“管理大讲堂”——产品数据管理（一）

“管理大讲堂”——产品数据管理（一）

by AMT 刘宇

PDM（Product Data Management），中文名称为产品数据管理，是工程数据管理（EDM）、文档管理（DM）、产品信息管理（PIM）、技术数据管理（TDM）、技术信息管理（TIM）、图像管理（IM）以及其它产品定义信息管理的集成管理框架技术。现代PDM依赖于PDM信息系统的实施，本文档所提的PDM概念兼指PDM信息系统，不另行说明。

一．起源

早期PDM系统是在二十世纪八十年代出现的，已经演化发展为支持更多其它的功能，如企业组织内各种形式的产品定义数据管理，包括文本和图形文件、产品结构形式、电子数据发布和更改过程管理以及基于设计能力的组件技术。在过去的十多年，PDM软件与以前一样关注上述那些需求，这就使得从产品的概念设计到生产的整个过程以及之外的工程数据的生成和交换更加方便。由于现代PDM系统是从工程实际出发，这使他们在管理企业组织中最重要的一部分财产——人们溶入到产品中的智力财富等，成为一种不可或缺的工具。

20世纪末的PDM继承并发展了CIM等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享，通过人、过程、技术三者的平衡使虚拟制造过程进一步增值。

根据美国CIMdata的统计，PDM市场在2000年增长了62％，即使在全球IT不景气的2001年，仍然增长了25％，达到$36亿美元。CIMdata预测今后五年内，PDM市场将保持每年43％的复增长。经过这些年的发展，PDM技术已经在全球的诸多领域获得了广泛的应用，包括机械、电子、汽车、航空、航天以及非制造业等，并逐渐成为支持企业过程重组（BPR，如技术重组、产品重组、信息重组等）、并行工程(CE)、CIMS工程、虚拟制造（VM）和ISO9000质量认证等系统工程的使能技术。

二．简介

当今对PDM有三种不同的定义：

CIMdata公司主席EdMiller的定义：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。

Gartner Group公司的Dave Burdick的定义：PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品开发环境(由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成)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。

UGS公司的定义：PDM系统是一种软件框架，利用这个框架可以帮助企业实现对与企业产品相关的数据、开发过程以及使用者进行集成与管理，可以实现对设计、制造和生产过程中需要的大量数据进行跟踪和支持。

PDM系统是帮助产品设计和制造工程师及其他人员有效管理产品数据及产品开发过程的工具，目标是跟踪、组织、访问和管理产品设计、开发、修改和生产甚至维修全过程中的所有数据和信息。PDM能够跨越时间和操作环境，实现数据的无缝连接和移动，保证正确的数据、在正确的时间、以正确的格式、出现在正确的位置，进而推动产品尽快地投入市场并能有效地平衡生产能力。目前，PDM已广泛地应用于航空航天、汽车、机械、电子等生产制造领域。

国际知名的PDM咨询公司CIMdata公司总裁Ed Miller在《PDM today》一文中指出，PDM是一门管理与产品相关的“信息”和与产品相关的“过程”的技术。与产品相关的信息指属于产品的数据，如CAD／CAM／CAE的文件、材料清单（BOM）、产品配置等。与产品相关的过程包括有关的加工工序、有关批准权、使用权、工作流程过程程序。PDM系统从技术看，它融合了面向对象O－O技术、CAD/CAM封装集成技术、网络通信技术、C/S技术、WEB浏览技术、分布式数据库技术及图形化用户接口技术。

PDM系统的用户主要有三类：

1. 信息的使用者，他们要求最简单的用户界面；

2. 数据的创造者，如机械工程师和电子工程师等，他们希望PDM系统能够很好地融入到产品设计应用中；

3. 系统管理员，他们面对的是最复杂的用户界面。

由于PDM发展很快，用户的需求也在不断变化，所以PDM软件产品版本更新很快，但总的趋势是功能模块不断简化，并针对不同用户提供不同的界面。

三．企业对PDM的需求：

企业外部的挑战：

1. 产品更新换代加快，交货期已经成为主要的竞争因素

2. 用户需求的多样化和个性化

3. 多品种小批量生产比例增大

企业内部的挑战

1. 产品技术和资料管理落后

2. 信息共享程度低

3. 信息传递速度慢

CIMdata指出：目前，在现代企业中，每天大约有三分之二到四分之三的设计，管理工程技术人员不是专心于他们自己的本职工作，而是开会、讨论、协调、调度、等待或在处理各种信息，促使他们之间相互理解。由于工程设计到制造控制系统缺乏产品数据的统一管理，导致产品构型工时增加20%，成本上升10%。所以产品数据管理是当代企业管理的瓶颈，已逐步引起工程技术界的普遍注意，并开始对它进行研究和开发。

