PDM在生产制造型企业的实施与应用

赵慧艳

0　引言

随着时代的进步和社会的发展，用户对产品规格，外观，功能，质量和可靠性的需求，向高层次和多元化发展。为了适应这种变化，企业不得不在某种程度上，为日益挑剔的客户或者小批量多品种的市场进行产品的定制生产，以求在市场竞争中占有一席之地[1]。另一方面，产品的更新换代加快，生命周期缩短，企业必须提高新产品开发能力，缩短产品的交货期。产品数据众多，企业各部门间缺乏有效的信息传递和沟通，形成信息孤岛，制约企业的发展，产品数据管理（PDM）在这种背景下应运而生。PDM是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据，过程和资源的集成化管理的技术[2]。在PDM系统的支持下，企业设计人员可以尽可能利用已有资源，减少设计过程中发生的修改次数，把更多的时间和精力用于创造性地设计和开发，提高设计效率，缩短产品上市时间。本文仅就某制造生产企业PDM实施及其应用做如下探讨。

1　企业管理现状

企业在技术和管理方面存在的一些问题影响了企业的发展，具体表现在以下几个方面。

1.1　零部件及其图文档信息表述不规范

零部件及其图文档是产品数据的源头，是后续工艺和生产管理的依据。实施PDM前零部件没有统一的编码规则，设计人员填写物料信息存在随意性，一物多码和多物一码的情况经常发生，给工艺，采购，生产环节造成很多不便和重复性劳动，将本可以批量生产和采购的零部件分割成多批次完成，导致生产成本增加。并且图文档格式不规范，标题栏和明细栏样式不统一，影响后续系统信息提取。

1.2　报表手动生成，效率低易出错

设计部门的图纸设计完成后需人工汇总生成BOM表。外购件、标准件由经营处负责采购，图纸发放给生产处，由生产处决定有零件是自制还是外协，并汇总统计生成自制件明细表以供自身生产使用，生成外协件明细表以供外协安排使用。这些报表统计需要人工根据图纸明细表重新汇总统计，工作量大同时容易出错，影响生产进度。

1.3　文档管理落后

产品的电子文件存放在个人电脑，用文件夹的方式分类管理。工程师查找数据时凭经验根据文件名进行检索，或者询问相关人员，缺少有效查询手段，浪费大量时间，而且也不能查找文档的历史版本和类似资料。随着人员流动，查询更为困难。

1.4　变更流程缺乏监管

企业采用变更单的形式进行设计更改。在设计、生产、采购、装配等过程中发现的问题，反馈到设计人员，由设计人员填写设计更改单，提交相关人员签审，并修改纸质和电子档文件。在这个过程中，缺乏有效监管，有时会出现纸质文件修改了，但电子档文件未修改的情况，后续设计者进行参考设计时引用了错误文件，又会发生相同的问题，浪费人力物力，延误工期。

1.5　项目过程难控制

项目开发需要市场、设计、制造和采购等部门的共同协作，在这个过程中会产生大量数据，超出传统项目管理的能力范围导致项目失控拖期。在项目产生拖期时，企业会将产生经济影响的项目优先处理，打乱了正常的生产秩序，其余正常进行的项目也面临拖期的可能，产生连锁反应，恶性循环。

1.6　产品成本偏差大

产品设计和生产环节的很多不确定因素导致产品成本超出预期，与预估成本偏差大。

2　PDM概述

2.1　PDM定义

产品数据管理（PDM）是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术[3]。与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的过程，包括过程的定义和监控[4]。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开。

2.2　PDM发展

PDM技术的发展经历了三个阶段：

（1）为了解决电子数据的信息共享和利用问题，CAD厂商推出了第一代PDM产品，缓解了“信息孤岛”问题。

（2）第二代PDM产品在第一代产品的基础上增加了产品管理、结构和配置管理、电子数据的发布和更改能功能。

（3）20世纪 90年代末，PDM主导厂商参与制订了PDM标准，为新一代标准化PDM产品的发展奠定了基础。现在随着网络技术的发展，企业之间可以借助PDM标准，组成“虚拟企业”，共同完成生产任务。

3　PDM实施

企业的生产和业务过程都有其自身的特点和需求，PDM系统的实施就是将这种企业需求在PDM系统这个企业信息化集成平台上加以实现，完成系统对各种数据对象的管理，保证数据的准确性、唯一性和共享性。

3.1　实施前准备

企业在PDM实施前，要全面了解PDM原理，国内外类似生产企业应用PDM系统的情况和实施过程中的经验教训等。

全面分析企业有关流程和现阶段业务处理的问题，初步确定实施范围，用户构成，需要哪些PDM功能，系统架构和操作环境，与其他系统的接口与集成，所需管理工具和应用程序，需要管理的数据，技术指导和咨询服务，等等，这些都要作为实施PDM的依据。

