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5.2现代集成制造系统中的信息技术电子与信息工程学院产品数据管理PDM现代集成制造系统中的信息技术5.2.1现代集成制造网络技术5.2.2产品数据模型交换标准STEP5.2.3产品全生命周期管理技术PLM5.2.42电子与信息工程学院产品数据管理PDM现代集成制造系统中的信息技术5.2.1现代集成制造网络技术5.2.2产品数据模型交换标准STEP5.2.3产品全生命周期管理技术PLM5.2.43背景•随着计算机技术和信息技术在制造业的应用，产品信息、设计信息和设计工作的管理与产品开发的自动化之间出现矛盾。海量数据，自动化孤岛，信息不能充分共享数据文件传递滞后、信息一致性无法保障、文件检索和管理困难•企业急需整个企业范围内产品数据的管理系统。文档管理系统：工程图样、技术文档（CAD文件）产品数据管理：扩展到产品开发过程——过程图样和电子文档的管理，材料明细表（BOM）和设计过程的管理，面向产品设计、产品制造的集成平台。电子与信息工程学院41.PDM概述•（1）PDM的概念•以产品为中心，通过计算机网络和数据库技术，把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来、统一管理，使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全，从而缩短产品研发周期、降低成本、提高质量、改善性能，使企业赢得主动权和竞争优势。与产品相关的信息包括CAD/CAE/CAM文件、材料清单、产品配置、事务文件、产品订单、电子表格、生产成本、供应商状况等；与产品相关的过程包括设计的组织者、设计人员、加工工序、加工路线、权限的审批与分配、安全、工作标准和方法、工作流程、机构关系等。电子与信息工程学院51.PDM概述电子与信息工程学院需求功能图计算资料产品目录标准图纸零件表准则规格说明书材料表工具单DINISO在开发和设计的工作中，正确的文档应该在正确的时候送到正确的地方。6人工环境下的产品数据管理电子与信息工程学院档案室工艺文件(纸介质)产品图纸(纸介质)物料文件(纸介质)其他文件(纸介质)网络产品设计CAD/CAE生产管理MRP/ERP其他部门信息孤岛信息孤岛信息孤岛电子文档工艺设计CAPP/CAM信息孤岛电子文档电子文档电子文档7企业产品数据管理存在的问题•信息共享：•异地、不同部门产品信息如何查询、传递？•数据版本：•如何保证技术中心和各部门的图纸版本一致？•安全保密：•如何保证各部门的数据不会流失泄密？•产品结构：•如何简化系列产品开发？保证各部门BOM？•计划管理：•如何跟踪工作状态？如何记录备案？•工程变改：•如何分析更改影响？各地如何及时得到通知？•符合规范：•如何规范协调各部门的工作？符合ISO？•信息交流：•各部门（含供应商）之间信息如何可视化交流？电子与信息工程学院8PDM环境下的产品数据管理电子与信息工程学院产品设计CAD/CAE生产管理MRP/ERP其他部门电子文档工艺设计CAPP/CAM电子文档电子文档电子文档产品结构树(BOM)产品图纸三维模型产品工艺文件质量控制文件标准/手册其他...统一产品数据模型统一的产品数据库统一的产品数据管理系统（PDM）数据管理,数据查询,数据共享,权限控制,版本,更改,发放,工作流程,电子邮件...网络9利用PDM可以大大简化开发和设计工作电子与信息工程学院重要工作•查找•通知•检查•归档•分类•设计•计算•绘图•建立零件表•修改图纸管理文档管理零件分类产品结构管理BOM生成2D/3D-CADFEMDTP文档保存基于PDM的系统解决方案零件管理111.PDM概述•PDM的进一步定义•以软件为基础，在逻辑上将各个CAx信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控整个产品的开发设计过程，逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述和控制数据。