先进制造技术(产品数据管理).ppt

,产品数据管理 PDM (Product Data Management) 清华大学制造工程研究所 郁鼎文,研究生课程：先进制造技术专题,产品数据管理 (Product Data Management),CAX/PDM/ERP的集成,PDM的实施与应用,2,1,3,4,PDM的发展趋势,PDM的主要功能,PDM概述,5,1.1 PDM技术的起源 1.2 PDM的基本概念,1、PDM概述,1.1 PDM技术的起源,现代企业的目标 T：缩短产品研发周期 Q：提高产品质量 C：降低开发成本 S：完善维修服务 E：利于环境保护,企业面临的挑战 产品更新换代加快 用户需求多样化、个性化 多品种小批量生产比例增大 大市场大竞争 竞争的国际化和全球化,1.1 PDM技术的起源,1.1 PDM技术的起源,过去，我们的上海牌、解放牌一跑 就是三十年，没有市场压力，也不 需改型，因此更不需频繁地处理信息,今天，我们的VCD、DVD、PC通常只有几个月的市场生存周期,没有先进的信息处理 工具，做起事来总是事倍功半。成功与失败也许只有半步之差。能够领先上市半个月，意味着空旷的土地任凭驰骋,1.1 PDM技术的起源,现代企业的压力与需求,外部 国际化合作 全球化竞争 用户的个性化需求 内部 业务流程的优化或重组 产品品种的调整与标准化 接近用户和面向市场,信息化 数字化 全球化,企业的压力与需求,1.1 PDM技术的起源,市场竞争的压力驱动企业资源的调整,产品生命周期的变化,-2,0,2,4,6,8,10,0YR,5YR,10YR,15YR,20YR,25YR,30YR,30年,需 求 量,企业资源的分布,0,2,4,6,8,10,资 源,研发,生产,销售,1.1 PDM技术的起源,不断引入新技术提高企业的运行效率,0,50,100,150,200,250,300,350,手工,DBAU,MRPII,CAX,PDM,设计信息搜集,设计信息处理,管理信息搜集,管理信息处理,1.2,2.14,2.60,7.5,效率=1.0,1.1 PDM技术的起源,我们看到了不断延伸的计算机应用成果,CAD,CAPP,CAM,CAE,OA,P D M,计划,ERP,财务,生产,销售,物资,M R P II,BOM,Notice Mail Query,1.1 PDM技术的起源,大量产品电子图档的产生 信息孤岛的形成 传统工作模式的改变 企业业务流程的重组 .,变革引起的新问题,1.1 PDM技术的起源,存在问题：各部门信息不畅 结果：影响产品开发周期 数据一致性差 影响产品开发质量,传统工程设计部门的工作模式,1.1 PDM技术的起源,企业现存的主要问题,查询文件比较困难、浏览图形很不方便 不能对图纸进行统计（工作量等） 信息共享程度低、传递速度缓慢 安全性差，容易被非法调用、修改和盗走 版本很难控制，引发了数据一致性和有效性的麻烦 对于同一产品众多的零部件之间的相互关系难以理顺,1.1 PDM技术的起源,传统的图文档管理系统 以图文档为核心的PDM系统 以零部件为核心的PDM系统,PDM技术的兴起,PDM技术从八十年代兴起至今，有了一段不短的发展历程。近年来，随着国内企业信息化的逐步深入，PDM正被越来越多的企业所重视,1.1 PDM技术的起源,1.2 PDM的基本概念,PDM是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术 CIMdata，Ed Miller,相关信息：描述产品的各种信息，包括零部件信息、产品结构配置、CAD模型、工艺路线、审批信息等 相关过程：过程的定义和管理，包括审批过程、发放过程、更改过程等 狭义上讲：PDM仅管理与工程设计相关的领域内的信息,1.2 PDM的基本概念,PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品开发环境（由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户等构成）的关键使能技术 