PDM技术的分析与新思考

 
面对网络化及电子商务的浪潮，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。PDM的出现为此提供了一种可靠的途径。国外PDM技术的推广应用明显提高了制造业产品的竞争力，获得了十分显著的经济效益。近年来中国企业实施PDM的效果并不尽如人意，对PDM理念的认识及其应用仍存在一些误区。
一、PDM的发展过程
　1． PDM的产生及含义

　CAD/CAM/CAE/PDM等技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于制造业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已日益成熟，但各自动化单元自成体系，彼此之间缺少有效的信息沟通与协调，出现了所谓的“信息孤岛”问题。在这种情况下，许多企业已经认识到：实现信息的有序管理将成为它们在未来的竞争中保持领先地位的关键因素。

　产品数据管理（PDM）正是在这一背景下产生的一项新的管理思想和技术。PDM可以定义为以软件技术为基础，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、物料管理系统、项目管理系统）的关键所在。

　PDM继承并发展了CIM等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源共享。

　PDM技术正逐渐成为支持企业过程重组（BPR）、实施并行工程（CE）、CIMS工程和ISO质量认证等系统工程的使能技术。 　　2．PDM的发展

　早期的PDM产品诞生于20世纪80年代初。在中国，PDM是20世纪90年代兴起的一项新技术，因其有效地实现了企业的信息集成和过程集成，在国内外得到了广泛的应用。目前，随着企业需求的扩大，PDM技术的研究与开发已相当普遍，现在全球范围的商品化PDM软件不下百余种。从现有的产品来看，PDM技术和相关产品的发展可以分为三代。

　（1） 第一代PDM产品　第一代PDM产品大多是由各CAD企业推出的配合各自CAD产品的系统。这一代PDM产品的功能局限在工程图纸的管理，集成的工具主要是专用的CAD系统。第一代PDM产品在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，但没有真正实现企业的数据和过程集成，同时第一代PDM产品普遍存在功能较弱、开放程度不高、集成能力不强的缺陷。

　（2） 第二代PDM产品　第二代PDM产品功能更加强大，少数产品真正可以实现企业级的信息集成和过程集成，同时软件的开放性、集成能力大大提高。这一代PDM产品明确了PDM在企业中的地位，即PDM系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据平台，各种CAx应用如CAD、CAPP、CAE的应用应当通过PDM进行集成，以PDM作为企业设计和工艺的数据管理中心和流程管理中心。

　PDM系统和其他管理系统如MRPII、MIS等是相互协作的关系，PDM主要负责企业的设计领域，为企业提供各种产品工程信息，MRPII主要管理企业的生产领域，而MIS系统主要管理企业的各种管理信息。通过一定的接口将PDM系统、MRPII和企业MIS系统连接起来，与自动化的制造系统相结合，构成了一个企业计算机集成制造系统（CIMS）。

　第二代PDM产品真正使PDM的概念深得人心，PDM的功能得到广泛认可，同时第二代PDM产品在技术上有巨大的进步，商业上也获得了很大的成功。目前市场上的PDM产品绝大部分属于这种类型。

　（3） 第三代PDM产品　随着技术的发展和Internet在全球的广泛应用，对PDM的发展提出了更高的要求。建立在Internet平台和基于WEB的开发技术逐渐应用到PDM领域。PTC公司的Windchill和UGS的基于Java平台的iMAN是第三代PDM产品的典型代表。

二、PDM的功能

　PDM技术的研究与应用在国外已经非常普遍。目前，全球范围商品化的PDM软件产品虽然有许多差异，但一般来说，大多具有以下主要功能。

　1.电子资料库和文档管理

　对于大多数企业来说，需要使用许多不同的计算机系统和不同的计算机软件来产生产品整个生命周期内所需的各种数据，而这些计算机系统和软件还有可能建立在不同的网络体系上。在这种情况下，如何确保这些数据总是最新的和正确的，并且使这些数据能在整个企业的范围内得到充分的共享，同时还要保证数据免遭有意或无意的破坏，这些都是迫切需要解决的问题。 　　PDM的电子资料库和文档管理提供了对分布式异构数据的存储、检索和管理功能。在PDM中，数据的访问对用户来说是完全透明的，用户无需关心电子数据存放的具体位置，以及自己得到的是最新版本，这些工作都由PDM系统来完成。电子资料库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些角色不同的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的角色使数据只能被已授过权的用户获取或修改。同时，在PDM中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。 　　

