PDM研究的背景和意义

您目前在:PLM > 行业资讯 >

PDM研究的背景和意义

    科学技术的迅猛发展已经加速了各个企业之间的激烈竞争,传统模式下的企业要想扭转市场竞争不利的局面,必须迅速转换生产模式,调整产品结构,以适应市场需求的不断变化。虚拟制造技术在这一背景下逐渐引起人们广泛关注,成为21世纪的研究热点之一。企业通过虚拟制造技术可以加快产品的更新速度,满足了市场对新产品的高质量需求,同时也使得企业的生产成本大大降低,获得更多的利润,在市场竞争中占得先机。
 
    虚拟制造技术虽然改变了制造工业传统的设计和生产模式,提高了企业的市场应变能力,但是在产品设计过程中增加了大量的各类资料、技术文档等信息管理资源,并且这些资源可能产生多个备份,致使一些已经过时的数据被使用,这大大浪费了时间和费用,与此同时在制造过程中使用的各种软件和技术自成体系,它们之间缺少有效的信息交流,出现了“信息孤岛”问题。产品数据管理(PDM)技术正好解决了这一问题。PDM技术可以避免产品数据的多个备份,对产品数据能进行安全、合理、有效地管理,并且作为信息传递的渠道集成统一管理了企业整体数据信息。
 
    PDM技术是把生产过程中的产品数据作为基础,利用IT技术(网络、数据库等)集成管理所有与产品相关的信息和过程,使得设计、生产制造、质量检测等技术人员能够获得安全、准确及最新的产品数据信息,及时调整产品结构,生产适合市场需求的高质量产品,同时PDM技术也使企业的生产成本大大降低,新产品开发周期显著缩短,为企业长远发展提供不竭动力。
 
    PDM技术在虚拟制造系统中具有重要的作用,主要包括以下几个方面:
    (1) PDM技术应用到虚拟制造系统中可以对产品数据进行有效、合理的储存、分配以及监控,同时使得产品数据信息及时流转于不同的企业或同一企业的不同部门,以便于快速、精确地完成产品的生产任务。
 
    (2)由于企业是动态变化的,不同的企业缺乏一致的、恒定的IT需求,企业无法进行集中式管理,这一现象在虚拟制造中尤为严重,PDM技术的提出与发展解决了这些问题。在产品的整个周期(包括产品研发、设计、生产、销售等)里,PDM技术能通过网络技术有效地将数据信息与企业的所有部门、供应链、全球的联盟企业共享,使得企业复杂环境得到了解决。
 
    (3)在虚拟制造中,PDM技术可以解决与其它应用软件的集成问题,能有效地解决与数字化产品模型相关数据的组织与管理,PDM技术拥有强大的产品数据结构管理功能,大大满足了虚拟制造产品开发的产品体系结构组织管理的要求。
 
    本课题所研究的面向虚拟制造的产品数据管理技术的意义在于:通过其技术大大缩短了企业产品的设计和制造周期,可以使企业的设计、生产和管理人员从重复的劳动中解放出来,能有更多的时间从事新产品的设计和新方法的创新,大大提高了工作效率;保证了数据信息的准确度,为提高产品质量提供可靠保证;以信息模式为手段的工作流程,更加灵活地适应市场需求和变化,提高了企业数据系统对市场变化的反应速度;对与产品相关的数据信息进行集中管理、查询和跟踪,而且其数据信息可以与其他系统进行共享,更容易实现各个系统间的快速交流,实现跨企业、跨部门合作;在虚拟制造的过程中,不断总结的方案有助于后续工作的调整。面向虚拟制造的产品数据管理技术的研究使整个企业的产品设计、生产、管理以及工作流程运行能够满足企业信息化管理的要求,为企业的信息化建设提供了基础和保障,它的实施大大有助于推动企业的信息化发展进程,降低企业生产成本,提高生产效率,以利于企业为国家和社会创造更多的贡献。
 
2国内外研究现状分析
2.1虚拟制造技术研究现状
    虚拟制造技术的出现对制造业的发展有革命性的影响。典型例子有:(1)虚拟制造技术大大缩短了产品的开发周期,如Boeing 777飞机的研制周期缩短了3年;(2)虚拟制造技术大大减少了制造过程中所需的人力,在绘制CH-53E直升机外形生产轮廓图形时,需要38名绘图员进行绘制近6个月的时间,而一名工程师采用虚拟制造技术来绘制RHA-66直升机的生产轮廓,只用了1个月的时间;(3)虚拟制造技术大大降低了生产成本,以波音一西科斯基公司设计的RAH-66直升机为例,通过虚拟仿真技术进行测试仅仅需要4590小时,共计降低了近6.73亿美元的成本,收益可观。
 
