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PDM系統結構與主要功能

【導讀】
PDM系統的內部構造是層次化的,PDM系統建立在操作系統、網絡環境和關系型數據庫的基礎之上。PDM的體系結構由四層構成,它們是用戶界面層、功能模塊及開發工具層、框架核心層和系
2.1 PDM系統結構
2.1.1 PDM體系結構

PDM系統的內部構造是層次化的,PDM系統建立在操作系統、網絡環境和關系型數據庫的基礎之上。PDM的體系結構由四層構成,它們是用戶界面層、功能模塊及開發工具層、框架核心層和系統支撐層。如圖2-1所示。
PDM系統體系結構 
圖2-1 PDM系統體系結構
 
   1、系統支撐層;以目前流行的關系數據庫系統為PDM的支撐平臺,通過關系數據庫提供的基本數據操作功能,如存、取、刪、改、查等操作,支持PDM系統對象在底層數據庫的管理。

   2、框架核心層:提供實現PDM各種功能的核心結構與架構,由于PDM系統的對象管理框架具有異構操作系統、網絡、數據庫的特性,用戶在使用PDM系統的各種功能時,實現了對數據的透明化操作、應用的透明化調用和過程的透明化管理等。

   3、功能模塊及開發工具層:除了系統管理外,PDM為用戶提供的主要功能模塊有電子倉庫與文檔管理、工作流程管理、產品結構與配置管理、零件分類與檢索、工程變更管理、集成工具等。

   4、用戶界面層:向用戶提供交互式的圖形界面,包括圖示化的瀏覽器、各種菜單、對話框等。通過PDM系統提供的圖形化用戶界面,用戶可以直觀方便地完成管理整個系統中各種對象的操作。它是實現PDM各種功能的手段、媒介,處于最上層。
 

2.1.2 PDM的功能結構
當前國內外有多家廠商從事PDM的開發與研究,并有很多種PDM產品問世。這些產品雖然在功能上有一定差異,但就其核心功能上來看并未發生改變,主要圍繞PDM的電子倉庫與文檔管理、產品結構與配置管理、版本管理、工作流與過程管理、零件分類管理、工程變更管理等,目前企業實施PDM也主要集中在實現這些應用功能上。一個PDM系統一般包括的功能結構,如圖2.2所示。
PDM的功能結構 
圖2-2 PDM的功能結構
 
   1、文檔管理;這一功能是PDM的核心,它主要包括:文檔的檢入和檢出;按屬性搜索的機制;文檔動態瀏覽;分布式文檔管理;文檔安全機制等。

   2、產品結構與配置管理:它是以電子倉庫為底層支持,以物料清單(BOM)為其組織核心,把工程數據和文檔聯系起來,實現產品數據的組織和管理,并向用戶或應用系統提供產品結構的不同視圖和描述。

   3、工作流/過程管理:這一功能是用來定義和控制人們創建和修改數據的方法,它主要包括:面向任務或臨時插入或變更的工作流管理:規則驅動的結構化工作流管理;圖形化工作流設計工具等。

   4、零部件分類和查詢管理:提供零部件的分類和成組技術管理。應用分類與查詢管理功能可以很容易地查詢、存取、瀏覽設計的信息,諸如文件描述、作者、部門、版本號和零件與項目問的連接關系等。

   5、項目管理:對項目、任務進行管理,并對項目的開發過程及其進度進行管理與監控。

   6、系統及權限管理:包括用戶、工作組、角色、角色分配、權限、安全級別等內容,文檔和圖紙必須得到安全控制以防止非法刪除、拷貝和修改。電子倉庫是PDM系統的基礎,一般建立在關系型數據庫基礎之上,能夠保證產品數據的安全性和完整性,并支持各種查詢和檢索功能,是其它功能模塊的基礎。




 
2.2電子倉庫與文檔管理
2.2.1文檔管理的對象

在產品的整個生命周期中與產品相關的信息是多種多樣的,這些信息以文件或圖檔的形式存在,統稱為文檔。它們包括一般說明性文字,如設計任務書、產品設計說明書等;工程設計與分析數據,如二維圖紙、三維模型等;以及規范數據如設計規范、工藝規程等。企業中的文檔主要包括了以下內容:

