制造业PDM实例分析

1、制造业PDM实例分析摘要：PDM项目在上海机床厂合作比较顺利，所涉及的技术路线除与ERP集成工作未结束外，各技术路线、应用子系统已经在上海机床厂磨研所、上依公司得到推广与应用，对同行业具有示范作用。江苏申菱电器制造有限公司制定了以下一套CAD/CAPP/PDM的一体化解决方案，不仅大大的提高了设计人员的工作效率，又有效的实现了数据的一致性和规范性。关键词：PDM ；上海机床厂；江苏申菱电器制造公司1 引言企业如何管理大量电子化数据并从中迅速查找、访问到所需的信息,是企业要解决的一个重要问题。产品数据管理( ProductDataManagement, PDM)的出现为此提供了一种可靠的途径。1

2、.1 PDM的基本概念PDM技术最早出现在20 世纪80 年代。其初衷是为了解决大量工程图样文档的管理问题,然后逐渐扩展到产品开发过程的三个领域: 1)设计图样和电子文档的管理; 2)自动化工程更改单的管理;3)材料清单(BOM)的管理。PDM是以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。PDM明确定位为面向制造企业,以产品为管理的核心,以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程,所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的,这也是PDM系统有别于其他的信息管理系统,如管理信息系统(M I

3、S) 、物料管理系统(MRP) 、项目管理系统( ProjectManagement)的关键所在。PDM系统中数据、过程、资源和产品之间的关系如图。1.2 PDM系统的体系结构PDM系统是一个管理软件系统,面向产品全生命周期,以产品为核心,将产品设计开发过程中的产品数据、设计活动、人员组织以及相关的设计环境统一组织起来。PDM系统的体系结构如图2所示。PDM体系结构分为四层: 第一层是用户界面层:向用户提供交互图形界面,包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等,用于支持命令的操作与信息的输入输出。第二层是核心功能层:涉及PDM系统软件的核心功能(文档管理功能、产品结构管理功能、零件分类管理与检索

4、功能、工作流管理功能、用户管理功能以及系统集成功能) 。第三层是框架核心层:实现PDM各种功能的核心结构与架构,由于PDM系统的对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性,用户在应用PDM系统的各种功能时,实现了对数据的透明化操作、应用的透明化调用和过程的透明化管理等。第四层是系统支持层:以目前流行的关系数据库系统为PDM的支持平台,通过关系数据库提供的数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。 4PDM的功能目前,各种商品化的PDM软件产品大同小异,大体具有以下主要功能(如图3所示) 。 2 上海机床厂PDM项目应用分析2.1 PDM项目总体介绍上海机床厂对产品设计非常重视

5、，有严格的管理方法，但是通过手工进行电子数据的管理在效率、技术等方面存在着不少问题。对电子数据资源的版本和借用管理都是一个空白，设计人员之间的数据共享基本上是靠设计人员的经验和对产品的熟悉程度来实现的，没有一种很好的产品资源管理和查找方式，设计资源无法实现有效的共享。而且随着企业的技术部门的不断扩展，新的设计人员对于产品熟悉时间较长，难以快速接手新的工作。从整个企业级别来看，其他部门查 阅技术部门的资料时，也不能提供一个有效的查询工具。该厂管理层对于信息化建设非常重视，信息化投入在国内也较早。为从根本上解决上述问题，他们决定建立一个支撑企业设计、工艺技术管理的产品数据管理平台。通过对国内外PD

6、M/PLM产品及软件商实力的详细考察，最终选择在机床行业拥有众多成功的一体化解决方案案例，并对制造业信息化有深刻理解的艾克斯特公司建立信息化战略合作关系。 进行CAD、PDM基础应用，辅助产生、管理规范的产品数据在机械设计中，结合CAD系统，在共享统一的产品数据库的基础上，共享ERP的基础数据库，在产生工作数据的过程中，提供工具读取ERP基础数据，填写到文件中，并能自动批量地把数据集中管理到PDM系统中。增加数据合法性检验及数据分析工具，保证产品数据在PDM、ERP数据库中的一致。 支持工作流程的应用，规范技术管理工作，提高数据准确率按照机床研制一般采用的“方案设计-总装设计-部装设计-零件设

