PDM系统与CAD集成模式的新探索

    1 PDM系统与CAD传统集成模式

    1．1 CAD系统

    做为产品研发过程的重要软件，CAD系统是产品结构设计人员频繁使用的工具软件。设计人员使用CAD软件绘制各种工程图纸。一张典型的CAD图纸主要包括几何外形、技术和管理三方面的数据信息：

    (1)图纸对应零部件的管理数据，包括零部件名称、重量、设计人、版本号等数据。

    (2)图纸对应零部件的几何外形数据，包括机械制图表达的几何形状、装配结构形状，以及装配子零件的明细数据。

    (3)图纸对应零件的技术数据，包括材料定义数据以及加工或装配过程中的技术要求等数据。

    1．2 PDM系统

    PDM是一个以项目管理为核心的产品开发全过程管理，实现管理者所关注的职能；同时以BOM为核心的动态技术数据管理，实现设计师关注的职能，能很好地解决企业两个层面(管理人员和技术人员)所关注的不同及密切相关的问题。

    做为企业技术研发阶段的管理软件工具，PDM系统从设计任务书下达到产品(包括零部件)设计定型的整个过程和各阶段产生的与产品相关的所有数据，并将以物料为核心的几何外形数据、管理数据和技术数据的形式传递到企业的其他信息系统，例如ERP、MES等。

    2 集成要求与传统集成模型

    2．1 PDM系统与CAD系统集成要求

    从PDM系统的定义可以看出，PDM系统需要管理以物料为核心的几何外形数据、管理数据和技术数据。这三部分数据的原始出处都来自CAD图纸。因此一个完整的PDM／CAD集成接口必须能够对描述零部件的CAD图纸上的几何外形数据、管理数据和技术数据三方面的数据信息进行传输和交换。

    2．2 PDM系统与CAD系统传统集成模型

    2．2．1 传统集成模型

    绝大多数PDM系统与CAD系统的集成接口的核心任务是将CAD用户的工作结果及有关的业务对象(CAD图纸)和数据对象(管理数据和技术数据)一起保存在PDM数据模型中。PDM系统与CAD系统传统集成模型如图1所示。

    图1 传统集成模型

    2．2．2 传统集成系统的特点

    (1)图纸数据为核心数据，系统中存在冗余数据。

    将CAD系统中定义的图纸导入PDM后，做为核心数据存储。导人过程中从CAD图纸上提取出来的管理数据、技术数据以及PDM系统生成的零部件数据均以图纸文件为核心数据进行存储。

    完成导人后，系统中包含CAD图纸、从CAD图纸上提取出来的管理数据和技术数据以及PDM系统生成的零部件数据。由于CAD图纸上包含几何外形数据、管理数据、技术数据三部分数据，因此在PDM系统中，管理数据和技术数据存在冗余。

    (2)CAD系统与PDM系统是两个各自独立的“弱耦合”系统。

    CAD系统做为绘制CAD图纸的工具系统存在。绘制完成后，使用PDM系统将CAD图纸导入系统进行处理。这两个系统工作时相互不影响，是两个独立的“弱耦合”系统。由于PDM系统在导人图纸时，必须要根据特定的CAD系统开发导入程序和数据提取程序。两个形式上独立的系统实质是非常紧密的。

    用户在CAD系统中绘制CAD图纸，完成几何外形数据、管理数据和技术数据，并“保存图纸”。

    在PDM系统中，用户使用“提取零(部)件管理数据”、“提取零(部)件技术数据”、“提取零(部)件包含的装配子零件数据”、“导入图纸”四个接口功能，将CAD图纸上的几何外形数据、管理数据和技术数据信息导人PDM系统，并保存。

    3 存在的问题

    这种PDM系统与CAD系统的传统集成模型在很多企业实施过程中存在一些非常普遍的问题，这些问题的存在对PDM系统的实施和深化应用带来了一定的困扰。

    3．1 对数据的一源性带来挑战

    用户完成图纸从CAD系统导人到PDM系统后，在PDM系统中生成一个与零(部)件相关的管理数据和技术数据。

    显然，零部件管理数据和零部件的技术数据存在冗余。例如，在“业务模型”图纸上有零部件的名称数据，在数据模型(通常是BOM)里还同样会保存一份零部件的名称数据。

    在两个模型中数据的同步更改问题，就是数据的一源性问题。

    如果由于某种需要，用户更新了业务模型(CAD图纸)中的零件名称后，有两种办法处理数据模型(BOM)中的数据。一是用户自己手动去修改数据模型(BOM)中的零件名称，二是由PDM系统经过复杂的逻辑处理后，去修改数据模型(BOM)中的零件名称。对于第一种方案，用户可能会忘记修改数据模型(BOM)中的零件名称，从而导致业务模型(CAD图纸)中的零件名称和数据模型(BOM)中的零件名称不一致。第二种方案稍好，但是系统会非常复杂，因为除了零件名称这种简单的字符修改外，还存在装配数量向上叠加等复杂的修改。

    相反也同样存在问题。如果用户修改了数据模型中BOM节点的零件名称，同样也有两种方式更新业务模型中图纸上的零件名称。而这两种方式也同样存在以上问题。

    信息系统中数据的一源性是评价信息系统是否合规的一个基本原则。如果用较低成本(管理成本或技术成本)把一源性问题处理好就是一个比较成功的系统，业务用户和管理层都会满意。

    3．2 背离用户的思维和操作习惯

    信息系统处理逻辑的设计和操作方式的设计直接影响用户的体验，而用户体验的好坏，则是系统是否能发挥较好作用的关键要素。

    传统PDM系统与CAD系统集成模型的设计方式，给用户的操作带来很大变动，打断了设计人员的正常工作流程，使其思维模式不能聚焦，在操作时序中为了PDM而做一些导入，同步修改了操作动作。

    用户的设计工作流程如图2所示。

    图2 设计工作流程