產品數據管理(Product Data Management)有效地將產品數據從概念設計、階段設計、詳細設計、計算分析、工藝流程設計、加工制造、銷售維護、貯存保管至產品整個生命周期內及其各階段的相關數據按照一定的數學模式加以定義、組織和管理,使產品數據在整個生命周期內保持一致、最新、共享及安全。
大量的產品數據(如項目計劃、設計數據、產品模型、工程圖紙、技術規范、使用說明書、工藝資料、NC加工文件、有限元分析結果、CAD模型、電子表格以及有關零件的各種數據等)是伴隨產品在其整個生命周期內的副產品。它們存儲于圖紙、磁介質、文件或文檔中,有些甚至存儲在某些工程技術人員的頭腦中。它們涉及企業的各個部門,如計劃、設計、生產、加工、材料、采購、分析、財務、質量、庫存和銷售等部門,大部分企業仍然以紙質文件為基礎的方法來管理、控制和協調以計算機為基礎的數字化信息,乃至整個企業的產品開發過程。這種大部分仍舊依靠人工的管理方法,不僅極其費工費時而且容易出錯,造成企業各部門之間“扯皮”現象嚴重,工作效率低下。
由于工程設計到制造控制系統缺乏產品數據的統一管理,導致產品構型工時增加20%,成本上升10%。所以產品數據管理是當代企業管理的瓶頸,已逐步引起工程技術界的普遍注意,并開始對它進行研究和開發。
2.PDM的作用
Product Data Management(PDM)技術是近幾年來CIM領域中增長最快的技術之一。幾乎每一個最近設計的CIMS項目的總體報告中,PDM分系統都被作為一個重點的系統來規劃和實施。作為一種使能技術,PDM系統可以管理企業范圍內所有與產品相關的信息以及產品整個生命周期中所涉及的過程。正是這種能力使PDM技術受到相當的重視。
產品數據管理(PDM)是在90年代初才開始在國際市場形成的一種新技術。它是在CAD/CAM/CAE及EDM(工程數據管理)的基礎上逐步發展起來的。實際上,早在1992年,Donald E.Carie1r和Therese M.Sullivan便預見性地把PDM技術放在了企業邁向自動化環境的五個步驟中的第三步。從附圖1可以看出,第一步可互操作的計算環境、第二步可互操作的工具及任務對應著CIMS中的信息集成。第四步過程管理對應的CIMS中的過程集成。產品數據管理(PDM)作為第三個步驟,一方面是前兩步集成的結果,另一方面是下一過程集成的基礎。
實際的PDM產品,除了產品數據管理功能之外,一般還包括了流程管理功能。 #p#分頁標題#e#
進入九十年代以來,在激烈的市場競爭壓力下,企業越來越重視自身性能在競爭中的決定性作用。作為改善企業性能的主要手段之一,計算機信息處理技術和網絡技術已經在各個企業的管理部門發揮作用,從而縮短了管理信息的搜集、傳送和處理時間,有力地支持了市場營銷、產品研發和資源管理等一系列決策與企業控制活動。而PDM在加快設計與生產信息流通,縮短新產品設計周期以及架通設計過程和管理過程的橋梁等方面所起的作用也已為越來越多的企業所認同。計算機輔助技術、數據庫技術、計算機硬件技術和計算機網絡技術的成熟和穩步提高,為PDM的發展奠定了扎實的基礎。它已作為實行并行工程及產品的無紙設計/制造的支撐技術。因此,PDM越來越受到制造系統專家和企業家的高度重視,越來越多的企業正在或計劃實施PDM工程,PDM已經成為當前企業的熱點。
PDM有三種主要功能:產品的結構化管理與結構配置功能;產品設計過程的項目管理機制與工作流程控制;產品所有相關數據的管理與控制機制。
PDM的概念,首先是一個集成的概念,在它的實施過程中,必須用系統工程的思想,在充分理解用戶需求的基礎上,通過有序的客戶化步驟和不斷的軟件維護,實現從軟件產品到軟件工程應用系統的轉化。PDM是集成化的工程,它涉及到企業的各個方面,如企業的人、財、物、生產對象以及企業為開發產品所采用的各種工具等。