　2.产品结构与配置管理

　产品结构与配置管理是PDM的核心功能之一，利用此功能可以实现对产品结构与配置信息和物料清单（Bill of Materials）的管理。用户可以利用PDM提供的图形化界面来对产品结构查看和编辑。

　在PDM系统中，零部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数据与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，传统的BOM也可以利用PDM自动生成。

　PDM系统通过有效性和配置规则来对系列化产品进行管理。有效性分为两种：结构有效性和版本有效性。结构有效性影响的是零部件在某个具体的装配关系中的数量，而版本有效性影响的是对零部件版本的选择。有效性控制有两种形式：时间有效性和序列数有效性。产品配置规则也分为两种：结构配置规则和可替换配置规则。

　在企业，同一产品的产品结构形式在不同的部门并不相同，因此PDM系统还提供了按产品视图来组织产品结构的功能。通过建立相应的产品视图，企业的不同部门可以按其需要的形式来对产品结构进行组织。而当产品结构发生更改时，可以通过网络化的产品结构视图来分析和控制更改对整个企业的影响。

　3.生命周期（工作流）管理

　PDM的生命周期管理模块管理着产品数据的动态定义过程，其中包括宏观过程（产品生命周期）和各种微观过程（如图样的审批流程）。对产品生命周期的管理包括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转换到另一个状态时必须经过的处理步骤。

　管理员可以通过对产品数据的各基本处理步骤的组合来构造产品设计或更改流程，这些基本的处理步骤包括指定任务、审批和通知相关人员等。流程的构造是建立在对企业中各种业务流程的分析结果上的。

　4.集成开发接口

　各企业的情况千差万别，用户的需求也是多种多样的，没有哪一种PDM系统可以适应所有企业的情况，这就要求PDM系统必须具有强大的客户化和二次开发能力。现在许多PDM产品提供了二次开发工具包，PDM实施人员或用户可以利用这类工具包来进行针对企业具体情况的定制工作。

三、PDM的发展趋势

　（1）提供企业信息建模方法论和相应工具的支持　从PDM的发展来看，PDM是一门管理的技术，它和企业的实际情况密切相关，PDM是依托IT技术实现企业最优化管理的有效方法，是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物，是计算技术与企业文化相结合的一种产品，所以，PDM不只是一个简单的技术模型，实施PDM必须站在企业管理的高度，并给企业提供相应的方法论，建立一个正确的信息模型，为系统的实施打下坚实的基础。

　（2）广泛应用面向对象的系统分析和设计技术　 随着企业对计算机需求的不断扩大，企业计算机应用系统的开发越来越复杂，而利用传统的设计方法已经不能满足系统开发的需要，因为企业对系统的需求不可能一成不变：由于用户要求的变化、竞争形式的发展与加剧、规则的修改与调整、投资状况的变化、技术的迅猛发展等因素都会使系统需求不断地改变。而面向对象的方法因其抽象性和封装性的特点，使其能更好地确定系统的范围和目标，并能很好地适应未来的发展。所以，未来PDM系统的开发将广泛应用面向对象的方法。

　（3）基于Internet/Intranet平台的PDM产品　国际互联网Internet的运用已遍及全球，随着应用的深入，未来企业的商务活动将越来越多的在Internet和企业Intranet平台上进行，作为企业信息平台的PDM，如何适应这一发展，已成为急需解决的问题，所以，未来PDM产品的开发将越来越多地基于Internet/Intranet平台。

　（4）从传统的客户机/服务器结构转向三层结构　客户机/服务器结构的出现使计算机应用获得巨大的发展，但随着应用的深入，其固有的缺点和弊端也显露出来：网络资源的消耗大、系统的安装、配置、升级、维护、培训将耗费大量的人力和物力。三层体系结构是二层体系结构的发展和延伸，它把系统从逻辑上分为三层：用户服务层―完成描述逻辑 ，应用处理层―完成业务处理逻辑，数据存取层―完成数据存取逻辑。系统应用都集中在应用处理层，客户端只负责结果的显示，系统的改动只须在应用处理层修改即可，所以，三层体系结构较好地解决了二层结构所固有的问题，这就导致PDM的开发从传统的客户机/服务器结构转向三层结构。

　（5）系统的开放性　PDM是集成的技术，集成是其重要的特征。作为企业信息集成平台的PDM，必须管理企业各种应用系统产生的数据，使应用系统之间达到信息的交流与共享。但随着企业计算机应用的深入，将会有更多不同应用系统产生的信息让PDM进行管理，所以，PDM要适应未来的发展，必须为更多的应用系统提供标准化的接口。

