1 引言
“运用信息技术改造传统产业，以信息化带动工业化”已成为我国的一项基本国策，随着信息化技术在企业的推广和应用，产品数据管理PDM(Product Data Management)作为企业CAD/CAE/CAPP/CAM信息化集成的关键平台被越来越多的制造企业所重视，PDM管理了企业中所有与产品相关的数据，将传统的人工绘制图纸与机械零件设备CAD/CAE/CAPP/CAM图档及资料、产品物料清单、工程规格文件、更改单等资料一同纳入管理，同时保证数据在整个企业中正确、通畅的传递。PDM能够向前端集成各种CAD设计软件，直接得到并管理来自不同CAD环境的设计数据源；同时向后端集成CAPP，ERP系统，将设计信息准确的传递给工艺和生产环节；让研发人员能在设计环节就考虑到生产的成本和可行性等问题。
目前，发达国家的制造业基本实现了数据信息化，尤其在欧美地区的发达国家中，PDM的应用比较广泛，也较为成功。据国外资料统计，实施PDM至少能降低工程成本10%，可缩短产品生命周期20%，减少工程变更控制时间30%，减少工程变更数量40%。同时可缩短引入新产品的时间，降低开发新产品的成本和新产品本身的成本，改进产品和服务质量。美国CIMdata公司调查的企业中，有98%的美国企业都已经实施或正在实施PDM。而我国大部分中小企业甚至国有企业仍然处于产品开发周期长、市场响应速度慢以及管理效率低下的困境之中。在产品开发到生产销售的过程中缺乏一个全局信息化模型，在工程变更、流程控制、企业各部门间的数据共享与管理上都存在着困难，很多企业都有大量的异构电子化文档甚至是纸质文档，在产品信息的分类、检索、审批、更改和发放等方面存在着工作量大、过程繁琐等问题。虽然有些企业实施了PDM系统，但很多都只是简单实现了图档管理，功能开发不全，应用不方便，远没发挥出PDM系统应有的作用，因此如何有效地实施PDM系统并成功地在企业中运行已成为一项重要的系统工程。
PDM技术的作用正被越来越多的中国企业认可和接受，应用适合企业自身特点的PDM系统，对于提高企业的市场竞争能力，增加企业综合实力将起到非常显著的效果。PDM技术正逐渐成为支持企业过程重组(BPR)，实施并行工程(CE)，CIMS工程的关键技术，也是推动当前企业改革和提高自身竞争力的必备手段。
2 企业实施PDM系统的需求与规划
2.1 企业实施PDM系统的需求
笔者以某单位实施PDM项目为案例，讨论在PDM系统开发中的产品结构与配置管理、工作流程管理、系统集成与二次开发等几个关键模块的功能规划与实现方法。该企业目前已应用了三维CAD设计技术，随着企业信息化进程的不断深入和三维设计软件在企业应用的推广，对三维数据管理的要求也日益迫切，要求系统要管理模型文件、工程图纸、模型属性数据等，使设计数据达到高度共享，保证3D虚拟设计在一个统一并行的集成环境下进行，确保设计数据的一致性和完整性。在这种情况下，原有的管理系统由于其管理范围和功能有限，该企业因此引入了SolidWorks公司的PDM解决方案——PDMWorks，提出以三维CAD为核心，以PDM技术为企业信息化的基础，逐步实现企业设计、制造、管理的全面信息化构想。用先进的信息技术，优化企业的研发流程，提升企业的新产品研发能力，对研发人员积累的知识和经验进行更好的管理和共享，为企业高速稳定发展将打下良好的基础。
PDM系统首先能将企业从现有的所有产品数据统一管理，建立覆盖企业的数据平台，构建企业产品知识库，加强对已有知识的重复利用，加快新品的研发速度，同时释放设计人员的大部分精力，使其能够投入到创新工作中。在数据管理和安全的数据共享的基础上，PDM能将管理产品的设计过程，设计师在多CAD的异构环境下协同工作，同时设计与工艺、制造在共享的环境下实现并行工程；PDM在产品的研制过程中对产品数据进行版本管理，保证所使用的都是正确的版本，保证了更改和借用的完整可控。从该企业的信息化规划来说，PDM将作为至关重要的一环串联起产品上下游的数据，与CAD等设计平台、ERP生产管理平台一起搭建该企业的数字化管理平台。
2.2 企业实施PDM系统的规划
本系统基于Solidworks EntERPrise PDM平台，采用.net平台的C#为开发工具，以MS SQL Server为数据库服务器。系统的体系结构分为四层：支持层、对象层、功能层和用户层，如图1所示。
图1 EPDM系统的体系结构
