制造業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

柳少華

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司信息技術(shù)部，山東 青島266111）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化市場(chǎng)格局的不斷發(fā)展成熟，當(dāng)前企業(yè)面臨著更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力，其中以制造業(yè)為主的企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，應(yīng)不斷推陳出新。在此過程中，企業(yè)應(yīng)盡量壓縮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間，優(yōu)化流程，做好成本控制工作。因此，傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造流程控制方法已無法滿足發(fā)展需求，只有采用信息化的集成管理模式才能有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交流和共享，推動(dòng)企業(yè)的發(fā)展和升級(jí)。

1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)基本內(nèi)涵

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)是基于分布式網(wǎng)絡(luò)、主從結(jié)構(gòu)、圖形化用戶接口和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展起來的一種數(shù)據(jù)平臺(tái)，主要對(duì)所涉及的人員／工具／設(shè)備資源、產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)生成過程進(jìn)行全面管理。初級(jí)階段的PDM系統(tǒng)主要用于處理大量工程圖樣和技術(shù)文檔，同時(shí)解決CAD文件在計(jì)算機(jī)中的管理問題。在不斷的發(fā)展中，PDM系統(tǒng)功能逐漸擴(kuò)展為管理電子文檔、設(shè)計(jì)圖樣、材料報(bào)表，集成工程文檔信息，以及針對(duì)工程變更請(qǐng)求或命令做記錄和管理工作。隨著技術(shù)的不斷革新，其功能更加專業(yè)化、系統(tǒng)化，在原有基礎(chǔ)上加入了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及配置管理、產(chǎn)品全生命周期管理、應(yīng)用系統(tǒng)集成管理、數(shù)據(jù)發(fā)布或變更過程控制等功能。通過不斷完善功能，PDM系統(tǒng)從部門級(jí)軟件系統(tǒng)變?yōu)槠髽I(yè)級(jí)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集成化的工作流程控制。

PDM技術(shù)的發(fā)展分為3個(gè)階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、PDM產(chǎn)品、PDM標(biāo)準(zhǔn)化。當(dāng)前的PDM系統(tǒng)包含協(xié)同產(chǎn)品定義管理、協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)及產(chǎn)品全生命周期管理等功能。應(yīng)用PDM技術(shù)能使產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)在正確的時(shí)間傳給正確的人，從而在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息交流的最大化共享。

2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系

PDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系包括內(nèi)在軟件物理分布、邏輯層次及相互之間的關(guān)系，其多以瀏覽器／服務(wù)器模式或客戶／服務(wù)器模式運(yùn)行。PDM系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)、文件的儲(chǔ)存和管理通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并以客戶端操作系統(tǒng)、Web服務(wù)程序及組件服務(wù)為基礎(chǔ)支持軟件程序系統(tǒng)工作，程序間相互傳遞數(shù)據(jù)信息需通過網(wǎng)絡(luò)渠道。

2.1 PDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次

從邏輯角度分析，PDM系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)層次主要包括：（1）界面層（系統(tǒng)應(yīng)用層），即系統(tǒng)可訪問的工作界面，具體分為圖形化界面和接口界面。（2）功能層（系統(tǒng)集成層），系統(tǒng)內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)各種功能，根據(jù)行業(yè)、產(chǎn)品類型及管理模式不同，PDM系統(tǒng)的具體功能也不盡相同，但大多具備文檔、電子庫、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置、過程、項(xiàng)目、用戶、系統(tǒng)、制造信息等管理功能。（3）異構(gòu)環(huán)境處理層，包含支撐系統(tǒng)運(yùn)行的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，系統(tǒng)建模和應(yīng)用工具，支持PDM功能應(yīng)用、開發(fā)的PDM對(duì)象管理框架等。由PDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系可知，集成層是系統(tǒng)核心層，即提供不同軟件的集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)信息集成管理，并提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫接口，做到數(shù)據(jù)在不同平臺(tái)間的傳輸及信息處理。（4）BOM體系，以BOM為主線組織的產(chǎn)品信息貫穿于設(shè)計(jì)、工藝、采購(gòu)、制造等企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的始終，企業(yè)各個(gè)業(yè)務(wù)部門都要依據(jù)統(tǒng)一的BOM格式組織數(shù)據(jù)、開展工作。BOM是接受客戶定單、確定裝配需要的可選件、計(jì)算累計(jì)提前期、編制生產(chǎn)與采購(gòu)計(jì)劃、配套領(lǐng)料、跟蹤物流及生產(chǎn)過程、追溯任務(wù)來源、計(jì)算成本、投標(biāo)報(bào)價(jià)、改進(jìn)產(chǎn)品的三化工作（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化）等都需參照的重要文件。如果沒有BOM，就無法制造出同樣的產(chǎn)品，無法準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)部門產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和變更信息傳送到制造部門，實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)信息的統(tǒng)一。

2.2 PDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布設(shè)置

由于企業(yè)內(nèi)在生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境不同，其成品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也必然存在差異。面對(duì)不同企業(yè)的差異性，PDM系統(tǒng)也給出了對(duì)應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境結(jié)構(gòu)分布。物理組合及網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)是較常見的PDM系統(tǒng)分布體系，包括軟件服務(wù)器系統(tǒng)及客戶應(yīng)用程序。其中軟件服務(wù)器又包含數(shù)據(jù)庫、文件、程序等服務(wù)器支持；客戶端則主要是企業(yè)內(nèi)部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過瀏覽器或客戶端程序，經(jīng)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過建立防火墻和其他安全技術(shù)，PDM系統(tǒng)的功能可以發(fā)布到Internet，從而實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商、客戶、合作開發(fā)伙伴等企業(yè)外部資源的有效整合。