设计、制造、信息、管理等相关部门抽调人员作为关键用户，组成实施队伍。

PDM系统功能和实施内容很多，企业根据需求分析制定进度计划，成本和预算计划，人力资源计划等，在总体计划指导下分步实施。

3.2　选定PDM产品及服务商

在满足企业基本需求的前提下，选择在技术和服务上具有优势的PDM产品和服务商，有效减少用户实施工作量，加快实施进度。

3.3　系统设计及开发实施

系统设计及开发实施由PDM软件服务商和企业实施人员共同完成，分为启动及需求调研，蓝图设计，系统实现和上线运行等阶段，每个阶段需制定详细的实施计划及实施成果。启动和需求调研阶段是双方组成实施小组，共同商议制定系统的整体实施计划，对涉及的相关业务部门进行详细调研，了解企业现有的业务环境和应用PDM要解决的问题，讨论并签署PDM系统的业务解决方案，确定系统实施的硬件环境、软件环境等，完成PDM系统的安装。在蓝图设计阶段完成系统的初步培训，制定企业级的编码规则，制定文件模板，梳理企业流程，整理基础数据等。系统实现阶段是对安装的PDM系统进行硬件测试，测试通过后将前一阶段整理的数据和流程导入PDM系统中进行试运行。对关键用户根据角色进行培训，解决测试和试运行阶段出现的问题，完善PDM系统。试运行成功后，PDM系统就可以在企业内上线运行，在这个阶段，PDM服务商要进行全员培训，指导使用人员掌握使用方法，编制使用手册，解决使用问题，交付验收。

3.4　系统运行维护

由于系统本身的原因和使用人员操作上不熟悉，PDM系统上线运行后的一段时间内，问题会集中爆发，企业维护人员要做好PDM系统进行维护和完善，如有必要，联系PDM服务商共同解决。

4　PDM应用

目前企业完成了PDM第一期的实施，上线的功能主要有：编码管理、文档管理、产品结构管理、工作流程管理、集成管理。

4.1　编码管理

编码是企业信息化管理的基础。在PDM实施前期，企业完成了对产品，零部件，标准件，外购件和原辅材料等数据的编码。编码采用10位数字组成，采用特征码+流水码的方式，实现了编码的唯一性、可识别性、可扩展性、可集成性，兼顾了计算机识别、人的辨识、未来的发展、和与其他系统的集成等需求[5]，为企业信息化提供良好的基础。

在编码基础上实现了产品、零部件、标准件和外购件等的分类管理。通过分类，系统提供较手工查询更快捷便利的方式去搜寻标准零件。设计工程师还可以使用PDM提供的多种检索方法，利用多种特性的组合，缩小搜索范围，快速找到相关联的零部件，重复使用过去的设计，加快产品开发的速度和效率。

4.2　文档管理

企业中的各个部门围绕一个产品提供和利用各自的相关信息，包括一般性说明文字、设计数据和规范数据等。PDM系统把这些原来分布在各个部门计算机中的由各种不同程序生成的文档集中管理起来。通过设置用户权限以及数据加密来保护PDM系统内文档的安全性。文档提交和修改时需通过签审流程，确保文档不会因为误操作覆盖或删除。文档管理保证了数据的一致性，数据更改后，所有引用这一数据的地方随之更改，避免出现多个版本导致引用错误，给后续生产带来麻烦。

4.3　产品结构管理

产品结构是具体产品设计时零部件之间的关系，即按照产品的实际装配关系建立的零部件完整的属性结构，其中包括自制件、通用件、标准件等等，它的构成元素包括零件（物料）以及其关联属性（如数量、数量单位等）。

在产品结构树中，每个节点代表一个零部件，定义了零部件的基本属性，如名称，编码，材料，重量，制造方式，版本，提交日期，最后修改日期，提交人等，还有与这个节点相关联的联系对象标识，如上下级零部件，和与这个节点相关联的虚拟文件夹标识。虚拟文件夹按照类别对应三维模型，二维图纸，技术说明书，变更单，验收报告等。有了这样的产品结构描述，PDM可以方便地直观地表示与产品相关的信息，“按图索骥”查找相关信息，自动创建物料清单，减少错误，节约人力物力。

4.4　工作流程管理

企业利用PDM工作流程模板的定义功能，将企业中的工作定义成工作流程，包括流程的相关属性，优先级别，逾期预警等，不同类型的工作对应不同的工作流程。工作流的运行由系统自动控制，实现数据的审批，更改的管理。流程监控人和企业管理者可以查看流程执行情况及时调整工作安排。

PDM系统将设计者按照既定流程完成设计，审核，变更等的操作记录下来，这些记录中的数据可以作为企业公文处理效率分析、统计本部门及相关人员完成工作量的依据。工作流程管理减少了资料的传送和处理时间，改善了各个工作步骤之间的衔接，结合后期的项目管理功能，可以有效规范产品开发工作，监控设计状态和项目进展，提高企业运作的效率。

4.5　集成管理

PDM系统作为信息集成平台，提供了office，CAD/CAM/CAPP，ERP等应用的集成，实现了不同应用系统之间和不同部门之间的信息交换，确保了数据源的一致。

5　结束语

PDM系统建立了产品设计平台，将与产品相关的信息和过程完整的记录下来，实现多方数据共享，提高其重用率，保证设计和制造的准确性，更好的管理工程变更，改善产品与服务的质量，缩短了企业订单的反应时间，为企业赢得时间并带来利润。

参考文献：

[1]大卫M.安德森.21世纪企业竞争前沿：大规模定制模式下的敏捷产品开发[M].北京：机械工业出版社，1999.

[2]庞士宗，肖平阳，唐加福.产品数据管理（PDM）-现代企业信息化管理与集成的理想平台[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]童秉枢，李建明.产品数据管理（PDM）技术[M].北京：清华大学出版社，2000.

[4]范文慧，李涛，熊光楞.产品数据管理（PDM）的原理与实施[M].北京：机械工业出版社，2004.

[5]潘祖聪.PLM技术及其在汽车制造业中的应用研究[D].合肥：合肥工业大学，2010.