智能制造PDM系統(tǒng)先行

四川九洲電器集團有限責(zé)任公司 黎明聰

1.引言

近年來，隨著信息技術(shù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和賽博-物理系統(tǒng)等智能制造技術(shù)的興起和逐步成熟，“智能工廠”已成為全球傳統(tǒng)制造企業(yè)，轉(zhuǎn)型升級的主要突破方向。各國為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短研制周期，制定了多項“智能制造”的發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃，并大力投資發(fā)展智能制造技術(shù)和“智能工廠”。

隨著軍事電子裝備向基于信息系統(tǒng)的體系化、質(zhì)量與可靠性大幅提升和關(guān)鍵裝備自主可控等方向發(fā)展，這些特征都對軍事電子裝備研制企業(yè)提出了研制能力體系化、生產(chǎn)制造精準(zhǔn)和柔性化、綜合管控精益化以及裝備交付周期大幅縮短、質(zhì)量水平顯著提高等一系列更新、更高、更嚴(yán)的要求。

隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化智能制造工作的開展，產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)管理是對PDM的一個新的基本要求。從PDM系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)和要求來看，并行設(shè)計工程概念的提出，是從產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和制造的過程出發(fā)，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低產(chǎn)品成本低、保證產(chǎn)品質(zhì)量以滿足實際用戶的需求。在并行設(shè)計工程中提出“項目組團隊”，“項目組團隊”主要強調(diào)的是小組成員在產(chǎn)品設(shè)計的同時進(jìn)行產(chǎn)品相關(guān)制造過程的設(shè)計。例如：設(shè)計研發(fā)、樣機試制、機械加工、整機裝配、產(chǎn)品裝調(diào)、包裝售后、運輸?shù)取＿@樣就要求項目組成員之間在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的各個環(huán)節(jié)與產(chǎn)品相關(guān)的各個地方均能在用戶權(quán)限范圍內(nèi)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步使用，這就是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)的功能和定義。因此，可以這樣說，PDM系統(tǒng)是并行設(shè)計工程運行的基礎(chǔ)，是智能制造的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.PDM系統(tǒng)運行的環(huán)境要求

PDM是利用當(dāng)今最新的Web技術(shù)實現(xiàn)的一個協(xié)作環(huán)境，其目的是允許你更改有效地開發(fā)和管理產(chǎn)品。它為整個企業(yè)提供公用信息共享機制，此機制存儲信息，在存儲位置管理該信息，管理信息演變，控制對信息的訪問權(quán)限，并且提供協(xié)作工具。

這些特征允許PDM系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)品從概念到交付這一過程。PDM系統(tǒng)提供管理產(chǎn)品信息的功能。因為產(chǎn)品信息是復(fù)雜且多面的，并且經(jīng)常包含數(shù)以百計的關(guān)系，所以PDM系統(tǒng)管理此產(chǎn)品信息以及所有這些關(guān)系。因此，要了解PDM系統(tǒng)的任何特定功能，還必須了解它的總體角色。

2.1 PDM系統(tǒng)是依托于網(wǎng)絡(luò)的一種系統(tǒng)

PDM系統(tǒng)可以是一個公司內(nèi)部搭建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也可以是外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它可以是本公司之間內(nèi)部使用，也可以是跨區(qū)域的工廠與工廠之間的使用，信息網(wǎng)絡(luò)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的硬件的一種載體。通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，為數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)保護(hù)提供了途徑。計算機網(wǎng)絡(luò)是PDM系統(tǒng)在空間上的擴展，使得PDM的不同用戶可以在不同的地方進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的操作處理使用。

2.2 PDM系統(tǒng)用戶界面可操作性強

PDM系統(tǒng)的具有良好的用戶界面，較強的windows風(fēng)格，操作簡單。基于windchill 公司的PDM系統(tǒng)具有操作簡單，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行界面定制。工作總攬任務(wù)一目了然，可操作性強。

2.3 PDM系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用軟件

產(chǎn)品全生命周期中的所有數(shù)據(jù)包含市場調(diào)研、方案論證、零件設(shè)計、仿真分析、工藝設(shè)計、NC程序設(shè)計、走刀軌跡、零件質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品裝配等數(shù)據(jù)都是存儲在數(shù)據(jù)庫中。不同類型的用戶所需求的數(shù)據(jù)類型不同，用戶登陸PDM系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)限控制，就可以對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的相應(yīng)數(shù)據(jù)的進(jìn)行調(diào)用。例如：生產(chǎn)車間調(diào)用三維模型，數(shù)控機床調(diào)用程序，檢驗人員調(diào)用相應(yīng)的檢驗工序，這樣PDM系統(tǒng)提供給用戶的所有數(shù)據(jù)不是相互孤立的零件數(shù)據(jù)，而是基于產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的相對引用。

