隨著計算機和數(shù)字化信息的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用水平已成為衡量一個企業(yè)工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。PDM繼承并發(fā)展了這一先進技術(shù)的核心思想，實現(xiàn)了一種能夠通過集成化手段對產(chǎn)品數(shù)據(jù)和相關(guān)過程進行管理的方法。
本文筆者介紹了在摩托車設(shè)計、工藝和制造中采用PDM系統(tǒng)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)與過程的方法及優(yōu)勢，以及從事摩托車行業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM實施的一些經(jīng)驗體會，以供同行參考。
1 傳統(tǒng)摩托車設(shè)計、制造瓶頸
a)按排量分，摩托車產(chǎn)品系列眾多，體積雖小但設(shè)計原理與結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計、制造周期較長。隨著市場競爭的日益激烈，客戶的需求不斷增長，訂單的多樣化及新產(chǎn)品性能亮點要求都促使摩托車企業(yè)要不斷推陳出新，以增強企業(yè)的競爭力，這對企業(yè)設(shè)計部門的產(chǎn)品開發(fā)速度和質(zhì)量提出了更高要求。如按照傳統(tǒng)的流程進行設(shè)計，設(shè)計周期過長，重復(fù)設(shè)計工作過多，設(shè)計部門和工藝部門的工作量很大，效率低。
b)公司多年的產(chǎn)品設(shè)計已積累了大量的設(shè)計圖紙和技術(shù)文檔，很多電子圖文檔資料保存在設(shè)計人員客戶端電腦中，安全性、完整性得不到保證。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程是一個產(chǎn)品信息在部門間傳遞和逐步成形的過程，紙質(zhì)文檔的傳遞容易導(dǎo)致與電子信息版本不一致，同時，工藝部門很難直接利用設(shè)計數(shù)據(jù)進行工藝編制。
c)電子數(shù)據(jù)版本的管理，無論是在試制、小批試生產(chǎn)還是在量產(chǎn)環(huán)節(jié)，反復(fù)的設(shè)計變更是任何一個企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)過程中都會碰到的問題。很多圖紙和資料在設(shè)計生產(chǎn)中不斷被查詢、調(diào)用和更改， 由于傳統(tǒng)的設(shè)計變更審批及更改周期長，過程控制能力較弱，存在查詢困難、版本混亂、圖紙與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)不一致等問題，嚴重影響了設(shè)計效率。在傳統(tǒng)的管理模式下，企業(yè)往往很難記錄、管理這些過程性的信息和數(shù)據(jù)，導(dǎo)致開發(fā)周期拉長、生產(chǎn)成本增高。
d)企業(yè)的標準化設(shè)計問題。在傳統(tǒng)設(shè)計模式下，企業(yè)很難對標準化的優(yōu)化設(shè)計進行有效管理并為設(shè)計人員提供便捷的查詢工具，最終導(dǎo)致企業(yè)無法有效應(yīng)用已有設(shè)計成果來降低開發(fā)周期和成本。
2 PDM 系統(tǒng)特點
PDM系統(tǒng)為企業(yè)提供一種以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心的集成平臺，實現(xiàn)了與二維CAD、三維UG、Pro/E等應(yīng)用設(shè)計軟件的集成及其他常用文檔數(shù)據(jù)的管理，并嵌套了這些數(shù)據(jù)的電子審核流程，從而使PDM成為工程系統(tǒng)數(shù)據(jù)與過程的控制中心。同時，PDM作為面向企業(yè)的信息集成平臺，能夠以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心，通過相應(yīng)的接口建立與ERP等系統(tǒng)的廣泛集成，從而實現(xiàn)了計算機集成制造系統(tǒng)。
a)能滿足摩托車行業(yè)應(yīng)用的PDM產(chǎn)品應(yīng)具有文檔管理，工作流和過程管理，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理，查看和批注、設(shè)計檢索和零件庫、項目管理，電子協(xié)作等，有的PDM系統(tǒng)還將CAPP中的工藝設(shè)計功能也集成進去，使PDM系統(tǒng)功能更強大。PDM系統(tǒng)的實施，以特定的企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，通過相關(guān)數(shù)據(jù)共享管理、人員的協(xié)調(diào)和過程的優(yōu)化控制等手段，解決企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的瓶頸問題，提高工作效率。
