/PDM進化論張衛、李海峰、張曉東■PDM起源

近幾年，CAD／CAM技術為企業創造出了一年開發幾十個新產品的效益。但隨著新技術的開展，它們也帶來了新的問題。當CAD技術推廣開后，企業出現了數據爆炸、數據混亂的問題：如各種零件信息特征（設計特征及制造特征）數據、設計意圖和工藝要求數據及產品整個生命周期中各個過程的數據等等，它們的管理以及不同的CAD應用平臺之間數據的傳遞、共享由于沒有一個系統工具而顯得極為混亂且極為不便。這于企業“想方設法縮短企業中產品的研制開發和生產制造周期，降低本錢，提高質量，改善產品性能，使新產品盡快和盡早地進入市場，以贏得競爭的主動權和優勢〞的宗旨大大不利。為了完全解決企業在研制開發和生產過程中信息共享程度低、數據傳遞速度慢、業務數據難以集成、管理水平落后等問題，PDM（ProductDataManagement，產品數據管理）技術應運而生，從而找到了一條能夠真正集成化地管理產品數據和過程，有效地提高企業市場競爭能力的技術道路。

■PDM簡介

PDM是以產品為中心，通過計算機網絡和數據庫技術，把企業生產過程中所有與產品相關的信息和過程集成起來，統一管理，使產品數據在其生命周期內保持一致、最新和平安，為工程技術人員提供一個協同工作的環境，從而縮短產品研發周期、降低本錢、提高質量，為企業贏得競爭優勢。一般而言，與產品相關的信息包括工程方案、設計數據、產品模型、工程圖紙、技術標準、工藝資料等等；與產品相關的過程包括工作流程、機構關系等過程處理程序。PDM技術就是將它們集成并管理起來，使企

業的并行工程能夠真正發揮效益。

PDM的根本功能包括：（1）根本信息維護：包括工藝類型、產品結構類型、材料類型、標準件等信息庫的維護；（2）工程管理：工程的建立、人員的組織、人員的角色指派等；（3）產品結構管理：建立產品結構樹，實現零部件的裝配功能；（4）多維的權限管理：不同的用戶在不同的工作組中有不同的權限；（5）圖紙和文檔管理、瀏覽批注：對各種圖紙和文檔按零件族分類管理，提供多種查詢手段和紅線批注；（6）可定制的報表生成：將結果輸出到Excel環境中，由用戶進行格式定義；（7）可定制的工作流程：產品在設計過程中的流程由用戶定義。

PDM可以適用的領域相當廣泛，包括：（1）制造業：機械、電子、輕紡、化工、電力、航天航空；（2）設計行業：建筑、港口、服裝、美工、藝術、交通設施；（3）圖書檔案：圖書館、檔案館、出版社；（4）信息業：軟件開發。總之，但凡在產品生產過程中有大量產品信息產生，都可應用PDM的思想對這些信息加以統一管理。

PDM作為CAD／CAM技術的進一步開展，不僅將改善原有的企業管理體系，也將做到CAD、CAM以及CAE、CAPP的真正集成化管理，發揮并行設計模式的優點。在我國，CAD應用推廣正沿著“甩圖板→集成化產品信息管理→網絡系統集成→CIMS〞的技術路徑，分階段、有步驟地全面展開。目前國內大局部企業CAD已得到初步應用，或已列入開展規劃，而PDM系統恰好滿足企業在“甩圖板〞、消滅藍圖之后，標準基礎技術信息、發揮網絡效益、共享工程數據，從而促進CAD應用上層次、上臺階，為企業進一步推廣和深化計算機信息管理打下扎實的基礎。PDM技術在我國的應用剛起步，對于它的技術思想、內涵、地位、應用情況、開展方向，還須不斷進行探討。

■PDM開展

隨著PDM技術的推廣應用，它的開展也越來越為大家所關注。從目前的趨勢來看，PDM將會在以下三方面有較大的突破：

一、應用系統的封裝

PDM作為CIMS應用系統的集成框架，要能夠集成不同環境下的應用系統。由OMG（對象管理組織）制訂的CORBA（CommonObjectRequireBrokerArchitecture）技術的成熟為實現這一要求提供了一個較好的平臺。

OMG目前正在制定一個標準，即“PDM使能部件（PDMEnabler）〞。它是制造業的第一個標準。所謂使能部件，指的是實現或者支持一種特定的抽象處理過程的物理實體，它通過提供共享產品數據的靈活方式來增強產品開發團隊的能力和效率。OMG的目標是定義八類使能部件（工程活動需求、工程變更、制造實現、文檔管理、產品結構定義、配置管理和測試維護等），使它們能夠支持企業在制造過程模型中的整個產品開發過程。

鑒于以上情況，通過CORBA標準以增強PDM系統的可擴展性和與其它系統的集成能力，已經成為評定PDM系統是否成功的標準之一。在“PDM使能部件〞標準制定工作完成之后，遵循該標準中的使能部件對象界面描述和對象模型的PDM系統之間將能夠實現：