   (1)原始檔案。包括合同、產品設計任務書、需求分析、可行性論據報告和產品設計說明書等文件。

   (2)設計文檔。包括工程設計與分析數據。在工程設計數據中,一部分是各種設計過程的規范和標準,以及產品的技術參數:另一部分是設計過程中生成的數據。另外,還有產品模型數據、產品圖形信息、各類測試報告、驗收標準及加工NC代碼等。

   (3)工藝數據。工藝數據是指CAPP系統在工藝設計過程中所使用和產生的數據,可分為靜態與動態兩類。靜態工藝數據主要是指工藝設計手冊上已經標準化和規范化的工藝數據,以及標準工藝規程等:動態工藝數據主要指在工藝決策時所需的規則,主要分為選擇性規則和決策性規則兩大類。

   (4)生產管理。生產管理指的是對產品生產過程的計劃與管理。生產中的數據可分為兩類:一類是基礎數據,這類數據比較穩定;另一類是動態數據,這些數據有一定的時間性,且相對比較獨立,不受其他數據存在與否的影響。

   (5)專用文件。如電子行業的電氣原理圖或布線圖、印刷電路板圖和零部件結構圖等。
 

2.2.2文檔分類
文檔具有不同的分類方法,有按照文件的來源進行劃分的,有按照文件的動靜態特征進行劃分的,比較典型的是按照文檔存在的狀態進行劃分,將其分為五種類型:

   (1)文本文件。它存儲了一般說明性文字,由文字處理軟件生成。

   (2)圖形文件。它存儲了產品模型的設計信息和基本屬性,其中包括機器或零部件的立體模型、二維零件視圖和裝配視圖、幾何尺寸、視圖比例、產品的材料、重量和數量、技術要求以及設計物料清單等。它主要是由CAD軟件產生。

   (3)數據文件。它存儲了所有在圖形文件中沒有描述的產品數據,有些在圖形文件中已經描述的產品屬性數據也會出現在這種文件之中。這些數據包括各種物料清單;產品原材料的各種性能指標、產地、價格、供應廠商;在設計、制造過程中進行分析、模擬、檢測和驗收所產生和制定的數據;各種標準、設計規范、工藝規程等數據;生產統計、庫存數量以及各種報表等。這些數據往往以二維表格的形式進行存儲。目前這類數據絕大多數都是利用數據庫管理系統進行管理。

   (4)程序文件。它存儲了各種加工程序、管理程序和其它應用程序。

   (5)多媒體文件。它存儲了用多媒體手段制作的產品信息。這些文件含有真實感的圖像、聲音和動畫效果,主要用于產品的宣傳、產品的加工、使用以及維護的培訓指導。
 

2.2.3文檔管理的功能
   文檔管理的功能包括以下幾個方面;

   (1)文檔對象的瀏覽與導航。該功能可按對象屬性進行文檔查詢,即可根據文檔的類型、名稱、狀態、所屬的項目、文檔所有者等屬性進行查詢。對文檔對象的瀏覽,既可以查看文檔的屬性概況以作總體瀏覽,還可以利用PDM系統的文本編輯器打開該文件,瀏覽文件的具體內容,并在權限許可時直接進行修改。在有其他載體編輯器的情況下,還能瀏覽圖形文件、多媒體文件等。文檔對象的瀏覽與導航能滿足PDM用戶方便、快捷地查詢并獲取所需要的當前或過去的技術資料,減少重復設計,從而大大縮短系列產品以至新產品設計的時間。

   (2)文檔的分類歸檔管理。該功能提供按照不同類型的文檔進行分類查詢、分類歸檔,使各類文檔在系統中不再是雜亂無章的,而是按照文檔類型有序管理,一方面縮短了信息查詢時間,另一方面使得相關產品信息的描述更直觀、更清晰。

   (3)文檔的版本管理。在產品設計過程中,經常存在設計修改的情況。例如,CAD對產品零部件結構的修改,將引起材料明細表文件的改變,進而影響CAPP產生不同的工藝規劃,還會帶來制造等其他方面一些連鎖變化。在這種情況下,如何保證前后數據的一致性是非常重要的問題。通過文檔的版本管理,可將文檔的每一次變化設置為不同的版本,建立不同版本問的對應關系,以保證在特定的時間階段對應特定有效的數據。