7、计”流程，在产品设计、设计变更中，分别使用工作流程管理技术，通过分配任务、管理工作数据、进行网上审批、归档、发布及变更的控制，使产品数据在产生的过程中就能得到好的管理，减少生产环节产生的质量问题。按照结构树方式组织工作过程中产生的产品结构、报表等信息，提供红线批注、电子签名等手段，辅助进行网上审批工作，记录审批结果，使技术管理工作更规范。 CAD PDMERP紧密集成，为ERP的关键应用提供准确的产品数据所有的工作，最终目的都是为了能使ERP系统全面地应用，保证ERP系统能得到完整、一致、准确的产品数据在CAD、PDM中进行大量、细致的处理工作。通过PDM系统向ERP系统发布设计BOM信息，通

8、过CAPP的结构调整，向ERP系统发布工艺BOM信息，该工艺BOM信息和工艺路线、定额信息结合形成 ERP系统所需要的制造BOM信息等。从而为ERP系统提供合格的产品结构信息。2.2 PDM/CAPP项目创新该厂在信息化不断的探索过程中，一直认为建立一套科学的、适宜本企业未来发展的编码系统是信息化建设的重要基础。上海机床厂编码系统的特点是流水码和分类码结合的方式，流水码用于物料编码的惟一性识别，分类码应用于物料的分类查询，以及利用成组技术应用于生产，提高劳动生产率。项目启动前双方已就如何利用PDM系统实现编码的生成与管理进行了深入的沟通，最后在实施方案中确定使用艾克斯特公司独有的统一编码系统解

9、决编码的生成与管理。 物料编码规则的建立为了建立编码系统，首先需要根据编码系统的编号规则确定编码包含了哪些部分(这里统一称为码段)；码段的类型：是固定值，还是分类型选择、日期型、帐户型、输入型、脚本型、流水号等；码段与码段之间的关联关系，按照关联关系确定的顺序先后排列各码段。按照上述信息在统一编码系统中根据上海机床厂的物料编码系统分别建立了机械零件、部件、毛坯件等的物料规则，类似下图所示： 自制物料编码的申请自制物料编码的申请在XTPDM系统和艾克斯特公司的设计之星(TeamDesigner)软件中都可以实现，方便设计人员在两个环境中操作。在申请时，设计人员既可以申请一个系统中没有的物料编码，

10、同时也可以在物料编码库中查询到一个已有的物料编码。申请到的编码既得到了零件的物料编码(流水码+分类码)，同时根据规则得到了零件对应毛坯件的材料编码(流水码+分类码)。选定零件物料编码后，毛坯件的物料编码通过二次开发脚本来实现。申请到的零件流水码、分类码、毛坯流水码、分类码数据按照相应的配置，写到图纸标题栏的对应属性中去，这样就完成了在二维设计环境下自制件物料编码的申请与记录。 查询编码对于已经在系统中存在的物料编码，设计人员可以直接按照类别码查询，查询到的结果可以直接反馈到明细件号或者标题栏的属性中去。 PDM中对于物料编码管理方式在 XTPDM中，物料流水码、分类码、毛坯流水码、分类码随同现

11、行零件号一起保存到PDM数据库中。这里的零件号指机床行业从设计、工艺一直到生产，各部门都非常熟悉的表达方法：产品型号+部件号+零件顺序号，在PDM中作为惟一标识码。这样的处理方式既满足了在系统中使用人员仍可以按照已有习惯查看产品结构、零部件、生成报表，完成设计评审、变更、配置等主要工作，同时也可以用分类码，查询到流水码、零件号，满足使用人员操作上的需求。与 ERP集成传递产品结构时，同样提供两种方式，一种是以现行零件号为惟一标识传递产品结构，物料流水码、分类码、毛坯分类码、流水码作为物料属性传递；另一种方式是以流水码作为惟一标识传递产品结构，而分类码、现行零件号作为属性值传递。这样满足企业对于