Gartner Group，D. Burdick,广义上讲：PDM可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求、研发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等全生命周期的产品信息，并使产品数据在整个生命周期内保持一致、共享及安全,1.2 PDM的基本概念,PDM的定义,PDM是一门基于软件的综合技术，用于管理与产品相关的所有信息和过程 这些信息包括描述和定义产品的任意数据，如CAD/CAM/CAE文件，材料清单BOM，结构配置，商务文件，销售订单，数字表格，价格数据，供应商情况等等；相关过程则包括各种信息处理流程，涉及审批、授权、安保、商务标准及惯例的规则和例程，工作流程等,1.2 PDM的基本概念,PDM的作用,加速贯穿于整个产品生命周期的信息流通，帮助从工程师、NC技师到会计、销售人员的各个部门及时获取最新的动态数据,1.2 PDM的基本概念,PDM的应用范围,1.2 PDM的基本概念,PDM的基本作用：跨平台软件集成,在不同部门可采用不同方 式加入PDM系统，用不 同的工具访问同种数据， 推动产品数据的不断变化,1.2 PDM的基本概念,PDM技术的发展,数据库,面向对象,分布式 PDM,互联网 JAVA,面向文档 Document,面向数据 Data,面向开发 Develop,面向决策 Decision,图档分类 读写权限 查询报告 电子审批,应用集成 版本跟踪 产品配置 汇总报表,项目管理 异地设计 审核批注 过程自动,统一界面 产品可视 ERP集成 支持供应链,1.2 PDM的基本概念,PDM的体系结构,1.2 PDM的基本概念,提示：,实际上，PDM系统已远远超出一般的管理软件范畴，而成为越来越多的用户所认可的一种事实上的集成平台或框架 它不仅提供对异构软、硬件平台的支持，同时提供分布式通信服务、信息服务与集成服务 为CIMS、CE、虚拟制造、业务过程重组、敏捷制造等先进制造技术的实施提供了必要的支撑环境,1.2 PDM的基本概念,2.1 电子仓库与文档管理 2.2 产品结构与配置管理 2.3 工作流与过程管理 2.4 项目管理 2.5 其他功能,2. PDM的基本概念,2.1 电子仓库与文档管理,电子仓库的概念 电子仓库是在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据（管理数据的数据）库及其管理系统 它保存所有与产品相关的物理数据与文件的元数据，以及指向它们的指针,存放物理文件的文件系统和目录,存放物理数据的数据库记录,文档管理的概念 利用电子仓库来管理存储于异构介质上的产品电子数据文档 文档管理的内容 实现文档的层次与联系控制 通过权限控制来保证产品数据的完整性与安全性 提供快速有效的信息访问 实现以产品数据为核心的信息共享,2.1 电子仓库与文档管理,信息范围 产品信息：CAD/CAPP/CAM/CAE的文件、材料清单BOM、产品配置、技术文件、工艺表格、生产成本、供应商状态等 过程信息：加工工序、加工指南、有关批准、使用权、安全、工作标准和方法、工作流程、机构关系,2.1 电子仓库与文档管理,文档分类 图形文件：产品三维、二维图形等 文本文件：技术说明书 数据文件：有限元分析、机构运动学分析、测试报告 表格文件：产品定义信息（基本属性、特征参数），工艺属性（零件分类、加工方法、使用设备工具） 多媒体文件：图片,2.1 电子仓库与文档管理,特征属性 特征属性是与设计制造活动有关，是面向设计和制造的。