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基于Web的产品数据管理系统综述

2003/6/23    来源:投稿    特约撰稿人:朱全敏  蒲工      
关键字:pdm  
    1.前言

    从信息技术(IT)的观点来看,现代企业处在一个非常复杂的环境。公司试图跨多个部门部署信息化解决方案,或者跨一条供应链中多个公司部署遇到了技术上和文化上的重要的障碍。第一,缺乏针对不同的工作组的一致和稳定的IT需求。从一家公司到另一家公司,甚至在一家公司中从一个部门到另一个部门的过程在变化。所以,可以预知得到的IT需求是复杂的和矛盾的,并且是固定展开的。第二,现代企业有动态的边界。不仅需求变化,而且有太多的要素产生这些变化。在真实世界中,保持伙伴关系的规则的变化,包括消失、创建、获得和剥夺,改变了公司实体的面目。第三,集中管理已经不是可行的解决方案。因为现代企业典型地由自治的经营单元组成的,其中每个单元独立地对于他们的成功负有责任,所以一个集中的计划和管理方法常常是作为许多的要素而不可行,这些要素反复考虑控制它们的信息财富的方法。
    以上这些挑战集中告诉人们:传统的方法在现代型企业环境决不会成功。公平的和集中的典型计划信息系统也许是得不到的,甚至是不存在的,保持不断地变化需求的面目是不现实。
    产品数据管理(PDM)开发的目标是解决这个问题。它允许来自所有的部门、区域和供应链的人参与到产品生命周期中的设计、开发和加工。具有Web技术的帮助,PDM可能建立跨越世界多样性的信息连接。因此,使用PDM解决方案能处理复杂的和动态的环境。
    本文将强调目前的PDM系统的优、缺点,并且讨论基于Web技术的PDM技术的优点及未来的挑战。

    2.PDM基础

    全球的公司越来越多地使用 PDM来提升他们的竞争力。PDM系统集成和管理所有的程序、信息和定义一个产品的过程,从设计到制造,并且到最终用户支持。换句话说,PDM系统用来控制包括设计、构造、支持、分布和维护产品在内的需要的信息、文件、文档和工作过程。与产品有关的典型信息包括几何尺寸、工程制图、项目计划、零部件文件、装配图、产品技术参数、数控机床工具图、分析结果、相似性、物料清单(BOM)、工程更改单以及其它信息。PDM允许人在产品设计和开发的早期阶段即做出贡献。另外,PDM能看作为连接许多不同的域的集成工具,保证整个企业范围内以正确的信息在正确的时间、用正确的形式传递到正确的人。用这种方式,PDM改善了在组织中不同工作组之间、组织与客户之间的通讯和合作。
    PDM常常会和其他系统相混淆,例如企业资源规划(ERP)。PDM深深地扎根于工程和设计的土壤。它在产品的整个生命周期管理工程和产品设计数据及其相互关系;但是,ERP是特别针对制造的一个控制系统。这个产品生命周期管理的概念是区别PDM系统和目前有用的其他制造系统的要素。
    2.1PDM的性能
    PDM系统根据其性能支持5种基本的用户的功能:
    数据库和文档管理,提供保存和恢复产品信息功能;
    工作流和过程管理,控制处理产品数据的进程,和提供以信息驱动一项业务的机制;
    产品结构管理,处理物料清单、产品结构和相应的版本和设计变更;
    零部件管理,提供标准件信息和促进设计的重用;
    计划管理,提供工作细目分类结构和允许过程、资源计划和项目跟踪3者之间的协调。
    更多地,有些其他可利用的功能来增强PDM系统。通讯能力(例如连接email)提供信息传输和事件通知。数据传输功能跟踪数据位置和从某一位置移动数据,或者程序到另外一个位置。数据传输性能以适当的数据格式交换文件。图像服务处理保存、访问和观察产品信息。管理功能控制和监控系统的运行和安全。
    PDM用户能够通过员工的桌面计算机搜索公司的数据或者信息。实际的搜索和查找过程通过服务器的使用元——数据库搜索引擎来处理。文件按照管理文件或者数据库保存。服务器查找特定的信息,然后以适当的格式传送它们返回到用户的屏幕。PDM系统的功能视图如图1所示。