12、物料编码集成上的要求。3 江苏申菱电器制造有限公司PDM应用分析3.1 应用背景江苏申菱电器制造有限公司成立于1989年，是江苏省高新技术企业，南通市重点发展企业,是集机械、电子专业设计、生产、销售为一体的民营高科技企业。几年来，一直致力于电梯专用电机、智能化传感器等电梯高技术配件的开发与生产。3.2 实施PDM之前的问题：3.2.1 客户要求的供货周期很短3.2.2 生产技术准备3.2.3 任务紧张申菱电器是上海三菱电梯的主要配件供货商，在国内的 20多家同行业的企业中行业排名第二，市场需求极其旺盛，在企业接到市场订单到交货的时间往往只有几天的时间，任何一个产品研发的滞后都可能给购货方带来生

13、产线全线停产的损失;在企业现有的生产技术准备模式下，生产技术文件的准备工作量大;产品数据汇总统计复杂，容易出错;指导生产的设计图纸版本没有统一;设计人员经常在技术中心与生产车间之间来回奔波，使得生产技术准备的任务显得格外紧张。因此，如何迅速去满足市场的需要、如何缩短生产技术准备周期是企业面临的一难题。3.2.4 系列化产品设计数据管理困难针对企业自身的产品特点，企业选用了国外流行的系列化产品设计数据管理方式，通过这种系列化的数据管理方案，摆脱了以前的重复性设计的苦恼，但随之带来的是繁重复杂的汇总统计工作，设计人员往往需要花费大量的时间和精力去进行大量且复杂的数据汇总;另外，系列化产品设计数据的

14、管理本身对设计人员的要求很高，要想从一张图纸中反映出不同产品型号的设计数据，设计人员需要经常性的针对不同的产品型号修改相应的产品参数。这种针对图纸内容的修改，没有一个严格有效的版本控制，很难确认图纸正确性。3.2.5 产品数据的一致性难以保障。在产品的生产过程中，企业现有的生产管理机制没有一个有效的手段让产品数据始终保持一致，例如，在设计图纸的明细栏中，某一条物料的名称就与生产过程中真正使用的物料名称可能不一致，但这两个名称对应的是同一条物料，这种情况只是名称命名上的不一致，可能给企业带来的影响不是很大，只是给相关的库存管理人员带来管理上的混乱，但是一旦发生指导车间生产的图纸与设计部门设计者确

15、认的图纸版本不一致，那将给企业带来不可估量的经济损失，这样生产出来的产品即使是差之毫厘，对于电梯这种高精度的产品来说，也无疑是一堆废品!所以，企业如何保证产品数据的一致性，是现阶段申菱电器重点考虑的问题，这也对现行的信息化建设提出了新的需求。3.2.6 产品数据的信息孤岛问题。企业经过多年的信息化建设，使设计部门长期以来运用了各种计算机软件工具，这些工具在不同的阶段都对提高了日常工作效率起到了很好的作用。但是也带来一些显然易见的问题，这些不同的应用程序，不同版本的应用程序所产生的电子文档通常是互不兼容的，例如CAD工具的版本问题，造成信息共享的问题，还有CAPP工艺文件无法很好的数据共享，企业

16、内部如果需要共享这些数据，则必须在相关的计算机上安装各种各样的计算机软件工具。这些看似集中管理的文件形成了散落在不同计算机系统中的信息孤岛，信息不能被大多数的系统浏览，数据无法提取，很难再使用。企业为了解决某些数据的浏览问题可能投入了更多的资金去购买专业的软件来安装到相关人员的计算机中，也是一种投入的浪费。3.2.7 产品数据的集中管理和安全共享问题。企业原有的以文件夹的形式在个人机器上管理产品数据的方法只是对数据提供了一个共享的路径，这种基于Windows的原始的管理方法无法保证数据的安全性，它不能保证在合法的时间可以让多人同时编辑某一文档的情况时，最终以“后来居上”的结果来对文档进行保存操