•PDM明确定位为面向制造业，以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。电子与信息工程学院121.PDM概述•（2）PDM的特点•PDM所有信息组织和资源管理都围绕产品设计展开。这也是PDM区别于其他信息管理系统的关键所在。•PDM进行信息管理有两条主线静态的产品结构动态的产品设计流程•核心思想：设计数据的有序设计过程的优化资源的共享电子与信息工程学院131.PDM概述•（2）PDM的特点•整体优化的观点描述产品设计数据和设计过程，规范产品生命周期，保持产品数据的一致性和可跟踪性。•面向对象的开放式体系结构提供系统功能拓展和标准接口•客户/服务器结构（C/S）•支持多种数据存储•无缝集成CAD/CAM软件•支持多种硬件平台、多种操作系统和多种通信协议电子与信息工程学院142.PDM的主要功能•基本功能•产品定义数据和文件的存储、管理与共享•产品数据和文件的生成、变更过程的工作流控制•产品结构的配置与历史管理•全局应用•支持成组技术与模块化设计•支持并行工程(CE/DFX)•知识管理(KM)的框架•支持与生产系统(ERP)的集成•产品全生命周期管理(PLM)的核心电子与信息工程学院152.PDM的主要功能•对于目前存在的典型的PDM系统，其功能有强有弱，侧重点和适应面各不相同。•总体上，PDM必须具备五大功能：•数据和文档管理•过程和工作流管理•产品结构与配置管理•设计检索与零部件分类库管理•项目管理电子与信息工程学院162.PDM的主要功能•（1）数据和文档管理•对象：各种文件和文档、产品数据及相应的属性和版本方面的信息•基本功能：产品数据对象、有关文件的检入/检出、引用分布式文件管理/分布式数据库管理安全保密功能动态浏览、导航机制属性管理数据和文档的版本管理电子与信息工程学院172.PDM的主要功能•（2）过程和工作流管理•实现产品的设计与修改过程的跟踪与控制•主要功能模块：面向任务的工作流管理图示化的工作流程的定义和修改编辑器工作流程的异常处理和过程重组触发、警告和提醒机制与电子邮件的应用接口电子与信息工程学院18PDM系统中工作流管理电子与信息工程学院概念设计校对部件校对部件设计项目负责人校对?零件设计零件设计修改意见文档流信息流192.PDM的主要功能•（3）产品结构与配置管理•产品结构：产品各个组成部分所占的比重和相互关系的总和。•产品结构管理：PDM允许用户定义所有与产品相关的数据，建立数据与数据之间的关联，提供建立和编辑产品结构树的基本功能。•产品配置：选择一组构件并维护其关系以形成设计解决方案的过程。•产品配置管理：以电子资料室为底层支持，以材料清单BOM为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理。电子与信息工程学院202.PDM的主要功能•（3）产品结构与配置管理•主要功能模块：BOM表的创建、自动生成和编辑产品结构的图示化浏览和查询产品结构的多视图建模和管理产品数据的版本管理基于规则的配置管理提供与MRP、MRPII、ERP等系统的集成接口电子与信息工程学院212.PDM的主要功能•（4）设计检索与零部件分类库管理•最大限度地利用现有设计资源，为新产品开发提供支持。•主要功能模块：按不同规则组织零部件的分类结构支持各种零部件标准支持新标准定义功能零部件图示化查询功能分类各种技术文档电子与信息工程学院222.PDM的主要功能•（5）项目管理•为管理者提供每时每刻项目和活动的状态信息。•与流行的项目管理软件包接口，获得对资源进行规划和对重要路径进行报告的能力。