b)PDM通過工作流和過程管理來組織產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)與過程，將設(shè)計、工藝和制造過程及所涉及的技術(shù)數(shù)據(jù)有機管理起來。這種流程環(huán)境對提高工程部門的工作效率有顯著的促進作用。借助于這種環(huán)境支持，所有的產(chǎn)品開發(fā)人員及其他相關(guān)人員都能靈活地共享全生命周期的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和其他相關(guān)信息。
c)PDM系統(tǒng)能充分發(fā)揮計算機高效、準確的處理數(shù)據(jù)和邏輯控制特點，實現(xiàn)了企業(yè)對技術(shù)數(shù)據(jù)的有效管理和審批流程的智能化控制。
3 PDM在摩托車設(shè)計中的應(yīng)用
3.1 人員組織、權(quán)限及安全管理
在企業(yè)中，根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)情況，會存在不同的人員組織方式，PDM系統(tǒng)針對這些組織方式，給人員分配相應(yīng)的角色，即根據(jù)崗位的屬性在系統(tǒng)中賦予權(quán)限，根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的特點，設(shè)定了系統(tǒng)管理員、公司總經(jīng)理、部長、產(chǎn)品工程師、工藝工程師和標準化工程師等角色。PDM系統(tǒng)中的權(quán)限管理是通過控制角色對數(shù)據(jù)對象的訪問權(quán)限來實現(xiàn)的，同時權(quán)限的管理又通過嵌套管理來實現(xiàn)，當某一用戶需要額外權(quán)限時，同樣可以對用戶進行單獨授權(quán)，這樣可保證數(shù)據(jù)的安全與共享、系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。當然，權(quán)限管理需要一個正式的審批流程，由系統(tǒng)管理員來進行增加和維護。
安全管理包含用戶管理和日志管理，所有PDM用戶必須采用自己的用戶名及密碼進行系統(tǒng)登錄，每個用戶都有權(quán)限維護自己的密碼；同時PDM系統(tǒng)具備完善的日志功能，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)和所有用戶的操作進行詳細記錄，既保證了系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)運行的實時監(jiān)控，又實現(xiàn)了對意外發(fā)生時的追溯。
3.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理
a)PDM系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)來管理系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系，摩托車行業(yè)的數(shù)據(jù)對象包括電子文檔(Document)、電子圖檔(CAD Document)、三維零件(Part)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(Product)、項目(Project)等；對象之間的關(guān)系有零件與文檔、零件與圖檔的關(guān)聯(lián)關(guān)系，產(chǎn)品與零件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系等，所有這些都構(gòu)成產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。
b)PDM能建立一個產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，有效幫助技術(shù)人員快速信息檢索。
c)根據(jù)摩托車行業(yè)的特點和企業(yè)現(xiàn)有的制造技術(shù)，建立國家和行業(yè)標準知識庫、企業(yè)工藝數(shù)據(jù)庫、培訓資料庫、刀具庫、設(shè)備庫、通用件庫、工裝庫、產(chǎn)品知識庫、文檔模板庫等，系統(tǒng)用戶通過授權(quán)可進行訪問查閱，節(jié)省了查找紙質(zhì)文檔的時間。
d)在手工管理圖檔時代，圖紙的更改是通過劃改和更改標記實現(xiàn)的，技術(shù)人員每次更改都要將受控的所有圖紙全部及時更改，一旦疏忽就會造成產(chǎn)品信息的不一致而延誤生產(chǎn)。PDM系統(tǒng)通過版本的升級和歷史版本的保存，實現(xiàn)了版本統(tǒng)一管理。
e)PDM的實施提高了設(shè)計與制造信息的準確性和一致性，保證所有用戶使用統(tǒng)一、最新的數(shù)據(jù)，避免設(shè)計上的重復(fù)和不一致。
f)保證產(chǎn)品開發(fā)具有可追溯性。
3.3 設(shè)計部門數(shù)據(jù)源頭的規(guī)范化
產(chǎn)品技術(shù)編碼規(guī)范：通過分析摩托車結(jié)構(gòu)特性形成通用的編碼規(guī)則，然后將所有零部件的傳統(tǒng)圖號與編碼一一對應(yīng)；當然，這一工作非常龐大，為確保質(zhì)量，還應(yīng)有編碼器軟件的支持。
圖紙格式的規(guī)范管理：按照企業(yè)標準規(guī)定，首先將產(chǎn)品開發(fā)中涉及的所有圖檔模板標準化，包括產(chǎn)品零部件圖、裝配圖及工裝的裝配及零部件圖從4～0加長的所有模板。當設(shè)計人員開始圖紙設(shè)計時直接調(diào)用，不必再重新設(shè)計圖紙模板，同時也保證了企業(yè)設(shè)計圖紙的統(tǒng)一與規(guī)范。
