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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。,3,二、技术集成的必要性 目前国内不少企业已经分散地使用了CAD、CAE、CAPP、CAM等单项技术，且取得了一定的
2、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
3、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
4、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,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
5、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
6、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
7、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、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。,
8、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
9、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。,
10、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
11、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
12、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,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。 设计制造系列产品的企业。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。 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,各类专业设计院。采用面
13、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。 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,31,PDM的应用范围在扩大 PDM产品市场在迅速增长 实施PDM的国家和地区在扩大,4.5 PDM,32,四、实施PDM的意义 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，PD
14、M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。 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,4.5 PDM,34,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。 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。 促进全面质量管理:通过对开发周期内引入一
15、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,产品结构与配置管理,系统集成工具,电子协作,扫描和成像功能,设计检索与零件库,查看和圈阅功能,4.5 PDM,36,1. 电子仓库 所谓电子仓库(data vault)，是在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据(管理数据的数据)库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针。电子仓库是PDM系统中最基本、最
16、核心的功能，是实现PDM系统中其他相关功能的基础。,一）电子仓库和文档管理,37,电子仓库 这种数据组织方式使得用户查询、获取信息更加快速有效，节省存储空间，实现了信息透明与过程透明。,一）电子仓库和文档管理,38,在PDM中，电子仓库主要被用来管理文件对象，如图形，文本等。打开电子仓库看到的是电子仓库中包含的对象集，该对象集屏蔽了对象存储的实际物理位置。当用户想获取该对象的备份时，只需将该对象拷贝或检出到自已的用户空间即可。系统屏蔽了对象操作所包含的数据信息的传递工作。 只有具有合法权限的用户才能在权限许可的范围内使用存放在电子仓库中的文件，从而避免非授权或非法的访问，使数据库中所有文档与图档得以完全控制。,一）电子仓库和文档管理,39,一 ）电子仓库和文档管理,2. 文档管理
