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第四章产品数据管理的技术4.1产品数据管理(PDM)技术概述目标是：按照层次式的产品模型，建立完整的产品几何形状和技术方面的描述，这些描述中应该包括完整的文档以及所有的工作步骤和实施方法。为了完整地实现CIM哲理，必须将技术信息系统和管理信息系统有机地集成。PDM系统的首要任务是：作为各种计算机应用系统的集成平台，对数据进行管理并对工作过程进行协调。理想状况是：由产品形成过程中的某种步骤所产生的结果，可以在一个经过优化的过程链中，无须存放很长时间就传送到下一个处理步骤。此时，浪费时间和容易出错的重复输入已经一去不复返，从而避免了重复和冗余的工作。数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库更改任务单开发计划工艺过程规划设计结果发放工艺过程规划发放制定生产计划制造装配质量控制实施技术信息系统以前的产品形成过程CADCAPPFEMCAOERPCAMCAQ◆各个计算机应用系统未被集成；◆缺乏统一的数据库；◆用户在一个异构的环境中工作，很难在正确的时间找到正确的数据和信息；◆各种产品描述文档分别存放在不同的计算机应用系统中，很难进行有效的数据资源管理；◆没有建立各种重要文档与数字化产品卷宗之间结构化的逻辑联系；◆不具备跨系统的查询功能，等等。产品形成过程通常缺乏统一、完整的信息和通信网络，由此而形成了误解、错误以及过程效率低下等情况。其结果：1)电子数据资源的有效管理2)版本的管理3)电子数据的安全性4)产品的流程管理由于技术部门已在全部采用计算机进行产品的设计及文档处理，所有的各种技术文件已电子化的同时，对这些电子文件的管理还存在一些较为突出的问题：PDM(ProductDataManagement)的基本原理是：在逻辑上将各个CAx信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。5)数据查询6)电子数据生命周期的管理7)数据共享及并行工程8)项目进程的控制数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库更改任务单开发计划工艺过程规划设计结果发放工艺过程规划发放制定生产计划制造装配质量控制实施技术信息系统以后的产品形成过程CADCAPPFEMCAOPDMCAMCAQPDMERP元数据库产品数据管理是CIM哲理的核心组成部分生产计划虚拟产品模型CAQBDE作为PDM的同义词，不同的系统供应商还有以下定义：EDMEngineeringDataManagement，工程数据管理EPDMEnterpriseProductDataManagement，企业产品数据管理PDMⅡProductDevelopmentManagement，产品开发管理VPDMVirtualProductDataManagement，虚拟产品开发管理PIMProductInformationManagement，产品信息管理TIMTechnicalInformationManagement，技术信息管理EDBEngineeringDatabase，工程数据库PDVProductDataVerwaltung，产品数据管理随着不断的发展，逐渐形成了用来进行数据和过程管理的各种构件，最终组成了完整的技术信息系统。国际上将这种技术信息系统称为产品数据管理(ProductDataManagement)系统。产品数据管理目标是：利用一个集成的信息系统来产生为进行产品开发设计和产品制造所需要的完整的技术资料。PDM系统的重要功能有：数据和文档管理、过程管理和应用系统的集成等。其基本特点在于：1.将所有的信息定义为对象；2.是进一步使用已有应用系统的基础；3.将有关的数据分配给相应的数据处理系统；4.过程管理主要对产品开发和设计过程进行控制。