3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具體功能

3.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理平臺(tái)統(tǒng)一化

在制造型企業(yè)日常生產(chǎn)過程中，其階段性的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)所產(chǎn)生的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)量較大。其中包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、質(zhì)檢等相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅數(shù)量多，且結(jié)構(gòu)也相對(duì)較復(fù)雜，同時(shí)數(shù)據(jù)之間關(guān)系密切，包括參考引用、繼承、裝配結(jié)構(gòu)等，對(duì)其采用人工管理模式已無法滿足日常生產(chǎn)需求，不僅會(huì)浪費(fèi)企業(yè)資源，還會(huì)嚴(yán)重阻礙企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，需要建設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理平臺(tái)，若單單建設(shè)存儲(chǔ)平臺(tái)，而未及時(shí)進(jìn)行有效、統(tǒng)一的管理，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理工作無法有序開展，造成信息內(nèi)容不完整、傳遞不及時(shí)。以動(dòng)車制造企業(yè)為例，其產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)各項(xiàng)數(shù)據(jù)存在因工作安排不合理導(dǎo)致的信息缺陷，同時(shí)整體的統(tǒng)一管理工作開展力度較弱，造成日常產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)信息傳遞不及時(shí)，工作效率受到嚴(yán)重影響。對(duì)此，采用PDM系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)體系，在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行模式下，建設(shè)電子數(shù)據(jù)文件庫，幫助企業(yè)及其合作伙伴整合產(chǎn)品資源，以統(tǒng)一化的操作管理為基礎(chǔ)，促進(jìn)透明化的信息管理過程建設(shè)，能有效解決企業(yè)產(chǎn)品制造過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)管理問題。

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理

動(dòng)車結(jié)構(gòu)配件相對(duì)較多，導(dǎo)致其制造環(huán)節(jié)也相對(duì)復(fù)雜，制造過程中會(huì)產(chǎn)生大量和動(dòng)車零件有關(guān)的制造數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)關(guān)系。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)研究到市場(chǎng)運(yùn)行會(huì)經(jīng)歷設(shè)計(jì)研發(fā)階段、試驗(yàn)開發(fā)階段、批量生產(chǎn)階段，在此過程中專業(yè)性工作還比較多，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析、仿真等專業(yè)性研究，因此，在不同的階段，產(chǎn)品各專業(yè)領(lǐng)域的信息間存在多種復(fù)雜的關(guān)聯(lián)、狀態(tài)和視圖等。又由于CAD幾何模型不支持跨領(lǐng)域、多專業(yè)數(shù)據(jù)建模及管理要求，這就使得日常工作的開展困難較多。而利用PDM系統(tǒng)開展產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理，可通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)集成管理與企業(yè)制造產(chǎn)品有關(guān)的信息及生產(chǎn)過程，通過不同專業(yè)、狀態(tài)及多樣化的視圖集成模型框架建設(shè)，對(duì)產(chǎn)品各種功能及結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行描述。

3.3 支持協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)

協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)主要是給產(chǎn)品開發(fā)提供一個(gè)并行的，跨部門、跨專業(yè)及跨地域的協(xié)作環(huán)境。要建設(shè)企業(yè)產(chǎn)品信息集成管理平臺(tái)，需對(duì)企業(yè)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、各項(xiàng)目管理應(yīng)用程序及不同軟件接口進(jìn)行有效的整合，建立獨(dú)立、完善的企業(yè)產(chǎn)品制造信息管理結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品信息的集成管理。通過調(diào)查我企業(yè)PDM系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，PDM系統(tǒng)可縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，不斷優(yōu)化流程，確保設(shè)計(jì)與制造的準(zhǔn)確性及一致性，從而降低整體制造成本。針對(duì)我國(guó)目前的制造型企業(yè)，應(yīng)用PDM系統(tǒng)既是產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)的革新，也是企業(yè)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品開發(fā)流程及經(jīng)營(yíng)管理模式的改革。經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，PDM技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用已發(fā)展成為面向產(chǎn)品全生命周期（產(chǎn)品市場(chǎng)、概念設(shè)計(jì)、測(cè)試、生產(chǎn)過程準(zhǔn)備、制造、裝配、銷售、維護(hù)、產(chǎn)品回收等）的管理控制，且PDM技術(shù)已從輔助企業(yè)生產(chǎn)變?yōu)樘嵘髽I(yè)生產(chǎn)能力的主導(dǎo)力量。

4 結(jié)語

制造型企業(yè)因其自身的特點(diǎn)，在現(xiàn)代化發(fā)展中需具備先進(jìn)的生產(chǎn)管理技術(shù)，才能有效地保證生產(chǎn)效益處于穩(wěn)定提升狀態(tài)。通過不斷研究發(fā)現(xiàn)：采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可有效促進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)制造流程化集成管理，在完善產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)速率，并且在不斷的實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理，以此推動(dòng)制造型企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益常態(tài)化發(fā)展。

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