1 引言
“運用信息技術改造傳統產業，以信息化帶動工業化”已成為我國的一項基本國策，隨著信息化技術在企業的推廣和應用，產品數據管理PDM(Product Data Management)作為企業CAD/CAE/CAPP/CAM信息化集成的關鍵平臺被越來越多的制造企業所重視，PDM管理了企業中所有與產品相關的數據，將傳統的人工繪制圖紙與機械零件設備CAD/CAE/CAPP/CAM圖檔及資料、產品物料清單、工程規格文件、更改單等資料一同納入管理，同時保證數據在整個企業中正確、通暢的傳遞。PDM能夠向前端集成各種CAD設計軟件，直接得到并管理來自不同CAD環境的設計數據源；同時向后端集成CAPP，ERP系統，將設計信息準確的傳遞給工藝和生產環節；讓研發人員能在設計環節就考慮到生產的成本和可行性等問題。
目前，發達國家的制造業基本實現了數據信息化，尤其在歐美地區的發達國家中，PDM的應用比較廣泛，也較為成功。據國外資料統計，實施PDM至少能降低工程成本10%，可縮短產品生命周期20%，減少工程變更控制時間30%，減少工程變更數量40%。同時可縮短引入新產品的時間，降低開發新產品的成本和新產品本身的成本，改進產品和服務質量。美國CIMdata公司調查的企業中，有98%的美國企業都已經實施或正在實施PDM。而我國大部分中小企業甚至國有企業仍然處于產品開發周期長、市場響應速度慢以及管理效率低下的困境之中。在產品開發到生產銷售的過程中缺乏一個全局信息化模型，在工程變更、流程控制、企業各部門間的數據共享與管理上都存在著困難，很多企業都有大量的異構電子化文檔甚至是紙質文檔，在產品信息的分類、檢索、審批、更改和發放等方面存在著工作量大、過程繁瑣等問題。雖然有些企業實施了PDM系統，但很多都只是簡單實現了圖檔管理，功能開發不全，應用不方便，遠沒發揮出PDM系統應有的作用，因此如何有效地實施PDM系統并成功地在企業中運行已成為一項重要的系統工程。
PDM技術的作用正被越來越多的中國企業認可和接受，應用適合企業自身特點的PDM系統，對于提高企業的市場競爭能力，增加企業綜合實力將起到非常顯著的效果。PDM技術正逐漸成為支持企業過程重組(BPR)，實施并行工程(CE)，CIMS工程的關鍵技術，也是推動當前企業改革和提高自身競爭力的必備手段。
2 企業實施PDM系統的需求與規劃
2.1 企業實施PDM系統的需求
筆者以某單位實施PDM項目為案例，討論在PDM系統開發中的產品結構與配置管理、工作流程管理、系統集成與二次開發等幾個關鍵模塊的功能規劃與實現方法。該企業目前已應用了三維CAD設計技術，隨著企業信息化進程的不斷深入和三維設計軟件在企業應用的推廣，對三維數據管理的要求也日益迫切，要求系統要管理模型文件、工程圖紙、模型屬性數據等，使設計數據達到高度共享，保證3D虛擬設計在一個統一并行的集成環境下進行，確保設計數據的一致性和完整性。在這種情況下，原有的管理系統由于其管理范圍和功能有限，該企業因此引入了SolidWorks公司的PDM解決方案——PDMWorks，提出以三維CAD為核心，以PDM技術為企業信息化的基礎，逐步實現企業設計、制造、管理的全面信息化構想。用先進的信息技術，優化企業的研發流程，提升企業的新產品研發能力，對研發人員積累的知識和經驗進行更好的管理和共享，為企業高速穩定發展將打下良好的基礎。
PDM系統首先能將企業從現有的所有產品數據統一管理，建立覆蓋企業的數據平臺，構建企業產品知識庫，加強對已有知識的重復利用，加快新品的研發速度，同時釋放設計人員的大部分精力，使其能夠投入到創新工作中。在數據管理和安全的數據共享的基礎上，PDM能將管理產品的設計過程，設計師在多CAD的異構環境下協同工作，同時設計與工藝、制造在共享的環境下實現并行工程；PDM在產品的研制過程中對產品數據進行版本管理，保證所使用的都是正確的版本，保證了更改和借用的完整可控。從該企業的信息化規劃來說，PDM將作為至關重要的一環串聯起產品上下游的數據，與CAD等設計平臺、ERP生產管理平臺一起搭建該企業的數字化管理平臺。
2.2 企業實施PDM系統的規劃
本系統基于Solidworks EntERPrise PDM平臺，采用.net平臺的C#為開發工具，以MS SQL Server為數據庫服務器。系統的體系結構分為四層：支持層、對象層、功能層和用戶層，如圖1所示。
