企業(yè)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理
企業(yè)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 高 奇 微 　　【摘　要】本文闡述了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的發(fā)展、定義、體系結(jié)構(gòu)、功能和分類 ，說明了PDM在企業(yè)中的地位，介紹了PDM技術(shù)的應(yīng)用狀況。并根據(jù)我國企業(yè)的實際情況 ，說明哪些企業(yè)需要PDM，對企業(yè)如何選擇PDM提出建議。 　　【關(guān)鍵詞】異構(gòu)數(shù)據(jù) 并行工程 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM） CAD/CAM 集成框架 　　市場經(jīng)濟的大潮無情地沖擊著過去的計劃經(jīng)濟體制，也把企業(yè)推向了風(fēng)口浪尖。在 這巨大的變革之中，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和決策準則，已不能適應(yīng)日趨 激烈的全球市場競爭。當(dāng)前我國的眾多企業(yè)，特別是大中型企業(yè)存在著生存困境和競爭 能力低的嚴重局面。企業(yè)要想在競爭激烈的國際環(huán)境中求生存、求發(fā)展，就要面對瞬息 萬變的市場變化，及時開發(fā)出滿足用戶需求的新產(chǎn)品，即縮短新產(chǎn)品的上市時間（T）； 提高產(chǎn)品的質(zhì)量（Q）；降低產(chǎn)品的成本（C），使價格具有競爭；并提供優(yōu)質(zhì)的售后服 務(wù)（S），在用戶中享有極高的信譽。 一、企業(yè)面臨的問題 　　目前我國企業(yè)存在著技術(shù)落后、管理落后等嚴重問題。 1.技術(shù)落后 　　目前，企業(yè)大多采用二維CAD軟件，它只能提高繪圖速度，使設(shè)計人員從繁重的體力 勞動中解脫出來，而不能解決復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計、設(shè)計的優(yōu)化、零部件之間的干涉、機構(gòu) 運動部件之間的關(guān)系、曲面的描述和復(fù)雜零件的數(shù)控編程等問題。因此設(shè)計手段落后、 設(shè)計技術(shù)落后。 　　當(dāng)前數(shù)控加工還不普及，大量的零部件還是由手工操作的機床加工，質(zhì)量難以保證 。大量的工藝設(shè)計，占用了寶貴的產(chǎn)品開發(fā)時間，工藝準備周期長。由于加工工藝手段 落后，工藝人員又把大量的精力耗費在抄抄寫寫的重復(fù)工作上，沒有時間研究提高產(chǎn)品 制造質(zhì)量的新工藝，造成加工技術(shù)落后。有的企業(yè)雖然采用了先進的數(shù)控機床，卻仍采 用手工編程，結(jié)果還是無法加工復(fù)雜的產(chǎn)品，也無法充分發(fā)揮昂貴的數(shù)控機床的作用。 2.管理落后 （1）文檔管理落后 　　一個企業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展，積累了大量的、豐富的技術(shù)文檔。特別是采用CAD技術(shù)之 后，各領(lǐng)域的專家借助不同的硬件、不同的操作系統(tǒng)和不同的應(yīng)用軟件參與設(shè)計，因此 ，產(chǎn)品信息往往由互不兼容的多種軟件系統(tǒng)生成。采用不同的操作系統(tǒng)，如WINDOWS 和 UNIX 等；采用不同的 CAD軟件，如AUTOCAD 和Pro/E等；采用不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如ORACLE和FOXPRO等；采用不同的文字處理系 統(tǒng)，如WINWORD和EXCEL等；硬件方面采用 PC機或工作站，這樣就產(chǎn)生了類型各異的設(shè)計結(jié)果。又由于參與設(shè)計的人員可能分屬不 同的部門甚至是不同地域，設(shè)計活動的分散性，使信息常以不同的格式和介質(zhì)動態(tài)地存 儲在不同的部門或地區(qū)。由各種不同的應(yīng)用軟件產(chǎn)生，又分散地存放在不同部門或不同 地點、不同類型硬件設(shè)備上的產(chǎn)品數(shù)據(jù)稱為異構(gòu)數(shù)據(jù)。 　　一個企業(yè)每天都要產(chǎn)生大量的異構(gòu)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，它們都為改善企業(yè)的總體生產(chǎn)能力起 著關(guān)鍵作用。如果用手工管理和維護這些數(shù)據(jù)會占用大量的人力資源和空間資源。CAD技 術(shù)的發(fā)展激化了采用先進設(shè)計技術(shù)與落后管理手段的矛盾，為了使生產(chǎn)力進一步地發(fā)展 ，人們希望借助計算機把大量的圖紙和技術(shù)資料有效地管理起來，在需要時能夠方便、 快捷地查詢和獲取所需的技術(shù)資料。