    2.2.PDM方法的演变
    在20世纪1980年,许多工程——制造工业的领头羊的大型公司,发现他们的效率由于基于纸张的系统而严重地下滑。当时没有可用的商品化系统,公司别无选择,只能开发自己的数据管理解决方案。有些成功了,其他的则没有。1980年以后,许多软件公司开始认识到有效的数据管理方法的潜在市场,并且开始引入第1代商品化的PDM系统。哪些卖方的大多数已经介入到CAD/CAM/CAE软件市场。他们集中开发数据管理解决方案,并且增加PDM到他们的产品线。
    在最近的几年,注意力转移到产品生命周期的改进。这里主要关心的是上市时间(timetomarket),因为它反映了公司的竞争力。聚焦新的领域,开发了新一代的PDM系统以支持整个的产品生命周期;从初始的概念到完成的产品。它们还能够在柔性的、概念的设计阶段支持并行工程实践。此外,它们帮助更好地定义工程变更过程,同时管理一个产品的设计阶段的不同层次。
    2.3PDM系统的好处
    总的来看,成功地实施PDM的组织根据生产率和竞争力能够获得多项的进步。其好处总结为如下:
    1.跨学科的协同:在产品定义的最初阶段一个PDM系统能够帮助市场经理、设计师定义工作方式,他们将协同和识别在新产品、产品的范围和目前的其它生产中产品的相互关系。一个PDM系统能够导致协同新产品的开发,同时改进已存在的产品;
    2.减少产品开发生命周期:由于增加了一个组织的所有领域的协同,以及其供应链的协同,和容易访问产品信息,能大大地减少产品开发周期。这使得组织能以更高效率响应市场,并且一贯地以新的和首创的产品提供给客户;
    3.减少访问一个公司的信息的复杂度:当被适当地实现时,PDM能够通过管理和自动操作例行任务来简化许多日复一日的用户操作,例如搜索图纸、跟踪批准和完成状况报告。这种改进极大地减少了用户的不增值时间;
    4.改进项目管理:使用PDM系统容易实现项目管理,因为所有涉及到项目的要素访问了相同的信息,并且能够以一个恒定的产品模型工作。一个PDM系统允许项目经理更有效地跟踪一个项目的进度,并且,因此保证工作按计划和按目标正确地完成;
    5.改进生命周期设计:容易地访问新产品开发的信息能够帮助组织实行“面向x的设计”的哲理。它允许全体制造人员和产品工程师在产品开发的一个极早期阶段访问设计信息,因此,它使得问题被较早地而非较迟地识别。
    6.供应链协同:PDM系统被认为通过连接分包商、销售商、咨询方、合作伙伴和客户并给他们以相同的信息,访问的供应链关系有一个强烈的冲突。PDM系统又能够作为对于内部的开发部件和来自厂商外的部件的一个数据存储。通过利用一个PDM系统已存在的部件的数据库,一个设计师能够消除备份的工作,并且因此相当地减少开发时间和开支。
    2.4传统的PDM系统的不足之处。
    目前尽管传统的PDM系统有数量巨大的好处,但存在一些不足。第一,为了获得显著的好处,一个PDM系统的实现是一件不容易的任务。事实上,现有PDM是更复杂、范围更广和较以前更快地变化。当一种新的PDM系统出现时用户常常经历一个长的学习过程。第二,在一个PDM系统内缺乏全球的通讯。在今天的商业世界,多国家的组织具有跨全球的项目团队变成更普遍了。因此,一个有效的通讯结构是应当具备的。传统的PDM系统使本地的或者组织内部的通讯容易了,可是它们缺乏全球的合作支持。
    最后(但不是最小)的,PDM缺乏对用户友好的界面。今天市场上大量产生的PDM有它们独特的用户界面。用户常常不得不花费一个重要的周期以熟悉新的软件。结果是除了专注于他们的日常工作任务以外,还要学习使用新的PDM软件。对于最终用户而言,不熟悉用户界面是阻碍他们使用PDM系统的主要原因之一。

    3.为什么有基于Web的PDM?

