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2012年中国制造业产品创新数字化征文:基于Teamcenter的PDM实施与应用

2012/11/1    来源:e-works    作者:刘乐  李佳伦      
关键字:PDM  Teamcenter  PDM实施  数据管理  
本文介绍了PDM的基础知识和基于Teamcenter的PDM系统应具备的功能模块,提出PDM系统涉及的关键技术,并在实践过程中深入了解和总结PDM系统实施的方法学。

1 PDM概述

    产品数据管理(Product Data Management,简称为PDM),20世纪80年代开始在国外兴起的一项技术,它以软件技术为基础,以企业的产品为核心,实现对与产品相关的信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和与产品相关的过程(包括过程定义和管理)的管理技术。

    PDM以管理思想为基础,建立在信息和网络技术之上,其目的是对产品数据实现全面管理,例如:产品结构和配置、零件定义及设计数据、CAD绘图文件、工程分析及验证数据、制造计划及规范、NC编程文件、图像文件(照片、造型图、扫描图等)、产品说明书、软件产品(程序、库、函数等“零部件”)、各种电子报表、成本核算、产品注释等、项目规划书、多媒体音像产品、硬拷贝文件、其它电子数据等,支持并行设计。 PDM可以触及现代企业的每个角落,每根神经,只要是与产品数据打交道的人,都可以使用PDM。

    目前,国外典型的PDM软件主要有Siemens公司的Teamcenter、PTC公司的Windchill、MatrixOne公司的e-Matrix、IBM公司的SmarTeam、SAP公司的mySAP等,这些软件基本代表了现今PDM技术的最高水平。本文以Siemens公司的Teamcenter为例,从功能模块、关键技术和实施方法学等几个方面介绍基于Teamcenter的PDM的实施与应用。

2 功能模块

    PDM系统为企业提供了管理和控制所有与产品相关的信息和过程的机制与功能,如果按软件功能模块划分,一个能够满足企业各方面应用的PDM系统应具有文档管理、工作流程管理、零件分类管理、产品结构与配置管理、项目管理、权限设置以及集成功能。

    2.1 文档管理

    Internet的普及,越来越多的文件以电子文档的形式传输,这些文档在各个职能部门及个人手中,没有有效地进行集中管理,造成大量的数据堆积,公司的文档资料不能有效利用。Teamcenter提供有效的文档管理功能,实现对产品的各零部件的图、文档的管理,用户在授权的权限范围内对产品的图文档进行浏览、创建、编辑、删除、拷贝、借用、打印的操作,并实现图文档的分类查询、统计。

    设计师在设计过程中可能要产生很多设计版本,为保证数据的一致性,Teamcenter提供签入/签出的概念,保证数据在同一时间只能被一个人修改。文档经校审流程审批,最终置为被批准的状态;经过批准的文档由于特殊原因需要更改,就需要通过设计更改流程来实现,经过审批通过后,设计师可以将已批准的文档签出并编辑后再次签入;经过更改后定型的设计,不允许再修改,需要执行冻结操作,表示数据已准备完毕,可用于生产。

    2.2 工作流程管理

    PDM系统通过流程管理功能来实现企业业务流程的管理。Teamcenter提供“工作流设计器”应用,根据企业实际需要,以图形化的界面定义流程模板,流程模板是由一系列的任务模板构成的,通过处理程序、属性以及访问控制列表来定义任务行为,如签发人数和任务有效期等;同时Teamcenter提供“工作流查看器”应用,允许最终用户查看已初始化的流程模板的进度;而日常工作中,用户在常用的工作环境“我的Teamcenter”应用中发起流程,并在“任务箱”中执行并完成任务;同时可在任务中设置邮件提醒,当有签发任务或订阅的任务时,系统自动发出邮件提醒。

    2.3 零件分类管理

    Teamcenter的分类使各公司可以在数据仓库中对以前创建的产品定义数据(部件、子装配、装配)进行管理,在类定义中建立层次、类别、属性和有效的属性值,这样,设计工程师可以将这些数据用于新的产品方案或持续的改进项目中,制造工程师也可以在设计定案之前,利用这些功能对备件和替代件进行评估。