能根據(jù)項目、設(shè)計人、工作階段、審批狀態(tài)、日期 、類型以及預(yù)先定義的各類參數(shù)，例如材料、重量、加工方法等進行查詢，不僅可以查 到當(dāng)前的資料，還可以查到過去的或者類似的相應(yīng)資料。 （2）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理落后 　　復(fù)雜產(chǎn)品由成百上千種零部件組成，面對數(shù)量如此之多的零部件，如果用手工管理 ，那么在原材料的采購、生產(chǎn)計劃的安排和裝配線上的發(fā)料等項工作中，很難獲得準確 的數(shù)據(jù)。如何形象地描述產(chǎn)品全部數(shù)據(jù)的相互關(guān)系，使產(chǎn)品各分系統(tǒng)之間，分系統(tǒng)內(nèi)各 部件之間的約束關(guān)系一目了然，是企業(yè)一項重要的工作。另外，不同部門有不同形式的 材料清單（Bill　of　Material，BOM），企業(yè)經(jīng)常要花費大量的人力和時間才能完成這 些報表，而且還要不斷維護BOM一致性，如果設(shè)計和制造的材料清單不一致，就會產(chǎn)生返 工和浪費。再有企業(yè)要不斷地開發(fā)新產(chǎn)品，承襲老產(chǎn)品，構(gòu)造新的約束關(guān)系，使管理的 難度急劇加大。 　　CAD技術(shù)使得各種數(shù)據(jù)的修改變得非常方便，但不同版本會給數(shù)據(jù)的一致性和有效性 帶來麻煩，如何保證最終使用的是正確版本的圖形或圖紙就成為至關(guān)重要的問題。要求 詳細記錄設(shè)計、加工過程中的原始數(shù)據(jù)和相應(yīng)的更改信息，用不同的版本描述當(dāng)前有效 的數(shù)據(jù)，確保企業(yè)各類人員獲得各自正確的信息，就成為當(dāng)前產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的主要目標 。 　　產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)都存放在計算機內(nèi)，這些數(shù)據(jù)易受到非法調(diào)用、修改和泄密，所以 急迫需要解決數(shù)據(jù)的安全保存和保密問題，以免發(fā)生不可挽回的損失，安全保密已成為 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心問題。還有如何解決信息的傳遞和數(shù)據(jù)的共享？不同型號的產(chǎn)品之 間有許多相同的零部件，如系列產(chǎn)品中的借用件、通用件和標準件，如果缺乏信息溝通 渠道，就時常會發(fā)生重復(fù)設(shè)計，重復(fù)編制工藝，重復(fù)生產(chǎn)。如何充分利用原有的設(shè)計成 果，使產(chǎn)品標準化、系列化，降低設(shè)計加工成本，提高競爭力？也是需要解決的問題。 　　CAD技術(shù)對原有計劃管理也帶來很大的沖擊，例如，無法沿用手工簽字的方法對計算 機的文件進行校對、審批及控制文件的發(fā)放?，F(xiàn)有的手工審批制度在用CAD設(shè)計的圖形和 圖紙面前，變得毫無辦法，人們不得不把計算機中的二維工程圖繪制成紙介質(zhì)的圖紙， 然后再去審批，這就大大降低了計算機所創(chuàng)造的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的更改系統(tǒng)也是完全依靠人 工管理，難免會發(fā)生各種各樣的差錯。為避免發(fā)生差錯，一般都要制定嚴格的更改管理 制度，要求自動搜索某項更改所涉及的范圍，及時通知有關(guān)人員，提請關(guān)注某項更改可 能會引起的影響。一旦更改申請得到批準，有關(guān)的信息無一遺漏地全部得到修改，而且 要保證統(tǒng)計工作得到最新的結(jié)果。 　　全部設(shè)計工作都是在計算機上進行，在計算機的外部無法了解各項任務(wù)的進展狀況 ，各項任務(wù)出現(xiàn)的問題，相互的協(xié)調(diào)等工作都離不開計算機內(nèi)部的信息。各種審批記錄 、重要的操作和關(guān)鍵性的決策都需要長期保存，以備查詢。 　　綜上所述，一旦企業(yè)對這些數(shù)據(jù)缺乏有效的管理和版本控制，就會造成數(shù)據(jù)十分混 亂。又由于企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)往往要重復(fù)使用，不可避免地要發(fā)生錯誤的數(shù)據(jù)，而一個 錯誤往往會造成一條錯誤鏈，并很難加以修改，當(dāng)最終發(fā)現(xiàn)時，已造成很大損失。另外 ，原始數(shù)據(jù)未經(jīng)加工整理成適當(dāng)形式，送到各級領(lǐng)導(dǎo)后也很難快速作出決策。這在美、 英等發(fā)達國家是有痛苦教訓(xùn)的。70年代中到80年代初，美、英等國的企業(yè)開始大量應(yīng)用 計算機。到80年代初，發(fā)現(xiàn)這些問題后，他們花了比原來投資更大的投資來解決產(chǎn)品數(shù) 據(jù)管理的問題。