EPDM系统的运行需要网络、数据库和各种应用软件的支撑。因此其网络环境及硬件配置应该是一套完整、可靠、自内而外的安全控制体系，本系统网络环境及硬件配置如图2所示。
图2 某企业PDM系统网络环境及硬件配置
3 实施PDM系统关键模块的功能规划案例
3.1 EPDM系统架构
企业应用PDM系统，能为企业的工程数据管理与过程的自动化控制提供统一的支持环境，并以其作为企业产品的集成框架，由于每个企业都有自己独特的产品管理流程，公司规模也各不相同，所以在实施EPDM系统的时候需要根据企业自身的特点，选择服务器架设结构，SolidWorks EntERPrise PDM采用服务器(SQL server服务器、数据服务器、存档服务器)与客户端协同工作的方式，本文所讨论的PDM系统服务器架构为单服务器形式，即每个客户端只从一台服务器检入或检出数据，客户端的架设为SolidWorks Enterprise PDM、SolidWorks Enterprise PDM Contribute以及SolidWorks Enterprise PDM Viewer，其中不同权限、部门、职务人员使用不同客户端。因此，在EPDM系统开发过程中，必须充分考虑EPDM系统的元数据、工作流程、管理功能等各功能模块的实现方法。限于篇幅，在此只探讨EPDM系统产品结构与配置管理、工作流程设计、系统集成与二次开发三个重要模块部分的设计与实现。
3.2 产品结构与配置管理
产品的结构与配置管理是SolidWorks Enterprise PDM的核心功能之一，对于PDM来说是一项很重要，但同时又是内容非常复杂、涉及面非常宽广的功能，是实现对产品结构与配置信息和物料清单(BOM)的管理。它以数据库为底层支持，以产品图纸的明细栏为其组织核心，把表示最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理与控制，并在一定的目标和规则的约束下，向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述，生成不同的BOM。而用户可利用PDM提供的图形化界面来对产品结构进行查看和编辑。在SolidWorks Enterprise PDM系统中，零部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数据与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述。
针对该企业的实际情况，产品的结构与配置管理采用科技管理部、农业装备工程技术研发中心、机电工程技术研发中心、材料工程技术研发中心等几个部门来组织管理数据。由于科技管理部在项目中主要负责申请项目、监督项目进程等任务并不涉及项目开发本身。因此我们计划将项目相关文档统一组织在科技管理部下。而将设计本身的数据按照承担的部门来组织。不同部门通过权限设置来共享数据，不用在不同部门之间来回传递数据。这样避免了数据冗余，也提高了系统效率。EPDM系统产品结构视图如图3所示。
图3 EPDM系统产品结构视图
企业的产品是由一系列相互关联的零部件组成的，因此产品可以按照部件进行分解，部件再进一步分解成组件和零件，直到全部分解为零件。零部件按其之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数据信息与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述。在产品的整个生命周期中与产品相关的信息是多种多样的。这些信息以文件和图档的形式存在，统称为图文档，它们包括设计任务书、设计规范、二维图纸、三维模型、技术文件和各种工艺数据文件等。在PDM系统中文档与对象(产品、部件、零件)是密切关联的。把文档与产品结构中的零部件相关联，就形成了产品结构树。但企业不可能将所有的产品结构都独立地存储，而是通过分类进行管理。所以，对一个宏观的产品类只有经过配置才能得到具体的产品对象而且才有实际的意义。所谓产品配置就是在满足配置条件的前提下，根据定义好的配置规则来确定最终产品采用哪些版本、可选件、替换件等。产品配置管理能使企业的各部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品模型，方便地形成变型产品，并且对应不同阶段的产品信息需求，生成适用的产品结构视图。
3.3 工作流程设计