17、作。产品数据的共享一方面是部门之间的产品数据共享，另外一方面是历史的产品设计数据对现有产品设计的一个参考。实际上目前产品数据由于缺乏共享机制，没有通过以产品、部件为组织形式，没有以部件特征参数为检索条件，各种产品数据之间缺乏联系，不能顺藤摸瓜式的将产品相关的数据获取，这种情况比较大的影响了产品的开发进度。设计人员往往比较注重某个工具软件带来的设计效率的提高，但是很多情况下忽视了这样的一个事实，真正用于设计绘图的时间并不多，而确定设计方案是最重要的事情;实际工作中检索以前的设计方案，查找相关的技术文件，技术标准的时间约占用了超过40%的产品开发时间。更不用说设计提交后，特别是数据发生更改后，通知

18、相关部门和人员以保持相关产品数据准确一致所花费的时间和精力。在技术积累和技术共享方面没有形成一个信息平台，没有提供一种运行机制，无形知识没有更充分利用。市场竞争日趋激烈，人才流动比较频繁，信息化同时也带来企业无形资产和知识财富管理的困难。如何安全管理企业的无形资产资源，也是企业不得不面对的现实问题。现有的情况下，安全和共享是一个不可调和的矛盾。3.2.8 信息系统的深入应用问题在2002年，申菱电器分别选用了天河的PCCAD2002和THCAPP两套软件作为信息化的一个基本尝试，至今，在设计和工艺两个方面，这两套软件发挥着巨大的不可替代的作用，设计和工艺人员现在基本上是依赖着这两套软件来进行工

19、作，但随着企业信息化程度的不断提高，老版本的PCCAD和THCAPP已经不能适应企业的信息化建设的需要，另外，这两套软件所产生的设计和工艺数据，以及由企业自身开发的软件产生的数据始终处于相互孤立状态，没有一套行之有效的企业产品数据管理平台将众多的信息孤岛连接起来。如何深入应用多套信息系统所产生的相关数据，是企业目前亟待考虑的问题。3.2 CAD/CAPP/PDM在申菱电器的一体化解决方案：如何深化应用CAD和CAPP，让各自独立的信息系统更好的为设计和工艺人员服务，是企业长期面临的问题，没有一套开放的数据管理平台，这种构想是无法实现的，在CAD和CAPP的使用积累了一定的数据和信息基础后，PD

20、M的需求在申菱显的越来越强烈，在这种前提下，申菱选定了TH-PDM，在项目实施初期，经过需求整理以及基础数据分析，制定了以下一套CAD/CAPP/PDM的一体化解决方案：在这个一体化解决方案的思路下，设计人员可以通过CAD的编码模块申请物料编码，工具从源头上控制了数据的规范性，通过点选取得相应的物料编码，然后根据该编码调用通用资源，将该码对应的物料的相关属性值直接万能传到CAD的明细栏中，所有的设计人员都使用的同一个数据库，这个资源库，将以前的3000多种物料码规范、压缩成1000多条，避免了以前的一物多码、一物多名的情况，从设计到库存，一物一号，这种输入方法不仅大大的提高了设计人员的工作效率

21、，又有效的实现了数据的一致性和规范性。PDM除了管理企业的图文档这一基本职责外，将CAD和CAPP无缝的集成到系统中，通过提取设计和工艺两套数据以及一个中间材料库的相关信息，通过汇总统计，可以得到产品的材料汇总、图样目录汇总以及具体产品的成本分析。为企业的物料调拨、图纸发放、对外报价等相关职能部门提供准确有效的参考性数据。这就是CAD/CAPP/PDM一体化解决方案的亮点所在。4 分析总结在企业的信息集成过程中PDM系统可以被看作是起到一个集成框架的作用，各种应用程序诸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、MRP、等将通过各种各样的方式，如应用接口、开发（封装）等，直接作为一个个对象而被集成进来，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用（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。尤其针对制造业企业，调查显示，在西欧，一个零部件的广义成本早在1975年就高达500欧元（以欧元单位计量），1989年即攀升至1261欧元，到1998年高达1500-2000欧元，其成本高企的原因当然除了零部件本身的材料和加工费用增长外，一个重要的因素就是PDM / ERP等信息化系统在企业的引入，使得管理成本大大增加，因此在产品的设计和企业的各管理环节当中就不得不考虑零部件种类快速增加而不断攀升的成本，而利用信息化系