随着客户的需求越来越趋向于个性化, 制造企业的生产组织方式也随之向离散制造方向发展。信息化作为一种先进的科学技术手段, 使原本深藏在各个角落的信息和知识得以汇集、整理、分析, 给决策者们提供有力的支持。对于离散型的制造企业, 其典型方式是面向订单的设计制造/面向订单的工程, 建立企业的产品数据管理( PDM) 系统是快速响应客户需求的基础。

信息化促进离散制造企业的发展

当今世界, 市场竞争日趋激烈, 市场环境瞬息万变, 企业要争夺市场份额, 必须要有较高的企业管理水平和先进的生产力。生产方式的变化意味着大规模集约化生产已不是最先进的生产方式。世界上已有很多新型企业以灵活多变的方式根据客户不同的需求而组织生产。这种生产方式的特点概括为“高速度, 低库存”。它以科学的管理、有效的运作来随时接受订单、随时生产, 并且不增加成本。生产速度的变化意味着将淘汰那些看似成本低廉,但生产周期过长的产品和企业。“快速达到既定目标”对企业显得越来越重要。时间的任何一瞬都比前一瞬更值钱, 因为现在的一瞬可以比以前做更多的事情。从这个意义上来说, 高效、准时比低廉的劳动力更重要。对企业来说, “Time to Market”永远是第一位的。而这一切正是企业信息化建设的目标。信息系统能够将企业活动用可分析处理的数据表达出来, 企业的管理者们凭借这些数据作出正确的决策, 从而确保企业能够持续发展。

离散型制造企业的一个典型特征就是多品种、小批量, 完全按客户要求进行设计制造。为了适应各种不同地理位置和使用环境, 积极快速地响应客户的多样化要求, 在企业内部建立一套按订单进行设计制造的业务流程显得尤为重要。客户订单的差异化, 导致了设计数据的多样化, 只有从源头抓起, 管理好企业的产品数据, 才能为响应客户的多样化要求提供保证。

PDM是企业信息化的基础

PDM是Product Data Management (产品数据管理) 的缩写。CIMdata曾这样定义: “PDM是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息, 并由此支持和维护产品”。可以从以下两个方面来认识: 从产品来看, PDM系统可帮助组织产品设计, 完善产品结构修改, 跟踪进展中的设计概念, 及时方便地找出存档数据以及相关产品信息; 从过程来看, PDM系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流程优化以及产品发布等过程事件。总之,PDM是依托IT技术实现企业最优化管理的有效方法, 是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物, 是计算机技术与企业文化相结合的一种产品。PDM涉及的领域很广, 它可以管理各种与产品相关的信息, 包括电子文档、数据文件以及数据库记录。凡是最终可以转换成计算机描述和存储的数据, 如下所列, 它都可以兼收并蓄, 一概管之。

·产品结构和配置;
·零件定义及设计数据;
·CAD集合造型文件和绘图文件;
·工程分析及验证数据;
·制造计划及规范;
·NC编程文件;
·图像文件(照片、造型图、扫描图等) ;
·产品说明书;
·软件产品(程序、库、函数等零部件) ;
·各种电子报表、成本核算、产品注释等;
·项目规划书;
·多媒体音像产品;
·硬拷贝文件;
·其它电子数据等。

因此, PDM并不只是一个技术模型, 也不是一堆时髦的技术辞藻的堆砌, 更不是简单地编写程序。它是一种可以在不同行业、不同企业中实现的技术, 是一种与企业文化相结合的技术。因此, 它与企业自身密切相关。考察当今PDM实施成功之企业, 每个企业都有自己非常具体的奋斗目标和项目名称, 从福特的“Ford 2000”、波音的“DCAC/MRM”到日产的“业务过程革新”等, 凡取得成就者, 无一不是将PDM融汇于企业文化之中。

典型应用实例

江汉石油管理局第四机械厂(下称江汉四机厂) 的主要工艺特点是小批量、多品种、基本上按订单生产, 属典型的离散制造型企业。该厂于2001年10月开始和清华英泰信息技术公司合作建设PDM 系统。通过集成企业的CAD、CAPP、TeamDesigner、Pro /E、生产作业计划等系统应用,在企业中建立了一整条以产品数据为核心的信息链, 规范了技术数据, 缩短了技术数据准备周期,提高了生产作业计划的准确性和及时性, 增强了企业信息资源的共享, 并支持企业进行产品优化和系列化设计, 从而提高设计效率和企业资源的综合利用程度, 为客户订单的顺利完成提供了保障。

1  建设企业信息化是“一把手”工程

企业信息化是“一把手”工程, 但仅仅“一把手”重视还不够, 还需要“一把手”的认识到位。领导是否高度重视及是否对信息化内涵深刻理解, 将直接影响到企业信息化建设内容、应用和效能。

在信息系统建设中, 江汉四机厂主要领导亲自制定信息化发展规划, 参与研究开发的各项工作。厂成立了“信息化领导小组”, 厂长任组长, 主管信息化建设副厂长任副组长。为配合项目的实施,成立“信息化实施小组”, 贯彻领导小组各项决议并具体组织实施。

做好产品数据管理这个基础工作, 必须要从企业的实际情况出发, 有计划按步骤地推进, 注重效果和应用。在项目实施初期, 选择易见到实际运用效果的方面为突破口, 进而推进整个项目的实施起步。实施初期认真调查企业状况, 根据企业实际情况作好基础数据准备的规范性工作。

当PDM系统客户化定制工作接近尾声时, 选择具有代表水平的产品数据进行录入工作是将系统推入应用的关键点。

系统正式运行, 并不意味着可以高枕无忧了。大面积的运行, 必然会有许多意想不到的事情发生, 必须不断加强系统的容错性能, 尤为重要的是必须建立一整套完整的使用规章制度以及保障制度执行的配套管理措施。

