面向敏捷制造业的PDM技术

    1 敏捷制造
    1-1 产生的背景

    制造业的生产模式处于不断的变迁和发展之中，二十世纪初竞争的焦点是成本，由此产生的是大批量规模化的生产方式；七十年代中期竞争的焦点是质量和整体效率，柔性自动化生产是主要的生产方式；而二十一世纪市场的要求是多品种，小批量具有动态多变的特点，因此敏捷制造被认为是主要的生产模式，提出敏捷制造的根本思想是以变应不变，其根本特点是快速响应。因此敏捷制造企业具有灵活多变，快速响应，质量好等特点。随着敏捷制造的提出，全球迅速掀起一股热潮，在美国出现了很多的研究机构，并将研究成果应用于企业生产取得了成效。如：1995年美国在洛克海德航空公司建立了“制造系统的敏捷基础设施网络”目前已取得令人瞩目的成绩。美国科学家提出敏捷制造主要是基于三方面的原因。一是社会多元化和个人化的发展；二是商务环境变化超过企业跟踪调整的能力；三是美国信息技术比较发达。计算机及通讯技术的迅猛发展，进一步为敏捷制造创造了技术条件。

    1-2 实施的关键

    敏捷制造的实现是通过利用信息时代的计算机网络和信息处理技术，将分布在不同地域的各类企业组建动态联盟形成虚拟公司进行优势互补而实现的。因此实施敏捷制造的关键是建立虚拟企业即动态联盟和虚拟制造也称拟实产品开发。企业在实施敏捷制造需要采取以下措施：

    (1) 企业内部建立层次清晰、扁平，权利下放动态的组织方式；

    (2) 组成开放的动态联盟和虚拟公司；

    (3) 充分重视人的因素，树立以人为本的现代理念；

    (4) 强调技术创新；

    (5) 将动态多变的组织，人才和高新技术集成。

    敏捷制造技术特点可以分成两大类：一是从企业组织L 结构和管理L 营销策略的角度实现，二是从技术的角度实现。实施敏捷制造具体所涉及的各项技术中将有赖于信息技术的应用。

    信息技术随着网络技术的发展，不仅是制造业的决定因素而且是最活跃的的驱动因素。因此敏捷技术的关键是充分运用信息技术。

    2 信息技术

    随着知识经济时代的到来，信息这一要素正在取代历史上在制造系统占据主导地位的物质和能量两大要素，而迅速上升为制约现代制造系统的主导因素，并成为现代制造业中最重要的资源和最宝贵的竞争要素。信息技术在促进21世纪制造技术发展过程中的作用是第一位的。制造系统的信息流包括两大主线(如图1所示) ：一是产品信息的处理和加工；二是生产计划和管理信息的制定和调整。如何对这些信息进行技术管理，使制造生产体现敏捷性，PDM技术具有特别重要的意义。

    3 PDM技术

    3-1 技术实质

    七十年代，随着电子技术及计算机的发展，出现了CAD、CAPP、CAM、MRP 等单项自动化技术，但由于市场对敏捷化的要求，这些单项技术应用只能在局部改善企业的工作效率，并不能从根本上改变传统的串行的工作模式，因此PDM应运而生。

    PDM是用来管理所有与产品有关的信息(包括零部件信息、配置信息、文档、CAD文件、受权信息等)和所有与过程有关的信息(包括过程的定义和管理以及受权和分布信息)的技术。它具有集数据库的管理能力、网络的通讯能力和过程的控制能力与一体，实现在分布式环境中群体活动的信息交换与共享并对设计过程进行动态调整和监控，还能很好地支持多功能设计队伍的协同工作。在敏捷制造技术中，PDM不是一个单一的应用技术，而是将企业过程数据和应用联系在一起的信息基础设施。因此被用与集成化产品开发系统的管理框架。

    3-2 满足的要求

    目前面市的多数PDM软件具有图档管理，流程管理，项目管理等基本功能。企业开发的PDM系统设计也局限于设计阶段工程信息管理而不能很好的适应敏捷制造和虚拟环境下的产品开发尤其是制造过程的需要。面向敏捷制造的PDM，还应具有如下几方面的功能：

