PDM的企业信息集成解决方案

摘要:以PDM为支撑平台,集成企业各方面支持产品开发的各种信息,使得信息流动处于一种有序、可控状态的信息共享在产品开发过程中十分重要。文章根据黄石某换热器股份有限公司

摘要:以PDM为支撑平台,集成企业各方面支持产品开发的各种信息,使得信息流动处于一种有序、可控状态的信息共享在产品开发过程中十分重要。文章根据黄石某换热器股份有限公司PDM工程的实施和对IBM公司Product Manager的认识,提出了基于PDM的企业全局信息集成框架,分析了PDM与CIMS,CAD/CAPP/CAM,ERP以及网络化制造的关系,探讨了PDM信息集成模式:封装模式、接口和集成模式,结合STEP共享信息模型,试图通过PDM系统解决工程设计中的大量文档、数字化产品模型、产品明细表与工程更改等信息的组织、管理与控制,CAD/CAE/CAPP/CAM各分系统之间的交换与共享问题,以及CAx系统与MRP一11之间的信息集成问题。为企业全局信息集成提供了统一模型和有效手段。



 
引言
    PDM是一门用来管理所有与产品相关的信息(包括零件、配置、图档、CAD文件、结构、权限等)和所有与产品相关的过程(包括工作流程、更改流程等)的技术。它能有效地将产品数据从概念设计、计算分析、详细设计、过程设计、加工制造、试验验证、销售维护直至产品消亡的整个生命周期内及其各阶段的相关数据,按照一定的数学模式加以定义、组织和管理,使产品数据在其整个生命周期内一致、最新、共享和安全。它提供产品全生命周期的信息管理,在企业为产品的设计与制造建立了一个并行化的协作环境。

    PDM作为工程领域的信息集成框架,它为产品数据及过程管理、为并行化产品设计、为CAD/CAPP/CAM系统的集成提供了必要的支撑环境。目前,PDM系统是最好的3C集成平台。它可以把与产品有关的信息统一管理起来,并将信息按不同的用途分门别类地进行有条不紊的管理。不同的CAD/CAPP/CAM系统都可以从PDM中提取各自所需要的信息,再把结果放回PDM中,从而真正实现3C集成。
 
    本文结合STEP共享信息模型,试图通过PDM系统解决工程设计中的大量文档、数字化产品模型、产品明细表与工程更改等信息的组织、管理与控制,CAD/CAE/CAPP/CAM各分系统之间的交换与共享问题,以及CAx系统与ERP/MRPII之间的信息集成问题。





1 基于PDM的企业全局信息集成框架
    PDM作为CIMS/CE应用集成平台的使能技术,它能支持异构计算机环境,包括不同的网络与数据库;其次能实现产品数据的统一管理与共享,提供单一的产品数据源;再有,PDM能方便地实现对CAx各分系统的信息集成。它需要解决两个方面的信息集成问题:(1)解决不同部门、不同专业人员利用不同的CAx/DFx工具在过程控制下所产生的大量异构或异地数据的共享与交换问题;(2)CAx分系统与MRP之间的信息共享与数据传递问题。对于这两方面的问题,基于PDM的企业全局信息集成框架见图1。
基于PUN的企业全局信息集成框架 
图1 基于PUN的企业全局信息集成框架



 
2 基于PDM的CAx集成系统的管理模式
    CAx分系统之间的信息联系紧密、传递活动频繁,为了有效地实现功能和信息的集成,在系统的设计和开发阶段,不但要准确的把握组成系统的功能活动及相互联系,而且还要理消复杂的信息活动及信息联系。实现CAx应用系统的集成的墓础是产品数据管理,在整个产品生命周期,PDM以一种安全的电子文本形式存贮产品信息,适时的进行文档的发放和管理,确保在正确的时刻,将正确的信息传递给正确的人。

    CAx分系统集成的另一个关键问题是要解决异构CAx平台的信息交换问题。目前通常采用的解决方式是通过STEP标准,实现不同CAx平台的产品模型转换。有关零件的STEP建模及集成技术己比较成熟,而有关产品配置信息的STEP建模及集成技术还有待进一步研究。综上所述,CAx系统的集成管理模式见图2。
CAx系统集成管理模式 
图2 CAx系统集成管理模式




3 CAx分系统集成信息分析
3.1 CAx分系统的集成信息
    正如图1所示,PDM系统的信息集成分为两个层次,一层是各CAx(CAD、CAPP、CAM)应用软件与PDM系统的集成;另一层为PDM系统与MRP的集成。在CIMS/CE集成环境中,CAx分系统与MRP之间存在大量的共享信息与数据传递。CAx分系统在产品开发过程中,产生了组成产品的零部件的主物料信息,该信息制定了零部件的物理特性,如零部件的标识号、名称、重量、单位、图号等,同时产生了产品的设计物料清单(BOM)内容,以及零件的工艺路线、工序、工步等信息。这些信息将为后续的业务流程管理(MRP)的信息源,诸如生产管理、成本核算、车间的组织生产管理。图3给出了黄石某换热器有限公司的产品设计开发过程的产品数据管理模型。
换热器产品开发过程数据管理模型 
图3 换热器产品开发过程数据管理模型