一個企業實現PDM系統應用標志著該企業向前邁進了十分重要而艱巨的一步,PDM將是整個企業產品開發的驅動器,它將使企業實現下述目標:
l 方便地查詢和共享分布式環境中的產品信息,實行并行工程。一旦建立產品主模型后,不同的部門(如科室,車間,加工中心等)可以共享產品數據,使計算分析、設計圖紙、加工仿真和工裝設計等部門的工作協同進行。
l 方便實現設計工程和制造工程的跟蹤和報告,減少產品報廢、重復跟蹤和多余部件。
l 實現工程設計和制造系統的高度集中,在PDM環境中無需再用紙質文件來管理和控制產品數字化信息的流動、傳輸和利用,真正實現產品的無紙設計/制造技術。
l 在PDM環境中,工程技術人員將嚴格按照企業制定的各項規定辦事,可有效的地利用各種工程標準,保證產品開發工作順利進行,并且有利于國際上通行的各種軟件和標準接軌,方便與國外開展技術交流和商業上的交往。 #p#分頁標題#e#
l 有效地減少產品投放市場時間,一般可加快50%~200%;將大幅度的減少工程設計修改(據調查可達40%)和制造中的返工現象。
l 產品信息全部數字化,有序地存放于數據庫中,便于實現質量管理。
我所是集科研、生產于一體的科技實體,具有豐富的產品設計經驗和先進的加工、管理水平。自八十年代末在我所主要產品研制過程中采用了CAD/CAM技術,為了進一步增強企業技術競爭實力,我所在原有CAD/CAM基礎上,決定實施PDM工程。由于我所的CAD/CAM軟件是UGII,IMAN和UGII同是UGS公司的產品,其集成效果好,因此我們采用IMAN作為我所實施PDM的框架平臺,與UGS公司合作實施以某產品為主要對象的產品研制開發活動的PDM試點系統,并在積累經驗的基礎上實現為全所產品研發服務的PDM系統。
3.PDM的實施
3.1 建立協同式產品開發環境,支持相關部門并行工作,實現以網絡技術為基礎的產品開發項目管理機制。
我所的產品設計、加工、分析、試驗等部門之間的工作目前是一種串行的過程,各個部門之間的工作相互獨立。這種傳統的串行設計的弊端在實際工作中常常造成不利的影響。一個過程完成之后,另一個過程才能開始,而且其中任一個環節如果出了問題,就會造成工作無法繼續進行下去。它們之間的協調就必須通過人工來進行。例如,通過科技處協調、通過人工發放任務更改單、通過開調度會等等。這樣在無形之中將耗費許多時間、人力和物力,既增加了產品研制費用又延長了產品研制時間。這將和我所縮短產品開發周期,減少產品研制費用,增強技術競爭實力,提高產品質量,創造更佳經濟效益的目標背道而馳。PDM工程的建立,將促使我所并行的、協同式工作環境的形成,促進各個部門之間的相互協調工作。一種并行的工作模式如附圖2所示:
這種以產品研發為重點,以產品設計為核心的并行的工作模式,使各個部門相互協調起來,他們之間的信息傳遞是通過網絡技術,各種信息的傳送和反饋能做到及時,準確。在整個研發中出現的這樣或那樣的問題信息都將被存儲在服務器內,統一備案,有利于今后的查詢和參考。各個部門之間以紙質文件來傳輸和協調信息的傳統方法將被電子方法代替,既加快了信息流通的速度,又節省了各個部門之間的協調時間。
#p#分頁標題#e# 3.2 建立產品對象管理系統,實現產品對象庫零部件綜合信息的管理;以產品零部件為基本數據單元組織文檔;控制產品對象與文檔的版本。
