企業在產品開發中應用的CAD/CAM工具主要有CAD、CAE、CAPP、CAM、CAFD等，他們分別實現對產品的幾何、功能/工程特性，制造過程和加工程序等的設計和定義。無論采用何種工具，產品開發都是圍繞產品模型的定義過程進行的，利用系統產生的數據最終完成對產品數字化模型的完整定義。
采用PDM作為產品開發過程中CAD/CAM系統的集成平臺可以實現產品的統一定義與信息共享，有利于數據在不同應用領域的重復使用，增進企業各部門之間的交流與合作，保證應用系統與PDM系統數據一致性，消除數據冗余，提高設計效率。
1 PDM產品數據的集成技術與方法
PDM系統的運行環境包括運行于Web應用服務器的PDM Web應用程序，以及運行與組建環境中由PDM組件和其它第三方組件提供的應用服務。PDM系統建立運行以后，根據系統功能的不同PDM服務一般包括文檔管理、產品結構與配置管埋、項目管理、工作流過程管理、系統管理、安全與權限管理等。
PDM采用專用集成接口集成CAD/CAM系統，產品信息存儲于PDM數據庫及企業其它應用系統數據庫中。集成系統的用戶分為兩類：普通用戶通過標準的Web瀏覽器及PDM客戶端應用程序訪問PDM系統；CAD/CAM用戶通過直接訪問CAD/CAM系統，由嵌入在CAD/CAM系統中的PDM接口程序訪問PDM集成接口，完成CAD/CAM系統與PDM的信息交換。
圖1為基于PDM的CAD/CAM系統集成框架簡圖。
圖1 基于PDM的CAD/CAM集成框架
1.1 基于PDM實現產品數據集成的技術
實現產品數據的有效集成，需要從企業產品管理的需求出發，考慮現有CAD/CAM系統的種類和功能、產生數據的類型、信息的操作與存儲方法，結合企業現實的管理流程和產品設計開發流程，進行詳細的分析，建立統一的產品模型，區分應用系統數據與PDM模型數據。同時，還需要從企業進行產品開發項目管理的層次，結合PDM中過程管理、工作流管理等要求，針對不同的CAD/CAM系統進行應用系統的開發、封裝集成。
主要包括：①統一的產品、過程、資源模型；②項目/工作流管理模型；③應用系統開發封裝。
基于PDM實現CAD/CAM系統的信息數據集成，關鍵是面向特定的CAD/CAM系統開發集成接口，采用應用封裝、接口交換或緊密集成的方式，實現各種文檔的自動管理，實現產品數據的自動提取和更新。
(1)應用封裝。
在PDM系統中將CAD/CAM系統與其產生的文件信息相關聯，把CAD/CAM系統產生的文件作為整體來管理，實現CAD/CAM文件的自動識別和存儲，并能自動啟動CAD/CAM工具。
在這種集成模式下，PDM不能管理和識別CAD/CAM產生的內部數據，也不能對其內部數據進行修改，僅能實現CAD/CAM文檔的管理。應用封裝不能實現應用系統間內部數據的交換，也無法從CAD/CAM系統中提取必要的產品信息，在PDM中建立統一的產品模型。
(2)接口交換。
針對不同的CAD/CAM系統開發專用接口，或建立基于某種標準接口規范和訪問協議的標準接口。系統間共享的數據通過接口傳遞給PDM統一管理，并有PDM從中提取必要的數據，建立不依賴于具體軟件平臺的共享產品數據。而屬于CAD/CAM系統特有的、不需要其它系統共享的信息，則仍然通過CAD/CAM產生的文件進行保存。
采用接口交換的方式，需要對CAD/CAM系統進行二次開發，建立PDM訪問接口，同時在PDM系統中建立針對各個CAD/CAM系統的集成接口。通過集成接口實現數據從CAD/CAM系統的自動捉取，以及從PDM系統向CAD/CAM系統的數據更新，以保證兩者數據的一致性。
(3)緊密集成。
在接口交換方式中，CAD/CAM系統與PDM系統存在數據的冗余，容易造成產品信息的不一致，例如，在CAD/CAM系統中修改產品結構樹后，沒有及時更新到PDM中，使得CAPP等其它系統無法使用最新數據。在緊密集成方式中，PDM除了提取并保存CAD/CAM產生的數據外，還實現了不同CAD/CAM系統間、CAD/CAM系統與PDM間的相互訪問，當在CAD/CAM系統或PDM中修改數據時，其它相關聯的數據可以自動更新，從而保證了信息的一致性和正確。
1.2 基于PDM的產品數據集成的實現
通過PDM有機的集成CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM系統，為企業用戶提供統一產品數據源，監控產品開發過程，協調系統間數據的一致性，構建企業合理、有序的信息系統。圖2為基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成的信息流模型。