   (4)文檔的安全控制。文檔在計算機中存放是否安全,是否會由于意外事故而丟失,會不會有非法的復制、修改和調用,即保密性如何,這是文檔管理的主要問題。PDM通過將文檔放置于不同的電子倉庫中,對不同的用戶賦予不同的操作權限,使得他們只能在規定的權限下處理規定范圍內的文檔,保證各類文檔不被非法盜用和修改,從而保證文檔在計算機中的安全性。其次PDM可以將提供給其他用戶共享的文檔,放置在專用的共享電子倉庫中,只有對共享電子倉庫具有查詢權限的用戶才能看到相關的資料。此外,為了防止意外事故造成不必要的損失,系統還提供定期數據備份的功能。
 

2.2.4電子倉庫
PDM系統管理的是企業的產品數據,這些數據是由企業的各個部門的人員,根據各自的工作任務,利用各種應用軟件產生的。它們被存放在各種文件之中,這些文件具有不同的文件格式,最初存儲于個人的文件夾之中。PDM系統要確保數據的一致性、完整性和安全性,就要把這些文件統一存放起來,置于PDM系統的控制之下。這個任務是由電子倉庫來承擔的。
 
   
電子倉庫是PDM最核心的模塊,一般建立在關系數據庫的基礎上,它是一個邏輯單元,連接數據庫和數據使用界面。它一般由管理程序、數據庫管理系統和專用存儲區組成,如圖2.3所示。它的作用是:把各種文件存放在專用存儲區中或從專用存儲區中取出文件,并在存取過程中由管理程序產生這些文件的元數據(Meta data)。
電子倉庫 
圖2-3 電子倉庫
 
元數據是管理數據的數據,用于資料的整理、查找、存取、集成、轉換和傳送。它包括:指向文件實際存放地址的指針,文件的操作狀態和版本狀態,文件的分類信息,文件使用權限信息及其它的控管信息等。元數據在信息尋找時提供設定查詢條件的屬性。元數據存儲在數據庫中,支持PDM系統所執行的功能,保證數據的安全性和完整性。
 
   
電子倉庫的工作原理是:當把文件存入時,首先在數據庫中產生一條記錄,用以記錄這個文件的各種信息,例如文件名稱、作者、存入日期、文件狀態標志等等。然后,把這個文件存入到專用存儲區中,再把文件的地址指針存入記錄。當把文件取出時,PDM先到數據庫中找出這個文件的記錄,然后根據記錄中的地址指針找到這個文件,拷貝這個文件交給操作者,并且更改這個文件的狀態標志。每當進行這些操作時,PDM都要對操作者的操作權限進行檢驗。PDM根據操作者的操作權限和被操作文件的狀態對文件進行管理。




 
2.3產品結構與配置管理
產品結構與配置管理是PDM系統的一個重要組成部分,是產品生命周期中與各種功能和應用系統建立直接聯系的重要工具。作為產品數據組織與管理的一種形式,產品結構與配置管理是以電子倉庫為底層支持,以BOM(Bill of Material,物料清單)為組織核心,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,并在一定的目標或規則的約束下,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、計劃視圖等。
 

2.3.1產品結構
產品是由一系列互相關聯的零部件組成,因此產品可以按照零部件進行分解,部件再迸一步分解成子部件,直到零件為止,由此形成的分層樹狀結構,成為產品結構樹。在產品結構樹中根節點代表產品(或部件),枝節點和葉節點分別表示部件(或子部件)和零件。
 
   
在如圖2-4所示的例子中,產品汽車是根節點,汽車由發動機、底盤等組成,所以發動機、底盤等是汽車的下一層節點。發動機由發動機軸等組成。發動機軸是零件,不能再分支出節點,所以發動機軸節點是葉節點。
產品結構示意圖 
圖2-4 產品結構示意圖
 
一個產品的裝配圖中的物料清單BOM(Bill Of Material)反映了產品的具體結構,描述了產品結構中各零部件的層次關系,零件的數量、材料、自制件還是外購件等信息。
 

2.3.2產品結構管理
企業人員在產生和修改產品數據的時候,經常需要查閱產品資料。而要在大量的產品資料中,通過計算機文件系統找出自己所需要的資料要花費大量的時間。當某個零部件進行了修改,所有使用了這個零部件的產品資料都要進行相應的修改。這就需要在所有產品資料中進行“此零部件被哪些部件采用”的查詢。這種查詢不是僅僅依靠查詢文件名所能做到的。在企業中,還有許多與查詢產品資料直接相關的問題。如何組織、管理產品數據,成了現代企業提高生產效率所必須解決的問題。產品結構管理就是組織、管理產品數據的一種有效形式。
 
