制造业信息化第4章2

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1、第4章 制造业信息化的技术集成 1 一、技术集成的概念 技术集成实际上是指设计与制造过程中 CADCAPPCAECAM主要环节的软件集成。 把各种功能不同的软件有机地结合起来，用统 一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交 换、共享和处理，以保证系统内信息流的畅通 ，并协调各个系统的运行。 4.4 技术集成 2 4.4 技术集成 集成是指将基于信息技术的资源及应用(计算 机软硬件、接口及机器)聚集成一个协同工作的整 体，集成包含功能交互、信息共享以及数据通信 三个方面的管理与控制，如下图所示。 应用系统1应用系统2 功能交互信息共享 数据通信 3 二、技术集成的必要性 目前国内不少企业已经分散

2、地使用了CAD 、CAE、CAPP、CAM等单项技术，且取得了 一定的成效。但是从总体上说，还没有取得应 有的效益。主要原因在于CAD、CAE、CAPP 、CAM等系统是分散孤立的。因为通信或数据 格式的原因，CAD的后续工序不能直接读取 CAD数据，仍需重新建立数据模型或重复输入 信息，降低效率，增大了出错概率。 4.4 技术集成 4 三、技术集成系统的组成与功能 1、系统组成 4.4 技术集成 5 技术集成的特点： 1）采用统一的数据标准，建立一个完整统一的产品数据 模型，并将其存放在一个共享数据文件或数据库中。 2）功能上具有层次性。一方面具有最基本的功能模块； 另一方面，具备对上层模块

3、对基本模块在并行模式下 的工作进行控制，实现对各功能活动的管理。 3）在结构上不是单一的流程形式，而是更复杂的具有反 馈的双向嵌入式并行结构。 4）在性能上体现为更加灵活、开放的系统。 4.4 技术集成 6 2、系统集成的原则 1）各模块间信息流必须畅通，相互间能达到 数据共享和交换，并保证安全可靠。 2）各模块信息不应重复冗余。 3）各模块应用软件集成要在新一代软件平台 上进行。 4）集成系统能覆盖产品的设计和制造的主要 领域，应有统一的产品数据模型。 4.4 技术集成 7 5）应特别注意各模块之间的接口关系，应有 统一的用户界面和尽可能统一的数据模式。 6）为使各模块有条不紊地投入运行，必

4、须设 计完备的执行控制程序，对集成系统进行组织 和控制。 7）应选择良好的图形和网络支撑环境，尽量 适应当前的国际标准。 4.4 技术集成 8 四、CAD/CAM 集成系统的实现 模型 各模块之间的数 据交换接口、 工程数据管理、 产品建模技术、 CAPP是实现 CAD/CAM一体化 的关键技术。 4.4 技术集成 9 五、CAD/CAM系统信息的集成方式 1、通过专用格式数据文件的集成方式 4.4 技术集成 10 特点： 数据交换方法原理简单，转换接口程序易于 实现，运行效益较高。但无法实现广泛的数据 共享，数据的安全性和可维护性较差。常用于 小范围、简单的系统信息集成。 4.4 技术集成

5、11 2、通过标准格式数据文件的集成方式 4.4 技术集成 12 特点： 减少了集成系统内的转换接口数，降低了接 口维护的难度，便于系统的开发和使用。但由 于各系统不能直接从数据库中存取数据，降低 了运行效率，也可能影响数据的可靠性和一致 性。 4.4 技术集成 13 3、基于统一产品数据模型和数据库的集成 4.4 技术集成 14 特点： 既可实现各子系统之间直接的信息交换，又 可使集成系统达以真正的数据一致性、准确性 、及时性和共享性。 4.4 技术集成 15 4、基于产品数据管理（PDM）的系统集成 4.4 技术集成 16 特点： 集数据库管理、网络通信能力和过程控制能 力于一体，将多种功

6、能软件集成在一个统一平 台上。系统集成层为PDM核心层，向上提供 CAD/CAE/CAPP/CAM的集成平台，把与产品 有关的信息集成管理起来，向下提供对异构网 络和异构数据库的接口，实现数据跨平台传输 与分布处理。 4.4 技术集成 17 六、CAD/CAM集成系统的功能模型与信息接口 4.4 技术集成 18 4.4 技术集成 19 4.4 技术集成 20 一、基本概念 国际咨询公司CIMdata: PDM是一门用来管理所有与产品相关的信 息和过程的技术;与产品相关的所有信息，即描 述产品的各种信息，包括零部件信息、结构配 置、文档、CAD 文件、权限信息等；与产品相 关的所有过程，即对这些

7、过程的定义和管理， 包括产品的发放、变更、审批过程和其它的工 作流程。 4.5 PDM 21 国际咨询公司Gartner Group: PDM是一个使能器，它用于在企业范围内 构造一个从产品策划到产品实现的并行化协作 环境，由供应、工程设计、制造、采购、市场 与销售、客户等构成）。一个成熟的PDM系统 能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计 意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与 产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文 档、CAD文件和产品结构等。 4.5 PDM 22 总结给出下列定义： 产品数据管理(PDM)以软件为基础、是一 门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、 数字化文件、

8、数据库记录等)和所有与产品相关 的过程(包括工作流程和更改流程)的技术。它提 供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范 围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作 环境。 4.5 PDM 23 进一步分析，PDM可以定义为以软件技术为基础，以 产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化 集成管理的技术。PDM以产品为管理的核心，以数据、过 程和资源为管理信息的三大要素。 PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动 态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕 产品设计展开的。 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。 24 4.5 PDM 二、PDM的发展 产

