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PDM系统在制造业中的开发及应用

作者 :宋心葵更新时间:2012-11-12

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(上海市场中路687号 上海二纺机股份有限公司 逸杰子公司,上海200435)
摘 要:随着数据处理技术的发展和制造企业计算机技术的广泛应用,迫切需要使用一个统一的数据管理系统对不同应用系统所产生的各种信息进行有效管理。PDM系统正是为满足这一需求而设计。本文简要介绍了PDM产品数据管理系统的基本原理以及实施PDM的必要性;详述了PDM的系统结构、主要功能、特点及应用成果。
关键词:PDM;物料;BOM;工艺过程
1 PDM的基本原理和方法
产品数据管理(Product Data Management—PDM)的基本原理是,利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程,通过逐步建立产品模型,最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。通过建立产品模型,PDM系统可以有效、实时、完整地控制整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。
产品数据管理(PDM)是一种利用数据模型对制造企业的产品形成过程进行管理的方法。产品数据管理的目标是利用一个集成的信息系统来管理和生成产品开发设计和产品制造所需的完整的技术资料。因此,PDM系统利用模块化的结构对产品的整个形成过程进行控制,并对在该过程中形成的数据和文档进行管理。
2 实施PDM的必要性
日益激烈的市场竞争以及越来越复杂的市场需求,使得制造企业面临更加艰难的挑战。优化企业业务流程、缩短产品开发周期以降本增效,成为企业增强竞争力的关键。PDM系统正是顺应了企业的这一需求,它通过利用先进的IT技术,规范基础技术信息、发挥网络效益、共享数据,从而改变设计和工艺的传统手段,提高产品开发效率,缩短技术准备周期。随着应用的不断深入,PDM系统将对企业具有越来越重要的战略意义。
3 系统简介
本文将针对由上海二纺机股份有限公司自行开发的PDM系统展开讨论。该系统以Powerbuilder为开发工具,采用Client/DB
Server体系结构,运用SQL Server数据库技术,较好地实现了产品技术数据、工艺技术数据和生产计划数据集成并行工作应具有的各种功能。同时充分考虑了系统的开放性及通用性。本系统的运行环境为:客户端:Windows95及以上操作系统;服务器:Windows NT/2000 Server;网络协议:TCP/IP;数据库:MS SQL Server/Sybase。
4 系统主要功能
系统提供设计、工艺和计划人员一个在线的、集成的并行工作环境,能进行产品、工艺的设计与管理工作和物料需求的计划工作。主要包括产品数据管理模块、技术数据管理模块、技术文档管理模块、系统管理模块及查询报表等。
4.1 产品数据管理
对产品物料属性、产品结构配置(BOM)、技术参数等信息的输入、存储、处理、分类、查询。
4.1.1物料信息管理
物料是指构成产品的零件、装配件、材料、元器件。根据物料属性如结构属性、材质属性、工艺特征等,按分类标准来统一管理产品的物料,并可对物料进行各种维护操作,如移动、添加、删除及修改物料属性值等。其操作界面如图一:

图一 物料字典录入
4.1.2 产品配置管理
配置组成产品的零部件。对单级产品结构进行增加、修改、删除、插入等工作;通过复制可方便地定义产品之间的借用关系。管理产品设计过程中产生的所有信息。产品结构树是根据单级结构由系统自动生成的。产品配置的操作界面如图二:

图二 BOM表录入
4.1.3 产品结构管理
系统自动生成每个产品依据其相互间的层次关系所形成的产品结构树,保持产品结构关系完整性。产品结构树以产品为根结点,产品的装配件为分枝,产品中最小组成单元零件或元器件为叶子。结构树不受产品组成层次的限制,物料在结构树的位置是动态生成的,有很强的适用性。
4.1.4 产品工作流程管理
工作流程包括从产品开发到产品投产的各个阶段,PDM系统建立工作流程,维护、记载工作流程中产生的数据。它向一个产品生命周期中相关人员提供信息,保障工作的顺利进行。
在工作区,当工程设计人员完成设计工作时,提交相关的文档,所有的校对人员在线校对通过后,提交审核人员在线审核,审核通过后,经发放将文档提交给发放区。发放区的数据是生产中可用信息。
设计过程中,每个产品的文档经发放后,形成一个版本。如要在该版本的基础上进行修改工作,系统自动在工作区中建立该版本的副本,只有在工作区的副本是可修改的,修改完成后再次进入产品设计维护的生命周期,经发放后形成一个新版本,替代发放区原版本。系统记录了产品设计生命周期中版本变更的有关信息,同时可追溯恢复原版本的信息。
4.2 工艺数据管理
对工艺加工信息、零件材料定额、产品装配、标准工艺等信息的输入、存储、处理、分类、查询。
4.2.1 工艺基础数据
系统对材料属性,工艺分工编码,工作中心,机床设备,工装夹具、量具、刀具,工缴等基础数据进行集中管理和维护。对零件加工进行工艺分工配置。
4.2.2 零件的材料配置
为加工零件(毛坯与零件)配置材料,进行录入、维护和管理。产生零件加工的材料定额卡,材料定额卡信息包括材料规格,数量,加工尺寸,材料定额。材料定额卡能适应多品种规格材料配置,自动计算材料定额。其操作界面如图三:

