PDM系统的关键技术研究

发布时间:18-11-01


 
    与传统的产品技术管理体系相比,基于PDM的新型产品技术管理体系最主要的管理思路变化在两个方面:一是遵循从总体到局部的管理流程,保证任何工程信息自生成开始即纳入系统的总体控制之下,并且当所依据的技术状态信息发生变更时,系统还会及时动态地自动通知有关人员进行更改,为产品信息的准确性和工程更改的贯彻提供了切实的保证。
 
    同时,由于PDM系统信息传递的快速、准确以及全面性,使许多信息的处理可以实现并行处理,大大降低了管理人员产品技术状态情况了解程度的要求和产品开发技术协调工作,大量减少了工程技术人员的重复性不增值劳动,这给技术措施的决策提供了实时的定量依据,使得技术协调和管理人员可以从不增值的重复性劳动中脱身而出,更多地关注产品本身的技术问题以及新产品的研发。
 
 
    二是在管理方式上,充分利用PDM系统固化管理机制,以法治人,降低管理成本,提高技术管理的质量和效率,从根本上解决传统管理模式中人的不确定因素,同时,也适应了当前信息技术应用发展的需要。这一新型产品技术管理体系与现代管理理念的发展相辅相成,随着现代管理理念发展,促进现代管理理念在企业的落实,也将更加充分地发挥应用产品数据管理体系的效益。
 
 
    中国化工装备总公司产品数据管理技术研究是为适应企业外部环境的变化,而提出的一种基于企业产品开发的先进、科学的管理方法,它需要一些关键技术的支撑,包括产品数据管理模式及技术体系框架、工作流程管理产品结构管理、应用系统集成技术等。
 
 
    针对中国化工装备总公司的化工装备产品与一般工业产品相比更具复杂性、及子公司技术研发地域分散、多品种小批量产品比例增大,快速响应能力成为主要的竞争因素、子公司之间的任务划分以功能为核心,信息交互差,难以体现功能与功能之间的关联以及单项技术研究较多,系统化技术应用不够等情况,明确了保障产品数据的唯一性、完整性、准确性、及时性、安全性;“以产品主模型为核心,面向过程”的数据管理模型;建立符合IS09000的研发体系,规范、控制产品研发的全过程:以项目管理为中心的流程管理;知识管理及复用;构建协同、安全的工作环境等产品数据管理的需求,确定了“支持产品正向设计体系的协同产品开发平台”的发展定位。
 
 
2.1PDM系统研究思路及总体方案
 
2.1.1研究的总体原则
 
    本论文的总体设计思路是:依托清软英泰TIPDM平台及其丰富的项目实施经验,研究中国化工装备总公司的支持产品正向设计体系的协同产品开发平台的数据组织模型和过程组织模型,在TIPDM系统的基础上,结合中国化工装备总公司的实际业务需求,通过定制开发及实施形成中国化工装备总公司的产品协同研发管理平台。
 
    系统的总体设计原则为:

    (1)明确研究开发目标,结合企业需求,支持产品创新设计和支持协同产品设计。

    (2)以实用性、方便性为主导,先进性、前瞻性为方向,研究开发符合我国技术标准规范、满足中国化工装备总公司协同研发需求的支撑平台。

    (3)尽可能采用成熟的标准和规范,降低将来因标准的改变而修改系统的风险,系统应做到安全可靠、通用性好、兼容性强。
 
    (4)各子系统方案设计中,既要考虑各子系统的独立性,又要考虑和其它子系统的接口,并互不干扰,提高软件的可重用性、移植性。

    (5)以网络为基础,数据为核心,知识为主体,突破传统几何信息模型的限制,采用基于本体的产品集成信息建模,保持产品信息的一致性。

    (6)面向产品全生命周期开发过程,提供远程协同设计环境,支持产品的自顶向下、自底向上产品设计,融合工程知识,面向创新设计,研究开发支持基于知识的产品数据管理系统。

    (7)系统采用面向对象的组件技术,通过组件工具集构造灵活的可伸缩系统环境,满足不同规模用户、不同的生产组织形式的要求,系统具有开放性,提供二次接口,便于用户定制开发。