圖1 EPDM系統的體系結構
EPDM系統的運行需要網絡、數據庫和各種應用軟件的支撐。因此其網絡環境及硬件配置應該是一套完整、可靠、自內而外的安全控制體系，本系統網絡環境及硬件配置如圖2所示。
圖2 某企業PDM系統網絡環境及硬件配置
3 實施PDM系統關鍵模塊的功能規劃案例
3.1 EPDM系統架構
企業應用PDM系統，能為企業的工程數據管理與過程的自動化控制提供統一的支持環境，并以其作為企業產品的集成框架，由于每個企業都有自己獨特的產品管理流程，公司規模也各不相同，所以在實施EPDM系統的時候需要根據企業自身的特點，選擇服務器架設結構，SolidWorks EntERPrise PDM采用服務器(SQL server服務器、數據服務器、存檔服務器)與客戶端協同工作的方式，本文所討論的PDM系統服務器架構為單服務器形式，即每個客戶端只從一臺服務器檢入或檢出數據，客戶端的架設為SolidWorks Enterprise PDM、SolidWorks Enterprise PDM Contribute以及SolidWorks Enterprise PDM Viewer，其中不同權限、部門、職務人員使用不同客戶端。因此，在EPDM系統開發過程中，必須充分考慮EPDM系統的元數據、工作流程、管理功能等各功能模塊的實現方法。限于篇幅，在此只探討EPDM系統產品結構與配置管理、工作流程設計、系統集成與二次開發三個重要模塊部分的設計與實現。
3.2 產品結構與配置管理
產品的結構與配置管理是SolidWorks Enterprise PDM的核心功能之一，對于PDM來說是一項很重要，但同時又是內容非常復雜、涉及面非常寬廣的功能，是實現對產品結構與配置信息和物料清單(BOM)的管理。它以數據庫為底層支持，以產品圖紙的明細欄為其組織核心，把表示最終產品的所有工程數據和文檔聯系起來，實現產品數據的組織、管理與控制，并在一定的目標和規則的約束下，向用戶或應用系統提供產品結構的不同視圖和描述，生成不同的BOM。而用戶可利用PDM提供的圖形化界面來對產品結構進行查看和編輯。在SolidWorks Enterprise PDM系統中，零部件按照它們之間的裝配關系被組織起來，用戶可以將各種產品定義數據與零部件關聯起來，最終形成對產品結構的完整描述。
針對該企業的實際情況，產品的結構與配置管理采用科技管理部、農業裝備工程技術研發中心、機電工程技術研發中心、材料工程技術研發中心等幾個部門來組織管理數據。由于科技管理部在項目中主要負責申請項目、監督項目進程等任務并不涉及項目開發本身。因此我們計劃將項目相關文檔統一組織在科技管理部下。而將設計本身的數據按照承擔的部門來組織。不同部門通過權限設置來共享數據，不用在不同部門之間來回傳遞數據。這樣避免了數據冗余，也提高了系統效率。EPDM系統產品結構視圖如圖3所示。
圖3 EPDM系統產品結構視圖
企業的產品是由一系列相互關聯的零部件組成的，因此產品可以按照部件進行分解，部件再進一步分解成組件和零件，直到全部分解為零件。零部件按其之間的裝配關系被組織起來，用戶可以將各種產品定義數據信息與零部件關聯起來，最終形成對產品結構的完整描述。在產品的整個生命周期中與產品相關的信息是多種多樣的。這些信息以文件和圖檔的形式存在，統稱為圖文檔，它們包括設計任務書、設計規范、二維圖紙、三維模型、技術文件和各種工藝數據文件等。在PDM系統中文檔與對象(產品、部件、零件)是密切關聯的。把文檔與產品結構中的零部件相關聯，就形成了產品結構樹。但企業不可能將所有的產品結構都獨立地存儲，而是通過分類進行管理。所以，對一個宏觀的產品類只有經過配置才能得到具體的產品對象而且才有實際的意義。所謂產品配置就是在滿足配置條件的前提下，根據定義好的配置規則來確定最終產品采用哪些版本、可選件、替換件等。產品配置管理能使企業的各部門在產品的整個生命周期內共享統一的產品模型，方便地形成變型產品，并且對應不同階段的產品信息需求，生成適用的產品結構視圖。
3.3 工作流程設計