    近几年,虚拟制造技术展现的应用前景已经促使西方国家的研究机构和学者对虚拟制造进行研究与应用。Onosato通过对产品模型和工厂模式进行集成开发了一种虚拟制造系统。Mattila等以虚拟制造环境为基础,通过计算机辅助设计技术、虚拟建模仿真技术、计算机支持的协同工作开发了ITER的维护装置。Murray利用虚拟装配和维护环境对不同类型的几何约束识别和应用,采用3D widget工具辅助用户的在虚拟系统环境中的交互行为。
 
    Zhang等建立的STEP信息交换框架应用的虚拟制造企业中,以网络为媒介,不同的STEP转换接口供应商提供各种文件的转换服务。Jayaram等在一种虚拟制造环境中通过物理虚拟建模技术模拟了产品零件的动态行为,增加了虚拟制造环境的真实感。Lehner等开发的分布式虚拟系统可以对远程协作车辆进行设计,它实时传输的音频和视频是通过ATM网络中的IP组播方式完成的。
 
1.2.2 PDM技术研究现状
    PDM技术作为一种管理工具,主要是对整个产品生命周期内与产品有关的所有信息和过程进行集成管理,十几年的发展使得PDM技术和相关产品的研究和应用取得了重大突破。最初,由于各种技术都还不成熟,国外科研机构所研究的早期PDM产品的功能有所受限,但随着社会的进步以及技术的不断发展,PDM功能更加强大,PDM系统能够集成各类计算机辅助系统CAX(CAM/CAD/LAPP),使得与产品相关的所有数据信息在企业的各部门之间流转起来,数据信息管理得到完善。
 
    UGS的IMAN和SDRC的Metaphase两种产品的开发就是通过企业的CMS系统完成的,该系统就是在虚拟产品开发管理(VPDM)、文档管理、产品机构管理以及流程控制的基础上,将MRP II和1VIIS系统通过接口连接,之后与FMS相结合。二十世纪末期,基于CORBA技术的PDM Enable:草案得到国际OMG组织认可,清软英泰公司开发的TiPDM就是通过CORBA和JAVA技术。
 
    目前,PDM系统的研究主要基于网络化模式,例如面向服务的计算或J2EE架构四、COM+DCOM/.NET技术四、WEB技术、结合WEB与CORBA的技术。Domazet以面向对象的数据库技术和STEP技术为基础建立了SOMF框架,通过集成PDM系统来与不同地域的企业协作人员共享产品数据信息。在虚拟产品开发过程中的建模技术上,有文献研究倾向于采用基于Petri网及其变种的方法。在PDM系统的集成性和可扩展性方面,占有绝对优势的是国外商业软件,清软英泰公司的TiPDM PDMLink是建立在网络技术之上的系统,它能够与很多企业应用软件(AutoCAD,CADDS,SolidWorks,CATIA VS,CATIA V4,Pro/ENGINEER,I-DEAS,Inventor,Unigraphics)进行集成。
 
    PDM技术也引起了国内一些科研工作者的研究兴趣。崔艳梅等基于WEB和CORBA技术建立标准的中间件模块,不仅有利于PDM系统的集成,而且有利于PDM系统的扩展,并且对比了虚拟产品开发管理技术(VPDM和新一代的产品管理技术(PDM II)的特点,建立了一个创新性的产品设计环境,更有利于缩短产品开发周期和降低生产成本。
 
    通过应用Pro/Intralink Gateway集成开发技术,实现Pro/E机械数字化设计管理系统(Pro/Intralink)和PDM系统(TiPDM)的有效集成,从而解决PDM系统的业务约束规定和本企业业务逻辑缺乏一致性等方面的难题。王士一等利用PDM系统建立齿轮加工工艺流程管理的模型,提出了系统实现的方法。
 
    基于Web,采用Tribon软件技术研究的面向船舶制造的PDM系统,可以方便地对各类信息统一管理,从而实现协同工作的目标。吴含前等提出了基于PLM Services技术的异构PDM系统集成架构,为企业间基于Internet的协同设计提供实现环境,建立了数据模式适配器,实现PDM系统与PLM Services标准之间的数据模式的映射。田志峰利用Visual Studio和SQL Serve:搭建了应用SOA理论和Web技术的系统框架,采用迭代开发方式,实现了系统目标和PDM的功能,提升了企业的应对能力,缩短了系统的实施周期。
 