1．將一個PDM系統的數據轉移到另一個PDM系統之中；

2．實現PDM系統的聯邦機制，也即一個PDM系統能夠管理另一個PDM系統中的數據。同時，通過該標準定義的統一的對象界面，其它制造系統中涉及的軟件系統（如CAD、CAM和ERP等）可以調用這些對象界面所定義的效勞而不必關注所對應的具體PDM產品，從而極大地方便系統的集成。

由于在目前情況下，OMG的“PDM使能部件〞標準尚未最終形成，因此，PDM系統將實現基于CORBA標準的PDM效勞封裝機制：一方面向用戶提供符合標準的效勞訪問機制以利于二次開發和系統集成，另一方面為實現最終的“PDM使能部件〞標準奠定基礎。

PDM系統對集成的支持，首先表現在應具有最小集成，即集成CAD／CAM產品和MRPII／ERP軟件；其次在集成的深度和魯棒性上，不但能在PDM系統中啟動應用軟件，而且對于完全的集成而言，應能在PDM系統中直接進行PDM操作，如Checkin、Checkout等，并能在兩系統間進行數據交換和消息傳遞；最為重要的一點是PDM跟蹤應用軟件的能力，這要求應用軟件廠家對標準集成手段的在線支持。

二、Web使能技術

Internet／Intranet技術的迅速開展、日益普及已經對企業信息化的開發和應用產生巨大的沖擊。PDM技術也必將向Internet／Intranet方向開展，并充分利用網絡技術優勢，使它更具有擴展性和共享性。

在傳統C／S體系結構中，數據庫應用的客戶端軟件包含兩個主要功能：一是處理數據：根據用戶的動作，向數據庫效勞器發出數據請求，并返回處理結果；控制處理的結果顯示。因此，在客戶端的軟件中包含處理數據的邏輯和結果顯示的功能，數據的處理和結果顯示緊密結合。而這種密切的聯系，使得用戶的需求的任何變化，包括處理邏輯或用戶界面，都會導致整個程序需要重新編譯、安裝，使得C／S數據庫應用系統可維護性差。

而在Web系統中，效勞器上的文件通過HTML語言決定了它在Web瀏覽器上的顯示。瀏覽器只是解釋這些HTML的標記，使得產生處理的結果和結果的最終顯示別離出來，從而防止了C／S結構的局限，盡管它本質上也是C／S模型。導致截然不同結果的原因是客戶端軟件和效勞器端軟件功能劃分的不同。在C／S數據庫應用中，效勞器不能控制它返還給客戶端的數據將被如何處理與顯示，它只管提供所需數據，對于最終用戶來說，效勞器返回的數據還只是中間結果；而在Web瀏覽器／效勞器模式中，效勞器控制返回的結果，同時控制了這些結果在瀏覽器上如何顯示。

現在開展的三層應用模式則融合了Web效勞和C／S數據庫應用的優點。通過Web平臺，采用E－mail、電子公告欄、新聞組等先進的通信手段可以迅速地在企業員工之間、企業和企業之間方便地獲取信息，節省企業開支。

Internet／Intranet在企業應用中需要解決的關鍵技術是產品圖形信息的傳輸，解決圖形在網絡上的傳輸速度問題才能使Internet／Intranet在企業中得到廣泛應用。目前，已經有多家CAD廠商支持適于網上圖形傳輸的數據格式CGN，前臺通過瀏覽器，采用ActiveX、Java等技術實現圖形在瀏覽器中的瀏覽和輸出。

因此，PDM向三層結構開展將是未來必然趨勢之一。

三、與圖形核心系統的集成

企業引入CAD的目的不應是只為了“甩圖版〞，在產品數據模型之上，進行產品的外型設計、應力分析、強度分析、有限元分析、產品預裝配、生成NC代碼等才是CAD應用的真正目的。這需要從中端實體造型系統所用的核心系統中實現PDM集成實體造型系統數據。目前中端實體造型系統的核心系統不外乎兩種：parasolid、scis，把實體模型的特征和特征值提取出來，變成表格的形式，存儲在數據庫中，是實現PDM實體造型系統數據的較好途徑。對于高端的CAD產品，如UGII、IμDEAS等可采用同樣的技術進行處理。這需要對核心系統有深入的了解，才能作到PDM在各種CAD應用系統間進行數據的轉換和交互。因此，PDM必須與圖形核心系統進行集成。PDM系統實施的模型方法清華大學國家CAD支撐軟件工程中心王建民孫家廣今天，信息技術已成為企業參與競爭的入場券。源于制造業的產品數據管理(ProductDataManagement)技術經過近20年的實踐，已成為企業信息化的基礎技術。PDM技術的研究與應用在國內外已相當普遍，全球范圍商品化PDM軟件不下百種。我們按PDM系統在企業信息系統中的地位將其分為兩類：企業級PDM和部門級PDM。