我所目前針對某產品的產品零部件綜合信息的管理是通過圖紙,文檔和其他方法存儲。例如某產品的一個零件,與其相關的信息包括屬性表(零件類型,名稱,重量,分類,材料,凈重,規模,數量,所屬型號,產品設計者等等)、NC代碼、FEA分析結果、二維圖紙、三維CAD模型,相關的技術文檔等等。這些信息分別存儲于不同的形式,不同的部門,不同的介質中,彼此獨立,因此它們之間的查詢、備份和保管既費人力物力又費時間,信息保密性差,安全性低,易于損壞丟失。因此,利用這種傳統的方法來管理信息就會產生許多弊端。利用PDM系統,這些弊端將得以消除,IMAN把與某一產品零部件相關的各種信息綜合在一個Item下,而把整個產品的各個部件和相關信息存在Folder下,統一存儲在服務器中,如下圖所示的某一產品xg2000,其相關零件包括ss01、ss02和ss03,其中與ss01零件相關的信息都被集中在ss01下。
通過系統管理員對每個用戶的訪問控制權限進行設置,以防止對信息的非法查閱、修改、拷貝和刪除。這種方法既維護信息數據的整體性,又方便用戶的查詢,安全性高,可靠性好。IMAN還可以實現對產品對象和文檔的版本管理。例如,根據我所實際情況,可以把整個產品過程分為M、C、S、D、P五個階段,例如,對于某一產品處在C階段,在此階段上還可以把它分為Ca,Cb,Cc等版本,Ca,Cb,Cc版本本身和它們之間的信息都將被存儲在統一的產品目錄下,以備查詢和參考。如果此階段上的所有工作都已經審批完畢,那么系統將會自動地給出階段標記C。每一階段均可以進行版本分類和計算機自動階段標記。IMAN這種版本管理功能既把所有產品的各階段各個狀態的相關信息集中在一起,方便設計人員、加工人員、分析人員、管理人員等的查詢、參考和借用,又統一管理了數據,維護了系統的整體性。同時數據能夠經常備份,不易丟失和毀壞。
3.3 建立工作流程管理系統,實現產品研制生產過程中的各種發放與更改流程控制,實現產品研制生產的階段性管理。
傳統上的工作流程是通過以紙質為媒介,手工發放。需要審批的文件、圖紙等都需要經過人工傳送,手工簽字,這樣就導致保密性差,過程煩瑣,審批時間長,效率低。如一個傳統的六級審批過程:
這六級審批的每一級都是以紙質為媒介,需要人工傳送,費時費力。這種傳統的流程管理已經不適應現代科技的發展和激烈的市場競爭。IMAN擁有流程管理模塊,提供了過程管理的各種功能,如建立、監督、管理和控制等。在IMAN的流程管理中提供了兩種基本的應用流程管理即審批發放和更改管理。利用IMAN提供的集成軟件開發包(ITK)可以制定適合我所專用的流程控制模式。例如,可以建立一種串并行的工作流程,如附圖4所示: #p#分頁標題#e#
利用這種自定義的方式,可以很方便地在審批發放過程中,通過計算機建立或提交一項作業或任務給另一獨立的部門,進一步進行編寫、審核或批準等工作。例如由設計室提交一項或多項圖紙給工藝室進行工藝編制,這種提交是通過計算機網絡來實現,方便、快捷。在工作流程中更改管理提供了多級發放步驟,不同的權限審批級別及規定各級審批,通過后立即執行相應的有關任務。各個流程級之間的信息傳送都是通過網絡來實現,它們之間可以通過電子郵件來傳送、簽約和反饋信息等,例如,簽署同意、反對和棄權的意見,反饋改進意見,提出更改建議等等,這些工作都能夠通過IMAN流程管理來實現。這種電子郵件傳輸取代了人工傳送,計算機存儲代替紙質存儲,電子審批代替手工審批,節省了大量的人力、物力和時間,提高了效率。所以利用IMAN的流程管理是對傳統的工作流程管理的沖擊,是一種新觀念替代舊觀念,一種新方法替代舊方法,一種新興技術替代傳統技術。
3.4 開發明細匯總功能,可根據產品配置自動生成各類產品明細與匯總,為各職能部門提供統一的產品數據源,保證數據的及時性和準確性。
