船舶设计制造PDM分析及图文管理系统开发研究

1 引言
    传统造船模式的设计和生产，是根据船、机、电等专业门类来划分，按放样、加工、装配、焊工、钳工、机加工等专业工种来组织生产的，它必然导致周期长、成本高、设备利用率低和劳动效率低等弊端。而现代造船模式以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，壳舾涂在空间上分道、时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，大大提高了造船的劳动生产率，缩短了造船周期。现代造船模式可以克服传统造船模式的缺点，但其真正有效的运转必须在计算机集成制造系统的环境下才可实现。
    随着计算机在企业的广泛应用，为不同的计算机系统建立一个统一的数据平台成为非常迫切的任务，作为制造业重要组成部分之一的造船企业也不例外。造船行业的发展和各种先进技术的运用，使造船企业产品的设计和生产周期在缩短，但信息量却在成倍增加，而信息在企业中已占据愈来愈重要的位置。现代造船行业为了实现设计、生产、管理一体化，应用计算机集成制造系统( CIMS—Computer Integrated Manufacturing System)集成了许多传统的应用系统。不同的系统根据一定的流向传递信息，并且各系统构成稳定的、统一的大系统。
    随着造船行业的竞争越来越激烈，对CIMS工作平台也提出了更高的要求:提高工作效率，减少错误，增加各系统的协同工作能力。为了适应这些功能，在造船行业开发和应用产品数据管理(PDM—Product Data Management)技术已显得非常必要。
    近几年，国内的各大造船厂广泛应用Tribon作为计算机辅助设计制造软件系统，并且在由传统造船模式向现代造船模式的转换过程中发挥了积极的作用。但是，在不同企业中有着不同的工艺规范，企业往往根据自身的条件及特点采用比较适宜而成熟的工艺技术。PDM的作用就在于把与产品整个生命周期有关的信息统一管理起来。由于PDM具有
支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络和不同数据库的突出特点，CAD、CAM、CAPP系统都可以通过PDM交换信息，从而实现无缝集成。
    目前在造船领域，采用PDM技术已成为代表船舶实际制造先进技术的主流和发展方向，但是在我国造船业，PDM在企业中的应用和开发还处于初级阶段，PDM的概念只是近年来才开始得到重视。目前仅在小部分大型造船企业、研究所开始研究、应用与实施工作。如果将PDM应用于船舶设计制造领域，无疑将会极大地提高我国船舶企业的总体效益和整体管理水平，也会促进PDM技术在船舶设计领域的推广和发展。
2 船舶设计制造中PDM的功能分析
    在现代造船企业中，PDM与船舶设计有着紧密的联系，一旦得到实施，会大大提高船舶设计工作的效率，为企业带来更多利益基于CAD/CAM/CAPP集成系统的PDM管理系统能够在船舶设计中起到很大的作用，它不但能使基本的PDM功能得到应用，而且可以根据船舶设计的特点进行改进。一般的PDM系统结构如图1所示。
    作为CAD/CAM/CAPP系统的数据平台，应用于船舶设计的PDM具有一些不同应用程度的主要功能。
    (1)电子数据存储和文档管理。电子数据存储和文档管理是PDM系统的核心功能之一。PDM管理整个产品生命周期中与产品相关的所有数据，包括工程设计与分析数据、产品模型数据、产品图形数据、加工过程数据等。这些数据以图形文件、文本文件、数据文件、表格文件等多种形式多种存储机制存储在计算机中。以电子方式管理数据可以使企业迅速安全地操作、控制和存取数据。文档的管理应提供对分布式异构数据的存储、检索和管理功能。

图1 PDM系统结构图

    (2)产品配置管理。产品配置管理应以电子仓库为底层支持，以材料清单为组织核心，实现对产品数据的组织、管理与控制，按照一定的规则向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述。
    (3)工作流程管理。PDM中工作流程管理包括审批流程和更改流程管理，具有传送文档、发送事件通知和接受设计建议等功能，能保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态到另一个状态必须经过的处理步骤。工作流程管理所实现的修改设计过程的跟踪与控制，在造船生产中是频繁进行而又十分重要的管理过程。
    (4)分类检索功能。PDM以成组技术为基础提供快速方便的分类和检索管理功能，从而较好地建立、使用和维护这些数据。它将具有相似特性的数据或过程归并为一类，并赋子一定属性和方法，使用户能够在分布式环境中高效地查询文档、数据、零件、标准件等对象。
    (5)项目管理。项目管理在项目实施过程中，实现其计划、组织、人员及相关数据的管理与配置，进行项目运动状态的监视，完成计划的反馈PDM系统中的项目管理，为控制项目开发时间和费用，协调项目开发活动和保证项目的运行提供一个可视化工具。