 
3.2 PDM系统的信息描述
    PDM系统是管理企业中所有与产品相关的信息(包括工程规范、电子文档、扫描图像、CAx文件、产品结构、产品定单、供应商情况等)和所有与产品相关的过程(包括一般的工作流程、工程更改过程),如何有效地将这些信息组织起来,以便检索和查看是产品数据管理研究的主要内容。

PDM系统采用面向对象的管理机制,产品开发过程数据模型采用产品层层分解的方式组织,类似于产品树,但每一节点附加属性关联信息。层与层之间形成类属关系(父子关系,既事物的普遍性和特殊性的关系)、聚合关系(既整体与部分的关系),这种抽象机制满足了产品信息的集成,提供了单一的产品数据源。


3.3 CAx集成信息的表示
    PDM作为集成平台和集成框架,为企业的集成优化提供了一个支持企业经营管理、产品研究和开发、设计制造过程等多层次和全方位集成。
设计开发过程的数据管理信息可以用3类视图表示,即产品信息视图、资源视图和组织视图,下文给出各视图的定义和相互关系:①产品信息视图描述产品结构、设计信息及相关文档,主要包括:a零件分类信息——装配件、机加件、标准件、外协件……b过程信息——需求定义、技术要求、概念设计、CAD模型、应用系统的求、概念设计、CAD模型、应用系统的输出信息、工艺信息、制造信息:管理信息:属性数据:规格、型号、重量、尺寸、来源......ROM信息:组成关系、结构清单……更改单、审批结果。②资源信息视图描述产品整个开发过程中所涉及的人力、设备、物料等资源的产生、使用及释放的关系,诸如计算机、通讯设备、应用软件、人员等。③组织视图描述参与产品整个开发过程中的团队(Team)、角色(Role)及人员的组织结构和权限,表示哪些用户可以使用CAx工具。


3.4 基于PDM的CAx系统集成的实现
    通常,PDM系统与CAx系统的集成可分为3个层次:封装、接口和集成.其实现方式如下所述。
    (1)封装封装可使在PDM系统的统一用户界面下启动CAx应用程序。这种集成方式实现最为简单,但也只提供较少的功能.PDM系统无法管理CAx文件中的数据,如特征、约束、装配关系等。封装可以通过PDM或CAx系统提供的封装工具来实现,开发人员可以通过定义文件类型(或文件后缀),以及应用程序的环境变量等条件,而使PDM系统能够在需要时自动启动外部工具以处理某种类型的文件。

    (2)接口接口提供了较为紧密的系统集成,PDSI系统与CAx系统之间可以进行一些数据交换,某些CAx数据如零件号和材料信息可以传送到PDM系统中。这种集成方式要求对系统的数据结构有所了解,通过PDM与CAx系统的AP接口,提取部分重要信息,如零件号等,实现PDM与CAx52系统的部分信息交换。

    (3)集成完整的集成具有自动双向交换所有相关信息的能力,包括产品数据、产品结构、装配信息、BOM表等。这种集成方式要求了解PDM与CAx系统的底层数据结构,在此基础上,通过编程实现二者库中的数据访问。





4 基于中间文件交换的PDM与ERP/NIRPII集成技术
    基于中间文件交换的集成技术是将PDM与ERP系统需要交换的信息按照统一的文件格式和接口要求进行存储,PDM与ERP系统通过各自编制的数据导入/导出接口来实现两系统的信息交换,其实现原理如图4所示。采用基于中间文件交换的集成技术可以有效地实现PDM与ERP系统的集成,为企业缩短产品上市时间、加速信息建设奠定坚实的基础。利用中间文件交换技术实现PDM与ERP系统的集成将按照以下的思想和步骤进行:
 
图4 基于中间文件交换的集成技术

    (1)由PDM系统维护PROM.Routing数据,并采用中间文件交换技术将数据传递给ERP系统。

    (2)在EBPBOM、Routing数据发生变化时,由PDM系统完成PROM、Routing数据的比较,采用全量或增量方式传递给ERP系统。

    (3)由ERP系统根据PROM,Routing数据维护CBOM数据,并采用中间文件交换技术将数据传递给PDM系统。

    (4)由ERP系统维护材料库存、设备和工装状况等数据,并传递给PDM系统。

    (5)在CBOM、材料库存、设备和工装状况等数据发生变化时,由ERP系统完成这些数据的比较,采用全量或增量方式传递给PDM系统。

    数据由PDM向ERP系统传递时,由PDM通知ERP,ERP利用导入接口函数读取这些数据写入本系统:数据由ERP向PDM系统传递时,由ERP通知PDM,PDM利用导入接口函数读取这些数据写入本系统。
BOM消单和Routing数据 
图5 BOM消单和Routing数据



 
5 结束语
    随着企业信息化建设的不断推进,越来越多的企业开始实施应用PDM与ERP系统,随之而来的是实施企业、软件供应商必须面对两者之间如何集成的问题。本文全面分析了PDM在CIMS/CE中所管理的信息,提出了一个PDM与CAx集成的解决方案,文中描述了黄石某换热器有限公司的设计开发过程的数据管理模型,并对异构的CAx平台采用STEP文件进行信息交换。
 

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