同时反映设计者和制造者的意图 基本特征属性：与产品对象管理有关的信息集成 材料和加工特征属性：与产品对象材料和加工方法有关的信息集合 版本特征属性：版本号、版本名称、版本描述 配置属性：配置规则、配置使用的版本状态、配置条件,2.1 电子仓库与文档管理,产品不同阶段涉及的文档,产品概念设计阶段涉及的文档 客户洽谈信息和客户需求信息 产品的概念设计图纸与文档 产品的可行性报告和价格、成本预算报告 市场上同类产品的技术、竞争力报告 产品开发的项目计划与测试计划,产品工程设计阶段涉及的文档 产品的设计图纸、技术要求和零件BOM清单 产品的工艺、工装信息 产品设计文档的更改、发放信息 产品制造相关的文档，如NC代码,产品制造阶段涉及的文档 用于产品制造的BOM表、原材料清单、刀具/工具列表 NC程序以及相关加工工艺文档 与制造相关的工时定额文档 用于产品加工的指导性文档,产品运行阶段涉及的文档 用于产品制造的BOM表、原材料清单、刀具/工具列表 NC程序以及相关加工工艺文档 与制造相关的工时定额文档 用于产品加工的指导性文档 产品测试、质量监督文档,2.1 电子仓库与文档管理,统一管理 各种资料 包括说明 书、手册 扫描图纸 三维模型 更改单、 加工程序 产品配套 信息等等,各种资料统一一份，各个部门之间 不仅实现数据共享，而且消灭混乱 现象，确保资料的更新及时覆盖企 业全部,电子仓库：统一管理产品数据,2.1 电子仓库与文档管理,提供数据的集中管理、安全保密、多用户并行访问和防止多人同时修改（Check in/Check out）,2.1 电子仓库与文档管理,一、概念 以电子仓库为底层支持，以材料清单为其组织核心 对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理 根据用户的个性化需求，采取相应的配置规则进行产品配置 能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品结构或配置结果,2.2 产品结构与配置管理,二、产品结构与配置管理的内容,统一的产品结构描述 统一的材料清单（BOM） 系列产品管理（配置）,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,面向功能的产品结构向面向装配的产品结构转换,2.2 产品结构与配置管理,面向功能的产品结构向面向装配的产品结构转换原理,设计视图,装配视图,2.2 产品结构与配置管理,自行车后轮 装配体,版本B,版本A,后轮1,后轮2,后链轮,版本A,版本A,版本A,版本B,版本C,1998/01/01,1999/01/01,1998/01/01,1999/01/01,1998/01/01,1999/07/01,1999/10/01,用有效日期控制产品结构配置,2.2 产品结构与配置管理,Main Model,Model LS,Model LX,Model LXi,1.5 L 2 Door,1.5 L 4 Door,1.5 L 4 Door Manual,1.8 L 4 Door Auto,1.5 L 4 Door Auto,1.8 L AirCon Radio,2.0 L AirCon Heater,3.0 L AirCon Sun Roof,3.0 L ABS CD Audio,对于同一系列的产品 各型号之间通常的差 异并不是全部，而是 在于部分部件和零件 的不同,例如，对于汽车而言 不同型号可能只是发 动机的不同，制动系 统的不同，或者。,PDM支持结构配置，从而实现 系列产品管理和新型号的快速 成型。,2.2 产品结构与配置管理,轻型轿车产品结构树,产品配置条件,A12000/B 发动机,A20000/B 发动机,A16000/A 发动机,A50000/B 面板,A30010/A 变速箱,A30010/B 变速箱,A51001/B 立体声,A51002/B 单声道,A51003/B 挡板,P090/B 普通天线,P095/B 电子天线,当“发动机”=12000,当“发动机”=16000,当“发动机”=20000,当“变速箱”=手动,当“变速箱”=自动,当“收音机”=立体声,当“收音机”=单声道,当“收音机”=无,当“收音机”!=无&“天线”=普通,当“收音机”!