)二次開發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)集成管理等功能模塊。
1.1 PDM管理的必要性
南車公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)品種繁多，包含二維的CAD圖紙、三維的NX數(shù)據(jù)、PDF格式的數(shù)據(jù)，有些數(shù)據(jù)是紙質(zhì)的。現(xiàn)有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)歸檔是以紙質(zhì)形式存放在檔案館，未歸檔的以電子數(shù)據(jù)格式存在于各個設(shè)計人員的微機(jī)里，這都體現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)保存格式雜亂，存放地分散、凌亂、安全性差，缺乏BOM的自動提取功能，人工提取困難且易出錯，電子圖檔和紙質(zhì)圖紙內(nèi)容有時不統(tǒng)一，信息一致性差，工程變更慢，產(chǎn)品圖紙的版本管理不規(guī)范以及協(xié)同設(shè)計無法實現(xiàn)，設(shè)計數(shù)據(jù)不能夠被其他部門所共享。隨著公司三維模型的創(chuàng)建和積累以及ERP系統(tǒng)的上線，現(xiàn)有管理方法不能夠滿足需要，迫切需要新的管理方法。
1.2 產(chǎn)品信息集成
PDM系統(tǒng)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)，而這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)是由不同的系統(tǒng)產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)模型、類型不同，只有把這些系統(tǒng)集成到PDM系統(tǒng)中才能由PDM系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。PDM系統(tǒng)是連接CAD/CAPP/CAM/ERP等系統(tǒng)的橋梁和紐帶。南車公司的PDM系統(tǒng)集成，包括TC2005與NX5，InteCAD，TYCAD，CAXA，word，excel，ACDSee，PDF Reader的集成，其中NX5中還集成了OpenDraft。
1.3 TC2005主要模塊的實施
在西門子公司的支持下，成功開發(fā)了PDM系統(tǒng)(即TC2005)。由于公司集中辦公，用戶全部在本地對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，為了充分利用系統(tǒng)相對開放的功能，充分利用公司的l000 M局域網(wǎng)資源，搭建了二層平臺結(jié)構(gòu)，即客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。
1.3.1 系統(tǒng)二次開發(fā)(定制開發(fā))
系統(tǒng)二次開發(fā)是實施的難點之一，它主要根據(jù)公司的實際產(chǎn)品設(shè)計、管理需要進(jìn)行定制開發(fā)，是沒法移植的。
1)自動編號功能 通過二次開發(fā)增加一個指派按鈕，可以為新建不同類型的Item對象如零部件、標(biāo)準(zhǔn)件，更改通知單、技術(shù)文件等自動產(chǎn)生申請編碼，并且保證申請編碼的唯一性。例如：在新建更改通知單時，通過指派系統(tǒng)可以自動生成如下編碼：技開更改[2012]l號，技開更改[2012]2號，技開更改[2012]3號……。如果沒有自動編號功能，就必須先查找技開更改[2012]文件字編到了多少號，然后再手工接著往下編，顯然通過使用自動編號功能，提高了工作效率和工作質(zhì)量。自動編號部分代碼見圖1。
圖1 自動編號部分代碼
2)屬性雙向映射和二維CAD的電子簽名 通過二次開發(fā)實現(xiàn)Item屬性在TC2005和NX5之間的雙向映射，用戶首先登錄TC2005，在TC2005中創(chuàng)建零部件并填寫相關(guān)屬性，啟動NX5創(chuàng)建零部件三維模型，零部件三維模型創(chuàng)建好后，創(chuàng)建二維工程圖，用OpenDraft進(jìn)行標(biāo)注、創(chuàng)建標(biāo)題欄、自動填寫相關(guān)屬性等，完成三維轉(zhuǎn)二維工作，通過走流程(如圖紙審批流程)，實現(xiàn)二維CAD的電子簽名。
3)word文檔保護(hù)和水印功能 通過二次開發(fā)實現(xiàn)技術(shù)文件、更改通知單等word文檔保護(hù)；并在流程走完后打上水印。
