某車企產品數據管理系統（PDM）的研究與建設

吳繼軍 陳志強 楊少國 徐紅星 孫百英

[摘 要] 企業由于產品數據管理問題造成的困擾在汽車制造行業顯得尤為突出，其客觀原因在于汽車制造業本身的行業特性與業務環境的挑戰。市場產品多樣性需求的增長導致汽車平臺、車型、配置數量、零部件數量急速增加，同時也增加了設計和管控難度，汽車生產的產量加大及企業精益管理對產品數據管理的要求也更為嚴苛。本文通過分析某汽車企業存在的具體問題及現象，闡述了產品數據管理系統建設的必要性。

[關鍵詞] 產品數據管理；數據管理系統；汽車企業

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 18. 035

[中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）18- 0052- 06

0 引 言

隨著汽車企業的發展和車型的不斷增加，日益膨脹的信息給某車企帶來的影響也越來越明顯，以往的人工把控變得越來越吃力，缺乏產品開發統一的數據管理平臺，各個車型之間數據缺乏關聯性，難以形成未來車型的開發技術庫，產品信息分散管理，資源重用率低；BOM和產品配置表仍以Excel方式進行表述和傳遞；管理檢索統計都不方便，零部件缺乏有效的分類管理，難以查找和重用；缺乏有效的項目監控，技術部門的工作任務都是以項目進行驅動，目前主要手段是開會討論，輔助以Project和Excel等辦公軟件，無法及時了解到項目資源的分配及使用情況。鑒于以上情況，迫切地需要將現有車型數據平臺單一數據整合并建立產品數據管理系統（以下簡稱“PDM系統”），并逐步實現產品數據管理的規范性、有序性。

1 PDM系統建設目標

經過長時間的選型，某車企決定搭建企業級PDM平臺，結合未來的發展戰略、業務需求及目前實際情況，遵循管理與技術并重、IT系統效益最大化、擴展/開放和集成性、安全性4大原則，以逐步形成整車產品研發管理系統，完善企業研發管理體系的建設，從而提高企業研發核心競爭力并確保企業主要任務和目標的順利實現為總體目標。

針對上述目標，該車企規劃了兩步走的實施策略，并明確定義了在每期所需完成的具體內容。各期規劃的內容和功能如圖1。

2 PDM系統數據庫結構

隨著產品研發方式的不斷發展變化，工程師設計的交付物不在是單一的圖紙，而是各種格式的文件，包括3D和2D設計數據。設計數據是一切制造，檢驗和生產的標準，也是一個企業中最重要的產品數據。隨著該車企的發展，設計資料數量變得異常龐大，設計的標準化成為構建PDM系統數據庫的基礎和核心問題。它包括統一的模板、統一的編號、統一的格式、版本的更新以及3D與2D數據的關聯、設計數據與檢驗標準的關聯、設計數據與物料的關聯等。

該車企PDM系統數據庫按企業特定需求進行了設計和擴展，關鍵結構及編碼有以下內容。

2.1 塊總成MODEL

編碼原則：

屬性：

2.2 零件PART

編碼原則：

屬性：

2.3 內部數據發放單

編碼原則：”XX_IEX”NNNNNNNN（N表示任意數字）

屬性：

2.4 企業至供應商數據發放單

編碼原則：“XX_OEX”NNNNNNNN（N表示任意數字）

屬性：

2.5 主要的系統對象關系

2.6 發布狀態

3 PDM系統工作原理

3.1 SOA架構

該車企PDM系統采用SOA架構，在多年領先的PDM軟件開發與實施基礎上，實現了PDM系統的完全SOA化：包括PDM系統應使用的SOA組件，PDM系統應提供的服務等。該車企PDM系統能夠以完全SOA架構的方式，提供PDM系統所要求的所有功能，包括文檔管理、產品結構管理、配置管理、零部件分類管理、工作流程管理、更改管理、項目管理、需求管理等。

3.2 CWER架構

該車企PDM系統基于全球領先的4層體系架構進行建設，包括ClientTier，WebTier，EnterpriseTier，ResourceTier。其4層體系架構及遵循業界的相關標準如工作流聯盟和工程變更CMII等，為PDM提供了強大的開放性、靈活性和可拓展性，提供全面的端到端的產品全生命周期管理的解決方案組合。

3.3 VAS結構及企業級選項庫

該車企構建了整車裝配結構（Vehicle Assembly Structure），用來管理研發過程中的工程數據。VAS是一個從產品功能角度對整車進行劃分的標準產品結構，借鑒了業界的領先實踐。它包括：

（1）VAS模板。VAS模板是VAS結構中不變的部分，基于VAS模板可快速克隆出新平臺的VAS上層結構。其結構如圖2所示。

（2）VAS配置管理。VAS基于PDM平臺采用全配置管理方式，配置變量添加在MODEL（如圖3所示）。

（3）企業級選項庫。幾百個選項包括：

整車選項——軸距、駕駛方位、驅動方式、品牌。

技術選項——基于塊級總成，從尺寸、功能、結構、材料、顏色、法規、外觀風格、品牌等8大方面進行定義，如發動機、變速箱、前排座椅等等。

通過VAS，不但可以快速準確地生成單一配置車型SOS（Stored Option Set），可以進行各階段的整車虛擬評審（在整車開發過程中的數據發布節點或物理樣車制造之前進行的整車級別的模型檢查，以期在研發早期發現和解決設計問題），此外還帶來以下好處：