在我所的實際產品開發過程中,各個部門都要產生大量的,各種各樣的表格,如產品屬性表、產品明細表、產品類型表、產品庫存表等等。每個部門所需要的報表不盡相同,為了得到他們自己所需的報表,每個部門必須自己制作符合自己需要的報表,各個部門沒有統一可用的工具來制作報表。利用IMAN的報表功能,每一個IMAN用戶都可以根據自己的需要,打印出符合自己需要的報表和文檔。如產品屬性表,工藝卡片,任務書等等。IMAN通過和第三方軟件的結合,還可以實現電子簽圖(在零件的三維或二維圖紙上,實現對圖形的圈點,附加說明等等,但是并不改變原圖本身),這樣就可以通過電子郵件快捷的傳輸和反饋信息,使設計者,加工者,編寫工藝者等等能夠及時收到信息進行調整。這樣不僅節省了時間,而且減少了手工失誤。
總之,利用IMAN軟件在我所初步實施PDM系統工程,主要是在以上幾個方面實施和應用,其它方面的應用,將隨著我所PDM系統工程的實施和完善逐步開展,最終使PDM成為企業實施并行工程和CIMS的總體框架。
企業和研究所實施PDM的目標是十分令人振奮的,但是實施PDM工程不如應用CAD/CAM那樣容易。因CAD/CAM系統買來后,工程技術人員稍加培訓后就能很快使用起來;而PDM則不同,它僅為企業和研究所提供產品數據定義、組織和控制的框架,所以企業和研究所要成功地實施PDM工程,需注意下列問題:
1. 組織PDM領導班子,認真學習調研。班子人員要來自不同部門的內行,認真收集單位的最主要信息,弄清產品研發目標和當前產品狀態,并對單位的技術基礎結構作詳細的分析,能透過日常繁雜的技術工作看到需要解決的問題本質。 #p#分頁標題#e#
2. 進行可行性論證,對企業進行多方面考查。首先考慮企業的規模,產品結構是否足夠復雜,產品種類是否足夠多,從而必需使用有效的軟件來管理大規模的產品數據;其次是企業的地理位置是否足夠大,從而必需考慮分布式數據處理問題;最后還要考慮PDM技術在成本、質量、上市時間、技術培訓等原因給企業帶來的效益和企業將來的發展。
3. 更新文化觀念,發揮團隊精神。長期以來,企業或研究所各個部門和科室之間是利用人工傳遞紙質文件的方法,來組織控制和指揮產品的研發過程,而且各個部門科室之間壁壘森嚴,界限分明,人們已習慣這一套,這些是實施PDM工程的最大障礙。所以,對技術和管理人員進行培訓,改變舊觀念,為實施PDM奠定思想基礎。
4. 克服經費困擾,把資金用到刀刃上。由于一般領導往往對PDM新技術缺乏認識,常以經費不足為由把PDM的實施扼殺在搖籃里。而具有現代意識的企業家和領導已經認識到,PDM是醫治傳統企業頑癥的良方。而且需強調的一點是,投資費用中軟件一部分,而系統集成、咨詢服務和培訓費用要占相當的費用。這是由于PDM系統不象其他軟件那樣插上電源就能工作的特點決定的。
5. 典型引路,分步實施。實施PDM工程對企業和研究所來說是一項復雜的系統工程,工程涉及面廣,內容繁雜,跨越單位內的各個部門和科室,并持續在整個產品研發的周期內,所以一開始誰都不能準確地說清楚,而且又不能照搬其他企業和研究所的方法。因此,需要采取典型引路,分步實施,第一階段在以某典型產品為目標的局部范圍內作出PDM試點的示范工程,需要對具體產品和與其相關的信息進行大量的調查,并且同與產品相關的設計人員等密切合作,還要進行許多其他階段性工作。我所就是以某典型產品為對象進行PDM試點工程并取得了成功,并且通過了階段驗收。
4、結論
PDM工程是一項長遠的、復雜的系統工程,它的實施要依靠各個部門和領導的協助和重視。這一工程的最終實施會給研究所帶來巨大的經濟效益,加快科研產品的研發過程,提高質量管理水平,增強市場競爭能力,并為研究所的將來發展打下堅實的基礎。
從長遠觀點來看,PDM工程的實施勢在必行,PDM工程是現代企業的標志。PDM將是整個企業產品開發的驅動器,一個企業實現PDM標志著該企業向前邁進了十分重要而艱巨的一步。
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