PDM在并行工程中的应用技术
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在全球经济一体化的浪潮下，企业之间的竞争越来越激烈，如何使企业在这个没有硝烟的战场上立于不败之地并实现利润最大化，想必是各种类型的企业一直在寻思的问题，对于制造加工型企业来说也不例外，在诸多的制约因素中，产品更新换代的周期首当其冲，如何有效缩短此周期将直接关系到企业的核心竞争力。因此，一种新的思想——并行工程(Concurrent Engineering，简称CE)便孕育而生。
一个好的思想需要借助一个好的平台才能实现其最大价值，犹如一架战机需要配备一个好的引擎才能让它翱翔蓝天。
PDM(Product Data Management)便是并行工程思想的强大引擎，它通过具体的技术为在计算机上实现
产品开发过程四大要素(活动、人员、数据和应用工具)的管理提供一个集成框架。PDM以计算机软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关数据，过程和资源一体化集成管理的技术。
1 并行工程的关键技术
并行工程是一种企业组织、管理和运行的先进设计、制造模式；采用多学科团队和并行过程集成化开发模式，它把传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术相结合，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功。从而缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本。
因此，并行工程关键技术包括以下几个方面：①并行工程下的产品数据模型。按照并行设计过程协作进行产品并行设计，为了保证产品数据模型的一致，应尽量采用各专业共享的产品数据模型。②并行产品开发过程建模、仿真与优化。③并行工程的集成产品开发团队。④并行工程协同工作环境。
1.1 并行工程下的产品数据建模
设计工作最终是以信息模型来体现的，所以研究并行设计必须考虑设计的数据模型的表达和处理方式。在实施并行设计的复杂过程中，来自产品生命周期各相关领域的技术人员，按照并行设计过程协作进行产品并行设计。在计算机环境下，进行并行设计要求信息模型能够获取和表达产品信息、制造信息和资源信息；能够方便地获得有关产品可制造性、可装配性、可维护性、安全性等方面的信息；能够使小组成员共享信息。要满足这些要求，必须建立一个能够表达和处理有关产品生命周期各阶段所有信息的统一产品模型，如图1所示：
1.2 并行工程中的产品开发过程
过程是指一系列活动和活动方法，通常包括一定数量的步骤或操作。在并行工程中，产品开发过程是指以产品开发工作组为执行实体，以产品信息结构为操作对象，以企业资源为物质基础，以过程间逻辑和时序关系约束为执行纽带的产品开发活动。对产品开发过程进行有效的组织和管理是并行工程实施中的主要问题。
产品开发活动是一个复杂的过程，实施并行化的产品开发，必须重组产品的开发过程，即：①研究企业现有开发活动的各个环节，深入分析并找到影响T、Q、C、S的主要因素：②从并行性出发，寻求其中可以加以改进的地方，如在设计阶段是否使用了足够的计算机辅助工具(如DFA、DFM等)，是否存在信息交换、反馈的障碍，有无人员或部门方面的问题等等：③从产品开发的整个过程出发，确定其中所有可以并行交叉进行的活动，进行过程的重组、冲突检查与仲裁及整体优化，并尽可能对流程作详细的分解，最终形成可在PDM中运行的、优化的流程。④将优化的流程转化为在PDM中可运行的工作流程，通过PDM的过程管理功能控制整个并行化产品开发活动的进行。
1.3 集成产品开发团队
团队工作方式(team work)是并行工程实施的重要组织模式。IPT打破了以往职能部门一统天下的组织模式，建立面向产品以项目为主体的矩阵组织模式，从而打破各科室的严格界限，减少中间管理层，使得企业的组织模式纵向更为扁平，横向得到精简。这种模式，横向按照产品的功能结构，将总项目分层划分为分系统、子系统直至结构件，而每一单元的IPT团队的组成，则由纵向的各相关部门的人员组成。在每个IPT中按照项目的管理方法，分成
项目管理组、应用工具组、组员三级模式进行管理。每个组由组长与多名组员组成，组长负责组员的任务分派与小组任务的完成。项目管理组由PDM管理组担任，每一种工具的使用人员对应一个工具组，同一成员可以分属不同的组。
1.4 并行工程协同工作环境
在并行工程产品开发模式下，产品开发是由分布在异地的采用异种计算机软件工作的多学科小组完成的。多学科小组之间及多学科小组内部各组成人员之间存在着大量相互依赖的关系，并行工程协同工作环境支持IPT的异地协同工作。协调系统用于各类设计人员协调和修改设计，传递设计信息，以便做出有效的群体决策，解决各小组间的矛盾。因此，并行工程协同工作环境就显得尤为重要。典型的协同设计平台框架如图2所示。