4.2基本特征4.3支持PDM系统实现的主要使能技术电子仓库技术、工作流技术、数据库技术、客户/服务器技术、面向对象技术和Internet/web技术等。一种方法是按面向应用与系统支持功能划分为电子仓库、面向用户的使用(包括文档控制、变更控制、配置控制、设计检索与零件库和项目管理)和实用化的支持功能(包括通知与通讯、数据传输、数据转换、图像服务、系统管理等)；另一种方法是按软件功能划分为电子仓库、工作流管理或过程管理、产品结构与配置管理、零件分类管理、工程变更管理、项目管理、电子协作、工具、浏览和圈阅等功能。PDM的功能有不同的划分方法：电子仓库是PDM系统中提供的一种数据存储机制，它保存所有与产品相关的物理数据与文件的元数据(管理数据的数据)以及指向它们的指针。存放物理数据记录的数据库元数据管理库存放物理数据的文件系统指针指针电子仓库提供给用户的一般数据操作功能：包括数据对象的入库/出库、对象状态的改变、属主关系的转换、按对象属性进行查询、动态浏览与导航、对象归档、安全控制与管理功能等。电子仓库的类型有三种，集中式、分布式与虚拟式。管理数据的数据4.3.1电子仓库技术用来定义和控制数据操作的基本过程。它可以以面向任务的专有方式实现，也可以用结构化、形式化的方式实现。它包括工作流建模（过程定义）、工作流实例化、工作流运行、工作任务列表等。4.3.3面向对象技术对象——描述客观世界的实体。自然实体对象在计算机系统中的内部表示称为软件对象，简称对象。4.4数据管理为了对与产品有关的信息进行描述，可以根据其特点将这些信息分成业务对象（BusinessObject）和数据对象（DataObject）两类。业务对象用来描述某个事物（如零件/部件、项目和顾客）或定义组织方面的信息；而数据对象则被用来控制文件或索引表，它包括了一条描述文件或索引表属性的数据记录和指明其在计算机网络中存储位置的指针。4.3.2工作流技术12345678A1齿轮St37…图号更改标志处理状态名称材料ZSS联系工程图第1页工程图第2页IGES文件第1页IGES文件第2页123456785齿轮St3712A1CADIX\user\pdm\cad图号处理状态名称页号页数图幅CAD系统存储区材料…业务对象工程图基本记录工程图基本记录与图纸和IGES文件之间的联系数据对象工程图版本号标识号元数据记录存放物理数据记录的数据库元数据管理库存放物理数据的文件系统指针指针电子仓库电子仓库将业务对象和数据对象的元数据存放在数据库的Vault中，而将数据对象文件或目录存放在文件系统的Vault-Location中。CADCAD引用指针Valut(数据库)ZSS工程图第1页数据对象业务对象Valut-Location(文件系统)IGESIGES数据对象数据对象IGES文件第1页利用Vault和Vault-Location进行文档管理为了对有关的数据和文档进行管理，在进行检验和发放以前，用户还分别需要使用Vault和Vault-Location的预处理区；与Vault相对应的预处理区称为Workspace；与Vault相对应的预处理区称为Work–Location。VaultVault-Location1Vault-Location2Vault-Locationn组织和个体的数据管理对象…WorkspaceWork-Location1Work-Location2Work-Locationn…用户主机1主机2主机n…Work-Location1Work-Location2Work-Locationn…用户、计算机和存储区之间的关系每一台计算机都被作为主机对象进行注册，而与其是作为客户机还是服务器无关。除了对象用户以外还定义了对象用户组和角色。一个用户组包括了多个用户；同样，一个用户也可以属于多个用户组。过程管理的任务是对整个产品形成过程进行控制，并使该过程在任何时候都可追溯。过程管理应该支持和改善所有与产品形成过程有关人员的协同工作，从而从整体上提高工作效率。过程管理不仅向有关员工发送信息和下达工作任务，还对各种作业，如数据和文档的生成、更改等进行实时控制。