计算机应用研究
APPLICATION RESEARCH OF COMPUTERS
2000　Vol.17　No.2　P.1-3



产品数据管理概述
徐斌　孙济洲　冯志勇
摘 要 PDM是一门新的工程数据管理技术，是支持CIMS及CAD/CAM/CAPP集成的重要平台。简要介绍了产品数据管理的定义、体系结构、功能模块，在企业中的实施及其发展趋势。
关键词 产品数据管理(PDM) 配置管理 过程管理 系统集成
1 引言
　　产品数据管理(Product Data Management，简称PDM)是近几年来的一个技术热点，引起国内外许多企业的兴趣。PDM技术早在80年代初期就已出现，当时的目的只是为了解决大量工程图纸文档的管理困境，随着时间的推移，其应用逐渐扩展到产品开发整个生命周期的数据管理问题。
　　对于PDM并没有一个统一的定义。单从字面上理解，PDM是某一类软件产品的总称。国际咨询公司CIMdata的总裁Ed Millerl995年2月在《PDM Today》一文中给出了PDM的简单定义：DM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”Gartner Group公司的D.Burdick在1995年9月所作的《CIM策略分析报告》中把PDM定义为DM是为企业设计和生产构筑一个并行产品艺术环境的关键使能技术，一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据”
　　PDM技术的研究与应用在国内外已相当普遍，虽然全球范围内商品化的PDM软件不下100种，但主要的PDM系统仅限于几家。国外的有EDS/UG的IMAN、SDRC的Metaphase、IBM的PM、Autodesk公司的WorkCenter等，国内的主要有高华PDM、华中PDM、凯思PDM、东大阿尔派PDM等，目前还没有一个产品可实现全部功能。
　　PDM的应用除欧美外，在亚洲的日本、韩国及中国台湾、南美的巴西等地区的发展也十分迅速。国内从90年代初开始PDM的研究与应用，但总体上我国PDM水平还比较低，处于起步阶段。尽管如此，PDM已经引起国内企业的重视，一些知名企业，如：春兰、科龙、海尔、长虹、康佳都已采用PDM进行管理。
2 PDM的体系结构与功能
　　PDM技术是一种运行在系统软件平台上能集成各种应用软件数据和工作流程的，基于数据和数据流程的软件框架。PDM是企业中信息传递的桥梁，可以作为CAD/CAPP/CAM的集成平台。有了它，CAD/CAPP/CAM之间无需直接交换信息，不同的CAD/CAPP/CAM系统都从PDM系统中提取各自所需的信息，再把结果放回PDM系统中，从而实现了真正的3C集成。
2.1 PDM的体系结构
PDM的体系结构分为4层(如图1所示)。

　　第一层是支持层。目前PDM系统普遍以通用的关系数据库作平台，利用关系数据库的存、取、删、改、查等基本的数据管理功能。
　　第二层是面向对象层。PDM系统将其管理的动态变化数据的功能转换成几个，甚至几百个二维关系型表格，实现面向产品对象管理的要求。
　　第三层是功能层。在面向对象层的基础上，根据PDM系统的管理目标，在PDM系统中建立相应的功能模块。
　　第四层是用户层，包括开发工具层和界面层。
2.2 PDM的功能模块
　　PDM系统覆盖产品生命周期内的全部信息，为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品相关的信息的机制。一个PDM系统应包括以下功能模块(如图2所示)。

　　1)电子资料室及文档管理
　　电子资料室是PDM最核心的模块，一般建立在关系数据库的基础上，它由管理数据的数据(元数据)以及指向描述产品不同方面的物理数据和文件的指针所组成，可以方便地实现以产品数据为核心的信息共享。电子资料室通过权限控制来保证产品数据的安全性，面向对象的数据组织方式能够提供快速有效的信息访问，实现信息透明、过程透明。一个完全分布式的电子资料室能够允许用户迅速无缝的访问企业的产品信息，而不考虑用户和数据的物理位置。
　　2)工作流与过程管理
　　这一模块用来定义和控制人们创建和修改数据的方法，它主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生什么，人与人之间的数据流动以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据活动。此模块为产品开发过程的自动管理提供了必要的支持。由于产品数据管理过程的复杂性和多样性，目前商品化PDM的过程与工作流管理主要靠系统的用户化和系统提供的二次开发工具经二次开发而实现。
