齐车公司PDM系统 -行业资讯

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1 背景

齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司(简称齐车公司)规模和能力居亚洲之首，职工10000多人，连续7年被评为国家**工业企业和全国500家**经济效益企业。然而，从产品水平和开发手段来看，缺乏产品数据管理系统，不能对产品数据及其开发过程进行**监控和管理。这具体表现在：

.设计过程巾，数据传递速度慢，不能集成与共享，数据的一致性与完整性难以保证。

.更改管理过程不规范，易发生意外错误。

.不能**利用已有资源进行快速开发：手工纸质管理方式管理繁杂、查询困难，使利用已有资源受到限制，而铁路货车产品的继承性较强，这就严重影响了产品开发周期。

齐车公司PDM系统采用功陀公司的企业级PDM软件Windehill，以齐齐哈尔铁路车辆集团责任有限公司(齐车公司)的铁路货车产品设计为应用背景，提出了基于Windehill的PDM体系结构。建立了流程模型、数据模型和Windehill PDM系统功能扩展模型，经过对Windehill PDM系统的二次开发与实施，完成了铁路货车产品文档管理、版本管理、工作流程管理、BOM表的生成与管理、应用系统封装与集成等各项功能，使用Windehill软件提供的开发工具将CAx工具与DFx工具封装到Windehill中，并通过Pro/Intraiink实现Pro/Engineer与Windehill的集成；将产品的设计过程转化为Windehill可接受和管理的工作流程，并实现工作流程的管理与监控。

齐车公司产品数据管理系统就是在产品开发部门建立集成与并行产品开发支撑环境，使得集成产品开发团队之间自由地交流设计意见、设计结果，对设计过程、设计数据进行**的管理和控制，充分保证数据传递的一致性、安全性和**性。

2 齐车公司PDM系统体系结构

基于Windehill的齐车公司PDM系统的体系结构如图10-13所示。采用企业级的PDM系统为产品设计与过程管理提供了必要的跨平台的软件支撑环境。该体系结构以PDM系统为核心共分四层，底层是异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信协议、数据库：第二层是Windchill基础构架，也就是PDM集成框架层，包括Web机制、数据处理逻辑、对象模型、基础类库、Windchill基本服务；第三层是基于基础构架的PDM应用组件，主要是文档管理、工作流程管理、产品结构管理、配置管理等；第四层是应用系统层，包括CAD、CAE、Word等应用软件。

图10-13齐车公司PDM系统的体系结构

异构分布的计算机硬件环境与操作系统包括PC/Windows、Sun/Solaris等硬件平台与相应的操作系统，由它们支持应用、开发与网络通信.网络环境主要是通过Intranet连接各参与部门进行各种信息的交换，如图像、声音、图形、文本、报表等，主要采用TCP/IP协议。

数据库层使用对象关系数据库Oracle8.x作为数据存储的媒体，作为框架的底层支持库；另外，选用这样的系统还有一点好处，就是企业将来的ERP开发既可以基于底层的Oracle数据库，也可以直接利用Windchill系统提供的权限管理、Web机制、高性能搜索等服务，从而减轻了系统开发的工作量，减少了企业在未来信息系统方面的投入，同时，也实现了企业信息系统底层平台的统一，减少了异构系统间接口带来的庞大工作量。

选用Windchill基础构架作为PDM的集成框架，Windchill的基础构架包括Web机制、数据处理逻辑、对象模型、基础类库、Windchill基本服务等，它为其上的PDM应用组件和应用系统提供了直接的应用基础。基础构架之上为PDM功能应用组件，主要是文档管理、工作流程管理、BOM视图管理、产品结构配置管理等，它们直接实现PDM的各项功能，针对应用实施的客户化工作也主要是对这些组件功能的应用和扩充。

最上层是应用系统层，包括Pro/Engineer等CAD/CAE/CAPP软件和Word等应用软件，通过多种方式实现与PDM系统集成。对于Word等类似的文档编辑工具、AutoCAD、Pro/Cast等分析模拟工具主要采用封装的方式，PDM对它们的管理主要是文件级的管理，同时对必要的元数据信息进行管理；对于本次实施过程中的产品报价系统，由于齐厂原三大定额系统采用Foxpro编制，为应用开发减少工作量和基于多方面考虑，报价系统采用Visual FoxPro (VFP)编制，而Windchill中数据统一由Oracle管理，所以有在二者之间建立数据接口，实现相关数据的直接应用，减少中间环节。Pro/Engineer和Windchill之间通过Intralink实现了较紧密的集成。过程改进

齐车公司PDM系统实施中，作者分析了产品开发过程与工作流程的关系，提出了产品开发过程分析与改进方法，并且对具体的铁路货车产品开发过程进行了分析与改进。给出了基于Windchill PDM的产品开发过程管理方法，包括用户、组、数据域、产品生命周期、工作流程等定义与实现，经过实践证明，基于PDM的产品开发过程管理方法是具有很强的实用性，具有广泛的推广应用价值。

PDM系统的过程管理即工作流程管理，工作流程管理是一种统揽全局的管理工具，利用工作流程管理可以对各个业务流程进行控制，并能够将不同的业务流程纳入一个跨过程的计划中统一地加以管理。由于复杂业务流程依靠集成的信息交换和公司的环境，它们是文档驱动，职工处理和反映的信息和知识储存在不同的文档中，包括表格、信、书、手册、记录等。因此，一个工作流管理系统自动提供对数据资源的访问，甚至是通过工作流的事例将新的信息文档传递到合适的地方。