2  产品结构是支持企业管理复杂产品数据的核心

通过建立产品结构, 可以对产品的组成层次了解得一清二楚, 进而支持产品的改型和优化设计。目前PDM系统支持由图档构建产品结构, 也支持采取配置变量运算的方式来进行产品结构配置。由图档构建产品结构的方法适用于产品结构中可选件较少的企业, 对于可选件较多、产品系列化、互换性程度高的企业(产品) 则应采用配置变量来进行产品结构的构建。产品客户化结构建立后, 对设备生产的过程文档和售后服务技术反馈管理提供了支持, 随时可以查询跟踪设备的技术档案。

3  信息化程度的高低在于对信息利用程度的高低

大量的产品信息存在于PDM系统中, 要使它们真正成为企业的财富, 还必须依靠各种优秀的查询、统计、输出功能来实现。突出的几个方面如下:

(1) 零件查询功能模块中, 零件查询条件可以为零件代号、名称、类型、创建人、创建时间、编码、种类、备注、材料、质量、安全级别、设计人、产品型号中的任意一项或多项的组合, 同时具有非条件, 可以对结果进行更加严格的筛选和界定, 选择对零件的当前版本、历史版本进行查询。

(2) 零件查询结果界面, 加入统计结果, 可以方便地知道满足条件的零件个数, 为管理者提供了直接的依据。采用成组分类技术对零件编码后,统计结果直接显示出同类零件的详细情况。具备查询零件单层和多层使用情况功能, 用于检查零件的通用性, 为设计和更改提供参考。

(3) 在浏览产品结构树时, 系统随着光标的位置实时显示出当前节点下的一级子件个数和有图档的子件个数等相关可用信息。

(4) 图文档的查询可以根据文档分类进行查询, 指定图档代号、当前持有者、安全级别、名称、类型、最高版本、备注、创建时间、最后修改时间、创建人等条件进行查询, 每个条件的逻辑关系都可设定为是或非。

(5) 在浏览产品结构时, 可指定任意节点对产品结构汇总, 并可选择不同的报表样式, 设定复杂汇总条件, 指定汇总层数, 得出各种BOM清单,通过集成的OFFICE软件, 直接导出, 直接打印或用作数据库记录为生产计划、采购等部门使用。

(6) 在图文档分类输出打印的功能模块中,汇总条件可多重定义, 汇总结果有相关统计结果,便于使用者核对输出结果的正确与否。

4  PDM系统的实施

随着PDM系统的实施和应用, 散布在企业中的各个信息孤岛被连成一体, 在设计、工艺、计划、生产、车间、财务、销售、外贸、售后等部门之间建立了一条完整的信息链, 形成了一动全动、一有全有的协同工作环境, 逐步建立起敏捷制造、快速响应的企业网络。

在CAD界面中集成PDM的零件、图档、结构查询功能, 在设计的同时, 可在线查看已有的设计信息, 同时提供图档的复制功能, 借鉴成熟技术,极大地提高设计效率。通过和CAPP的集成, 在产品结构树建立后, 融合零件相关工艺信息, 进行工艺信息汇总, 产生加工路线、加工设备、工时花费、材料消耗、成本计价等一系列统计信息, 为上游生产计划和下游加工制造、财务核算提供数据。PDM系统在这个过程中起着将杂乱无章的信息串连起来的作用。在和CAPP进行集成时, 必须充分考虑以下几个方面:

(1) PDM获取零件完整的工艺信息;

(2) 工艺信息和零件的准确对应;

(3) 工艺信息在PDM系统中的可管理性;

(4) 工艺信息的提取、汇总、传递。

目前, 大多数制造企业已经开始采用三维设计, 以此为后期实现运动仿真、结构分析、力学分析、模拟装配、数字样机等高端应用。因此, PDM和主流三维软件诸如Pro/E的集成就显得尤为重要了。对于Pro/E来说, 装配件.asm已经形成了结构关系, PDM只需将其读入; 而对于采用TOPDOWN设计的工程, PDM则需管理骨架、布局等要素。归纳起来, 大致有以下几个方面:

(1) 全面兼容主流三维软件图形数据格式;

(2) 对先进的设计思想支持;

(3) 构建协同设计环境。

在和ERP的集成上, 许多企业众说纷纭, 其焦点无非是各种功能(模块) 的归属问题。在ERP的实施过程中, 必须有一个BPR过程, 根据企业的生产特点, 本着低投入高产出的原则, 流程必然各不相同, 各企业所需的功能也会大相径庭。在数据传输时, 应考虑自动、实时、易于扩充等原则。各系统建立起自己尽可能充分的数据库, 为企业后期建立企业数据仓库和实现数据挖掘打下基础。

结　束　语

产品数据管理系统融合了国际上先进的PDM技术原理, 可以支持先进设计制造技术的应用与推广, 它基于面向对象技术, 发挥集成框架作用, 能够支持信息集成、业务过程集成、数据完整性与安全性控制, 能够支持CIM ( Computer Integrated Manufacturing) 和CE(Concurrent Engineering) 等技术的应用。通过CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) 集成, 将企业中不同部门所使用的软件如CAD、CAPP等生成的数据集成在一起, 形成完整的产品数据管理系统, 使所有与项目相关的人在整个信息生命周期中共享与产品相关的异构数据。它的应用已超出了工程设计领域, 延伸到生产计划、物资供应等管理部门。

以产品数据管理为核心, 综合运用企业资源计划系统( ERP) , 构建离散制造企业信息化平台,从而可进一步满足客户的个性化设备需求, 提高企业的核心竞争力。