    PDM中的EBOM向ERP中的MBOM转化的方法,主要是以统一BOM的PDM与ERP进行信息集成,对产品数据的源头加以控制,为基于产品结构数据的参数化管理的架构实现提供可靠保证。研究了网络环境下CAPP与PDM系统的集成方式。研究了PDM与商用CAD集成的两种方式:一种是基于客户端的集成;一种是基于服务器端集成。
 
    分析了传统PDM与VPDM之间的区别,并基于Brower/Web/Database三段式结构,阐述了基于应用服务提供商(ASP)模式的虚拟产品数据管理(VPDM)体系结构。胡首提出了支持虚拟产品设计的PDM系统的功能框架,分析了基于PDM系统的分布式虚拟产品设计平台的体系结构和特点,重点阐述了基于PDM的快速变型虚拟产品设计系统。
 
2.3虚拟制造中PDM的未来发展趋势
    随着技术的不断进步,虚拟制造业未来的发展趋势是将先进的产品数据管理技术应用于虚拟产品的开发管理(VPDM,建立一个与产品信息相关的数字化模型,在产品的虚拟设计、虚拟制造、虚拟开发过程中,企业的不同部门会随时对模型进行观察、分析以及修改,满足产品开发过程的设计、分析、制造、检测和销售的要求。
 
    VPDM作为最有发展前景的产品数据管理系统,将集合DMU(电子样机技术)、3D-CAD、PDM、Web等技术于一身,并且与先进的应用软件系统集成起来,安全、合理、有效的管理产品全生命周期内的所有数据信息,从而使企业的产品革新能力大大提高。产品在设计期内具有很高的灵活性和不可预测性的特点,这导致产品数据会发生不断的变化,VPDM可以轻松解决这一问题,同时它还具有强大的存储和传递功能,使得产品数据信息状态发生转变,即由各个阶段的不连续状态转化成为连续状态。
 
3课题来源和研究内容
    本课题来源于黑龙江省科技攻关项目“数控加工物理仿真精度预测系统研究”。
    通过对虚拟制造及PDM的国内外研究现状的分析,本文提出了在虚拟制造中应用产品数据管理技术,并构建了虚拟制造与PDM集成的管理系统,对VPDM的体系结构、VPDM的产品信息模型、VPDM中BOM视图的结构转换及其改进算法、VPDM系统实现进行了较深入的研究。具体的研究内容如下:
 
    (1)本文首先分析虚拟制造和PDM国内外研究现状及其未来发展趋势,分析目前企业中虚拟制造技术存在的问题及PDM应用到虚拟制造中的重要性,提出一种面向虚拟制造的产品数据管理技术。
 
    (2)设计一种面向虚拟制造的具有模块化的VPDM体系结构。该体系结构是在关系数据库系统平台上建立的面向对象的应用体系结构,其结构组成包括体系支撑层、集成模块管理层、功能模块应用层和用户界面层,分析每个结构模块的特点及其功能。
 
    (3)分析XML建模技术的特点及其优越性,提出一种利用XML模式来建立VPDM系统中产品总体信息模型的新方法。研究VPDM信息模型的对象模式,并以此建立VPDM信息模型的XML模式。
 
    (4)研究BOM视图类型及其相互关系,实现EBOM向MBOM视图的动态转换。通过分析比较单层BOM与多层BOM的结构优缺点,提出一种复合式的BOM构造方法,并且对复合式BOM结构的实用性进行分析。研究一种改进的多级型BOM遍历算法,与传统的递归查找法、分层查找法相比,该改进算法包含速度快、资源占用低、实用性高的优点,并且通过实例对改进算法与其他传统算法在实际应用中的效率进行对比。
 
    (5)开发面向虚拟制造的产品数据管理系统,基于VC++开发平台,研究VPDM系统的整体架构及功能模块,对图文档管理模块、BOM管理模块的功能运行验证。
 

本文章内容转自中车信息有限公司 : 本文网址:http://www.pdm.so/information/20180511662.html
更多


(工作日:7:30-23:00)

在线QQ

销售热线4006-185-708 021-31263780

4006-185-708 021-31263780