以產品功能而不是行政部門來進行組織，并降低了與工藝的耦合度，使得各車型數據組織方式完全相同，數據查詢和重用方便快捷。

近百個塊級別總成使得整車結構層級和復雜度降低，方便設計分工，并可以圍繞塊有序逐步培養工程師研發能力，提升企業整體研發水平。

將重用級別從零部件級別擴展至塊級別，加快研發速度和提高重用。

4 PMD系統功能實現

4.1 圖文檔管理

實現電子圖紙及文檔的安全、高效管理，通過流程及版本的控制，確保電子圖紙及文檔的一致性和有效性。

（1）文檔模板管理：可建立文檔模板，依據不同的類型定制不同的模板。

（2）多種文檔類別：支持Office/PDF/TIF文檔屬性的方便定義；支持文檔按照業務特性進行分類；提供文檔模板功能，使文檔實例的創建可以通過模板來實現；具備版本、版次的管理，資料的引用可保證一致性；科技資料按照類別進行管理，在各類資料中能夠提供授權者的修改、刪除、查詢功能，并能夠進行精確檢索及模糊檢索。

（3）文檔編碼檢查：依照編碼規則，檢查文檔編號，嚴格保證編碼的唯一性。

（4）文檔查詢：文檔與文檔之間、文檔與零部件對象之間、文檔與其他業務對象之間能夠建立關聯，通過關聯關系的建立，文檔與其他業務對象之間可以方便地實現交叉查詢。

4.2 零部件管理

（1）零部件編碼檢查：支持零部件編碼與圖號編碼管理；具有編碼規則管理和糾錯提醒功能，嚴格保證編碼的唯一性；能夠在車型型號和狀態上區分整車車型編碼。

（2）零部件查詢：可由零部件屬性查詢零部件；由文檔關聯性查詢零部件；零部件查詢結果可導出。

（3）零部件與相關文檔關聯：建立零部件與相關圖面或文檔的關聯。

（4）建立零部件分類管理庫：規劃零部件分類；定義零部件屬性，如凈重、零部件材料等（如圖4所示）。

4.3 產品結構與配置管理

通過PDM系統創建產品結構，提供簡單和易用的圖形化方式來定義、瀏覽、修改產品結構樹，從而快速生成新的產品的結構，并自動生成產品明細表。

（1）管理完整的產品結構并提供圖形化的界面進行產品結構的創建、修改（支持替換件、可選件）。

（2）基于選項庫和車型定義表定義車型配置表（SOS）和全配置BOM清單，搭建EBOM上層結構。

（3）可定義多個產品結構的屬性。

（4）可根據版本規則、日期、狀態等條件瀏覽產品BOM結構；可依照選項配置條件瀏覽BOM結構。

（5）可增加或減少替代件/替換件。

（6）任意比對兩個產品結構，并輸出比對結果。

（7）產品結構的單階/多階的使用性反查；可選擇階層與父階類型。

（8）產品結構可轉化為輕量化模型。

（9）產品結構審核流程，可做簽審與通知；產品結構有生命周期狀態；支持BOM版本和版次的管理；支持BOM不同階段的狀態管理（如圖5所示）。

4.4 設計變更管理

產品需要設計變更時，設計員在PDM系統中填寫設計變更單，填寫完畢后提交電子審簽流程，審批人在系統中收到審批電子流程的通知，在系統中對流程進行審批，審批結束后發送給相關單位，各單位按設計變更單進行方案設計或圖紙、零部件變更。圖紙、零部件變更結束后，連接到需變更產品/零部件并附加相關參考文檔，設計員發起電子流程，審批人通過之后，對該圖紙、零部件進行凍結，系統再將相關文件發送給各相關部門，相關部門進行試制量產等后續工作（如圖6所示）。

4.5 可視化管理

PDM系統中內嵌輕量化模型檢視器，能夠基于JT模型進行縮放、平移、測量、動態剖切等基本功能。瀏覽器提供數字化樣機（DMU）功能，包括對同構或異構CAD模型產生的JT檔進行靜態干涉檢查、動態干涉檢查、拆裝過程分析，能夠加載單一配置車型，將其JT模型加載進行虛擬干涉檢查。

4.6 數據分發與管理

技術文件、圖紙、數模等設計數據通過PDM系統進行創建、審批、會簽、批準等。設計數據被批準后，通過電子流程流轉到檔案部門，檔案部門對設計數據進行發放（發放到內部相關部門及供應商處）并按設計數據類別進行歸檔。內部相關部門及供應商到汽車數據發放系統中下載設計數據，并按設計數據進行相關方案和供貨變更。檔案部門可在PDM系統中監控所有的內部部門及供應商是否下載了相關設計數據，實現了設計數據發放及歸檔的電子化（如圖7所示）。

5 結 論

該汽車企業自建設產品數據管理系統以來，規范了產品數據管理，提高了產品研發水平，逐步實現了產品數字化，降低研發成本，減少研發人員的勞動強度，提高研發工作效率和快速反應及配置能力。PDM系統的應用為該企業帶來如下收益：

電子流程的應用提高了設計效率，縮短了產品的設計周期30%；

分布式架構和協同設計平臺的建立減少了信息傳遞時間30%；

通過基于PDM系統搭建的電子發放流程減少了圖紙和發放的時間80%；

以產品為中心組織數據，促進知識重用，提高設計人員的工作效率30%；

提供查詢和瀏覽研發數據的平臺，制定各類型的報表，查閱紙質檔案資料的時間減少了40%；

規范和標準更改流程的引入，更改的隨意性和重復性減少了30% 。

主要參考文獻

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