    基于Web技术,Internet代表了IT的一种趋势,它提供了全球化电子信息共享的机制。可以认为,Internet上的PDM是这种分布式配备的一种自然的延伸。Web浏览器本质上变成了一个新的客户端类型,它是跨所有的程序统一体。Internet和Web技术正在改造着PDM软件业务。在少许几年前,Internet性能仅仅只在工程公司管理信息的方式形成一条凹痕。而今天,基于HTML/Java的Web用户和基于Web的服务器访问日益变成为PDM系统的代名词。
    如下的章节中定义一些基于Web的技术和PDM方法,及对于Web使能PDM系统的需求和这样的系统的功能改进之间结构中的相似点。
    3.1连接结构
    同其他的数据库管理系统一样,PDM也遵循连接的结构。在20世纪1980之前广泛使用一层连接结构。一层连接结构的典型特点是它的自包含单片程序,由GUI、进程逻辑和保存的数据组成。接着,在20世纪1990年中,出现了二层结构方法。这种结构将程序分成二个不同的层,并命名为客户层和服务器层。用户界面和逻辑进程都驻留在客户层,同时与它相应的数据库驻留在服务器层。在一层系统之上两层系统的主要优点是使得客户端“变瘦”。因此,与单层系统相比,二层结构允许更快的进程。然而缺点是在程序变得复杂时客户端可能仍然“太胖”。这将导致来自服务器的慢响应和进程。
    在20世纪1996年,发生了计算机网络的一个革命性变化——三层或者多层结构。这是一个开放的、分布式的结构,它将“胖”客户端分成为二个部分——用户界面和逻辑进程。由此产生的结果是允许更快的响应和用户需求的进程的三层结构。这种多层系统的系统框图如图2所示。一个经典的三层结构的例子是全球广域网(www),由此形成客户端连接的web浏览器,数据库服务器形成第3层和作为第2层的TCP/IP通讯。