9、生背景： 1. 全球化竞争的市场需求 -产品生命周期/市场寿命缩短 -产品的品种增加 -产品结构日趋复杂 -生产批量减少 -顾客对交货期，价格和质量的要求越来越高 2. 数据对管理的挑战 -数据量的急剧膨胀 -数据的时效性和透明性 -数据的标准化与共享性 3. 企业重组 25 产品数据管理(product data management，PDM) 出现于20世纪80年代初期，从开始的工程图纸、技术文 档以及CAD文件的管理，逐渐扩展到产品开发过程中 的三个主要领域：设计图纸和电子文档的管理，材料明 细表（bill of material, BOM）的管理及与工程文档的 集成，工程变更的跟踪与管

10、理。随着网络、数据库技术 的发展，以及客户机/服务器与面向对象技术的应用， 最近几年PDM技术产生了突飞猛进的发展，在美国、 日本等发达国家的企业中得到越来越多的应用，在国内 企业也已受到广泛关注。 4.5 PDM 26 其发展历程包括下面三个阶段： 1. 配合CAD工具的PDM系统：在一定程度上实现了工 程产品数据的采集和管理，但仍然存在系统功能较弱、集 成能力和开放程度较低等问题。 2. 专业PDM产品：产品功能不断扩展，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

11、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。 PDM开始成为一个产业，出现了许多专业开发、销 售和实施PDM的公司。 4.5 PDM 27 3. PDM的网络化和标准化阶段 传统的PDM系统使局域或企业间的通讯非常 容易，但缺乏全球协作的支持。建立在Internet上 的PDM系统被认为是分布式产品数据管理的自然 扩展，PDM向三层结构发展将是未来必然趋势之 一。 PDM Enabler基于CORBA技术，就PDM的 系统功能、逻辑模型和多个PDM系统间的互操作 提出了一个标准，为新一代标准化PDM产品的发 展奠定了基础。 4.5 PDM 28 三、应用

12、范围 PDM有十分广阔的应用领城，包括机械、电 子、汽车、航空航天以及非制造业(如交通、商业 、电子出版)等,它不但用于文档管理、产品结构与 配置管理、变更管理、过程管理等方面，而且还 可作为支持企业重组、协同设计与制造、ISO 9000认证、虚拟制造等方面的使能技术。实施 PDM既是企业目前信息管理的需要，更是企业赢 得未来市场竞争的战略需要。 4.5 PDM 29 n设计制造复杂产品的企业。如飞机制造厂、汽 车制造厂等。这些企业的每个产品都有几万甚 至上百万个零件。采用PDM技术，可以大大 地提高管理水平，减少各种各样的差错，降低 成本，缩短周期，创造巨大的经济效益。 n设计制造系列产品的

13、企业。如电视、空调等家 用电器开发和制造企业。采用PDM系统，充 分利用原有的产品数据，减少新开发的工作量 ，形成系列化的产品。 n跨地区、跨国的异地设计制造企业。实现不同 地区之间的产品数据交换，保证数据传输的通 畅。 4.5 PDM 30 n各类专业设计院。采用面向产品的PDM技术 ，有效地管理和控制动态的数据，提高设计的 重用率。 n一般的中、小企业。凡是采用了CAD技术的设 计制造业都需要采用PDM系统。 从本质上说，PDM系统适用于各种各样 的产业部门，随着PDM技术的发展，象石油 精练、医药和电力等部门，还有医疗保健、法 律服务和运输等部门也开始采用PDM技术。 4.5 PDM 3

14、1 nPDM的应用范围在扩大 nPDM产品市场在迅速增长 n实施PDM的国家和地区在扩大 4.5 PDM 32 四、实施PDM的意义 n提高设计与制造的准确性和一致性: PDM系统的版本管 理功能能够保证所有参加同一个工程项目的人员采用同 一数据来工作，而且是最新的数据。当用户访问数据时 ，PDM系统可以确保所有的主文件和历史变化的记录 能够绝对保持完整与一致。 n提高设计效率，缩短上市时间: PDM系统使设计人员经 过授权就可以查找设计信息及数据，并提供相应工具， 使访问更加有效。同时以PDM为基础还可以实行并行 设计。 4.5 PDM 33 设计方法与设计周期设计方法与设计周期 三维设计工

15、程制图 工艺设计 加工制造 维修服务 供应商 三维设计 工程制图 工艺设计 加工制造 维修服务 供应商 结果: 开发周期缩短 50% 废品返工减少 80% 提前投放市场 40% 少更改高质量 10倍 串行 并行 4.5 PDM 34 n更好地管理工程变更: PDM系统允许在数据库里生成和 保存任一设计的多个修订版本和改型。 n更好地控制项目: PDM系统则可以保证准确地控制这些 数据，使项目顺利进行。产品结构、变更管理、配置管 理和可跟踪性都是PDM系统的特点，它还能通过自动 数据发布和电子审签程序来加强控制。 n促进全面质量管理:通过对开发周期内引入一组相关审 查过程，PDM系统可以建立适应ISO9000系列认证和全 面质量管理(TQM)的环境。PDM作为一项重要的使能 技术，是企业提高自身竞争力必须具备的手段。 4.5 PDM 35 五、主要功能 电子仓库和 文档管理 项目管理 工作流和过 程管理 产品结构与 配置