　　3)配置管理
　　这一功能以电子资料室为底层支持，以物料清单(BOM)为其组织核心，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。产品配置管理能够建立完善的BOM表，并实现其版本控制，高效、灵活地检索与查询最新的产品数据，实现产品数据的安全性与完整性控制。它可使企业各部门在产品整个生命周期内共享统一的产品配置，并且对应不同阶段的产品定义，生成相应的产品结构视图。
　　4)项目管理
　　一个功能很强的项目管理器能够为管理者提供到每分钟项目和活动的状态信息，通过PDM与流行的项目管理软件包接口，可获得资源规划和重要路径报告。目前，项目管理在PDM系统中考虑得还不多，许多PDM系统只能提供工作流程活动的状态信息与过程监控。
　　5)查看和圈阅
　　该模块为计算机审批检查过程提供支持。用户可以通过它查看电子资料室中存储的包括图象和图形数据在内的数据内容。用户还可用图形覆盖技术对文件进行圈点和注释。由于目前不同软件商在标准格式文件的实现上缺乏统一的一致性测试，导致不同应用系统间的同一种标准格式文件不兼容。因此，应尽量采用由生成该文件的应用系统来查看该文件，这样才能消除由上述不一致性带来的潜在错误。
　　6)分类和检索
　　为保证产品数据的一致性、安全性，PDM系统对数据库中的数据进行了分类，并提供静态保护模式和并发存取控制两种保护方式进行保护。设计检索就是为最大程度的重复利用现有设计来创建新的产品提供支持。
　　7)图象处理
　　PDM应能管理和编辑处理经扫描存入计算机的图纸信息。这一模块能提供点阵图象和矢量图象混合编辑功能，用户可分别对图象和图形进行各种处理。通过对扫描输入的已有图纸的二次开发设计与修改，提高设计效率，改善工作环境。
　　8)电子协作功能
　　这一功能主要实现人与PDM数据之间实时的交互功能。较为理想的电子协作技术能够无缝的与PDM系统一起工作，允许交互访问PDM对象，CORBA或OLE消息的发布和签字机制把PDM对象紧密结合起来。
　　9)零件族管理
　　零件族管理是PDM的辅助模块，提供符合国际的基本零件族定义与一套定制属性和继承关系的工具方法能提供企业零部件的重新利用水平。按GB100091、GB15049、DIN4000、DIN4001系列标准及成组技术，根据物性和外形尺寸，PDM系统应能让用户建立企业基本的树形零件族。
3 PDM在企业中的实施
　　PDM技术不同于CAD/CAM，它不是拿来就能用的。目前的PDM产品在买回来后都要结合本单位的实际进行二次开发，因为它仅为企业提供了产品数据定义和过程管理的框架。企业在选择PDM产品时，要根据企业的实际情况和需求分析，选择能够满足企业各项要求的PDM产品，但不可脱离实际，一味追求高档次和功能齐全。另外，还要看PDM供应商是否有技术支持、二次开发、咨询服务和培训的能力，企业在投资时要把购买这部分服务的资金也考虑在内。
　　总之，实施PDM是要对企业动大手术，是彻底改革企业中的所有落后的技术和管理方式。因此，PDM系统的实施不是几个技术人员的事，也不仅是技术部门的事，而是从企业的决策者到各部门的技术人员和管理人员共同协作的大事情，要引起企业一把手的重视，要亲自领导和参加才能做好PDM系统的应用和实施工作。
　　PDM的实施与CIMS一样应依据效益驱动、总体规划、分布实施、重点突破的原则。根据我国企业的实际情况，当前实施PDM应着眼于电子数据存取、设计检索/公用信息检索、数据组织/数据挖掘、过程控制等几个方面。
　　PDM的实施可按如下步骤进行：
　　●人员组织
　　●网络及产品数据库建设
　　●数据收集及分析
　　●选出适合本企业的PDM产品并进行二次开发
　　●安装与设置
　　●员工培训
　　●试运行及调整
4 PDM的发展趋势
　　PDM产品的发展可粗略地分为三代：
　　第一代PDM产品多由CAD供应商提供，主要用于工程图纸的管理。
　　第二代PDM产品功能更强大，软件开放性、集成能力大大提高，少数产品可以实现企业级的信息集成和过程集成。
　　第三代PDM产品出现于这一两年。其标志事件一是1997年6月国际OMG(对象管理组织)组织公布了基于CORBA(Common Object Require Broker Architecture)的PDM Enabler草案。另一事件是1997年PTC公司推出新一代PDM产品Windchill。Windchill是新一代PDM系统的典型代表，其主要特点有：
　　●基于分布式计算框架。以分布式计算技术为基础，基于构件的体系结构将逐渐取代模块化的系统体系结构。
