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并行工程(CE)与企业级产品数据管理(EPDM)

2009/2/19    来源:e-works    特约撰稿人:朱全敏      
关键字:CE  并行工程  EPDM  企业级  产品数据管理  
本文说明了CE哲理,EPDM是技术的的观点,介绍了CE的提出推动EPDM的发展的历史,指出EPDM为CE的实现提供了集成框架的理念,指明了产品开发必由之路——实施EPDM.。
    进入21世纪以来,计算机技术在各行各业得到了越来越广泛应用,产品开发领域由此也引发了一系列的变革,并行工程(ConcurrentEngieering,CE)和企业级产品数据管理(EnterpriseProduct Data Management,EPDM)逐渐成为人们关注热点话题。
   
    CE是集成地、并行地设计产品及相关过程的系统化方法;EPDM来源于PDM,是一门管理所有与产品相关的信息及所有与产品相关的过程的综合性技术,强调在企业级水平上对产品数据进行管理。
   
    那么,作为产品开发领域的两个研究热点,CE和EPDM各自的发展现状和趋势如何,彼此之间有什么内在的联系呢?这里将着重就这些问题予以讨论。
   
    1.CE是哲理,EPDM是技术
   
    CE是面向产品开发过程的一个哲理,或者说是系统化方法学,它从理论的角度阐述了为了缩短产品上市时间、提高产品质量、降低产品成本,必须对以往产品开发过程做四个方面的调整,这四个方面分别是:产品开发过程重构(PDPR);人员的合理配置;数字化产品模型建立;计算机辅助工具应用。
   
    EPDM是面向产品开发过程的技术,它以计算机网络技术、数据库技术为基础,以面向对象技术为手段,是信息化的企业级产品开发过程在计算机系统中的实现。它完成的具体功能包括:生命周期管理、开发人员管理、电子仓储管理、产品结构管理、零件族管理、产品变更管理、产品配置管理等等。图1显示了CE、EPDM和产品开发过程的关系。
   


    图1 CE、EPDM和产品开发过程之间的关系

    
    2.CE的提出和应用推动了EPDM的形成和发展
   
    在计算机成为产品开发领域的必不可少的工具以前,产品开发一直沿袭串行的设计方法,即从"概念设计→详细设计→过程设计→加工制造→实验验证→设计修改"流程,由于这种流程不能够在设计的早期考虑后期的可制造性、可装配性、质量保证等因素,造成生产出来的产品有很多的缺陷,不得不对原有设计进行多次反复的修改,而且每次修改都要经历从概念设计→设计修改这样的大循环,这样大大延长了产品的上市时间,增加了成本。在这种情况下,并行工程的思想产生了,它力图使产品设计人员从一开始就充分考虑产品开发周期中所有要素,包括质量、成本、进度计划、用户需求等。
   
    但是,并行工程的实现不是一件简单的事情,它需要许多相关技术的支持,尤其是需要一个基于网络和分布式数据库的集成框架体系结构的支持。传统的PDM技术起源于八十年代初期,能够实现图纸文档管理,而且能够对静态的产品支持数据(如工业标准、产品规范、标准件和通用件数据等)和产品设计数据(如产品定义模型、产品图、BOM表、设计文件、工艺文件、NC代码、CAE分析报告等)及动态的产品过程数据(反映设计数据的发放、变更、审批、签字等信息的数据)作一定程度的管理,但是仍然不能满足企业内对开发人员、产品过程的管理需求,于是出现了企业级产品数据管理的概念,与传统的PDM方案相比,EPDM方案具有如下的特点:
   
    *大批量的数据;
    *数据类型各不相同;
    *用户数量极大;
    *用户的水平参差不齐;
    *用户分布在不同的地域范围;
    *计算环境复杂;
    *有强大的开发流程管理功能;
    *随着时间的推移,各种扩展的功能需求不断的涌现;
    *要求提供多语种的服务和支持;
    *要有足够的灵活性来适应企业的需要。
   
    3.EPDM为CE的实现提供了集成框架
   
    活动、人员、数据和应用工具是产品开发过程的四大要素,CE的实施过程实际上也就是合理组织和协调这四大要素的过程,EPDM则通过具体的技术为在计算机上实现四大要素的管理提供一个集成框架。活动、人员、数据和应用工具的关系如图2所示。
   