word文檔走完流程后會自動加上保護(hù)，即不允許編輯、復(fù)制。創(chuàng)建pwdtext數(shù)據(jù)集用于記錄word文檔保護(hù)密碼，用戶需要輸入密碼才能解除保護(hù)，此密碼的相關(guān)信息保存在一個文件中，但該文件中的密碼不是真正的密碼，它經(jīng)過換算過后形成真正的密碼用于加密，管理員可以通過登錄TC2005，選擇菜單命令“word保護(hù)密碼->>word密碼”即可顯示出真正的密碼。真正的密碼用于解密，用“命名抑制”使非管理員看不到相應(yīng)的菜單。
1.3.2 組織結(jié)構(gòu)管理
TC2005組織結(jié)構(gòu)由組、角色、用戶、人員、站點、卷組成。對于公司單位分散的可能需要多服務(wù)器協(xié)同工作，需要設(shè)置多站點、多個卷，對于公司單位集中的一般是1個站點1個卷就行了。站點和卷是安裝系統(tǒng)時自動生成的，每個站點至少1個卷；卷包含的內(nèi)容如：卷名、服務(wù)器名、服務(wù)器操作系統(tǒng)名稱、卷路徑和訪問者列表設(shè)置要正確，一般不要改動；人員所包含信息如：姓名、員工編碼、組織等；用戶所包含信息如：人員姓名、用戶ID、操作系統(tǒng)名稱、密碼、默認(rèn)組、默認(rèn)卷、用戶狀態(tài)等，其中用戶必須是活動狀態(tài)才能使用該系統(tǒng)；角色只包含角色名稱和2條描述信息；組所包含信息如：組織名稱、父組織名稱、默認(rèn)卷、定義角色列表和選定的角色列表等，只有選定的角色才能在該組織中使用。
根據(jù)公司部門設(shè)置情況建立組織架構(gòu)，每個人員只允許有一個用戶名，一個用戶可有多個角色，一個組織可以有多個角色。例如：某人參與這個項目設(shè)計同時是另一個項目經(jīng)理，那么他既是設(shè)計師(即創(chuàng)造數(shù)據(jù)角色)又是主管審核(即審查數(shù)據(jù)角色)。
1.3.3 數(shù)據(jù)管理
TC2005數(shù)據(jù)管理是以產(chǎn)品對象為中心進(jìn)行組織的。通過各種類型的數(shù)據(jù)對象以及數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系(引用和使用關(guān)系)將各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，并建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，該模塊是實施重點，不是難點。
1) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹可根據(jù)CAD系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息來建立，按照部件一子部件一零件(標(biāo)準(zhǔn)件)的順序?qū)a(chǎn)品進(jìn)行分解，根節(jié)點代表產(chǎn)品或部件，枝節(jié)點代表部件或子部件，葉節(jié)點代表零件或標(biāo)準(zhǔn)件，由此形成的分層樹狀結(jié)構(gòu)稱為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中，每個節(jié)點不僅包括了該部件或零件的CAD信息，而且還可以通過引用或鏈接等方式建立與其他相關(guān)節(jié)點的聯(lián)系，這樣就可以以產(chǎn)品為核心，按照產(chǎn)品組成的結(jié)構(gòu)形式把相關(guān)的技術(shù)文檔以及與產(chǎn)品相關(guān)的管理文件等有序地組織起來。TC2005提供了創(chuàng)建和維護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的強(qiáng)大工具——產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器PSE(Product Structure Editor)。PSE的主要功能有建立和編輯產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)查詢和更改的比較、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的瀏覽、產(chǎn)品的配置規(guī)則等。
2) 產(chǎn)品版本管理通過零組件可以管理對象的版本，每個對象在創(chuàng)建時都產(chǎn)生一個版本。產(chǎn)品的版本用于保存對象的多次修改。每個對象的多個版本之間都有聯(lián)系，并且每個版本都有自己的有效條件。一個產(chǎn)品對象在設(shè)計的過程中可能會不斷地被修改，因此會產(chǎn)生不同的版本。每個版本部件包括了該產(chǎn)品對象此時的全部信息，并且包括了該版本與其他版本之間的關(guān)聯(lián)，如零組件對象的版本與文檔版本的關(guān)聯(lián)性等。產(chǎn)品版本管理功能把所有產(chǎn)品各階段各個狀態(tài)的相關(guān)信息集中在一起，方便各類人員的使用，把數(shù)據(jù)的管理統(tǒng)一起來，保證了系統(tǒng)的整體性。