工作流管理系统是企业级PDM系统的主要组成部分，可以进行过程管理，但是，PDM软件是框架型软件，PDM中的工作流管理系统仅是提供一个描述工具和执行机制，不能对企业产品开发过程进行自动**分析与改进，不能保证产品的生命周期与工作流程管理的集成。基于PDM的产品开发过程管理关键是如何进行过程分析与改进，如何**的组织产品开发流程和生命周期管理。

1.工作流管理系统与过程管理

产品数据管理是一种支持对制造企业和工程设计公司中的数据和过程进行管理的方法。PDM系统的数据管理模块对产品开发设计的结果进行管理，而过程管理模块则是对产生的工作结果的过程进行协调和控制。作为PDM系统的重要组成部分，过程管理即工作流程管埋模块有很高的投入产出比。工作流是管理信息、任务、文档的过程，工作流程控制谁执行什么任务对哪个数据和结果什么时候传给谁(图10-14)。

图10-14工作流管理系统的示意图

工作流管理是将业务流程的各个工作步骤建立成一个过程模型并存放在计算机中。代替原来的书面形式的企业内部通讯方式，采用电子周转文件夹将有关的工作文档和信息传送到相应的工位。与该过程有关的人员可以通过电子邮件系统接受其工作任务。工作流中的结构元素是过程步骤或过程活动，具体工作流与产品开发过程的对应关系如表10-1。

表10-1工作流与产品开发过程的关系

如图10-15所示，工作流程管理系统的实现首先要进行过程分析，进行过程的分解与改进分析，达到过程的优化：其次是过程的描述即工作流程建模：**是建立工作流的模板。与工作流程的运行机制有关的有任务列表、任务内容、应用系统、工作流程监控等。与工作流程有关的业务对象是文档和零部件，文档包括任务书、表格、设计文档、标准等：零部件是产品数字化模型，包括图形、图像等。

PDM认为无论是文档还是零部件都与产品直接相关，也都具有生命周期(生命周期是把产品看成生物体一样具有从生到死的过程)。生命周期管理系统具有阶段(phase)和关口(gate)两部分，阶段是生命周期的状态，而关口是生命周期在进行状态转移过程是必须满足的条件。阶段和生命周期都是由相关的工作流组成的。文档与零部件都属于固定项目，随着项目赋予文档和零部件则相应的角色映射为用户或组。

图10-15工作流程、生命周期和产品数据关系

2. 过程分析与改进

首先，过程分析与改进是过程分解。过程分解包括两方面内容，一是指系统/项目的子系统/子项目分解(或称子系统分解)，子系统分解使系统的开发分步实施，从而简化了系统的开发管理。二是对某个子系统/子项目的开发活动的分解(或称活动分解)。其次，将子系统开发与其生命周期各阶段相对应，通过对活动的进一步分解，寻求活动间关系的可放松环节，或者通过增加资源，尽可能使活动并行化，目的是缩短时间。

产品开发活动的改进是通过企业活动的重组来达到的，企业活动的重组包括活动的删除、活动的合并、活动的重叠和活动的增加等，最终达到各个活动协调、综合、统一起来形成一个有机的整体。

1)活动的删除：从管理角度来看，采取事前管理，减少不必要的审核、检查、控制等活动；从组织角度来看，建立多功能产品开发团队，删除不增值的活动：从信息集成角度来看，利用标准如STEP标准实现CAx系统之间信息集成，可以**不必要的信息处理环节和人工费时的信息处理方式(不增值的环节)。

2)活动的合并：从信息流角度，分析过程中每个活动的信息流输入与输出关系，对于冗余的信息流，可以合并相关的活动。用源信息集代替它所能达到的中间结果，这个中间结果往往又是另一个活动的部分源信息集，这样使原信息集和目的信息集之间的各个处理或活动合并成一个活动。

3)活动的重叠：从各个活动执行的时间段来看，有些活动可以在前面的活动没有完成时启动，从而减少总的产品开发时间，这也是并行产品开发过程的重要形式。

4)活动的控制：从控制角度来看，即在产品开发的早期加入正反馈和负反馈，增加正反馈即信息预发布和负反馈即设计变更次数等，可以保证尽量在产品开发的早期**设计的错误，达到产品开发一次成功。从信息技术来看，在产品开发的早期阶段增加DFx和CAE技术的应用，可以实现在设计的前期就考虑到后期的因素。在产品开发过程中采用工作流技术可以实现预发布。

5)活动的增加：在开发过程中引入如CAx、DFx、PDM、QFD(质量功能展开)、网络技术与协同工作环境等技术，可以提高产品开发的并行与协同的效率。

改进后的铁路货车开发过程(并行)如图10-16所示。铁路货车开发过程在设计的早期阶段，就能够充分考虑冲压件、铸钢件等类零件的可制造性问题和铁路货车的结构强度、刚度及动力学品质等产品性能问题，从而能够尽量减少设计错误，提高设计质量；同时增加DFx，使得在产品设计阶段即可考虑产品加工、装配和工艺等问题，提高一次设计成功的可能性。

图10-16铁路货车并行产品开发过程

在方案设计和结构设计的一定阶段向冷热工艺处等下游活动提前进行信息预发布，一方面及时得到信息反馈，以提高工艺性，可加工性等，另一方面，由于工艺部门提前介入，使得下游过程及时体会设计意图，同时可以在适当的时候进行工艺或生产准备。实现工艺和工装的并行开发，精简设计过程；制造系统与产品开发过程不构成大循环，从而缩短产品开发周期，提高产品质量与水平。

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