   
產品結構管理功能主要是按照產品結構組織產品數據,使用戶能夠定義產品結構,按照產品結構的層次關系把產品、部件和零件關聯起來,把它們與描述它們的數據資料關聯起來。以此支持對產品數據的查詢,支持自動創建物料清單。
 

   產品結構管理的主要功能包括以下幾點:
   (1)產品結構層次關系管理
   產品結構層次關系管理是指對單一、具體產品所包含的零部件的基本屬性的管理,并維護他們之間的層次關系。利用PDM系統提供的產品結構管理功能可以有效、直觀地描述所有產品相關信息。
 
   在產品結構樹中,每個零件、部件對象都有自己的屬性,如零(部)件標識碼、名稱、版本號、數量、材料、類型等等。在PDM中查詢零部件時,可以按照單個或多個屬性進行單獨或聯合查詢,以獲得零部件的詳細情況,如按照類型為“外購件”的屬性查詢,可得到采購部門關心的信息。
 
   (2)基于產品結構的文檔關系管理
   在產品的設計、制造、銷售和維護過程中都使用和產生大量的技術文檔資料,通過產品結構能有效地定位與檢索與產品及過程有關的技術文檔。產品結構也是銷售部門確定客戶定制產品的構形依據,維修服務部門通過產品結構了解所需要的零配件等。
 
   (3)產品結構設計方案管理
   通常產品的設計過程是個連續、動態的過程。一個設計對象在設計過程中不斷修改,會產生許多設計方案。方案不僅包含了設計對象在當時的全部信息,而且還反映了該方案的設計對象和與其相關聯對象的聯系,例如,零部件對象方案與文檔版本的關聯性。一個對象的多個方案間應該有聯系,并且還應最終確定一個滿意的方案。
 

2.3.3產品配置管理
單一形式的材料明細表和簡單的版本管理并不能滿足企業復雜產品信息管理的需求,BOM作為企業進行設計、生產和管理的核心,不同部門的需求有不同的形式。比如在生產部門中,他們只需要知道需要自己生產的零部件的制造BOM表;對于采購部門需要包括原材料及標準件、外購件信息的采購BOM表;財務部門更關心的是反映零部件成本核算情況的財務BOM表,設計部門作為產生BOM表的源頭,應該提供涵蓋以上各方面信息的、最為全面的設計BOM表。
 
   
設計BOM表信息與其他BOM信息的關系相當于集合概念中的全集與子集的關系。另外,產品設計中的同一產品不同批次及同一批次的不同階段(如設計、制造與裝配等),需要有不同的BOM描述。為了滿足上述要求,必須將產品結構中的零部件按照一定的條件進行重新編排,得到特定條件下特定的產品結構,稱為配置。其中的條件稱為配置條件。用各種不同的配置條件形成產品結構的不同配置,稱為產品結構的配置管理。
 
   
產品配置管理是對產品結構管理的擴展,能夠很好的滿足對產品多樣性管理的要求。它也很好的體現了一種設計的方法學:對一個產品的設計首先是進行功能的分解,然后決定實現這些功能的部件,最后對各個部件進行具體的設計。產品配置管理的目的是為了提供這樣一種能力;根據用戶給出的配置需求,基于單一、通用的產品結構(或產品族結構),選配出完全或部分滿足需要的零部件及其產品結構。產品配置管理能夠使企業的各個部門在產品的整個生命周期內共享統一的產品配置,并且對應不同階段的產品定義,生成相應的產品結構視圖,如設計視圖、裝配視圖和工藝視圖等。




 
2.4工作流程管理
不論做什么工作,都有一個工作過程。這個工作過程可以分解為各個工作步驟,每個工作步驟完成若干個操作。各個工作步驟之間,根據所要完成任務的性質,有一定的先后順序。所以,為了完成某項任務,按照一定順序進行一系列工作的過程稱作工作流程。
 
   
工作流是針對工作中具有固定程序的常規活動而提出的一個概念。通過將工作活動分解成定義良好的任務、角色、規則和過程來完成執行和監控,達到提高生產組織水平和工作效率的目的。工作流技術為企業更好地實現經營目標提供了先進的手段。
 