圖2 基于PDM的CAD/CAE/CAFD/CAPP/CAM集成信息流
(1)CAD/CAM與PDM集成。
CAD/CAM系統是整個產品工程設計的源頭。設計人員依據產品開發的流程，從PDM系統中獲取產品設計任務書及相關設計要求，完成產品的三維模型設計和二維工程圖繪制，設計結果以三維模型、二維工程圖的形式提交到系統中。產品的屬性信息和裝配關系，可以通過程序接口提取到PDM中，生成產品結構樹。在CAD/CAM與PDM緊密集成的系統中，PDM對產品的屬性信息、裝配管理等的修改，通過集成接口自動更新到CAD/CAM模型中，使兩者保持一致。
在PDM系統中還可以集成異構CAD/CAM系統的瀏覽器，企業相關部門人員不需要安裝和運行CAD/CAM軟件，就可以在系統中直接瀏覽產品的三維或二維模型。
(2)CAE與PDM集成。
CAE系統根據從PDM中獲取的產品模型文件，進行產品的運動學、動力學、有限元等分析計算，計算的結果已分析計算文件的形式保存到PDM的文檔電子倉庫中。
由于CAE系統涉及的領域十分廣闊，分析計算的結果數據量巨大，難以采用通用的可視化技術進行瀏覽，因此，通常只采用應用封裝的方法實現CAE軟件的集成。
(3)CAPP與PDM集成。
產品工藝路線是實現設計、制造集成的關鍵信息。工藝設計是在產品幾何模型與裝配模型的基礎上，根據企業的制造環境、設備情況、原材料信息進行的。CAPP系統所生成的工序、工位信息與產品的結構配置有著密切的關聯。設計過程涉及企業的多個部門、人員，具有權限控制、任務管理、流程控制的要求。因此，CAPP系統應當采用緊密集成的方式實現與PDM的集成。
CAPP系統從PDM中提取產品屬性信息、產品裝配結構，從PDM數據庫、ERP數據庫或企業全局數據庫中獲取加工設備、工藝裝備、原材料等制造資源信息。在PDM系統中建立工藝管理器，CAPP生成的產品工藝路線被分解為基本的工序、工位單元，保存在PDM的工藝信息庫中進行統一管理。同時管理各個工序、工位中相關的夾具、刀具、NC代碼等。
產品的工藝信息參與產品的配置，隨著產品結構的變化，對工藝過程進行配置。工藝設計的結果通過工藝BOM傳遞到ERP、MES系統中，實現設計與制造過程的集成。工藝設計中的各種工藝任務、設計流程和設計權限則可采用PDM中的項目管理、工作流過程管理和權限管理功能進行控制。
(4)CAFD與PDM集成。
工裝設計系統需要從PDM的文檔電子倉庫中獲取產品的三維或二維模型文件，從產品對象庫中獲取產品的基本屬性信息，從工藝信息庫中獲取工藝信息，進行工位器具、夾具等的設計。
設計結果以工裝模型文件的形式保存在PDM的文檔電子倉庫中，同時從工裝模型文件中提取工裝的屬性信息，保存在產品對象庫中，并與產品結構、工藝過程模型等進行關聯，形成產品設計模型、制造工藝模型、工藝裝備模型間的全面關聯，以保持產品結構配置以及工程更改時相關模型的一致。
(5)CAM與PDM集成。
CAM系統從PDM中獲取產品的模型文件和工藝、工裝信息，完成加工刀具軌跡文件的計算和NC程序的生成，并進行加工過程的仿真。NC程序采用文檔的方式保存在PDM系統中，同時與產品結構和工藝信息模型相關聯。
2 PDM系統的實施方法與步驟
PDM不同于一般的CAD/CAM系統，它涉及的范圍較廣，包括企業管理層、技術層、基礎環境層的各個方面。由于各企業在文化、管理模式、組織結構、產品類型、設計流程等方面的差異，PDM的應用需要進行大量的實施工作，以適應特定企業的需求。
2.1 PDM系統實施的下幾個階段
(1)需求分析。
確定PDM的應用范圍和目標，分析整理管理的產品信息的種類和規范，明確系統實施的周期。
(2)項目計劃。
成立PDM實施項目組，一制定具體的實施計劃。
(3)系統設計。
收集整理企業現有的組級機構，產品信息、管理規定、設計流程等信息，建立PDM系統人員、產品、工作流程的基本模型，制定PDM集成方案，設計PDM系統運行的軟硬件環境。
(4)系統定制與集成開發。
在PDM廠商或集成服務廠商的支持下，根據系統設計中指定的信息模型和集成方案，對PDM系統進行定制與集成開發。
(5)系統安裝與配置。
安裝PDM系統，根據企業情況、要求和實際的運行環境進行系統配置。
(6)人員培訓。