2.4 PDM系統(tǒng)具有微機及圖形工作站

針對不同的功能和使用要求，PDM系統(tǒng)具有微機和圖形工作站兩種，一種是供設(shè)計人員開發(fā)使用，一種是以存儲大量的數(shù)據(jù)作服務(wù)器使用。

3.PDM系統(tǒng)具備的基本功能

3.1 電子庫房

PDM系統(tǒng)的一個主要目的是存儲產(chǎn)品信息，換句話說可以理解為“電子庫房”，因為產(chǎn)品是復(fù)雜的，需要存儲許多類型的信息，從CAD數(shù)據(jù)到用戶手冊到問題報告。PDM系統(tǒng)具有多種類型對象，以處理不同類型的信息，并且允許你構(gòu)建他們之間的關(guān)系。當(dāng)今傳統(tǒng)的自底向上的產(chǎn)品開發(fā)方式正被自頂向下的產(chǎn)品開發(fā)方式所取代。企業(yè)原有的文檔管理方式以無法適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展需要。PDM系統(tǒng)提供的電子庫房功能提供給用戶一個集成的電子環(huán)境。設(shè)計開發(fā)人員首先建立BOM，搭建了骨架，設(shè)計人員在把相應(yīng)的文件掛在對應(yīng)的地方，走完歸檔流程。將數(shù)據(jù)放入電子庫房。在這個環(huán)境中項目組團隊的用戶可以完成與產(chǎn)品數(shù)據(jù)相關(guān)的所有操作。包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)在集成的電子環(huán)境中的生成、修改、刪除存儲和引用。在這個集成的電子環(huán)境中還可以定義各種訪問權(quán)限。設(shè)計開發(fā)人員還可以利用電子庫房中的設(shè)計成果，進(jìn)行重復(fù)利用，縮短研制周期，節(jié)約生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率。

3.2 文檔管理

文檔管理功能允許你與組織中的其他用戶共享文檔。如果你將文檔上載到PDM系統(tǒng)，文檔就可以被任何有權(quán)限的人查看和修改。如果有人修改文檔，修改者將被記錄下來，而且先前的老版本數(shù)據(jù)仍然可以收索或查詢。對于每一個文檔，可以定義他的詳細(xì)信息、表示方法和關(guān)系。如果裝配為文檔結(jié)構(gòu)，即可進(jìn)一步控制結(jié)構(gòu)的配置。

支持上傳特定格式的文檔并在系統(tǒng)中進(jìn)行展示，如PDF、WORD等。車間圖文檔包括各類的電子文檔、掃描文件、工藝文件、圖紙、質(zhì)量要求、質(zhì)量報告和生產(chǎn)過程手工文件等，這些文件如何進(jìn)行有效統(tǒng)一的管理，方便查詢和瀏覽。這其中包括前期設(shè)計部門完成的各類工藝文件、二維三維的數(shù)字化設(shè)計文件、作業(yè)指導(dǎo)書以及在現(xiàn)場形成的各類檢測報告、作業(yè)卡片、合格證、工單等文件。

3.3 工作流程和過程管理

工作流程和過程管理是一個產(chǎn)品數(shù)據(jù)創(chuàng)建、歸檔、變更、發(fā)布的主動過程管理。在系統(tǒng)設(shè)計時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的類型建立串行或并行的工作流程，設(shè)計人員根據(jù)數(shù)據(jù)的類型，調(diào)用相應(yīng)的流程進(jìn)行審批歸檔。

用戶登陸PDM系統(tǒng)時，就可以在工作任務(wù)欄中看到自己最新的工作任務(wù)清單，并對工作任務(wù)進(jìn)行處理，PDM系統(tǒng)記錄了任務(wù)的達(dá)到時間和處理時間，為事后延誤工作提供了查詢依據(jù)。項目經(jīng)理可隨時查看這個項目的工作進(jìn)度。

3.3.1 工作流程管理

工作流程管理是PDM系統(tǒng)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的發(fā)布流程和發(fā)布數(shù)據(jù)的變更流程過程管理。根據(jù)角色和權(quán)限控制，PDM系統(tǒng)用戶登陸自己的賬號就知道要處理的事情和查看流程所在的環(huán)節(jié)，讓工作流程的傳遞更加具有條理化。

通過定制并行或串行的工作流程，使各類電子文檔的審查審批更加合理。

3.3.2 工作管理

PDM系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)你可能負(fù)責(zé)的所分配和對象，你可能會想知道如何完整追蹤。PDM系統(tǒng)的工作管理模塊提供了一些工具。他提供了“筆記本”和“預(yù)定”功能幫助追蹤需要監(jiān)視的對象，并根據(jù)需求生成報表。