　（6）支持快速定制和开发客户化系统　因PDM系统和企业自身的情况密切相关，实施PDM系统并不是经过简单的培训就可以使用，它必须有一个复杂的客户化过程。目前因PDM系统的标准化和企业管理的规范化正在逐步完善，所以，现在PDM的实施还处在“量身定做”的阶段，开发周期很长，耗费大量的人力、物力。由此可以看到，进行PDM系统标准化、模块化的开发，使PDM系统支持快速定制和开发客户化系统将是未来的研究方向之一。

　（7）分布式技术　基于网络的分布式计算技术也是近年来获得很大进步的技术之一。以分布式计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化的系统体系结构。

　在分布式计算技术的标准方面，一直存在着两大阵营，一个是以OMG组织核心的CORBA标准，另一个是以微软为代表的基于DCOM的ActiveX标准。目前这两大标准的争夺仍然没有结束，许多商品化软件同时支持这两个标准。

四、PDM与制造业信息化建设的关系

　1.PDM在制造信息系统中的作用与地位

　我国制造业仍然远没有彻底摆脱缺乏新产品创新能力的困境，这突出表现为产品开发周期长、市场响应速度慢。因此，CAD深化应用和信息化建设的全面发展必须面向设计创新与过程创新，必须及早进行管理的创新。PDM作为一种新的信息技术，出现的时间不长，便迅速得到制造企业的广泛关注，越来越多的企业在开始应用或者准备实施PDM。

　(1)大量的异构电子化文档无法用原有的手工方式、纸介质方式进行管理。

　(2)CAD、CAPP、CAM、MIS等是局部的、专门部门的应用系统，所产生的数据涉及产品的不同方面，信息很难在部门之间准确、可靠与安全地传递、共享。

　(3)由于部门之间存在业务上的差异，应用系统处理的产品信息难以沟通和交流。

　(4)信息的提取与管理也是问题。之所以在广泛应用了计算机辅助系统的今天，产品的开发周期仍然不能有效地缩短，是因为工程师们把相当多的工作精力花在对设计结果的处理上。

　企业的信息化在一定的意义上说就是企业的虚拟化和数字化，PDM作为管理与产品相关的所有数据的一门新技术，其应用与实施应该是解决上述问题的一个有效的突破口： 　　（1）PDM是数字化环境里的管理工具。

　（2）PDM是信息传递与沟通的桥梁　由于PDM有机地组织与产品相关的全部数据，因此它维护着产品的一个全局模型，并且保证了信息的唯一性和一致性，这就使得“在正确的时间把正确的信息以正确的方式传给正确的人”真正成为可能。 　　（3）PDM是制造业信息系统的集成平台　一个产品的诞生，一靠物化前的生成（构思、策划、设计），二靠制造的全过程使构思和设计物化成结果，因此需要产品技术与过程技术的集成。

　2.企业需要什么样的PDM

　我国制造企业竞争能力的焦点还在于提高效率，缩短开发周期。而就创新设计而言，如果说CAD提供了设计手段的话，真正的障碍还在于关于产品概念的创新和设计知识以及设计模式的创新，绝大多数的新设计都是变形设计。PDM的作用不仅在于对数据的组织，而且更应该关注这些组织起来的数据应该怎样用于产品设计与开发之中，从而使PDM成为企业的知识库和资源库。
PDM是一种使能技术，它提供了一种组织、管理和利用产品数据的模式、机制和能力，但它必须着眼于企业，落脚于实际应用。
因此，要使PDM系统真正在企业发挥作用，就必须经过一个实施的过程，使PDM的管理能力与企业的具体情况融合起来，成为本企业自己的PDM系统。

　3．企业应用PDM技术的几个误区

　（1）PDM系统与应用系统的区别　应用系统通常涉及某一方面的技术范畴，而PDM则是跨部门的管理系统，它们的技术特征不同，实施目标也不一样。

　（2）PDM管理的自动化　PDM的应用特别要强调人的作用，它提供的是一种人机混合作业的优化运行模式，为人在设计过程中的决策活动和设计活动提供提高效率和可靠性的支持手段。

　（3）PDM与管理模式的协调　PDM管理模式的建立过程，实质上是管理制度科学化的过程，也就是调整企业上层建筑，完善现有的生产关系，以适应CAD/CAPP/CAM技术创造的新生产力，既要兼顾原有的组织机构、管理方式、行为规范，又要考虑信息集成的要求和新的生产方式的特点。

五、结束语

　随着计算机应用的迅速发展，采用计算机辅助技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之路。PDM的应用能缩短产品设计周期，减少工程设计修改，加快产品投入市场进度，削减总成本。