工作流程用来表示公司内部的实际工作处理流程，一个工作流程通过定义哪些用户或组有权访问不同状态文件，可对文件、项目或过程的生命周期进行控制。工作流程通过状态(states)和变换(transitions)来定义，每个状态代表一个文件在生命周期内所经过的不同阶段，对于每个状态可对一组用户或多组进行授权，决定哪些用户可对当前状态的文件进行添加或更名、检出、删除或销毁、设置修订版本或共享。
每个企业都有自己开发产品的独特业务流程，一个有效的PDM系统有助于使这些业务流程实现自动化。用于处理设计、校对、审查、会签、发布等审批流程以及处理工程更改的管理(ECN/ECO)等，都是构成产品开发企业工作流程的重要业务流程示例。Enterprise PDM并不强制产品开发企业呆用基于某些标准协议的工作流程，而是提供足够的灵活性，定制并执行企业特定的、独特的产品开发流程，如图4所示该企业产品流程设计。
图4 EPDM系统产品流程设计界面
通过将Emerprise PDM Dispatch或其它系统生成的插件与工作流程结合起来，可自动发布文档及其数据。例如，当文档在工作流程的各个阶段接受处理时，生成PDF文件或将相关信息分发到内部网服务器。
3.4 系统集成与二次开发
在对该企业进行具体的EPDM实施中，在BOM显示、如何区分标准件方面通过定制并不能得到该企业想要的效果，于是决定对EPDM中BOM显示、标准件的区分进行二次开发，使EPDM能在实际应用中帮助企业提高工作效率。
系统二次开发所采用的平台为微软最新的.NET Framework 3.5，开发的内容完全基于SolidWorks Enterprise PDM API，开发工具为Visual Studio 2008，利用完全面向对象的C#语言进行开发。二次开发的程序主要调用的是EPDM软件的API，SolidWorks Enterprise PDM提供了非常多的API函数，可利用EPDM提供的API函数完成EPDM的大部分功能，另外EPDM还提供插件的功能，该功能可以完成一些客户化的要求。由于SolidWorks Enterprise PDM本身也是基于微软的NET Framework平台，所以根据该企业提出的具体需求进行的客户化定制，在二次开发的程序与EPDM软件本身上不存在兼容性问题。
(1)BOM显示在EPDM管理端的定制
BOM显示是完全基于SolidWorks Enterprise PDM API进行开发，所以需要在EPDM管理端对所有BOM进行客户化的定制。产品BOM在EPDM管理端的定制，如图5所示。
图5 产品BOM在EPDM管理端的定制界面
(2)标准件的区分如何将标准件和其他零件进行区分？经过在PDM实施中方案的讨论，最终决定给标准件单独建一个标准件文件夹，所有的标准件都放在该文件夹内，并且给放入标准件文件夹得标准件设定一个标识列。给标准件设定一个标识列是通过二次开发来完成的。以插件的形式与EPDM进行集成。我们需要在EPDM管理端先定制卡片，因为卡片是存放文件元数据的地方，所有文件本身的信息都存放在卡片上。因为标准件都是零件，所以在定制的零件卡片上，放置一个变量”Flag”以区分标准件和其他零件，如果是标准件将”Flag”变量赋值为“1“，如果不是则默认为”0”，这样就能很好的区分标准件与非标准件。
4 结语
PDM技术是产品工业中发展最快的一种技术，是一项管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的技术，是现代企业信息化建设的重要组成部分，其核心在于能够使所有与项目相关的人在整个信息生命周期中自由共享与产品相关的异构数据。PDM成功实施的关键在于系统的合理规划以及结合企业自身特点的自定义功能开发和设置，最终达到协同设计、提高设计质量、缩短开发周期和降低开发成本的目标，实现企业产品管理系统项目计划、产品数据、技术模型和工作流程的集中管理以及各部门间的并行协同工作，为各类型企业提供了高教灵活的产品数据解决方案。随着计算机应用的迅速发展，采用计算机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之路。
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本文标题：基于EPDM的企业产品信息化实施案例
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