•主要功能模块：项目的创建、删除和属性修改项目参与人员的机构组织定义和角色指派项目基本信息及进展情况的浏览所需资源的规划和管理有关工作活动的审查，审计项目进度管理与进度报告电子与信息工程学院233.PDM的体系结构•结合PDM系统的功能来看体系结构•网络层——物理层•系统服务层——逻辑层•应用层——功能模块电子与信息工程学院基本功能模块系统管理模块图5.8PDM系统的体系结构243.PDM的体系结构•网络层•关系型数据库：事务性数据•二维关系表格：数据动态变化•系统服务层•分布式网络，可以访问存储在不同物理设备上的数据•描述整个系统的产品信息的管理数据的公共视图•应用层•基本功能模块：五大功能•系统管理模块：系统管理、工作环境电子与信息工程学院25利用PDM实现异地设计电子与信息工程学院PDMServerInternet/LAN/WANClientLocalFilesFilesDBFilesDBFilesDB通过分布式网络访问存储在不同物理设备上的数据（与实际地点无关，不受地域限制）264.PDM的应用•需求分析•PDM软件的选择：从企业的实际需求出发，重点考虑企业现状，企业对PDM系统功能、信息及性能的需求。•总体功能体系结构•子系统设计•分步骤、有层次网络层系统服务层应用层用户图5.9系统总体功能结构实例电子与信息工程学院27电子与信息工程学院产品数据管理PDM现代集成制造系统中的信息技术5.2.1现代集成制造网络技术5.2.2产品数据模型交换标准STEP5.2.3产品全生命周期管理技术PLM5.2.428背景•制造全球化、制造敏捷化、制造网络化和制造虚拟化是现代制造业发展的趋势，而制造全球化、制造敏捷化和制造虚拟化均离不开制造网络化的支撑环境。•敏捷性：反映企业驾驭变化的能力，企业要实现的任何战略转移都可以从它具有的善于转变的能力中获益。•敏捷制造是美国国防部的一项研究计划。100多家公司参加，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式。•敏捷制造：强调通过联合来赢得竞争，通过产品制造、信息处理和现代通信技术的集成，实现人、知识、资金和设备(包括企业内部的和分布在全球各地合作企业的)的集中管理和优化利用。电子与信息工程学院291.现代集成制造网络技术概述•敏捷制造网络体系•现代集成制造网络技术就是服务于敏捷制造的，其目的就是建立一个敏捷制造网络体系。•利用互联网（Internet）、企业内部网（Intranet）构建敏捷制造网络集成平台，结合有关企业和高校、研究所、研究中心等为一体，实现基于网络的信息资源共享和设计制造过程的集成。•建立以网络为基础的，面向广大中小型企业的先进制造技术虚拟服务中心和培训中心，建立网络化制造工程，具体实施包括：基于Intranet的制造环境内部网络化基于Internet制造业与外界联系的网络化电子与信息工程学院301.现代集成制造网络技术概述•基于Intranet的制造环境内部网络化•实现企业中工程设计、管理信息系统等制造过程子系统的集成，完成企业内部网的建设，深化应用CAD、CIMS技术，提高企业在计算机网络支持的新型制造模式下的管理水平。•基于Internet网企业与外界信息交流•供应链管理•公共数据中心•远程服务•异地设计和制造电子与信息工程学院图5.10网络化制造信息结构311.现代集成制造网络技术概述•供应链管理•将生产商、供应商、销售商等在一条链路上的所有环节都联系起来并进行优化，使生产资料以最快的速度变成增值产品送到消费者手中。•降低成本、减少库存，优化资源配置。•公共数据中心•利用现代化手段使信息和知识为尽可能多的需求者服务，实现企业间资源共享、组合和优化利用。•远程服务•在资源的需求者和提供者之间架设起信息桥梁。•缩短产品开发周期、提高产品开发一次成功率、增强企业自主开发能力。•异地设计和制造•多个异地企业组成动态联盟，合作开发，抓住机遇，赢得竞争。电子与信息工程学院322.制造网络实现的关键技术•分布式网络通信技术•网络数据的存取和交换技术•信息交换技术•协同工作技术•工作流管理电子与信息工程学院333.制造网络的应用模式•（1）制造系统的敏捷基础框架——AIMS•美国国防部第一个敏捷制造计划，有五个国防和民用工业单位参加。•目标：联合国防和民用工业两个工业体系，开发一个国家信息基础框架（AIMSNet），组成一个统一的敏捷制造系统的信息框架，提供一个标准的通过局部计算机网络或Internet获取各种敏捷制造服务的方法。•AIM