    3.2Web技术和PDM方法之间的相似性
    因为PDM系统朝着三层分布式结构发展,自然地提示出根据结构和概念模型,观察web技术和PDM方法之间的许多的相似性。
    web技术和PDM在许多方面是明显地相似的。首先开发Web提供一种新的生命力和人们更好地通讯,更好地实现传递。它的最终目标同于PDM的基本出发点——通过打破部门之间空间和时间形成的边界,更好地管理企业内部门的协同。因此,Web技术不但是一个克服障碍的使能工具,而且它改进了PDM的性能和效率。
    3.3性能改进
    在PDM系统中,基于web技术,有许多的优点,一部分总结如下:
    1.对用户友好:基于Web的前端软件开发使得它们对用户友好并且更容易交互。这样,基于Web的PDM系统与别的系统相比仅需要最少的培训,因此,所有的系统实现的代价降低。简单廉价的Web浏览器在企业中连续地扩展了使用PDM的人,他们不能够再找到其它的同等方便的在线访问到这样一个广大的信息基础库软件。通过使用户变得快速积极,浏览器提供了一个“跳启动”在组织中获得使用PDM的成功,不然这些组织会失去这方面的热情。PDM使用的浏览器同于www中使用的(例如MicrosoftExplorer,NetscapeNavigator等),它们是针对在Internet或者Intranet上访问数据;
    2.较强的访问能力和应用能力:公司的数量的快速增长使人认识到利用web浏览器作为PDM界面有难以置信的高价值、容易理解和能够支持几乎所有的用户。这些浏览器运行在各种类型的计算机上,以Unix机器到PC和Macintoshes,提供跨平台的相同的界面和感觉。进一步地,这些web浏览器的使用能够消除在每一台计算机上安装和维持特殊的“客户端”软件的需求;
    3.有效地连接供应链:基于Web的PDM系统比不是基于Web系统上有许多的优点,因而它们与供应链的连接更有效,并且相应地导致改善供应链协同。这允许组织更容易地与他们的供应商和合作伙伴共享重要的信息。在基于web的PDM中可以得到的信息将帮助公司——通过有效地通信任何新产品数据和产品变更数据到供应商从而使他们能够相互作用。
    4.有效地连接几何位置上分离的组织:一个基于Web的PDM系统允许几何位置上分离团队在同一个项目中改变在不同的区域或者甚至不同的国家的人输入的数据。这种合作的类型将允许一个组织集中它的员工的专门技术;无论他们在世界的哪个角落,以最小的代价和中断那些介入。在世界不同地点的项目团队的能力还允许一个组织通过利用时间地域差别的优点来利用整天的24个小时。
    5.使得虚拟组织成为可能:一个虚拟组织定义为一个临时的公司的联盟,它们拥有在特定的领域的专门技术,并且针对一个特定的项目集中起来。在项目结束以后,联盟解体并且公司返回到他们的日常的任务直到一个新项目产生为止。与具有严格的层次结构的传统类型公司相比,虚拟组织有许多优点。它主要是提供更大的柔性,并且共享项目团队的专门技术。对于一个成功的虚拟组织最重要的需求是分离的项目组之间有效的通讯。通过使用基于web的PDM系统,全球通讯的效率能够极大地提高。因此,基于Web技术使位于一个广泛的区域的合作伙伴和工作者无缝地连接起来。
    3.4进一步的挑战
    第一,基于Web的PDM系统受到目前的Web技术的限制,以及传输信息的速率限制。虽然在几何位置上分离的站点上传输信息比传统的邮政服务或快件要快,但它还不能够和局域网(LAN)或者广域网(WAN)的速度相媲美。
    第二,通过基于Web的PDM系统,在传输数据或者信息过程中并不完全消除错误。如果系统不正确地使用,相应于需要正确的信息的错误仍然可能出现。如前所述,一个PDM系统能够导致产品上市时间的减少,由于产品开发和产品变更的步伐加快,人为错误的可能性也在增加。
    第三,因为在公司和它的供应链之间的信息流增加,更多地会考虑到信息安全问题。对于一个项目在没有危及公司的安全和暴露商业秘密的条件下识别信息传输的等级是在PDM系统中实施Web技术的关键步骤。这将依赖于供应关系的封闭性和需要有效的通讯的水平。