图三 材料定额录入
4.2.3 产品的制造结构
系统自动生成产品制造结构树。产品制造结构树中最底层的叶子是零件加工所需的材料,树上所有的节点都能反映出它的加工工艺分工信息。
4.2.4 工艺加工文件
系统提供常用工艺加工文件录入、修改、查询、打印输出功能,主要包括机械加工工艺过程卡片、工序卡片、工具明细表(外购、标准)、工装明细表(专用工艺装备、组合夹具)、产品工艺文件目录等,实现工艺文件的电子化、信息化管理。工艺加工文件的操作界面如图四:

图四 工艺加工文件录入
4.2.5 工艺工作流程管理
系统不仅能进行工艺规划阶段的过程管理(方式同产品工作流程管理),而且能进行产品设计和工艺规划跨阶段的过程管理。
4.3 技术文档管理
对产品开发设计过程中的所有技术文档进行管理,包括工程图纸、合同文件、供用户文件、各类说明书等。能浏览各种类型的图档、office文档以及图片文件,并可定义文档的访问权限。
4.3.1 技术文档管理
录入、维护文档的基本属性,包括文档类型、文档名称等,并提交相应的技术文件。能浏览已提交的文件。其操作界面如图五:

图五 技术文档录入
4.3.2技术文档权限
设置每一技术文档的读写权限。可设置
某个用户对技术文档的读写权限,也可设置某个用户组(包含多个用户)对技术文档的访问权限。
4.3.3技术文档工作流程管理
技术文档同样具有工作流程管理,其方式同产品工作流程管理。只有经过发放的技术文档才能被有效使用。
4.4系统主要输出信息。
单级BOM表。多级BOM表(产品制造结构树):产品树多级展开到原材料,带工艺分工信息和材料加工信息。零件材料消耗卡。零件加工工艺过程卡。产品工艺汇总。产品材料定额汇总。
5 系统特点
①面向产品设计和生产制造的集成,支持产品模块化设计和变型设计,动态快速地归集制造信息。 ②摆脱文件管理方式,采用网络与数据库技术,集成地管理产品相关信息和过程,便捷地查找和共享系统数据并实时对设计过程进行跟踪与报告,以数字化信息取代纸质文件来管理产品信息,为企业全面信息化打下坚实的基础。③系统支持产品设计,工艺规划,生产准备三阶段的过程管理。一阶段产生的工程技术数据或文档一般要经过设计、审核、批准等过程,才可以为下一阶段所用,系统集成地管理这三阶段的工作流过程。④构架于C/S体系结构之上,有效地利用计算机网络资源,支持并行设计,支持分布式的产品数据管理。⑤支持多级权限管理。采用安全性控制模型,建立有效的授权机制。⑥完备的版本控制。产品的设计历史在系统中得到有效的保存,每个版本代表设计的一个阶段,同时系统提供版本恢复的功能。⑦极强的查询功能。系统提供了分类查询、组合查询、模糊查询三种手段,使用户在庞大的信息库中,快速准确地找到所需资料。⑧采用面向对象技术及对象连接与嵌入技术(OLE),集成常用产品与工程设计绘图软件(如AutoCAD、UG、Solidworks等)及字处理软件(Office),增强系统功能,方便用户使用。⑨用户界面友好,操作简便易用,图、表格式与用户需求一致。⑩良好的容错性、安全性、可靠性,对入库的信息建立有效的安全机制,保障录入的数据不会丢失。⑾运行、存取速度快,多用户在网上的运行速度不低于单机用户的工作速度。在存储容量上,能进行大到十几兆信息的图形、文本存储。⑿采用开放式结构,具有良好的通用性和可扩展性,为企业进一步开发信息系统留有接口,方便用户功能的增加。
6 结语
系统面向工程设计人员、工艺设计人员、技术准备人员和计划人员,提供一个集成化、网络化的产品开发与管理环境。在产品设计和生产技术准备范围内,安全有效地管理大量复杂的工程数据,方便高效地分类、查询、归集产品物料信息。本软件的开发以上海二纺机股份有限公司为模型,结合二纺机多年实施PDM及CIMS的经验,具有很强的实用性和成熟性。该系统在上海二纺机运行多年,取得良好效果。并在此基础上推广应用到浙江金鹰纺机、上海印染机械、上海太平洋机电等多家企业,同样收到良好效果.

参考文献:

[1] 约瑟夫﹒萧塔纳.制造企业的产品数据管理:原理、概念、策略[M].北京:机械工业出版社,2000.
[2] 叶宏谟.企业资源规划-制造业管理篇[M].北京:电子工业出版社,2001.
[3] 姚宝根.现代企业信息化管理:ERP/eBusiness及其实践[M].上海:上海大学出版社,2001.
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