    (1) 异构PDM数据管理，实现PDM系统的联邦机制；

    (2) 集成不同环境下的应用系统；

    (3) 动态用户管理和网络安全保障；

    (4) 支持并行设计，为不同的异地用户提供适时交流，协同工作的环境。

    总之，面向敏捷制造的PDM集成平台应是一种具有可重构、可重用和规模可变性的信息集成平台。

 3-3 研究现状及意义

    PDM是八十年代出现的新技术，历经20多年的发展日趋成熟。在美国，近50%的企业应用PDM 技术。在我国也有10多年的研究，并被很多企业运用，取得良好的经济效益。如：北京北人印刷机械股份有限公司是国有企业中第一个应用PDM作为集成平台的企业，其PDM系统集成方案如图2，该系统将CAD、CAPP、CAM等系统进行封装，由PDM对其进行权限和数据管理，从而实现设计信息的集成。由于PDM侧重于设计信息的管理，对生产库存采购的管理则通过MIS系统管理，两个系统的数据结构不一样，数据交换可以通过数据接口的形式来实现。在此环境下，新产品开发改变了原产品开发人员的组织方式，由行政科室(设计科、工艺科、标准化室) 改为以产品为单位，由设计、工艺、标准化等人员组成的项目组。使设计工艺标准化审核等工作打破了行政组织，减少了行政部门之间的信息不畅。

    实施PDM后，新产品设计周期比原来缩短15%-25%；变型产品设计因借用率较高(可达50%-80% ) ，周期比原来缩短30%-50%；工作量减少70%以上。其他还有大连机车厂、科龙公司等在实行PDM后都收到很好的效益。当然我国企业信息化程度不高，在具体实施的过程中，还有很多深层次的问题有待于解决。如获得管理者的支持，形成强有力多功能的部门，PDM供应商提供的技术服务，分布实施的一些步骤，标准化工程及人的因素等。

    3-4 建立PDM应注意的问题

    商业软件必须进行二次开发才能满足企业的具体要求。因此企业在建立PDM的集成化产品开发环境会涉及以下几个问题：

    3-4-1 PDM的选型

    PDM的选型需要在价格、功能、应用的方便性、实用性、供应商可提供的技术支持等方面全面考虑，其中最重要的就是PDM与企业现有的Cax应用系统的集成。它包括PDM/CAD接口的设计；PDM/ERP接口设计等；

    3-4-2 PDM的中间件技术

    中间件是处于两种或多种软件之间的传递信息的软件。目前采用基于ORB的CORBA技术更利于向Internet技术延伸。

    3-4-3 PDM的数据管理

    如何有效，可靠管理PDM系统海量的数据将是一个艰巨任务。基于网络式数据库原理集成PDM 系统更符合敏捷制造的要求。

    此外企业建立PDM时，应坚持“效益驱动”的原则，联系实际，找准主要矛盾，如生产周期长、质量不稳定、成本高等，与高校合作快速将科技成果转化为生产力，并加强对人才的培训，提高企业的应变能力和管理水平。

    4 结束语

    随着计算机技术为核心的信息技术的迅速发展及其在制造业的广泛应用，信息技术与制造技术的融合正成为机械制造技术发展的主要方向之一。信息技术应用的程度将决定着制造业的竞争水平。因此，在新的经济时代，我国企业应加大信息技术建设的力度A 针对其关键技术加强研究，以尽快提高我国制造业的水平。此外实现敏捷制造的PDM一个很重要的问题是如何将企业现有的集成化信息系统与外部市场和客户需求实现无缝集成，我国很多企业内部信息系统已达到了很高的集成度和信息的自动化处理能力，但由于最初的技术限制，目前对于大量外部信息不能实现自动采集和快速响应，因此企业应进行信息的标准化和信息交换标准(如STEP)中的研究，建立开放式体系结构。