起初，PDM系統主要解決產品定義和產品制造的集成問題，PDM系統主要是支持產品制造過程的。近年來，隨著并行工程的逐漸深入，DFX技術在產品設計過程中的廣泛應用，PDM對開發過程的支持日趨重要，所以部門級PDM的核心功能是對企業設計過程的支持，即PDM系統成為企業設計過程的工具與平臺，部門級PDM系統的功能定位如圖1所示。

圖1部門級PDM系統的功能定位企業級PDM系統管理著整個企業的所有產品數據，支持產品各個生命周期的數據管理過程，對應市場、設計、制造和效勞等企業經營過程的各個業務系統都構造在PDM系統之上，形成單一產品數據源。在波音公司的DCAC/MRM中，企業級PDM系統的引入簡化了企業應用軟件系統。據悉，通過實施PDM系統，波音公司把原來應用的800多種軟件簡化為四種主要軟件。圖2企業級PDM系統的功能定位正是由于PDM系統和企業業務過程的緊密相關性，所以任何PDM系統都不可能買來即用，PDM技術一定要經過實施才能在企業中成功應用。而成功的實施必須有企業領導的支持和人力、物力及財力保證。除此之外，企業實施PDM還要依靠科學、實用的方法論。本文討論基于業務過程分析的企業模型方法。根據企業模型及其分析結果，規劃和指導PDM系統的實施，我們把這種方法稱為產品數據管理系統實施的模型方法。企業建模1．模型的定義

PDM系統實施本質上是量體裁衣的過程，“量〞的是企業業務過程這個“體〞，此后“裁〞出PDM系統這個“衣〞。所以，模型方法總體上分為兩個步驟：企業建模過程和PDM系統定制應用過程，其中“企業建模〞是“定制應用〞的關鍵和基礎。

一般說來，模型的作用就是使復雜的信息關聯變得簡單易懂，它使我們容易洞察隱藏在大量原始數據背后的規律，并能有效地使我們將系統需求映射到軟件結構上去。

現在企業信息技術應用的主要障礙有以下兩點：

*計算機應用系統的開發和維護日趨困難；

*現有應用系統相互兼容性差阻礙了系統間的信息交換。

企業實施PDM的關鍵就是如何將企業的各類應用系統集成起來，形成協調一致的企業信息系統。

企業模型本質上是為了統一企業不同應用系統之間的語義，只有每個應用單元系統采用統一的應用語義，才能在企業業務級上做到信息集成。今天，OMG組織在CORBA平臺上推出商務對象(BusinessObject)標準，其初衷也是解決企業信息集成問題。

圖3企業模型的作用企業建模要對應信息系統進行需求分析，同時還要刻劃出企業的整體需求。為了實施PDM，企業模型至少要從三個方面來描述：業務模型、信息模型和組織模型。以上三個模型互為補充和支撐，共同表達企業形態。

2．功能建模

功能建模的目標是實現以下兩點：

*把企業組織成互動的良好定義的單元集合；

*描述企業并行的業務過程及其執行的觸發條件。

功能建模的根本構件包括：域、事件、過程和操作。域是企業中的某個子集，它在相對固定的過程支持下完成特定的目標和任務。具體來說，域對應于企業的部門，所以企業的域是市場部門、技術部門、制造部門和銷售部門等。域由以下方面來描述：功能描述、目標描述、約束條件、域中業務過程、域間關系、域中對象和事件。

事件是企業現實存在的事例和需求，它激活或推動域中的業務過程。我們把事件分為外部事件和內部事件。事件由以下方面描述：事件描述、事件來源、事件類型、事件可作用的過程以及事件附帶的信息。

過程可以從兩個方面來定義：行為和功能。過程分為三個層次：域過程(最高層)、業務過程(中間層)和企業活動(最底層)。行為可以用流程圖來表達，圖中不僅表達行為的前后次序，同時還要表達行為的觸發條件。

操作主要由輸入Input、輸出Output、控制Control和支持Maintenance表達，即ICOM構件，這些操作具體確定某個活動的特性。3．信息建模

信息建模的目標是用面向對象的方法刻劃企業數據和信息的需求，并同時確定企業的關鍵信息，明確其主要內容，以形成企業信息系統集成的依據。信息模型的根本構件包括企業對象、對象視圖和對象關系。對象關系又分為聚合關系和產生關系，產生關系分為強關系和弱關系。

企業信息模型的主要奉獻是為PDM管理產品數據建立正確的數據對象和數據之間的使用邏輯。

對象視圖簡單的說就是企業現存的各種報表和資料，它在功能模型中表現為伴隨事件發生的信息。對象視圖的描述包括三個方面：文字描述和說明數據的特性、相關的企業對象以及數據的屬性。對象視圖是信息建模的基礎，是企業現狀數據的直接