    图2 产品开发过程的四大要素

    
    (1)EPDM对活动流程管理的支持

   
    开发过程管理是EPDM区别于文档管理和普通PDM的主要特点之一。EPDM对开发过程的管理是通过生命周期管理器来实现的。
   
    EPDM实施人员首先和企业管理者、技术人员进行讨论、协商,找出原有产品开发流程中不合理的地方,然后对其进行重组或优化。得到一个合理的流程以后,通过以下步骤在企业中实现对流程的控制和管理。
   
    *利用EPDM建立主要活动单元(或称Process)的计算机模型;
    *在单元活动之间建立联系,形成宏观流程框架;
    *细化单元活动,根据需要建立单元活动的子流程;
    *为设计流程及其子流程建立入口条件(Condition);
    *为各个活动分配一个或多个开发人员来完成;
    *测试、运行。
   
    (2)EPDM对人员配置的支持
   
    EPDM的生命周期管理器完成了产品开发活动在时间序列上的管理,但是任何一个设计活动都需要由特定人员的参与,并且以人员完成某些必要的工作为结束标志,因此必须对集成产品开发团队(IntegratedProductDevelopmentTeam,IPDT)进行合理的配置。
   
    (3)EPDM对数据的存取管理
   
    电子仓库是EPDM对数据进行管理有效工具,它根据需要分布于不同机器上,用于存储大量的异构数据,用户对数据的访问要通过特定规则的检查。规则由系统管理人员制定,规定一个特定的角色或用户可以对哪些电子仓库中的哪一种类型的特定数据进行何种方式的操作,操作方式包括检入(CheckIn)、检出(CheckOut)、查看(Query)、删除(Delete)等。例如,可以通过规则限定工艺人员能够查看结构组电子仓库中的AutoCAD文件,但无权查看总师组电子仓库中Word文档等。
   
    (4)EPDM对应用系统工具的支持
   
    EPDM为产品开发提供了一个完整的集成框架,为设计人员建立了协同工作的计算机环境,但是项目的完成光靠集成框架是不行的,它必须有各种计算机辅助工具的支持。例如,在产品方案设计阶段,通过QFD工具将客户需求转换为技术需求,形成初始设计方案;在详细设计阶段通过使用CAD工具完成产品的结构设计,得到实体模型,再用DFA、DFM等工具评价产品的可制造性和可装配性,用CAE完成结构的力学性能分析和评价;在工艺设计阶段,使用CAPP系统生成工艺路线,利用MPS、CAM完成加工轨迹的仿真、进行数控加工等等。
   
    EPDM系统大多是采用面向对象技术进行规划和编写的大型系统,它特别适合用面向对象技术对其进行二次开发,通过开发可以将绝大多数计算机辅助工具封装或集成到系统内部,方便用户的使用,目前,有很多EPDM软件自身就带有多种应用工具的接口,例如,PTC公司的optegra具有AutoCAD、CATIA、Pro/E等CAD/CAM软件的接口,支持并行设计;美国SDRC(StructureDynamicResearchCompany)的Metaphase拥有或正在开发多个CAD软件的接口,如AutoCAD、CADDS5、Catia/CDM、FrameMaker、I-DEAS、Mentor、OracleManufacturing、Pro/E、SAP、Unigraphics等等。EPDM的这种功能为企业在一种统一的环境下完成整个产品开发过程奠定了基础。
   
    4 实施EPDM方案是产品开发之路
   
    并行工程思想为产品开发提供了科学的理论指导,企业级产品数据管理技术为并行工程思想的实现提供了工具,集成化的产品开发环境是这一理论与技术的最佳结合。
   
    虽然并行工程的实施并不能一蹴而就,它需要对企业的运作流程有全面的了解,EPDM的实现也需要投入大量的资金和较长的周期,但是,在当今日益激烈的市场竞争中,开发周期、成本、质量和服务是产品竞争力的源泉,只有运用EPDM技术实施并行工程,才能从根本上提高产品的竞争力,在市场竞争中立于不败之地。

责任编辑:童伟
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