   
工作流管理模塊定義并控制數據操作的基本流程,管理當用戶對數據進行操作時人與人之間或活動之間的數據流向。以及在一個項目的生命周期內跟蹤所有事務和數據的流動。工作流管理按照管理的范圍和功能進行劃分,一般可分為2種:工作流程管理與任務管理。
 
   (1)工作流程管理:對于產品的設計開發,往往是對其設立一個項目,在項目的下面又分解成幾個任務,然后再進一步細化。在一個項目中,小到一張工程圖紙的審批、發放或更改,大到零部件設計、分析、制造,都是面向群體工作的,同時依照一定的流程行事。例如,一張圖紙需要根據設計意圖由設計師生成實體模型并成圖,然后交給同組工作人員進行審核,未發現問題。再交由項目負責入審批、簽字,最后正式發布給其它部門(如生產、組裝部門),并交由圖檔管理部門歸檔。在同一個企業中,類似這樣有一定約束的工作流程數以百計,千變萬化,即使是工程圖紙的審批、發放,對于不同部門,不同性質的圖紙,其流程也不一樣,更何況PDM系統的工作流管理要面向不同企業,所以工作流的定義和管理工具必須有很好的靈活性,以適應各企業自身的組織、經營、管理風格I硐。
 
   (2)任務管理:設計人員在零部件的設計過程中,往往需要對設計進行不斷的更改。由于產品的設計不大可能由一個人完成,往往是一個設計組或者更多的單位協同設計的過程,因此在產品的開發過程中其他設計人員需要考慮他的設計思想。雖然每個人的任務不同,但是他們的工作都是交互進行的,一個人的設計改變了,其他人的設計也必須隨之變化。當其中一個設計人員更改他的設計時,他必須通知每一個楣關人員?;蛘吖ぷ餍〗M的負責人在認為你的設計不合理的情況下,那么設計人員必須重新考慮。任務管理的功能就是讓整個工作群體在不孤立的情況下協調統一地進行產品的設計,不然產品的設計必然是混亂和低效的。當設計有所變化時,就必須以一定的方式(比如電子郵件)通知相關人員。
 
   
工作流程管理的系統功能包括:定義并建立工作流程、運行并控制工作流程、查看流程中文檔的狀態等。定義并建立工作流的方法有:定義產品的開發流程、定義數據的審批流程、指派流程的用戶。工作流程的運控器可以將每個參與人員的任務放到個人的工作任務列表里,每個參與人員從計算機中可查看到自己工作任務列表中列出的工作任務,在流程的規定下并行的工作。系統應該具有電子郵件接口,還能在用戶開機時同時提示目前已有工作任務的消息。
 
   
在工作流運行的過程中,任何授權的用戶都能看到流程執行的情況、流程中文檔的確切位置、瀏覽過程的歷史以及執行的結果注釋。管理員可以根據過程的 完成情況檢查各個人員工作時間是否超期,以便做出相應決策。




 
2.5系統集成
各企業的情況千差萬別,用戶的要求也是多種多樣的,沒有哪一種PDM系統可以適應所有企業的情況,這就要求PDM系統必須具有強大的客戶化和二次開發能力?,F在大多數PDM產品都提供了二次開發工具包,PDM實施人員或用戶可以利用這類工具包來進行針對企業具體情況的定制工作。同時,PDM系統是企業信息化操作的平臺,應具有與其它系統,例如與CAX系統、ERP系統等的集成功能。
 
   
與CAX集成:通過結合CAX系統的開發接口和PDM提供的API函數,在二維CAX系統內部開發基于PDM系統的客戶端程序。通過這個客戶端程序可以實現CAX系統直接訪問PDM內部存儲的數據,直接從PDM內部提取裝配結構信息和零部件信息,并自動生成在CAX圖紙的明細表和標題欄上。同時,還可以在生成標題欄時,根據圖紙上的信息,將新的裝配結構信息和零部件信息自動反映在PDM系統內,實現信息互動,而且相關的圖檔也可以通過圖檔注冊功能,從CAX系統自動掛接到PDM系統中的產品結構上。
 
   
與ERP的集成:ERP是企業資源計劃Enterprise Resource Planning的縮寫, 是應用于生產與庫存控制方面的一種先進的管理思想和管理方法,對于企業資源的管理具有整體化、集成化和智能化的特點。正在發展中的產品數據管理系統和企業資源管理系統(ERP)的集成,將很大程度地促進設計、生產、采購和銷售等部門間的溝通和交流。
 

  • 2019-11-08 17:38
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