    4.一些基于Web的PDM产品

    目前市场上有众多的PDM产品。它们的流行由于较快地和较容易地实施而稳步地增加。在20世纪1980年,CIMdata公司,一家领先的PDM咨询公司,预测PDM市场的增加将在2002年以每年18%的混合速率上升,并且总的PDM销售额将突破25亿美元。调查中的近60%的制造型公司已经安装PDM或者在计划购买之中。
    目前可购买到的主要PDM有各自不同的关注焦点和专长,使得一个组织能够选择到最适合于它的需求和预算的系统。但是即使是在目前可购买到的产品中,似乎很少有具备基于web技术的全部优点的PDM。
    4.1SDRC公司开发的Metaphase
    SDRC的旗舰产品,metaphaseenterprise根据企业需求覆盖了一个广泛的范围,并且它提供了与其他数据管理系统的无缝集成。e!Vista是metaphase的基于Java客户端界面的商品名称。metaphaseenterprise产品的全部PDM功能能够分发到Web浏览器的任何一位用户。e!Vista能够提供集中的任务Internet和Intranet客户端界面到metaphaseenterprise的所有功能。具有e!Vista界面的metaphaseenterprise允许用户既在国内又在国际上分发产品和工艺数据库。
    丹麦的丹佛斯驱动公司采用基于Java的e!Vista界面实现metaphaseenterprise的PDM系统。他们使用产品来管理SAP的ERP、CAD/CAM/CAE画图和文档。他们现在应用metaphaseenterprise,已经能够访问一个基于Java目录、配置在线的产品,并且直接地提交定单到丹佛斯的企业产品数据(EPDM)系统。这极大地提高了他们的总效率。
    4.2Inso公司开发的SherpaWorks
    SherpaWorksPDM系统已经产生好几年了,并且是工业界广泛应用的一种产品。作为一种Web使能程序,SherpaWorks容易地与legacy、ERP和工程系统集成。Sherpa的PDM系统最大的优点是它是一个积木块式的系统,它能够按任意规模的组织成比例地组成。被认为是当今市场上最具柔性和适应性的PDM产品。
    DynaBase是Sherpa的Web使能模块,设计为商业上和Web发布协作环境的分布式工作组所使用。DynaBase使得创建人、开发人员、产品人员和经营人员跨Internet和协作Intranet在Web站点项目中直接协同。
    CA的一家公司Gencorp/Aeroect,是USA专业的产品推进、电气和武器系统公司,它致力于消除所有对用户方的依赖并且增加用户的认同。在安装了SherpaWorks之后,他们就能够快速地分发、获得在变化的平台上工作能力和增强团队协作。Aerojet强调从Sherpa购买积木块式解决方案的能力是选择产品的主要原因。
    4.3IBM开发的ENOVIApm
    ENOVIApm是周知的IBM产品管理器,它是另一种广泛使用的PDM系统。ENOVIApm是一套集成的面向对象程序,设计用在控制所有规模制造型组织中的产品和工艺数据。ENOVIApm的主要优点之一是与SAP经营管理程序兼容。
    Raytheon飞机公司位于韩国的Wichita的飞机部件制造企业,安装了1200座席的ENOVIApm产品。PDM系统用于管理CA72ACAD信息、基于主机的MRP系统,和物料清单。工程实施以后,因为部件和装配每次更精确地适合,所以减少了产品开发的周期。他们还经历对于释放部件的工程更改以10:1比例减少。这种选择的主要原因是ENOVIApm的功能、服务能力和在一个企业范围内实施的能力。
    4.4Unigraphics开发的IMAN
    INAN的产品包括2种模型,名称为INAN/Web浏览器和IMAN/Web评论器。IMAN/web浏览器适合于哪些不需创建数据,但需简单地查看数据库中信息,当经由Internet中登录到IMAN,用户能够搜索对于特定的信息的数据库。IMAN/
    Web评论器使链接的用户使用存储在IMAN数据库中信息增加他们的相互作用。评论器不能够发现和查看文档,但是能够经由一个标准方便的工具制作文档,并且电子化地同意或者拒绝信息。
    在加拿大的Manitoba的发动机大客车工业(MCI)倾向于生产最先进的发动机大客车以发现丢失的市场份额,它通过与领先的用户、过程和技术共享,并且减少一半的产品开发周期。通过来自IMAN公司的Unigraphics解决方案的帮助,他们实现了动态地减少构造时间、物料清单、部件计数和产品周期时间。IMAN也用来致力于销售工程和领域服务。MCI为了它的技术力量而选择Unigraphics解决方案,它有能力分发虚拟产品开发(VPD)和快速响应时间。