對這些種類繁多的異地異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理問題是目前自動化程度較高的企 業(yè)亟待解決的問題。 （3）并行工程要求更高層次的信息管理 　　以往在產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)的各種過程中，采用的是按功能部門串行工作的方法。由 于沒有制造、維修等人員的早期介入，所設(shè)計的產(chǎn)品會存在較多的錯誤。這些設(shè)計中產(chǎn) 生的錯誤、缺陷或不足，以往是通過對設(shè)計文件的審查和會簽得到部分的改正，而漏下 部分則只能在其后的工藝設(shè)計、工裝設(shè)計、生產(chǎn)和使用中才能逐漸被發(fā)現(xiàn)。這就使產(chǎn)品 的研制周期和改進周期拉得很長，使產(chǎn)品不能及時投放市場，投入的資金也得不到及時 回收，嚴重影響了企業(yè)在市場競爭中的地位。并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其 相關(guān)的各種過程( 包括制造過程和支持過程 )的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮產(chǎn)品從概念形成到產(chǎn)品報 廢處理的整個生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶維修服務(wù)。它 對企業(yè)在產(chǎn)品信息的定義、描述、管理與傳遞方面提出了更具挑戰(zhàn)性的要求。它要求在 產(chǎn)品開發(fā)的整個生命周期中，各開發(fā)小組應(yīng)共享所有的設(shè)計資料，它使不管處于何方的 產(chǎn)品開發(fā)小組的所有成員都能得到與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的一切數(shù)據(jù)。并能連續(xù)地、盡早地交 換、協(xié)調(diào)和完善關(guān)于產(chǎn)品的有關(guān)制造和支持等各種過程的約定和定義，同時也支持各開 發(fā)小組之間及時地進行信息交流，盡早、盡快地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，以便全面地考慮 相關(guān)環(huán)節(jié)的影響。因此，要將開發(fā)小組的所有成員，包括設(shè)計工程技術(shù)人員、工藝編制 人員、制造人員、市場營銷人員、供應(yīng)廠商，甚至客戶都組合到同一信息環(huán)里，以適合 并行產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，保證所有成員能得到最新、最準確的產(chǎn)品設(shè)計信息，減少任務(wù)的重 復(fù)，節(jié)省時間和費用。 　　因此，CAD技術(shù)一方面明顯地提高了設(shè)計能力和圖紙的質(zhì)量，大大提高了設(shè)計效率， 另一方面由于CAD技術(shù)的全面推廣，又給企業(yè)的管理帶來許多新的問題。經(jīng)營管理部門用 計算機管理人、財、物、產(chǎn)、供、銷的信息，但沒有相應(yīng)的手段來管理設(shè)計工藝部門的 數(shù)據(jù)，無法及時檢查工程進度，實時掌握產(chǎn)品設(shè)計成本，精確統(tǒng)計各類設(shè)計工藝數(shù)據(jù)等 。企業(yè)形成一個個自動化孤島。并行工程不僅要求支撐技術(shù)能夠支持多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜胰?體協(xié)同工作，而且要求把產(chǎn)品信息與開發(fā)過程有機地集成起來，做到正確的時刻，把正 確的信息，以正確的形式傳送給正確的人，以便人們及時作出正確的決策。另外，各級 領(lǐng)導(dǎo)需要信息時，根據(jù)權(quán)限可以透明地調(diào)用所需的信息。這是目前最高層次的信息管理 要求。 　　綜上所述，圍繞企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理問題，急需解決企業(yè)的電子文檔管理、產(chǎn)品配 置管理和工作流程管理等問題。 二、PDM的定義和體系結(jié)構(gòu) 　　目前傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)發(fā)展已較為成熟，應(yīng)用也較普遍，管理的對象通常是用 二維表描述的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系比較簡單。盡管管理的數(shù)據(jù)量很大，用戶對數(shù)據(jù)的 操作主要是維護、檢索和統(tǒng)計，而產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與之相比有很多本質(zhì)的區(qū)別。