對PDM的使用者、管理人員、企業行政管理人員等進行系統的培訓。
(7)系統集成與測試。
在PDM投入正式使用前，應當采用企業實際的運行數據進行嚴格的測試，測試運行與手工管理體系平行工作，對存在的問題進行修改和完善。
(8)系統上線，正式運行。
經過系統的運行測試，可以正式切換到PDM的管理，PDM系統只是上線投入使用。
對企業來講，PDM技術的應用不僅是一種技術變革，同時也是對企業組織結構、經營管理模式、產品開發過程的變革。PDM的實施是一項系統工程，它不僅涉及到技術因素，而且設計到企業的組織管理等眾多因素，并非簡單地將原有手工操作和管理模式計算機化。因此，需要結合企業的長期經營管理目標以及企業信息化建設的總體規劃，通過對核止業務過程和產品信息的詳細分析，從戰略的高度，投入相當的人力、物力來進行實施。
2.2 PDM實施的主要內容
(1)PDM選型與工作環境配置。
根據企業的規模和實施目標，選擇適應的PDM產品，并配置相應的服務器系統、計算機網絡、數據庫等軟硬件環境。
(2)電子倉庫規劃與配置。
分析整理PDM管理的各類產品數據的類型、屬性，根據企業的管理模式，進行電子倉庫規劃與配置，建立集中或分布式的文件服務器和數據庫服務器系統。
(3)組織機構規劃與權限管理。
建立企業的人員信息模型，組織結構模型、職責與角色模型、權限管理模型等。
(4)項目管理。
建立各類項目的管理規定，包括項目管理模式，項目階段劃分、項目計劃與調整、項目任務分配和項目監控，根據項目動態管理的要求，制定項目組織管理和動態權限管理規定。
(5)文檔的分類與管理。
分類整理與產品開發有關的各類文檔，定義每類文檔屬性、文檔間的關聯、文檔的存取控制模式、文檔的版本控制策略等。
(6)產品結構管理。
確定產品配置方案以及采用版本配置、有效性配置、視圖配置、結構選項配置等的基本規則和管理制度，制定不同產品配置下的BOM表結構，形成配置模型。根據企業實際需求定制設計產品配置管理，建立產品的系列化產品族模型和面向客戶定制的變形設計配置模型。
(7)設計、審批、工程更改流程定義。
分析企業各種設計、管理、業務外包、工程更改等流程，進行重組和優化，建立各種工作流程和更改流程模型。
(8)應用系統集成。
整理產品開發所需的各種應用程序，分析各應用程序的運行環境、輸入、輸出數據，制定基于PDM的應用系統集成方案，進行PDM的集成開發，實現集成。
3 實現產品數據集成管理的意義
采用PDM技術，可以消除企業中不同部門對產品信息理解的差異，消除地理位置的影響，提高信息查詢的速度，保證產品信息的安全，將信息的產生、審批、更改過程納入統一的管理中。
(1)實現產品信息的標準化、系統化。
產品數據的標準化分類和定義是實施PDM、實現企業規范管理的基礎工作。PDM所建立的同一產品模型，將企業中原本分散在各個部門、彼此缺乏內在關聯的各種數據轉變為系統化、可重復利用的寶貴的知識財富。
(2)實現企業管理制度的規范化。
實施PDM后，所有產品設計管理均需要通過PDM系統來完成。企業員工只有按照系統的各項規定，通過系統中規范化的步驟、方法進行產品信息的存取、修改和查詢，完成任務的分發、執行，進行設計數據的審批、簽署等工作，從而消除手工管理過程中操作的隨意性，提高了各項管理制度的規范化。
(3)實現企業管理流程的合理化。
通過PDM提供的相關管理功能，將企業中的產品研發流程、工藝設計流程、工程更改流程、審批/簽署流程等進行統一建模和管理，將企業員工的日常工作納入PDM的統一管理，保證企業按照規定的、合理的流程開展各項工作。
4 結束語
通過實施PDM系統，對企業信息化系統間的數據進行集成管理是解決企業信息孤島最有效的方法，通過數據的集成管理可以實現系統間的信息傳遞，保證企業信息的統一和共享。但集成不是一件容易的事情，特別是實現異構系統間的集成，難度會更大。
同樣PDM系統的實施也是一個不斷深入、不斷完善的過程，利用系統的各項管理功能對企業原有的工作模式和工作流程進行持續的優化改進，才能使企業越來越來適應現代信息化環境下的流程管理模式，從而提升企業的管理能力，提高工作效率。
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本文標題：PDM產品數據的集成技術與實施方法
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