    (8)严格按照软件工程要求组织研究、开发、测试、生产、维护等环节,形成研究一代、开发一代、推广一代的软件开发组织模式。
 
    (9)关键技术攻关与应用产品验证结合。技术攻关要做到“有所为,有所不为”,还要依靠应用产品验证,确保和提高攻关关键技术的成熟度。

    (10)以实用性为前提,以先进性为标准。既要应用成熟技术去解决系统开发中的问题,又要兼顾技术的先进性,确保攻关成果符合技术的发展趋势,提升攻关成果的先进水平。
 
    (11)集成性与开放性并重。既要做到系统内部各模块之间的无缝集成,又要保证对外界系统的开放性。加强与国外研究力量的联系与合作,跟踪世界最新技术。
 
 
2.1.2研究思路和总体方案
 
    企业管理信息化已经得到了绝大多数企业的认可,企业也意识到管理信息化对企业的管理成本降低和管理效率提高有着不可替代的作用,且都逐步分阶段实施应用了相应的信息化管理系统。
 
 
    而中国化工装备总公司是集团型企业,其有若干个子公司构成,既有资源统一管理的需求,又有各自公司独立管理的特性。这种企业对PDM系统的需求最大的不同点在于既要提供集团统一管控,又要支持各自公司独立运作。这就要求PDM系统支持集团多系统独立部署,又需要支持多PDM系统统一管控。目前多数商业化PDM系统不能完全满足中国化工装备总公司的业务需求,因此中国化工装备总公司PDM系统平台构建的思路是寻求一家商业化的PDM产品,基于此产品进行定制开发来满足公司业务需求。
 
 
    依据中国化工装备总公司对系统的功能目标、架构目标、性能目标的定义,规划出中国化工装备总公司的PDM系统整体方案框图如下图2.1所示。
 
图2.1中国化工装备总公司PDM系统总体方案
 
 
    该方案以清软英泰的TIPDM系统为基础平台,按照化工装备总公司的实际业务需求,总体规划形成。中国化工装备总公司PDM系统采用PDM群部署方式,在总公司和各子公司都部署相同的PDM系统,各系统和总公司的PDM系统建立业务共享,满足了公司产品数据上传到总公司PDM系统,也满足总公司产品设计数据分发到各子系统。这样,既可以达到了集团公司的集中管理要求,也可以满足将来集团公司的集中研发管理模式,同时也满足过渡阶段各自研发统一管理的模式。
 
 
    中国化工装备总公司的PDM系统是平台型系统,该系统是支撑多站点PDM系统间的协同,为化工装备总公司的公司和各子公司之间的业务协作提供一个底层支撑。该系统总体分为任务协同管理数据协同管理、统一物料、流程管理、数据管理、安全管理及系统管理等部分。
 
 
2.2PDM应用关键技术研究
 
2.2.1产品BOM管理技术研究
 
    在基于PDM的新型产品技术管理体系中,产品图纸不再具有将其他工程文件联系在一起的组织职能。取而代之的是零部件及相互关联的产品结构信息,也就是人们常说的产品结构树。包括产品图纸在内的各类工程文件都是通过产品零部件及产品结构这一平台而组织在一起。其管理框架如图2.2所示。
 
图2.2基于PDM以产品结构为核心的管理框架
 
 
    从图2.2中可以看出,通过PDM系统的产品结构管理平台将整个产品开发的各个业务活动及其生成的技术文件联系在了一起。一方面,各个业务过程需要这些信息时统一从系统平台中提取,任何信息的更改都将及时动态地反馈到系统管理的平台之中。另一方面,各个业务过程生成的有关产品结构的信息交由系统统一管理和监控;这样,就有效保证了各个业务过程提取所需要的信息时都是最新状态的结果。
 
 
    这一管理框架通过PDM系统的信息技术手段以产品结构为主线将传统开发模式下独立存在的所有工程文件相互关联在一起,将各类工程文件按产品配置要求与相对应的产品结构树挂接在一起,使整个产品开发的管理形成有机统一的整体。
 
 
2.2.2产品数据管理集成框架技术研究
 
    如何将经过多年发展和应用的CAD,CAPP,CAM等自动化“信息孤岛”技术进行一体化,实现CAD/CAPP/CAM各环节间信息的摄取、交换、共享和处理的集成,获得最大的应用效益,是PDM的基础和核心内容之一。
 