工作流程用來表示公司內部的實際工作處理流程，一個工作流程通過定義哪些用戶或組有權訪問不同狀態文件，可對文件、項目或過程的生命周期進行控制。工作流程通過狀態(states)和變換(transitions)來定義，每個狀態代表一個文件在生命周期內所經過的不同階段，對于每個狀態可對一組用戶或多組進行授權，決定哪些用戶可對當前狀態的文件進行添加或更名、檢出、刪除或銷毀、設置修訂版本或共享。
每個企業都有自己開發產品的獨特業務流程，一個有效的PDM系統有助于使這些業務流程實現自動化。用于處理設計、校對、審查、會簽、發布等審批流程以及處理工程更改的管理(ECN/ECO)等，都是構成產品開發企業工作流程的重要業務流程示例。Enterprise PDM并不強制產品開發企業呆用基于某些標準協議的工作流程，而是提供足夠的靈活性，定制并執行企業特定的、獨特的產品開發流程，如圖4所示該企業產品流程設計。
圖4 EPDM系統產品流程設計界面
通過將Emerprise PDM Dispatch或其它系統生成的插件與工作流程結合起來，可自動發布文檔及其數據。例如，當文檔在工作流程的各個階段接受處理時，生成PDF文件或將相關信息分發到內部網服務器。
3.4 系統集成與二次開發
在對該企業進行具體的EPDM實施中，在BOM顯示、如何區分標準件方面通過定制并不能得到該企業想要的效果，于是決定對EPDM中BOM顯示、標準件的區分進行二次開發，使EPDM能在實際應用中幫助企業提高工作效率。
系統二次開發所采用的平臺為微軟最新的.NET Framework 3.5，開發的內容完全基于SolidWorks Enterprise PDM API，開發工具為Visual Studio 2008，利用完全面向對象的C#語言進行開發。二次開發的程序主要調用的是EPDM軟件的API，SolidWorks Enterprise PDM提供了非常多的API函數，可利用EPDM提供的API函數完成EPDM的大部分功能，另外EPDM還提供插件的功能，該功能可以完成一些客戶化的要求。由于SolidWorks Enterprise PDM本身也是基于微軟的NET Framework平臺，所以根據該企業提出的具體需求進行的客戶化定制，在二次開發的程序與EPDM軟件本身上不存在兼容性問題。
(1)BOM顯示在EPDM管理端的定制
BOM顯示是完全基于SolidWorks Enterprise PDM API進行開發，所以需要在EPDM管理端對所有BOM進行客戶化的定制。產品BOM在EPDM管理端的定制，如圖5所示。
圖5 產品BOM在EPDM管理端的定制界面
(2)標準件的區分如何將標準件和其他零件進行區分？經過在PDM實施中方案的討論，最終決定給標準件單獨建一個標準件文件夾，所有的標準件都放在該文件夾內，并且給放入標準件文件夾得標準件設定一個標識列。給標準件設定一個標識列是通過二次開發來完成的。以插件的形式與EPDM進行集成。我們需要在EPDM管理端先定制卡片，因為卡片是存放文件元數據的地方，所有文件本身的信息都存放在卡片上。因為標準件都是零件，所以在定制的零件卡片上，放置一個變量”Flag”以區分標準件和其他零件，如果是標準件將”Flag”變量賦值為“1“，如果不是則默認為”0”，這樣就能很好的區分標準件與非標準件。
4 結語
PDM技術是產品工業中發展最快的一種技術，是一項管理所有與產品相關的信息和所有與產品相關的技術，是現代企業信息化建設的重要組成部分，其核心在于能夠使所有與項目相關的人在整個信息生命周期中自由共享與產品相關的異構數據。PDM成功實施的關鍵在于系統的合理規劃以及結合企業自身特點的自定義功能開發和設置，最終達到協同設計、提高設計質量、縮短開發周期和降低開發成本的目標，實現企業產品管理系統項目計劃、產品數據、技術模型和工作流程的集中管理以及各部門間的并行協同工作，為各類型企業提供了高教靈活的產品數據解決方案。隨著計算機應用的迅速發展，采用計算機輔助設計技術和先進的信息管理技術是企業進行技術更新改造、提高產品競爭力的必由之路。
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本文標題：基于EPDM的企業產品信息化實施案例
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