當(dāng)開發(fā)設(shè)計人員準(zhǔn)備進(jìn)行某項產(chǎn)品的設(shè)計時，首先在PDM系統(tǒng)中建立相應(yīng)的產(chǎn)品庫和工作空間等各類文件夾。除了必要的設(shè)計要求和初始設(shè)計思想外，與設(shè)計工作總體文件、技術(shù)協(xié)議、參數(shù)指標(biāo)等重要數(shù)據(jù)，或其他設(shè)計開發(fā)人員的設(shè)計數(shù)據(jù)也需要同時放到產(chǎn)品庫中相應(yīng)的文件夾，文件夾對項目組成員權(quán)限放開可供項目人員查閱，以滿足設(shè)計人員的設(shè)計需求。

可以在產(chǎn)品庫或資源庫中，創(chuàng)建文檔，啟動創(chuàng)建文檔的過程。你選擇的文檔類型可能決定各種特殊功能。文檔類型可能決定文檔經(jīng)歷的生命周期過程。它還決定文檔是否與特定屬性相關(guān)。

3.3.3 歷史數(shù)據(jù)管理

歷史數(shù)據(jù)管理等同于數(shù)據(jù)版本管理，系統(tǒng)記錄了產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，幫助用戶了解產(chǎn)品項目開發(fā)過程中的歷史問題。雖然變更是不可避免的，但是正式變更過程常常會面對不同的問題，PDM變更系統(tǒng)創(chuàng)造了一種可重復(fù)流程，這種流程不是禁止變更，而是鼓勵進(jìn)行可控，快速的變更。在現(xiàn)有產(chǎn)品開發(fā)工作流程的基礎(chǔ)上，制定新的數(shù)據(jù)變更工作流程，工作歷史數(shù)據(jù)記錄可以作為重要依據(jù)。同時對歷史數(shù)據(jù)的版本做了詳細(xì)的記錄。另外，對工作歷史數(shù)據(jù)的處理符合工廠質(zhì)量體系文件和國際質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO9000的基本要求。

3.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理

PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理功能是通過自頂向下的設(shè)計把產(chǎn)品分解為裝配體、子裝配體和零件邏輯地描述一個產(chǎn)品的組成關(guān)系。產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的建立，只是一種零部件與零部件之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系的確立，零部件對象中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)實際上是一個數(shù)據(jù)集合。在以部件為中心的設(shè)計中，在所有CAD設(shè)計工作開始之間進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。創(chuàng)建部件然后通過工作流程，將設(shè)計CAD模型的任務(wù)分配給工程師團隊。這實際上是一個由兩個步驟組成的過程。首先，必須為要創(chuàng)建的部件和成品定義產(chǎn)品存儲位置，然后必須創(chuàng)建這些部件和成品并將它們裝配到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中去。將產(chǎn)品中創(chuàng)建和存儲成品和部件，不過也可將其存儲到存儲庫中。產(chǎn)品管理員可以創(chuàng)建新產(chǎn)品，從而還將自動創(chuàng)建頂層成品。可通過創(chuàng)建文件夾進(jìn)行進(jìn)一步組織新部件和成品在產(chǎn)品中的存儲位置。在PSM內(nèi)通常與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的每個零件緊密相連的BOM表。在BOM中，制定產(chǎn)品零件在產(chǎn)品生命周期中的各種屬性。PSM是通過BOM瀏覽功能進(jìn)行修改和控制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。BOM表實際上描述了除幾何信息以外的外部產(chǎn)品全部信息。

3.5 借閱管理

傳統(tǒng)的借閱是利用者必需到檔案管理部門借閱紙質(zhì)的資料，辦理各種借閱手續(xù)，需要跑的部門多，時間長，效率低。通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)大大節(jié)省了時間，提高了工作效率，減少了資料曬發(fā)的份數(shù)，通過定制借閱流程，簡化了手續(xù)，縮短了時間。有效控制了資料的使用范圍，安全保密。

4.結(jié)論

PDM系統(tǒng)管理了產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)。如技術(shù)說明、技術(shù)條件調(diào)試細(xì)則、零件圖紙、工程圖紙，驗收標(biāo)準(zhǔn)等。還包括生產(chǎn)過程中的文件，如工藝文件、用戶使用手冊、維修說明等技術(shù)文檔。凡是在操作系統(tǒng)中可以生成或修改的文件的數(shù)據(jù)都可以存放在PDM系統(tǒng)中。PDM系統(tǒng)是一個實現(xiàn)所有產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)有序管理的工具。同時又是工程設(shè)計人員相互協(xié)作的工作環(huán)境。

通過PDM系統(tǒng)的順利實施以實現(xiàn)全生命周期各應(yīng)用系統(tǒng)的集成優(yōu)化，實現(xiàn)計劃排產(chǎn)、生產(chǎn)協(xié)同、設(shè)備互聯(lián)、資源管理、質(zhì)量控制、決策控制的智能化，人員高效化、設(shè)備自動化和管理信息化，全面縮短產(chǎn)品研制周期，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量并降低運營成本。