机械CADCAM-第十章基于PDM的CADCAM集成技术.ppt

第一节产品数据管理技术概述,一、产品数据管理的基本概念 二、PDM系统的体系结构 三、PDM的主要功能,一、产品数据管理的基本概念,1、产品数据管理技术产生的背景 2、PDM技术的形成 3、PDM的定义 4、基于PDM实现CADCAM集成的意义 5、PDM技术的发展产品全生命周期管理技术, .产品数据管理技术产生的背景,随着CAD/CAM是技术在制造业的广泛应用，大量的产品数据都是以数字化的形式存在、处理和传递，传统的采用纸质文件的设计管理方式发生了巨大的转变，企业已进入了以数字化技术为核心的数字化产品开发的新的阶段。不同CAD/CAM系统生产的数据格式各不相同，而且数据种类繁多，数量巨大，关系复杂，不同的CAD/CAM系统形成了许多“信息孤岛”，信息难以交流和共享。,信息技术的进步和企业面临的巨大的生存和竞争的压力，迫使企业面临一些亟待解决的难题： (1)建立统一的数据存储与管理平台 (2)复杂产品集成模型的定义和描述工具 (3)跨部门、跨企业的数据访问控制 (4)对数据生成与更改历史的记录与管理 (5)集成的产品数据与过程管理 (6)支持“信息孤岛”信息集成的企业集成框架,在数字化的产品开发过程中，以上问题已经严重阻碍了企业的发展，企业迫切需要一种具有下述功能的信息基础平台： 1)合理地组织、管理产品生命周期中形成的各种产品描述数据，为产品开发人员提供一个透明、一致、安全、实时的产品信息共享环境。 2)为各种应用系统提供一个集成的框架，实现多专业、多领域、多阶段的产品的集成建模与管理。 3)支持协同产品开发，为产品开发提供一个并行的、跨部门、跨专业、跨地域的协作环境。,2PDM技术的形成,第一代： 20世纪80年代初，一些大的CADCAM软件厂商在已有的CADCAM系统中添加了工作组级的数据管理模块TDM 。,第二代PDM产品： 如EDS公司的iMan、美国SDRC公司的Metaphase等。增加了如产品生命周期管理、产品结构与配置管理、数据的发布更改流程控制、应用系统集成管理等新的功能，并初步实现了部门级到企业级的信息与过程集成等。,1997年2月，OMG组织公布了PDMEnabler标准草案，为标准化PDM产品的发展奠定了基础。 如今，PDM技术已经进入以协同产品商务(CPC)、协同产品定义管理(cPDM)、产品全生命周期管理 (PLM)等为代表的新一代PDM产品。从单一企业的信息与过程集成，发展到跨产品供应链的、产品全生命周期的协同管理。,3PDM的定义,CIMdma： PDM是管理所有与产品相关的信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。,GartnerGroup公司的DaveBurdick在所作的“CIM策略分析报告”一文中将PDM定义为： “PDM是一种使能技术，它在企业范围内构筑一个从产品策划到产品实现的并行协作环境(由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成)。一个成熟的PDM系统可使所有参与创建、交流、维护设计意图的人员，在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，包括图纸与数字化文档、CAD文件和产品结构等。”,UGS公司的定义： “PDM系统是一种软件框架，利用这个框架可以帮助企业实现企业产品相关的数据、开发过程以及使用者的集成与管理，可以实现对设计、制造和生产过程中需要的大量数据进行跟踪和支持。”,OMG组织在PDM Enabler Vl3中对PDM的说明为： “PDM是一种软件工具，用来管理各种工程信息，支持产品配置和产品工程过程的管理。工程信息包括了数据库对象和文档对象，这些信息与特定的产品、产品设计，或者产品族、生产过程、工程过程等相关联。工程过程支持工作流管理、工程更改和通知管理。在许多制造组织中，PDM是产品开发活动的中心的工程信息存储仓库。,从以上PDM的定义和说明可以看出： PDM是管理产品生命周期中产品定义信息的电子仓库；它是CADCAM等应用工具的集成框架；它为产品开发提供一个并行的协作环境。PDM是以软件、计算机网络、数据库、分布式计算等技术为基础，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，提供产品全生命周期内的信息管理，为企业建立一个并行的协同工作环境。,4基于PDM实现CADCAM集成的意义,可以消除企业中不同部门对产品信息理解的差异，消除地理位置的影响，提高信息查询的速度，保证产品信息的安全，将信息的产生、审批、更改过程纳入统一的管理中。 企业实施PDM能够缩短产品研发周期，优化企业流程，保证设计与制造的准确性和一致性，降低制造成本，提高设计质量，管理工程变更过程及其范围和影响。