 
    产品开发中涉及到许多CAPP/CAM/CAD工具,这些工具既是数据的产生者,也是数据的使用者,为了便于数据的管理,保证数据的一致性和完整性,PDM需要把这些数据统一管理起来。图2.3所示是基于PDM的产品数据集成管理框架。
 
图2-3基于PDM平台的产品数据集成管理框架
 
 
    基于PDM框架的应用系统的集成主要可以分为以下几个模式:
 
    (1)接口模式:在应用系统工作的过程中,会产生一些数据文件,PDM系统通过该数据文件识别应用系统的进程变化。例如PDM与CAD做接口,对CAD在设计图纸中的明细栏产生的层次结构数据文件进行读取,能够自动生成设计BOM。
 
    (2)集成模式:通过PDM系统统一的基于产品结构的产品数据模型,保证应用系统和PDM之间数据的一致性,在这种模式中,应用系统成为产品数据管理系统的一个有机组成部分,PDM不仅与应用系统之间共享同一数据模型,而且可以协同工作,彼此提供服务。
 
    (3)封装模式:将应用系统作为一个对象处理,将对象的属性和操作方法定义到对象中。PDM的封装功能从宏观上解决了应用工具的统一管理、数据的统一接口问题。
 
 
2.2.3以项目管理为核心的产品设计过程管控技术
 
    PDM系统将业务流程和项目管理结合,构建基于项目管理模式的业务流程过程控制模型。通过项目管理系统实现对研发过程的管理。下面主要介绍项目团队管理、项目模板管理、项目计划管理、交付物管理等的实现。
 

    (1)项目团队管理
 
    在产品研发项目运行过程中,各个职能部门(如产品、工艺、采购、生产、质量、财务等)的相关专业人员都要参加项目,并且有自己专业任务分工,同时还需要一个统一的组织来进行管理。项目组织,就是为完成项目而建立的组织。项目组织成员在项目计划实施过程中具有非常关键的作用,每个项目组成员可以同时参与多个项目组。项目的组织决定了项目实施的成效。因此,对项目团队的管理主要是对项目组织的规划、设计、变更。
 

    根据项目涉及的主要领域及职责,设置项目组织结构。项目组织结构的一般形式如图2.4所示。项目组按领域划分工作组,工作组根据需求设置专业组。
 
图2.4项目团队管理
 
 
    (2)项目模板管理
 
    项目模板是根据企业的经验总结归纳出的典型项目计划,项目模板也是制定项目计划的重要参考依据,规范了研发项目阶段任务、关键任务、监控管理任务的具体要求。在以后新建类似项目时,可以根据这些模板进行派生、修改,从而能够简化项目分解工作量,能够方便快捷的制定项目计划。项目模板的结构总体按:项目、节点门、领域、执行任务分为四层,如图2.5所示。
 
图2.5项目模板管理
 
 
    (3)项目计划管理
 
    项目计划是项目组织根据项目目标的规定,对项目实施工作进行的各项活动作出周密安排。项目计划的实现包括工作分解结构(WBS)和项目控制计划等,将项目目标逐层分解成明确的阶段和任务,为项目进度计划控制打好基础。
 

    所有项目计划都存放在项目分类库中进行统一集中管理,各个企业的项目可以根据需要在项目分类库的目录中创建不同的目录层次来进行组织管理。项目委托人通过项目模板派生出半项目/任务计划,或者可以手工新建项目计划。然后再设置项目的主要信息,如项目任务的计划开始/完成时间、项目任务描述/验收标准、项目任务审核人、项目任务执行人等。管理形式为:项目主控计划、分解计划由项目执行团队管理,专业组月计划由各模块工作组管理。如图2.6所示。
 
图2.6项目计划管理
 
 
    (4)交付物管理
 
    项目及任务中相关的产品研发文档可直接定义在对应项目目录中,在任务或项目中可直接打开对应文档,且可约束文档必须经过生效流程发布生效后,任务或项目才可以提交。同时可以集中管理项目开发过程中产生的非产品文档,能够对文档进行分类存储和设定访问权限控制机制。
 
 
2.2.4基于PDM的集团公司统一物料编码管理技术研究
 
    中国化工装备总公司统一物料管理的首要步骤是统一物料编码规则,统一物料编码。本论文参考机械产品的通用编码方法,结合中国化工装备总公司的化工装备产品的特点,研究并提出了针对性的物料编码管理解决方案。主要包含物料编码规则的定义及物料编码的管理两部分,本节主要介绍物料编码规则的定义,物料编码的管理放到第3.5.8节论述。
 