工藝文件標準化：包括生產(chǎn)控制計劃、工藝規(guī)程卡、檢驗標準、作業(yè)指導(dǎo)書等所有需要PDM系統(tǒng)管理的技術(shù)文檔模板，將其收集、整理、規(guī)范后，設(shè)計為數(shù)據(jù)化模版，在系統(tǒng)中只要進行簡單的操作就能實現(xiàn)模板的調(diào)用，同步實現(xiàn)編碼、名稱產(chǎn)品所屬等關(guān)聯(lián)屬性的自動提取與反簽。
3.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理
PDM系統(tǒng)將已生成的大量設(shè)計圖文件，按照總成結(jié)構(gòu)關(guān)系納入到PDM系統(tǒng)中進行集中管理，通過產(chǎn)品BOM展開，創(chuàng)建出一系列包含結(jié)構(gòu)和設(shè)計圖的對象，并根據(jù)零部件對象內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)系組織成一棵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，與被展開圖紙的裝配關(guān)系一一對應(yīng)，通過PDM與CAPP集成，PDM為CAPP提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息(包括代號、名稱、材料、數(shù)量等信息)。
3.5 新產(chǎn)品開發(fā)項目管理
PDM系統(tǒng)項目儀表控制平臺如圖1所示。
圖1 PDM系統(tǒng)項目儀表控制平臺
統(tǒng)一開發(fā)流程：基于PDM系統(tǒng)的特點，可將TS16949標準中的流程管理固化到系統(tǒng)中，當公司開發(fā)一個新產(chǎn)品時，直接調(diào)用系統(tǒng)中模板組織流程文檔。
過程管理：在新品開發(fā)的每一階段，都要提交相應(yīng)的技術(shù)資料及設(shè)計圖檔，通過系統(tǒng)過程控制，直接在系統(tǒng)中體現(xiàn)項目的進度及設(shè)計過程。
項目審批流程管理：每一份受控的技術(shù)資料都可以在系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)審批，系統(tǒng)記錄下每一個審批的環(huán)節(jié)，嚴格控制了開發(fā)的各個過程，為產(chǎn)品開發(fā)提供有效的質(zhì)量保證。
版本的控制：每個新產(chǎn)品的開發(fā)都要經(jīng)歷樣機、試制和批量，在這3個環(huán)節(jié)中需要對技術(shù)數(shù)據(jù)反復(fù)修訂與驗證，做好每次修訂版本的控制是關(guān)鍵，PDM系統(tǒng)版本管理功能為此提供了可靠保證。
產(chǎn)品開發(fā)進度監(jiān)控：根據(jù)公司高層職能設(shè)置功能，對每個項目的開發(fā)進度予以關(guān)注，監(jiān)測項目風險，PDM系統(tǒng)中通過產(chǎn)品開發(fā)進度及各階段技術(shù)圖檔完成情況，分析出項目的進度值，通過儀表盤形式體現(xiàn)出來，使管理者方便地監(jiān)控各項目數(shù)據(jù)，把握整體項目風險。
3.6 實現(xiàn)多系統(tǒng)的集成
濟南輕騎摩托車股份有限公司自2007年開始實施PDM，現(xiàn)已達到了CAD/PDM/CAPP系統(tǒng)的集成，PDM系統(tǒng)將各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)了技術(shù)信息化系統(tǒng)內(nèi)部信息的集成與共享。
PDM通過建立與ERP及其他分系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)了技術(shù)信息化系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成，如圖2所示。
圖2 以PDM為中心的集成信息系統(tǒng)圖
4 結(jié)論
實現(xiàn)信息化管理是摩托車行業(yè)在激烈的市場競爭中求生存、求發(fā)展的基礎(chǔ)，基于產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)的應(yīng)用，為企業(yè)提高技術(shù)能力與市場競爭力起到了很大的作用。通過PDM的實施和應(yīng)用，產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息得到了高度共享，產(chǎn)品設(shè)計實現(xiàn)了數(shù)字化，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了設(shè)計質(zhì)量，增強了企業(yè)競爭力，推進了企業(yè)信息化進程。
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本文標題：PDM系統(tǒng)在摩托車設(shè)計中的實施與應(yīng)用
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