    Teamcenter提供多种分类和资源管理工具,方便用户在短时间内建立一座数字仓库,在层次分类的基础上对定义的数据加以分类,并为每个分类建立包括物理特征(如高度、质量、密度、颜色和材料)在内的属性,设计师在搜索数据仓库时,可以用到这些特征。

 

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    2.4 产品结构与配置管理

    产品结构管理是PDM的核心功能之一,产品结构管理以材料清单(BOM)为组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现对产品数据的组织、管理与控制。新建产品节点,每个产品节点都代表一个零部件,建立产品节点也就是增加一个零部件;更改产品节点,更改节点的名称及其他节点属性,例如重量、材料等;删除不用的产品节点;设定产品责任人,在任务分配时,需要将某产品零部件指定负责人;添加标准件和借用件,添加产品中的标准件到产品节点或者借用其他产品的零部件。

    2.5 项目管理

    针对企业领导难以在企业范围内及时掌握项目进度状态、项目经理不能实时获得项目组员的最新进展、项目负责人在项目中出现困难时不能及时地进行协作等困难,Teamcenter中可采用项目管理解决方案。

    2.6 权限设置

    分配权限由管理人员来设置,可用于控制系统管理权限、用户管理权限、图文档管理权限、产品结构管理权限、项目管理权限、流程管理权限, Teamcenter提供两种数据保护方式,其中,基于规则的保护是主要的安全机制,基于对象的保护作为次要的安全机制。

 

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    2.7 集成功能

    作为成熟的PDM系统,Teamcenter具有强大的集成功能,也可以看做是一个集成框架,集成多种应用程序,使得分布在企业各个地方、在各个应用中运行的所有产品数据得以高度集成、协调、共享,所有产品研发过程得以高度优化或重组。

    Teamcenter的集成分为两部分:系统内集成,包括Teamcenter与AutoCAD、UG、Office的集成,系统内集成较易实现,通过与AutoCAD、UG集成,实现图纸文档的在线浏览、圈阅和审批,通过Project创建和分配任务来驱动PDM系统中相应的工作流程;系统外集成,包括Teamcenter与CAD、CAPP、ERP的集成,系统外整体集成不容易实现,但可以部分集成,如PDM系统使用供应链系统的物料编码信息、财务管理系统的人员信息等。

3 关键技术

    基于上述描述的PDM系统的基本功能,以下描述的关键技术是在PDM系统实施前必须要考虑的问题。

    3.1 产品结构管理

    产品结构管理是以PDM系统的电子仓库为底层支持,以物料清单(BOM)为组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现产品数据的组织、管理和控制,利用PDM提供的产品结构树可以有效、直观地表述所有与产品相关的信息。

    Teamcenter使用结构管理器管理BOM结构,并建立各类型数据与产品生命周期之间的连接BOM标注和汇总,可实时查看设计变更和配置选择的效果;通过替换件、替代件和备选件管理功能,在设计时设定可选范围,以防首选件不可用时导致生产中断;版本的管理和有效性功能可以精确的控制和配置产品信息及其发展过程。

    3.2 编码体系

    企业离不开设备、部门、人员的编码,产品数据管理也需要产品编码、零部件编码、原材料编码等,这些编码构成一个统一的编码体系,产品编码是编码体系中最为复杂的,它是PDM数据库建立的基础,有了规范的产品编码,可以很方便的在PDM系统中对零部件信息、产品信息进行分类检索和统计,进一步统计出BOM信息。

    编码规则设计和编码整理中需注意以下问题:

    码值范围既要考虑现在的数量又要对将来留有余量;

    建立新旧码对照表,便于今后查询;

    规范物料型号、规格、名称的编写,保证型号规格的一致。

    3.3 权限及版本管理

    产品开发过程中,用户操作产品数据的权限应该有一定限制,否则产品数据则不存在安全性。PDM安全管理体现在四个方面:

    Teamcenter系统软件中由系统管理员给用户分配权限;

    Oracle数据库中由数据库管理员先给角色分配权限,再给用户分配角色权限;

    网络管理员给联网用户分配网络权限;