=无&“天线”=电子,发动机：12000 16000 20000 变速箱：手动 自动 收音机：立体声 单声道 天 线：普通 电子,2.2 产品结构与配置管理,轻型轿车产品结构树,2.2 产品结构与配置管理,2.2 产品结构与配置管理,产品结构视图,产品 配置,B1/机加工件,B2/注塑件,B3/原材料,B3/原材料,这是一个比较完整的产品结构树，红字对应一个文件夹，每个文件夹里包含了许多相关数据及文件,一个产品结构树及相关文档,2.2 产品结构与配置管理,概念 面向某类或某几类数据对象的多个过程的有序组合称为一个工作流，也即用以定义和控制数据操作的基本过程 内容 实现产品的设计与修改过程的跟踪与控制 工程数据的提交与修改控制 工程数据的监视审批 文档的分布控制 自动通知控制 提供相应的工作流程编辑器、管理器以及通信服务器,2.3 工作流与过程管理,2.3 工作流与过程管理,2.3 工作流与过程管理,2.3 工作流与过程管理,2.3 工作流与过程管理,产品设计审批流程,提交,校对,标准化 审核,批准,设计员,设计员,设计标审员,主任工艺员,主任设计员,工艺性 审核,审批意见：同意、反对、弃权 表决方式：一致同意、多数同意、一票否决 完成状态：预研、初样、正样、定型 批注内容：审批意见,2.3 工作流与过程管理,2.3 工作流与过程管理,产品设计审批流程,2.3 工作流与过程管理,定义 在项目实施过程中对其计划、组织、人员及相关的数据进行管理与配置 对项目的运行状态进行监控，并完成计划的反馈 内容 提供适时项目和活动的状态信息 获得资源的规划和重要的路径报告 实现方式 任务分解 子任务的规划 任务调度 项目评价,2.4 项目管理,项目,任务1,任务2,任务n,定义资源,时间估算,阶段划分,定义资源,时间估算,阶段划分,关系,描述一个项目的完整过程，要提供如“项目-阶段-活动-任务”等模式中要进行的活动过程，使管理人员能够从粗到细，从整体到局部的把握和分析,项目的描述与分解,2.4 项目管理,2.4 项目管理,2.4 项目管理,2.4 项目管理,项目管理、过程管理、数据管理集成,生产技术准备计划,目标成本计划,生产作业计划,2.4 项目管理,人员库,项目组负责人,项目组,项目组成员,任务过程控制,流程控制,2.4 项目管理,零件分类管理与检索 定制工具与集成工具 组织结构管理 权限管理 版本管理 日志管理,2.5 其他功能,3.CAX/PDM/ERP的集成,3.1 PDM系统与其他应用系统的关系 3.2 基于PDM的集成框架 3.3 基于PDM的集成方式,3.1 PDM系统与其他应用系统的关系,CAPP,CAD,ERP,SSPD(单一产品数据源) 零件数据、订单数据、产品结构、图纸、构型库,PDM：对象访问接口,订单 规范,图纸EBOM,工艺计划PBOM,生产计划工艺信息,DBMS 数据库管理系统,PDM：数据库访问接口,图纸EBOM,DBMS 数据库管理系统,.,生产指令,3.2 基于PDM的集成框架,集成的三个层次,应用封装 接口交换 紧密集成,PDM Server,3.2 基于PDM的集成框架,产品信息与经营管理信息集成,3.2 基于PDM的集成框架,CAD与PDM的集成,3.2 基于PDM的集成框架,CAPP与PDM的集成,3.2 基于PDM的集成框架,ERP与PDM的集成,3.2 基于PDM的集成框架,基于PDM系统集成的作用,有利于数据在不同领域的重复使用，增进各部门之间的交流和合作 消除冗余和易出错的手工作业，提高工程设计效率 使用户能够可靠地采集和使用各种不同类型的定义产品数据的方法,3.2 基于PDM的集成框架,4.1 PDM的实施 PDM的实施是一项系统工程，它不仅涉及技术因素，同时涉及组织、管理等诸多因素，应该： 明确PDM的定位和计划达到的目标 制定有效的实施策略，分阶段、分步骤地制定目标 重视实施队伍的组建，选择技术力量雄厚、经验丰富的供应商 要争得企业决策层的高度重视和全力支持 重视PDM使用者的培训 要充分重视产品数据的标准化和流程的规范化,4. PDM的实施与应用,一、实施原则 效益驱动 立足国情、厂情，强调实用，注重实效 总体规划 