3) 產(chǎn)品文檔關(guān)系管理通過零組件、文件夾等把產(chǎn)品對象(如部件、子部件、零件、標(biāo)準(zhǔn)件等)與文檔(如任務(wù)書、設(shè)計報告等)鏈接起來。通過在導(dǎo)航器面板中對零組件、文件夾等的管理實現(xiàn)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理。
1.3.4 流程管理
每個企業(yè)都有自己特定的流程，所以需要制定適合企業(yè)的模板流程，好的流程模板有利于跟蹤數(shù)據(jù)狀態(tài)和歷史。TC2005提供了一種可視化的過程編輯器來定義工作流程，使流程設(shè)計過程直觀、靈活、易于表達(dá)。在發(fā)現(xiàn)某些流程不適合本企業(yè)時，可以按照客戶的需求很方便地對自身系統(tǒng)進(jìn)行裁減、修改和增加功能。在工作流程管理系統(tǒng)中采用電子周轉(zhuǎn)文件夾將有關(guān)的工作文檔和信息傳送到各個用戶，所有與工作過程有關(guān)的用戶都可以通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從工作流程管理模塊中得到自己的任務(wù)清單，其中包括電子周轉(zhuǎn)文件夾中的所有文檔和所規(guī)定的需要執(zhí)行的活動。工作流程管理模塊將屬于不同部門的員工聯(lián)系起來，只有被授權(quán)的人員才能訪問工作流中的有關(guān)文檔。
根據(jù)公司情況主要分為2類流程：1)部門內(nèi)流程，如設(shè)計→校對→審核→發(fā)布；2)部門間流程，既可以是部門1→部門2→部門3，也可以同時向多個部門發(fā)布信息，如設(shè)計→校對→主管審核→工藝→標(biāo)準(zhǔn)化→審核→批準(zhǔn)→發(fā)布，該流程經(jīng)過開發(fā)、工藝、技術(shù)管理等部門。該模塊是實施重點，不是難點。
1.3.5 報表統(tǒng)計
經(jīng)過二次開發(fā)可以方便地創(chuàng)建各種統(tǒng)計報表，隨時統(tǒng)計產(chǎn)品所有相關(guān)各類數(shù)據(jù)，不再由技術(shù)人員手工編制報表，大大提高了技術(shù)人員的工作效率，節(jié)省了工作時間，報表中數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)庫，避免人為統(tǒng)計輸入的錯誤，提高了工作質(zhì)量。例如，按公司要求輸出下列報表：圖樣目錄、零部件明細(xì)表、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表。在PSE(產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器)里添加菜單“設(shè)計報表輸出”，并且列出子菜單“圖樣目錄／零部件明細(xì)表／標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表”等，見圖2。
圖2 輸出報表
技術(shù)人員將產(chǎn)品BOM發(fā)送到PSE里，當(dāng)選擇“設(shè)計報表輸出”菜單下的子菜單后，系統(tǒng)自動將PSE當(dāng)前會話中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以相應(yīng)的excel格式輸出。
2 結(jié)語
總體來看，南車公司的PDM系統(tǒng)實施還是成功的，實施后開發(fā)人員和工藝人員實現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計，PDM這個信息集成平臺將有限的資源實現(xiàn)了最大化的共享，基本上實現(xiàn)了電子產(chǎn)品的圖文檔管理，解決了版本控制問題，實現(xiàn)了工程圖、技術(shù)文件、更改通知單的電子簽名。通過組織機(jī)構(gòu)管理，對結(jié)構(gòu)人員權(quán)限進(jìn)行了有效控制，保證了數(shù)據(jù)安全；通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，明晰了結(jié)構(gòu)關(guān)系，便于查找和生成BOM；通過流程管理，固化和規(guī)范了審批流程；報表統(tǒng)計可以準(zhǔn)確快速地生成各種技術(shù)和工藝報表，通過給企業(yè)量身定制的二次開發(fā)，方便了操作，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，給公司的技術(shù)開發(fā)和管理帶來了革命性的變革。
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