    PDM日志中记录非法入侵信息。

    产品数据通常会有设计状态、提交状态、发放状态、冻结状态四种状态,对应工作版本、提交版本、发放版本和冻结版本四种版本类型。如果技术文档每一次小范围修改都更改版本号,会导致版本数量繁多、查询困难,设计过程中采用版本号和序列号相结合的方法,规定处于发放状态的技术文档发生更改时版本号顺序加1,处于提交状态的技术文档发生更改时版本号不变,序列号顺序加1。这样就保证了设计人员能够访问的数据永远是最新发放版本的最高序列,维持版本的一致性。

4 实施方法

    PDM系统是一项投资大、见效慢、周期长的项目,系统的实施更是一项长期的、艰巨的、复杂的工作,需要企业多方面人员的配合,试图过快地实施PDM的企业都存在相当大的风险(如技术选型不适当、系统发布不成功、过程变更不健康等),因此一个成功的PDM项目需要满足以下几个方案。

    4.1 成立专门的项目组

    企业高层领导的重视程度是PDM项目成败的关键。实施PDM项目需要投入资金,还要投入人力进行项目分析、实施、试用和完善,更重要的是要涉及到企业固有生产机制和管理模式的改造或重组,实施的前期,数据整理、元器件编码都会增加设计人员的工作量,这些都需要企业领导的协调和支持。

    成立项目组是实施工作的第一步,小组成员应包括有项目管理经验的组织者、企业高层领导者、用户代表、信息中心主管以及外部专家等各方面的人员,小组中的每个成员都要有较强的业务经验和IT知识,对其承担的业务有充分的了解。只有企业领导者大力支持,组织一支精干的实施队伍着力解决PDM 项目的实施、试用与当前工作的矛盾,并注重检查、督促、落实工作,同时把实施PDM 项目与企业流程的重组、改造结合在一起,才能真正有效推动PDM 系统在企业的顺利实施。

 

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    4.2 建立企业标准

    企业实施PDM系统,必须有相应的企业标准作为支撑,这些标准包括相关绘图规范、编码规范和技术文档版本管理规范等,没有规范化的文件,便不能约束设计人员按照PDM系统要求进行数据管理。标准的建立为编码系统管理、数据库的设计、版本管理、三维模型管理、工作流程的改造提供了设计依据,为PDM系统本地化及二次开发提供了开发依据,同时使企业的管理逐步规范化、系统化。

    4.3 改造现有的流程

    PDM对产品生命周期管理,必须从项目开发计划开始,按产品流程不间断的跟踪,包括许多的工作流程,如方案审批、更改审批等,这些工作流程都是由若干固定工作环节组成、工作环节之间有严格的先后顺序、每个环节有一定人员参加等,由于处理的产品数据特点不同,不同企业、同一企业不同部门的工作流程都不完全相同。

    企业中现有的流程有些是合理的但不是高效的,有些在手工管理模式下是合理的但计算机管理下又是落后的,有些明显不合理。因此在实施PDM之前,必须先绘制出企业的现有流程,在对现有流程充分分析讨论的基础上,挑选出需要改进、整合、再造的流程,提出改进方案并交给职能部门讨论,讨论通过后再在PDM中实施。对于再造的流程范围不宜过大,范围太大会导致成本太高,同时由于涉及的因素太多,而这些多因素之间的相互作用会产生难以预料、难以管理的后果,给流程再造制造成障碍。

    4.4 整理原始数据

    产品原始数据的整理是PDM实施前期重要的一个步骤,也是花费时间较长的一个过程。通过整理数据,可以规范化数据管理,也可以检查数据的准确性、唯一性、合法性。整理数据具体包括以下工作:建立各种文档信息的模版,向编码系统录入编码信息,按照模版整理产品信息,规范化产品图档信息。整理方法可灵活使用,可以在Excel中手动录入后将Excel数据直接导入到Oracle数据库中;也可在PDM系统中直接录入,但不推荐在Oracle后台直接录入数据信息。

5 总结

    本文从功能模块、关键技术、实施方法学等几个方面,描述了PDM项目应该具备的功能与关键技术,以及实施过程中需要运用的方法学,在实施时从多方面进行完善,才能成功的完成PDM项目。

责任编辑:程玥
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