协同设计是指在计算机的支持下，各成员围绕一个设计对象，承担相应部分的设计任务，并行交互地进行设计工作，最终得到符合要求的设计结果的设计方法。协同设计顺应了社会化大生产导致的社会分工越来越细的发展，适应了当今信息社会中人们以群体性，交互性，分布性和协作性工作的特点，缩短了产品设计周期，提高了工作效率，增加了产品的竞争力。协同设计是一个以知识为基础的计算过程，不仅需要不同领域的知识和专家的经验，更重要的是要有综合和协调这些经验知识的有效机制和知识，来耦合不同专家的设计任务。
2 PDM对并行工程的支持
基于并行工程的关键技术，PDM对并行工程的支持体现在以下几个方面：
2.1 PDM对并行工程集成信息模型的支持
PDM管理贯穿整个产品生命周期和产品开发过程中的各种活动所需要的全部数据，因此所有设计活动和设计过程都围绕一个统一的产品数据模型来协调进行。并且各种活动和过程是分布式并行工作的，它们共同完成产品设计、集成工程分析、性能分析、可制造性评价、成本和功能测试，甚至可以将所设计的数字化产品模型展示给用户。
2.2 PDM对并行工程中产品开发过程的支持
借助于PDM系统的工作流程编辑器与流程运行管理器，可建立、修改、运行与控制并行化的工作流程，实现设计任务、相关人员、有关数据与过程的有机结合。另外，与串行流程相比，由于并行设计流程增加了设计中的小循环，并采用了预发布技术，PDM提供两种方式进行预发布控制：①预先设置的并行预发布在任务调度时，基本上确定每个任务的开始时间。②事件触发的动态预发布，通过标志性事件触发。
2.3 PDM对并行工程协同工作环境的支持
PDM提供在线讨论、电视会议、电子白板等多种协同工作环境，同时协同CAD系统也在趋于实用。PDM还提供产品数据共享、交换和管理服务、对信息协作进行支持。在PDM中，由一个全局产品信息共享系统维持产品数据的全局视图。它记录了各种物理数据的链接和产品全局数据关系。可随协作企业本地数据操作而改变。这样，一方面，开发人员可以方便地对本地数据进行存取和管理。另一方面，也能在需要时通过全局产品信息共享系统与其他企业透明地交换数据，这就同时满足了不同耦合度的过程协作的需求。
PDM是构建协同设计环境的关键使能技术。成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流和维护设计意图的工作人员在整个产品生命周期内自由共享和交换与产品相关的所有数据。
3 应用案例分析
3.1 Teamcenter简介
Teamcenter是Siemens PLM Software(原UGS公司)PLM solutions业务线提供的PDM产品，主要负责管理工程部门的应用系统及其对应的产品数据，管理整个企业范围内所涉及的有关产品信息的全部内容。
3.2 项目实施介绍
笔者单位为了提高并行设计水平和多级协同设计能力，以Teamcenter软件为平台在产品某些部件上实施了PDM项目，实施的主要内容包括：①组织结构管理(适应IPT团队要求)；②Nx等三维数据结构化管理；③产品BOM结构管理；④技术文档管理；⑤数据电子发放审批
流程管理；⑥数据变更管理；⑦可视化协同管理；⑧上下游系统集成管理。
在实施Teamcenter的过程中，笔者单位充分利用Teamcenter成熟而先进的体系架构和行业解决方案，结合自身业务的特定需求，不仅快速建立起某型号各种3D模型、二维图样、技术文件以及工程更改等数据的管理平台，更重要建立起了IPT的工作平台，可以在以下几个方面提高笔者单位并行协同设计的业务水平。
通过这些Teamcenter模块的实施验证，实现了业务上横跨多个专业研究室，数据上多型号产品的集中管理，充分验证了Teamcenter的并行设计的协同管理能力，同时也为本单位向并行工程建设的进一步迈进理清了思路和方向。
4 总结
综上所述，并行工程的基本思想是各方面人员共同参与，协同工作。其核心问题是各设计小组之间实时共享产品信息，所有人员通过统一的集成平台获取各类产品数据。PDM作为CE的使能器，它有效的支撑并行工程。并行工程要求把产品信息和开发过程有机地集成起来，做到把正确的信息、在正确的时间、以正确的方式、传递给正确的人。作为支撑环境PDM系统从三个层次上支持并行工程。首先，PDM是成熟的信息集成平台。它支持异构、分布式的计算机环境，是目前最好的CAD／CAE／CAM集成平台，以产品结构配置为核心，它可以把与产品有关的所有信息组合在一起，从而实现产品相关信息的统一有效管理。其次，有效地支持过程集成。PDM系统提供了丰富的工作流功能，而且还可以有针对地开发具有企业特色的工作过程，它更把各相关的工作流集成在产品生命周期循环中，为并行工程过程集成提供强有力的支持。最后，通过PDM增进循环式的实施过程，使人员、软件、过程相互不断的动态适应，把人、技术、管理三者紧密结合在一起，实现整体效益最大化。