保证系统的开发性、集成性，避免“自动化孤岛”，避免软件重复开发和数据库的重复建设 分步实施 重点突破，分期分批地实现系统集成,4. PDM的实施与应用,二、实施准备 计算机网络系统 开放的通讯网络环境、实时的交互功能 需要适应工厂负责的环境要求 数据库系统 数据库选型时考虑系统对异构数据的相应要求,4. PDM的实施与应用,三、实施步骤 人员组织 搜集整理数据 企业人员培训,4. PDM的实施与应用,优秀的业务骨干,能干的项目负责人,重视的领导,4. PDM的实施与应用,人员组织,厂内有关生产设计流程的调研 设计人员工作方式的确定 各种图纸文件、工艺文件、各种报表输出汇总及统计方式的搜集整理 人员组织形式，项目组和工作组之间保密制度和方式的确定 现有设计人员使用计算机的熟练程度与熟悉的工程设计软件的调研,搜集整理数据,4. PDM的实施与应用,数据是PDM系统运行的基础，在系统前期阶段，需要有数据进行系统的测试和试运行工作，企业选择的数据要具有一定的代表性，能够在实施过程中体现出正式运行后的实际应用模型。整理一到两个系列产品的所有相关信息，准备的数据包括： 图文档数据 主要为二、三维CAD图纸，与产品相关的其它文档 产品结构数据 主要包括产品设计结构数据和产品配置数据 设计流程 与设计相关的主要流程 通过对基础数据的准备，一方面可以为实施作前期的数据准备，另一方面，企业的相关人员能够更深刻的了解企业设计管理，正确的对待PDM系统，做到有针对性的实施，保证系统的成功实施,基础数据的准备,4. PDM的实施与应用,企业人员培训,培训先行有利于统一员工认识，提高计算机应用水平，保障项目的顺利进行 企业领导层培训 侧重企业信息化原理、实现方法、实施步骤 实施人员培训 侧重PDM系统的原理与实施步骤与方法 应用人员培训 侧重PDM系统的原理与实际操作,4. PDM的实施与应用,经过以上前期准备工作，企业内部相关人员已统一认识，且对企业信息化和PDM系统已有较为全面了解 在此基础上可进入PDM系统试运行,四、系统运行,系统试运行,系统运行,进行系统的正常运行,4. PDM的实施与应用,在正确的时间 将正确的信息 以正确的形式 传送到正确的地点 供正确的人 做出正确的判断,五、PDM系统运用的效果,4. PDM的实施与应用,六、PDM的效益,4. PDM的实施与应用,4.2 应用案例 PDM助力华凌,目前，国内空调市场竞争呈现以下几个显著特点： 价格战愈演愈烈 多品种、小批量生产已成为明显的需求趋势 新产品生命周期明显缩短 市场要求企业最大化提高研发效率,4. PDM的实施与应用,Windchill的使用,华凌PDM项目于2001年4月正式实施，截至2002年3月的第一期内，现已取得下列成效 产品的成本管理有效支持了华凌对于价格战所采取的策略 华凌产品在中国空调严重同质化的情况下能够保持相当的差异性 基于新平台的变形产品开发效率大幅提高,4. PDM的实施与应用,新产品的市场命中率明显提高 “多品种，小批量”定单的交货期显著缩短 高度共享的产品数据、唯一的数据来源、电子化的变更流程、设计工具与管理工具的集成大大提高了研发效率 使华凌在产品研发方面与科研机构的合作更加紧密可行,4. PDM的实施与应用,对于实施PDM系统的原因，华凌董事长兼总经理陈小石先生一语道破： “过去技术部门研发设计的新产品大多只重美观，阳春白雪，却并非市场所需要。事实证明，新产品愈贴近市场，市场的命中率就愈高。PDM系统，正好能够令我们更快更好地根据市场上消费者的需求变化，设计出新产品并及时推向市场。”,4. PDM的实施与应用,功能的发展趋势 电子商务 ePDM 虚拟产品开发管理 vPDM 支持供应链管理 PLM、PDM 基于知识管理平台的工作流和项目管理 基于Web的工程合作和协同商务 CPC,5. PDM的发展趋势,技术的发展趋势,基于Web技术的应用 基于CORBA标准与OLE/COM标准的应用的集成 面向对象技术的应用及信息模型的标准化 从传统的C/S结构转向三层结构 支持快速定制和开发客户化系统,5. PDM的发展趋势,