產(chǎn)品數(shù)據(jù) 不僅數(shù)據(jù)量大，而且種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是隨著設(shè)計過程的展開，產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)過修 改、構(gòu)造，不斷地變化，動態(tài)地形成最終的設(shè)計結(jié)果，而傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫明顯存在 著只面向記錄，不支持設(shè)計過程，缺乏協(xié)調(diào)工作機制等不足。這些弱點導(dǎo)致它們在處理 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù) (如圖形，圖像文檔等)時顯得力不從心，數(shù)據(jù)誤置，設(shè)計人員已經(jīng)對數(shù)據(jù)作了修改卻無 法通知后續(xù)人員，造成后續(xù)人員在舊的數(shù)據(jù)上浪費大量的時間甚至造成不可估量的損失 。因此，這些關(guān)系數(shù)據(jù)庫已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對信息管理的需要。 　　隨著文檔存儲技術(shù)的發(fā)展，軟件管理的對象類型慢慢拓寬，開始處理大量的異構(gòu)文 檔，如CAD圖形、圖像和字處理文件等，電子文檔管理（Electronical　Document　Man ager，EDM）已無法滿足要求。因此，在數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程中，先后提出了面向?qū)?象的數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它們都已實現(xiàn)商品化，但還沒有在企業(yè) 中得到全面的應(yīng)用和成功的實施，技術(shù)還不成熟。具有對象特性的數(shù)據(jù)庫二次開發(fā)環(huán)境 由于開放性和可靠性等方面的的明顯不足，無法勝任現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufactring System，CIMS）大規(guī)模實時應(yīng)用的需求。因此，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data　Management，PDM）系統(tǒng)就應(yīng)運而生。 　　PDM最早出現(xiàn)在80年代初期，目的是將手工管理CAD技術(shù)產(chǎn)生的電子文檔轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜?算機來管理，即電子文檔管理系統(tǒng)EDM，EDM以操作系統(tǒng)的目錄管理和數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ) ，利用軟件對電子圖像進行瀏覽，實現(xiàn)工程圖紙的重新生成，這種軟件就是PDM的雛形。 由于CAD技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品數(shù)量的管理提出了更高的要求，因此，結(jié)合企業(yè)的實際，開始 在計算機上模擬企業(yè)中頻繁進行且易被延誤的更改單管理過程。這類管理逐漸擴展到產(chǎn) 品開發(fā)過程領(lǐng)域中，即設(shè)計圖紙和電子文檔的管理，自動化工程更改單的管理，材料清 單的管理等。最近幾年，它所支持的應(yīng)用范疇越來越廣。 　　許多企業(yè)都把 PDM 作為貫穿整個企業(yè)的骨架，是企業(yè)保持競爭力的戰(zhàn)略決策。 　　PDM 是以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫加上面向?qū)ο蟮募夹g(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用系統(tǒng)。由于其技術(shù)的先進性和合理 性，近年來得到了飛速地發(fā)展和應(yīng)用，并在實踐中不斷完善其功能，改良其界面，逐漸 成為實用的技術(shù)。PDM技術(shù)是對工程數(shù)據(jù)管理 (EDM)，文檔管理 (DM) ，產(chǎn)品信息管理 ( PIM )，技術(shù)數(shù)據(jù)管理 (TDM) 、技術(shù)信息管理 (TIM) 、圖像管理 ( IM )及其它產(chǎn)品定義信息管理技術(shù)的一種概括的擴展。新一代 PDM 系統(tǒng)融合了面向?qū)ο?O － O技術(shù)、CAD/CAM封裝集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、客戶/服務(wù)器技術(shù)、Web瀏覽技術(shù)、分布 式數(shù)據(jù)庫技術(shù)與圖形化用戶接口技術(shù)等最新一代的計算機軟、硬件技術(shù)。 1、PDM的定義 　　按照專門從事 PDM和CIM 相關(guān)技術(shù)咨詢業(yè)務(wù)的國際公司－CIMdata 公司總裁Ed Miller 在 《 PDM t...
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