,PDM还是企业实施项目管理、全面质量管理的重要手段和工具，并逐步发展成为面向产品全生命周期的，包括产品市场、概念设计、工程设计、测试、生产过程准备、制造、装配、销售、维护、产品回收等各个环节中所有与产品相关的信息与过程的管理平台。 PDM正逐渐从 “企业竞争力技术”转变为“企业竞争必备技术”。,三、PDM的主要功能,(一)电子仓库管理 (二)文档管理 (三)产品结构管理 (四)产品配置管理 (五)项目管理 (六)用户与组织团队管理 (七)工作流与过程管理 (八)系统集成 (九)系统安全与权限管理 (十)系统管理,(一)电子仓库管理,PDM中的电子仓库(DataVault)提供统一的产品数据存储和控制机制，为企业各部门、项目组和用户提供网络化的、虚拟的电子文件柜。使用者将通过PDM提供的统一界面完成所有操作，而无需了解实际物理的存储位置和存储方式，实现信息透明、过程透明。电子仓库一般是由分布或集中的数据库系统和文件服务系统组成。,(二)文档管理,“文档”可以看作是描述产品特定信息的各种相关文件的逻辑容器，它具有一定的特性，称为“属性”，保存在电子仓库的数据库中；还具有若干各种格式的内容文件，保存在电子仓库所对应的文件服务器中。一个文档可以引用其它的文档或被PDM中的其它各种数据对象所引用，以描述产品的不同特性。图10-4为文档对象的构成示意图。,(三)产品结构管理,产品结构以树状形式描述，树中各个节点分别表示部件或者组件，叶节点表示零件，一般以图示的方式直观的反映差品、零部件之间的层次关系。,零部件的对象管理 零部件分类、零件族管理 零部件编码管理 零部件版本管理 产品结构树管理,(四)产品配置管理,按照ANSIEIA-649标准中的定义，配置管理(CM)是“一种管理过程，用来在产品的整个生命周期中，建立和维护产品的需求、设计和行为等信息，与 产品的性能、功能和物理属性等的一致性。” 简单地讲，CM是应用于产品整个生命周期中的一种活动和过程，它提供对于产品的功能、性能和物理属性等的标识和控制。CM的基本目的是保证产品按照预期的设计完成相应的功能，准确、详细地标识和记录产品的物理结构和组成，使得产品可以被重复制造，并满足预期的使用性能、维护、维修和更换等需求。,在PDM中，CM以电子仓库为底层支持，以材料清单(BOM)为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理。 产品配置管理能够建立完整的BOM表，实现其版本控制，保证产品数据的安全性和完整性，高效、灵活地检索最新产品数据，使企业各部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置，对应不同阶段的产品定义，生成相应的产品结构视图。,(五)项目管理,项目管理是为完成一个预定的目标，对任务和资源进行计划、组织和管理的过程，它需要满足时间、资源或成本方面的约束。企业所有的活动都是围绕某个产品的设计、制造或者某项技术研究开发进行的，如新产品型号的研制、技术专题研究等，这些活动都可以作为项目来进行管理。,PDM中项目管理的重点是在产品开发过程中实现项目计划、组织及相关数据的管理与配置，进行项目进度跟踪和计划反馈。其主要功能包括项目整体管理、项目计划管理、项目组管理、任务分发与执行、项目流程管理、项目进度跟踪、项目数据管理。 到目前为止，项目管理在PDM系统中正在不断完善。许多PDM系统通过与商用的项目 管理软件实现集成，提供设计过程中的项目管理功能。,(六)用户与组织团队管理,(1)用户基本信息管理 (2)部门管理 PDM系统可以围绕部门进行数据的组织、用户权限的分配、项目或流程的管理等。 (3)项目团队管理 项目管理是一种动态的管理方式，一般可以围绕企业中的项目或型号建立项目团队，指定各小组的负责人和参与者，按照用户的职责定义项目角色，进行任务分配和权限管理。,(七)工作流与过程管理,企业在进行产品开发时通常会制定相应的产品开发流程，如新产品研发流程、设计审批流程、工艺会签流程、设计更改流程等，图10-13为一个典型的企业产品工程设计、制造流程。 在产品开发过程中，几乎所有的工作都可纳入到一定的工作流程中，设计人员依据收到的任务开展工作，采用适当的CADCAM工具完成设计工作。产品数据在任务执行过程中被建、修改和完善，并按照设计过程规定的顺序随设计任务在设计人员间传递。,PDM中的工作流与过程管理工具，能够帮助企业实现产品开发过程的建立、执行、控制与管理，自动跟踪和控制产品的设计和修改过程，实现数据的自动提交、传递、修改和通知，并记录历史数据。过程管理技术可以增强产品开发的自动化程度，将设计中的人、信息、活动、权限、工具紧密结合，实现在信息共享、工具集成之上的企业过程集成。为实现以上目标，PDM的工作流与过程管理主要包括数据对象工作流管理、任务管理、生命周期状态管理、工程更改管理等功能。,(八)系统集成,PDM系统作为企业产品信息的集成平台，需要集成CADCAM、CAPP、企业办公自动化系统、ERP、项目管理等应用系统。