工作流管理通常包括了以下的功能：下达任务、通知、检验、条件判断和下达系统任务等。工作流管理主要用来对复杂的更改和发放过程进行管理。在这种情况下，利用PDM系统进行工作流的控制能够取得特别好的效益：信息和数据的传输情况得到了明显改善，处理时间大幅缩短。4.5过程管理(工作流管理)G条件判断：工程图在项目Vault中？下达工作任务：更改工程图检验：检验并发放工程图下达系统任务：将工程图转换成TIFF格式下达系统任务：冻结工程图通知：通知项目负责人通知：通知使用该工程图的所有用户设计人员的任务清单EEEEGGG检验人员的任务清单PDM过程更改设计的例子E：成功G：失败过程管理不仅可以用于控制产品形成过程的各个阶段，还可以对完整的过程链进行控制。该过程链包括了一系列阶段性标志，如产品开发、实验、发放、生产、应用、维护/进一步开发和报废处理等。产品整个生命周期中的有关数据以及工作流中所有的状态和版本的变化都被完整地记录下来。数据管理和过程管理的主要作用是：在一个面向产品的工作组织中，以有效的方式建立用来进行产品描述和产品控制的业务对象和数据对象，并始终使其保持最新状态。CAQPDMCADCAOCAPCAMERPX…CACPDM系统是信息化孤岛之间的桥梁将各种不同应用系统的处理结果组织成一个有机整体，是PDM信息系统的核心任务。此项工作的前提条件是，该PDM系统必须与所有有关的计算机应用系统紧密地集成在一起，这样，PDM系统就可以在真正意义上对所有应用系统中的产品数据进行管理。4.6系统集成通过PDM系统得到逻辑上联系的产品数据产品模型CADCASECAMCAPPDM4.7应用模块PDM系统的主要模块如下：变型管理项目管理(任务计划管理)产品结构管理零件分类过程管理文档管理模型和工程图管理零件管理通用接口项目管理(进度计划管理)结构化的PDM应用模块文档管理包括了所有根据当前的用户权限对一般的数据文档和纸质文档进行管理和操作的功能。2.模型和工程图管理模型和工程图管理模块是文档管理模块功能的扩充。3.零件管理零件管理模块根据用户的权限对零件和部件（包括半成品和原材料）进行管理。4.零件分类基于事物特性表技术，零件分类模块对标准零件以及重用零件进行管理和相应的各种操作。1.文档管理产品结构管理模块的主要功能是对零件、部件、父部件和主部件结构化，并对其进行管理和相应的各种操作。6.变型管理变型管理是一种配置管理的方法。变型管理模块的基础是产品结构管理模块。7.过程管理过程管理（工作流管理）模块的功能是进行过程的定义和过程的管理（如更改过程）。5.产品结构管理项目管理模块包括监督计划管理和任务计划管理两部分。任务计划管理包括了完整的项目建模功能，其主要的子功能有项目和过程的结构化、资源计划、工具管理、费用数据收集、成本计算、监控和分析等。项目管理模块需要过程管理模块的有关功能的支持。9.通用接口作为各种应用软件的集成平台，通用接口是PDM系统必不可少的组成部分，在建立数字化的产品模型时需要使用这种功能。8.项目管理4.8产品模型文档基本记录(DSS)、零件记录(TSS)、模型基本记录(MSS)、工程图基本记录(ZSS)PDM产品模型（局部）项目DSSDSS顾客订单总体设计报告需求说明书标准准则ZSSCAD工程图IGES文件DSS装配计划使用说明书MSSCAD模型TSSTSS采用同样的方式，可以完整地描述产品的每一个零部件。通过联系部件-零件，可以用结构化的方程描述整个产品的结构。如果企业中的所有计算机系统都与PDM系统有一个接口，那么由产品开发过程中的所有阶段，即产品规划、原理设计、开发、设计、实验和工艺过程规划等组成的过程链，最终可以构建成一个集成的产品模型。各种CAx应用软件提供相应的产品数据，而PDM系统则负责有效地管理这些数据。在PDM系统中，可以将功能分成应用功能、操作功能和管理功能：操作功能用来对由应用功能创建的对象进行处理，而管理功能则保证了PDM系统的正常运行。4.9.1文档管理作为PDM系统的应用功能，文档管理必须能够管理这些类型和格