然而，PDM系统正好一起强大的功能妥善地解决地了以上问题，为企业更好的实施CIMS和并行工程提供了底层支持。PDM能够描述复杂的数据结构类型和结构，动态地定义和修改数据模式和严格的约束管理等。实施PDM可以：

1. 在企业内部建立起完整的、统一的、共享的数据模型，保证各部门的产品信息一致。

2. 缩短上市时间：在需要数据的时候立即得到这些数据，加快任务的完成；支持并行工程；允许授权小组的成员随时访问最新的版本的相关数据。

3. 适应多品种小批量生产方式：通过产品结构和配置管理为用户提供了一种系列产品的有效管理方法，并可以快速地响应市场的需求，实现“面向订单”的生产方式。

4. 提高设计效率和提高生产效益，降低产品成本。

5. 提高设计与制造的准确性，提高产品质量。

6. 保护数据完整性：PDM系统提供权限控制和变更管理确保了产品数据的准确和安全。

7. 更好地控制项目：项目管理功能提供用户对项目的进展情况进行实施监控，确保项目顺利进行和如期完成。

8. 实现全面的质量管理：PDM系统可以建立适应ISO9000系列验证和全面质量管理（TQM）的环境，通过在产品全生命周期内的工作流程管理确保了产品的最终质量。

9. 建立起企业级的协同工作平台，为最终实现企业的电子商务打下坚实的基础。

四．发展过程

PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。PDM技术的发展可以分为以下三个阶段：

（1）配合CAD使用的早期简单的PDM系统

PDM技术出现初期，大多是由各CAD供应商推出的配合CAD产品的系统，主要局限在工程图纸的管理，解决了大量工程图纸、技术文档以及CAD文件的计算机管理问题。这是第一代PDM产品。主要表现形式为各类文档管理或图纸管理软件系统等。

（2）产品数据管理（PDM）

九十年代初中期，出现了专业化的PDM产品，如SDRC公司的Metaphase、IDS公司的iMAN、IBM公司的PM、SmartSolution公司的SmarTeam等等。与第一代PDM产品相比，在第二代PDM产品中出现了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和工程更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高，少数优秀的PDM产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。第二代PDM产品目前被广泛使用。

（3）产品协同商务（CPC）或PDM标准化

第三代PDM以PTC公司的Windchill、MatrixOne公司的eMatrix为代表，是完全建立在Internet平台、CORBA和Java技术基础上的、基于分布式计算框架，做到了与计算机软硬件平台无关和用户界面的统一，支持以“标准企业职能”和“动态企业”思想为中心的新的企业信息分析方法，可以进行企业信息建模的分析和设计，实现包括文档管理、生命周期管理、工作流管理、产品结构管理、视图管理、变更管理、客户化应用等功能。第三代PDM适应了信息时代广义企业异地协同开发、制造和管理产品的要求。

五．主要功能模块和内容

虽然PDM是一个很复杂的系统，但从结构上讲，它基本上可以分成面向信息集成的系统集成工具和面向用户的PDM功能模块两部分。

图1 产品数据管理系统的功能组成

电子仓库（Data Vault）：PDM的核心，它一般建立在关系型数据库系统的基础上，主要保证数据的安全性和完整性，并支持各种查询和检索功能。

产品配置管理（Product Configuration Management）：以电子仓库为底层支持，以材料清单（BOM，Bill of Material）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。

工作流程管理（Workflow or Process Management）：主要实现产品设计与修改过程的跟踪与控制。包括工程数据的提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、自动通知等。

分类及检索功能：与面向对象的技术相结合，将具有相似特性的数据与过程分为一类，并赋予一定的属性和方法，使用户能够在分布式环境中高效地查询文档、数据、零件、标准件等对象。常用的分类技术有：使用智能化的零件序号、成组技术、搜索/检索技术、零件建库技术。

项目管理：在项目实施过程中实现其计划、组织、人员及相关数据的管理与配置，进行项目运行状态的监视，完成计划的反馈。到目前为止，许多PDM系统只能提供工作流程活动的状态信息。

PDM的传统模块的功能已经很成熟，PDM供应商会推出一些专用模块，将原先使用专用工具完成的功能转化为PDM的可选模块。比如项目管理、工程更改、供应商和零部件管理原先有很多专用软件，现在PDM供应商已把这些功能囊括在PDM的中或者提供独立的专用模块完成。

图2：PDM功能模块结构

以某著名PDM产品为例，典型的PDM系统包括以下功能：

1. 数据仓库和文挡管理

2. 工作流程／过程管理

3. 产品结构/配置管理

4. 查看和圈阅

5. 设计检索和零件库

6. 项目管理

7. 工具和“集成件”

其它功能诸如扫描和图像服务、电子协作、通信和通告、数据传输和数据翻译等等。