    4.5Workgroup技术公司(WTC)开发的CMS
    WTC的方案提供在开发、制造和市场实体之间的协同和复杂的CAD/CAM文件的共享。使用Web技术提供直接的、实时的和有效性数据到组织中的每个人,WTC的安全性和变更管理允许每个人通过公司的Intranet在适当的发布和修改等级上访问适当的文件。
    在GrainValley的Harmon工程公司,是针对铁路、飞机和运输业的机械和电子产品主要的制造商,有意于改进文档分发,加速访问制造的工程图的访问。他们选择产品管理主要文件,例如AutoCAD、SolidWorks和PAD。在安装了300个座席的产品以后,他们发现能够直接地访问位于所有的13个公司中技术图纸,并且在制造地点有较大的柔性。选择的理由是CMS的积木块特性和足够多的Web能力从而允许较快地访问CAD图。
    4.6参数技术公司(PTC)开发的Windchill
    来自PTC公司的Windchill被认为是最先进的PDM系统,因为它组合了客户端/服务器技术的能力,具有Web的实现、管理能力和使用能力的优点。它提供在整个产品生命周期中有关产品结构和变更的管理和通讯信息的完整支持。Windchill使用所有现代的Web技术来建造,并且在它的结构的所有等级是基于标准的Internet、Web、Java和Oracle技术的,因而Windchill声称他们的产品是“以web为中心”,而非其他的“web使能”产品。
    Windchill的基于浏览器用户界面使用对于双向的通讯的标准HTML,它是基于表格的信息和Java小程序以分发相互作用的程序的能力。为了简化客户端管理,这些程序从标准的Web服务器发出到Web浏览器,以及时的、自由管理方式使用HTTP。
    Windchill的服务器技术是基于Java,并且服务器进程用一种开放的、柔性的结构封装经营的产品数据的行为,使得数据通过HTML、JavaRMI或CORBA或COM技术可利用于变化的Web页面、Java小程序或者外部的系统。
    宝马RollsRoyce(BMWRR)航空发动机公司是一家在中程飞机发动机工业中的全球化领先企业。为保证在不增加开支情况下保持较快的产品分发,BMWRR选择了PTCWindchill解决方案作为他的集成化产品开发(IPD)环境的工具。根据PTC公司的统计,当它的机械CAD(MCAD)软件销售额低于2000财年的第一季度的期望值时,Windchill的税收比以前的第一季度要高出700%。
    4.7Smart解决方案中开发的SmarTeam
    SmarTeam是Smart解决方案的旗舰产品。SmartWeb是基于Java的,是与SmarTeam连接使用的Web访问解决方案,它允许用户执行高级的搜索,在没有实际打开创建文件的程序时预览文件,并且在一个安全的环境下从一个中心的数据库为进一步的修改而简化文档检查。不同于其他的远程访问产品,Smartweb允许远程用户创建、编辑、查看、控制和注释工程和办公型文档,忽略用户的位置。
    在意大利的Rockford的Ingersoll采矿机械公司,是在特殊机械工具和智能制造系统市场上世界级领先企业。他们选择SmarTeam为他们的SolidWorks、AutoCAD和工作模型应用。在实施之后主要的优点是不同程序的集成的高水平。

    5.结论

    很明显,Web技术在许多方面类似于PDM方法。如果运行在Web结构上,PDM将变得更适应和更柔性。无论是PDM还是Web,如果适当地集成,将增强各自的能力和性能。一些应用Web技术到PDM结构的主要优点包括:(a)较好的用户友好性;(b)较大的访问能力和应用能力;(c)较有效地连接供应链;(d)在几何位置分离的组织中较容易构成系统。考察的7个PDM系统的每一个有基于Web能力的不同的等级和特定的应用领域,通过Internet技术加强PDM系统的新的范例。
    一些基于Web的PDM系统缺点包括:目前的Internet没有针对CAD文件传送的足够大的带宽,在数据传送中出错的可能性和永远增加的在一个公司和它的供应链之间信息流的安全性问题。这些缺点在未来的年代里不可避免地对基于web的PDM系统提出严峻的挑战。
    
    
责任编辑:罗伊
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