    [编码适用范围]
 
    此编码规则涵盖了公司内部所有产成品、零部件、标准件、工装设备、原材料等,统一使用一个编码规则。编码的总原则是:凡属于本规则涵盖范围内的任一物料都应有编码且其编码唯一。
 
    [编码规则总体描述]
    编码为13位数字码1,如下图所示:
 


    [编码规则解释]
    编码的码段解释:

    (1)物料分类码:一位数字,表示属于哪种类别,如产品、部件、零件、标准件等。

    (2)物料大类:一位数字,表示各自类别的细分类,取值范围为1-9。

    (3)物料中类:二位数字,表示物料所属大类中的中类。

    (4)物料小类:二位数字,表示物料所属中类中的小类。

    (5)物料变型号:二位数字,标识由物料基本型号派生出来的变型,如因应用户要求或其它特殊要求只对产品局部作特殊设计,设计后与基型共存的产品。变型编号从01起顺次编码,对基型产品,该位取00。

    (6)流水码:四位数字,每次新产生一个物料,从物料所属小类中顺序分配一个流水码,取值范围0001~9999。

    (7)机构码:一位数字,用于标识物料的产生机构,如O代表总公司,1代表益阳橡机,2代表桂林橡机,3代表三明化机,依次类推。
 
 
2.2.5基于PDM的异地协同技术研究
 
    针对中国化工装备总公司的异地协同设计的需求,PDM首先从系统架构上要针对性设计,采用面向服务的架构(SOA)技术,允许中国化工装备总公司将系统中的各种逻辑组件(如文档管理、零部件管理、流程管理等等)以WEB服务(WEB services)的方式向外提供服务,异地的协同成员可以通过PDM客户端远程使用这些服务,就像在本地进行工作一样。
 
 
    相对于传统的C/S架构,基于SOA的系统执行效率较低。为了兼顾效率问题,PDM系统采用了动态混合部署机制,即在企业总部的局域网内,将系统部署为C/S架构,以提高绝大部分工作者的效率;同时,部署一到多个WEB服务器,向外提供PDM各功能组件的WEB服务以供异地协同者的PDM客户端访问。从而兼顾了效率与远程访问的问题。
 
 
    支持异地协同的网络拓扑结构如图2.7所示,整个系统共用一个统一的数据库,该数据库可部署在总部,分部可部署相关的文件服务器,就近存放日常使用的电子文件。
 
 图2.7支持异地协同的网络拓扑结构
 
 
    在SOA支持下,PDM提供了多种异地协同工具模块:

    (1)异地工作流管理模块,该模块支持通过VPN或专线远程接入系统,实现异地的即时审批等功能。

    (2)异地项目任务管理模块,该模块可以组织异地用户之间的协同设计,实现任务的异地的分配、接受、执行、提交、评审:

    (3)即时通讯管理模块,提供类似QQ的通讯功能,支持多个用户同时在线进行交流。

    (4)异地讨论区管理模块,该模块采用了外挂BBS系统实现,提供一个讨论区间,类似BBS网站,支持异地用户在讨论区发起问题、查看问题、发表对解决问题的意见等功能。
 
 
2.3本章小结
 
    本章针对中国化工装备总公司现有产品技术管理体系的缺陷和信息时代新的需求,论述了以产品结构为核心、面向过程和基于网络信息传递与驱动的新型基于PDM的产品技术管理体系,并基于此对中国化工装备总公司的PDM应用关键技术进行了研究。主要研究内容有:

    (1)应用PDM系统关键技术,针对中国化工装备总公司产品技术管理体系存在的主要问题和数字化时代的需求,构建了中国化工装备总公司产品数据管理理论方法及功能体系架构。提出了中国化工装备总公司以BOM为核心的产品数据管理和以项目管理为业务流程管理的解决方案。
 
    (2)结合中国化工装备总公司的集团公司的管理模式,设计了异地申请,统一管理的物料编码管理体系和基于互联网的分布式PDM群管理模式,可解决中国化工装备总公司各子公司和总公司之间的异地协同管理需求。