PDM厂商通常会针对市场上典型的各类软件进行集成开发，以集成套件的形式提供给用户。用户则根据企业已有的系统进行选配。,(九)系统安全与权限管理,PDM存储和管理企业核心的产品技术信息，控制产品研发项目的执行，每天发布设计任务和设计流程，所记录的设计历史数据构成了企业宝贵的知识财富。任何形式的数据破坏或丢失，都会对企业造成不可估量的损失。因此，PDM必须具有强大的系统安全防护能力和权限授权与管理机制。,1用户登录与身份认证 2角色管理 3安全策略管理 4数据加密 5数字签字 6系统日志 7数据备份与灾难恢复管理,(十)系统管理,一般PDM系统会提供相应的系统安装与配置工具，针对不同企业的实施工作，还提供了系统数据建模及二次开发工具。 系统建模工具允许用户在进行高级系统开发时，对PDM已有的对象类型进行客户化定制，用户无需编程，通过图形化的工作界面即可定义对象类型、对象关系、对象属性等。,第二节 基于PDM的CAD/CAM集成技术,一、基于PDM的CAD/CAM集成总体结构 二、基于PDM的CAD/CAM集成的实现 三、PDM的实施方法与组织,一、基于PDM的CAD/CAM集成总体结构,1 CADCAM集成的目的 2 基于PDM实现CADCAM集成的方法与技术 3 基于PDM的CADCAM集成总体构架,1、 CADCAM集成的目的,(1)统一的产品定义与信息共享 (2)开发过程的统一管理和控制 (3)应用工具集成,2 基于PDM实现CAD/CAM集成的方法与技术,(1)集成方式 应用封装 接口交换 紧密集成 (2)集成的关键技术 统一的产品、过程、资源模型。 项目工作流管理模型。 应用系统封装器开发。,3 基于PDM的CAD/CAM集成总体构架,二、基于PDM的CAD/CAM集成的实现,1CAD与PDM集成 2CAE与PDM集成 3CAPP与PDM集成 4CAFD与PDM集成 5CAM与PDM集成,1CAD与PDM集成,CAD系统是整个产品工程设计的源头。设计人员依据产品开发的流程，从PDM中获取产品设计任务书及相关设计要求，完成产品的三维模型设计和二维工程图绘制，设计结果以三维模型、二维工程图的形式提交到PDM中。产品的属性信息和装配关系，可以通过程序接口提取到PDM中，生成产品结构树。在CAD与PDM紧密集成的系统中，PDM对产品的属性信息、装配管理等的修改，通过集成接口自动更新到CAD模型中，使两者保持一致。,在PDM系统中还可以集成异构CAD系统的浏览工具，不需要安装和运行CAD软件，就可以在PDM中直接浏览产品的三维或二维模型。,2CAE与PDM集成,CAE系统根据从PDM中获取的产品模型文件，进行产品的运动学、动力学、有限元等分析计算，计算的结果以分析计算结果文件的形式保存到PDM的文档电子仓库中。 由于CAE系统涉及的领域十分广阔，分析计算的结果数据量巨大，难以采用通用的可视化技术进行浏览，因此，通常只采用应用封装的方法实现CAE软件的集成。,3CAPP与PDM集成,产品工艺路线是实现设计、制造集成的关键信息。 CAPP系统所生成的工序、工步信息与产品的结构配置有着密切的关联。因此，CAPP系统应当采用紧密集成的方式实现与PDM的集成。 CAPP系统从PDM系统中提取产品属性信息、产品装配结构，从PDM或ERP中获取加工设备、工艺装备、原材料等制造资源信息。,产品的工艺信息参与产品的配置过程，随着产品结构的变化，对工艺过程进行配置。工艺设计的结果通过工艺BOM传递到ERP、MES系统中，实现设计与制造过程的集成。 工艺设计中的各种工艺任务、设计流程和设计权限则可采用PDM中的项目管理、过程管理和权限管理功能进行控制。,4CAFD与PDM集成,工装设计系统需要从PDM的文档电子仓库中获取产品的三维或二维模型文件，从产品对象库中获取产品的基本属性信息，从工艺信息库中获取工艺信息，进行夹具、刀具、量具的设计。设计结果以工装模型文件的形式保存在PDM的文档电子仓库中，同时从工装模型文件中提取工装的属性信息，保存在产品对象库中，并与产品结构、工艺过程模型等进行关联，构成产品设计模型、制造工艺模型、工艺装备模型间的全面关联，以保持产品结构配置以及工程更改时相关模型的一致。,5CAM与PDM集成,CAM系统从PDM中获取产品的模型文件和工艺、工装信息，完成加工刀具轨迹文件的计算和NC程序的生成，并进行加工过程的仿真。NC程序采用文档的方式保存在PDM系统中，同时与产品结构和工艺信息模型相关联。,1PDM系统实施的目的和意义 2PDM系统实施的方法和步骤 3PDM系统实施的主要内容,三、PDM的实施方法与组织,1PDM系统实施的目的和意义,(1)产品信息的标准化 (2)产品信息的系统化 (3)管理制度的规范化 (4)企业流程的合理化,2PDM系统实施的方法和步骤,3PDM系统实施的主要内容,(1)PDM选型与工作环境配置 (2)电子仓库规划与配置 (3)组织机构规划与权限管理 (4)项目管理 (5)文档的分类与管理 (6)产品结构管理 (7)产品配置管理 (8)设计、审批、工程更改流程,