　　●基于Internet/Intranet。
　　●采用Java。Java是一个移动的计算平台，其“一处编写，到处可用”的特性使它成为最适合在网络环境中移动的计算平台。
　　以目前趋势，PDM产品会在以下方面有所发展。
4.1 应用系统的封装
　　PDM要能集成不同环境下的应用系统。由OMG制定的CORBA技术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。OMG目前正在制定一个叫“PDM使能部件(PDM Enabler)”的规范，这是制造业的第一个规范。OMG的目标是定义八类使能部件，使它们能够支持企业在制造过程模型中的整个产品开发过程。
　　由于目前OMG的“PDM使能部件（PDM Enabler）”的规范，这是制造业的第一个规范。ODM系统现在将实现基于CORBA规范的PDM服务封装机制。PDM对系统集成的支持首先表现在具有最小集成；其次是集成的深度和鲁棒性；最重要的一点是PDM应具有跟踪应用软件的能力。
4.2 面向对象技术
　　当前，企业大都采用大型商用关系数据库作为企业数据的唯一管理手段，但关系数据库存在着以下缺陷：
　　●面向记录；
　　●对应用工具无法实现封装；
　　●不支持设计过程，缺乏对于协同工作的协同机制。
　　因此，它们不能满足PDM的需要。而PDM对产品数据的管理充分体现了面向对象的思想，为企业从传统数据库转向面向对象数据库打下了基础。由于PDM建立在OODBMS的基础上，因而增强了系统的开放性、柔性和缝合性。
4.3 网络化技术
　　近年来以Internet/Intranet为代表的网络技术获得惊人的发展，其影响已深入到社会生活的各个角落，企业信息化发展同样受到冲击。PDM技术也必然向Internet/Intranet方向发展，使其更具扩展性和共享性。
　　Web是Internet网上获得最广泛支持的应用模式之一，其上采用的B/S模式中，服务器控制返回的结果，同时控制这些结果在浏览器上如何显示，而浏览器只需解释HTML标记。这样就克服了C/S模式中客户端软件数据的处理和结果显示紧密结合的局限性。现在发展的三层应用模式则融合了Web服务和C/S数据库应用的优点。通过Web平台，采用E-mail、电子公告栏、新闻组等手段可以迅速的在企业的员工之间，企业和企业之间方便地传递信息，节省企业开支。
　　产品图形信息的传输是Intranet在企业中应用时需解决的关键技术。目前，已有多家CAD厂商支持适于网上图形传输的数据格式CGN，前台通过浏览器，采用ActiveX、Java等技术实现图形在浏览器中的浏览和输出。
4.4 PDM与MRP II集成
　　PDM与MRP II都以产品结构为核心，但MRP II是以面向材料与生产过程为主，而PDM更多的是面向产品和产品配置。企业应实现PDM与MRP II的集成。
4.5 PDM与图形核心系统的集成
　　企业引入CAD不只是为了“甩图板”，更是为了在产品数据模型基础上进行产品的外型设计、强度分析、有限元分析、生成NC代码等工作。这就需要从实体造型系统的核心系统中实现PDM集成实体造型系统数据。把实体模型的特征和特征值提取出来，变成表格的形式，存储在数据库中，是实现PDM实体造型数据的较好途径。这需要对核心系统有较深入的了解，才能做到PDM在各种CAD应用系统之间进行数据的转换和交互。因此，PDM必须与图形核心系统进行集成。
5 结束语
　　在CAD技术推广后，企业出现了数据爆炸、数据混乱的问题，并且CAD/CAM/CAPP之间无法有效地传递信息。PDM技术应运而生，提供了一条能够真正集成化的管理产品数据和过程的技术道路。PDM这几年已成为热门技术，专家预言这一技术在未来几年仍将高速增长。
　　我国的PDM开发与应用工作已开始起步，在企业的CIMS中加入PDM将能有效地解放企业的生产力，进一步提高企业的市场竞争力。因此，PDM在我国将大有发展。
徐斌（天津大学电信学院计算机系 天津 300072）
孙济洲（天津大学电信学院计算机系 天津 300072）
冯志勇（天津大学电信学院计算机系 天津 300072）
参考文献
1，高奇微, 莫欣农. 产品数据管理(PDM)及其实施. 北京：机械工业出版社, 1998
2，Ed Miller. PDM Today. Computer-Aided Engineering, Feb. 1995, 32～40
3，叶晓骏, 王建民, 孙家广. 产品数据管理. 计算机辅助工程, 1998.12
4，李建明, 李和良, 许隆文. PDM及其实施方法学. 计算机工程与应用, 1996.5
收稿日期：1999年8月24日
