【2017年整理】产品结构管理系统设计-刘凯

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1、2007 UFC 中国用户论文集 PDM 中产品结构管理模块设计和实现 刘 凯 中国兵器工业集团 - 1 - 2007 UFC 中国用户论文集 PDM 中产品结构管理模块设计和实现 刘 凯 中国兵器工业集团 摘 要: 作为 PDM 核心的产品结构管理模块是在调研分析当前企业产品结构管理功能需求的前提下，结合企业自身产品结构特点，建立起来的适合企业运作的产品结构管理模型。并最终依靠 Teamcenter Enterprise 2005 平台实现产品结构管理的各种功能。 关键词: PDM 产品结构管理 模型 设计 实现 1 概述 产品数据管理（PDM）是一门管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配

2、置、文档、CAD 文件、结构、权限等）和与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。它提供产品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。随着 PDM 的兴起，国内外一些企业正逐步采用产品数据管理技术和产品，将其作为支持产品开发、经营管理、流程重组的企业级集成环境，PDM 技术在制造业各个领域的作用正在不断扩大 ,为企业实现信息化构筑了基本的支撑平台。 产品结构管理（Product Structure Management）是 PDM 的核心，也是 PDM 系统和其他应用系统集成的纽带。产品结构管理是以电子仓库为底层支持，以 BOM 为组织核心，把最终定义产品

3、的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理与控制，并在一定目标或规则约束下，向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述，如设计视图、装配视图、制造视图、计划视图等。产品结构管理也具有为设计和生产的需要创建和操纵产品对象及其相互关系的功能，并以可视化的方式提供产品结构所有相关内容的管理。 本文结合西安应用光学研究所 PDM 系统的实施情况，阐述了 PDM 系统中产品结构管理功能模块的设计思路和实现途径。 - 2 - 2007 UFC 中国用户论文集 2 产品结构管理需求分析 2.1 产品研制过程中的主要问题 图 1 产品研制宏观流程图 PDM 实施团队通过对程序文件的理解和与企业主

4、管领导、各业务职能部门管理人员及技术人员的交流，明确了西安应用光学研究所 PDM 项目的运作目标和产品研制过程中的流程需求，并充分了解现有的工作过程，讨论工作过程中存在的问题，从而发掘最值得改进和优化的方向。通过对整个产品研制宏观过程的调研分析（如图 1 所示），就产品结构管理而言抽取了一些值得关注的话题，这些问题的提出对系统后期设计和实现提供了指导意见。 1. 产品由很多零部件组成，企业各类人员查阅产品资料花费大量时间。如何形象地描述产品全部资料的相互关系，建立面向整个企业的全局产品信息模型，使产品各部分之间的关系一目了然。 2. 设计人员使用各类应用软件在本地产生大量电子数据（如图 2 所

5、示），各种技术资料保存在设计人员手中，无法做到电子版本的及时归档，电子数据和技术资料往往分离严重，以至阶段评审时资料收集困难。 3. 产品资料的成套性难以把握，组成产品结构的零部件信息存于不同的数据仓库，将这些数据组织起来困难，对整个产品结构信息没有唯一完整的描述。 4. 各类明细汇总表生成过程复杂，需要人为手动绘制，期间查找各项数据资料烦琐，易出错。导致产品开发周期长，产品开发成本高。 5. 产品结构与配置信息不准确，直接影响采购、制造和装配等部门，需要有先进的配置方法。由更改产生了不同的版本，如何保证产品配置的正确版本，需建立产品结- 3 - 2007 UFC 中国用户论文集 构的版本管理

6、和有效性原则。 6. 不同的人员在使用不同版本的产品数据。不同系统间出现重复数据。 7. 项目难于监控，部门之间信息交流困难，形成所谓的信息孤岛。 图 2 概念化的产品数据 2.2 产品结构管理功能需求 1. 产品数据（唯一性） 通过图形化界面体现产品结构之间以及产品结构与设计文档之间的关联关系，通过零件或部件可以方便直观地获取该零部件的描述文档和图样列表，同时按产品结构组织设计资料，对产品结构的有效性进行验证，保证产品结构中数据唯一性的存在。 2. 产品结构树（完整性） 根据图档的明细栏信息在系统中自动生成产品结构树，通过对一整棵产品结构树的描述体现出产品结构的完整性。创建工 程图档对象，将

7、由 AutoCA D 绘制的工程图纸文件注册到PDM 系统，建立产品结构对象与工程图档的关系。通过读取工程图纸明细栏信息查询或创建产品结构对象，并创建当前图纸对象所描述装配件的完整或部分产品结构关系。由 AutoCAD接口完成在 PDM 系统中注册工程图纸和创建产品结构。系统自动生成的产品结构树不仅要能反映产品层次结构而且要隐含装配关系和描述关系等信息。对产品结构树可进行任何层次的展开，产品结构树上的任意节点都有属性，可对结构树上的节点通过关系查询，在需要时能输出与任意层次产品结构数据相关的各种形式报表。 3. 明细汇总表（正确性） 根据系统中已生成的产品结构树和已获取的用于描述零部件的工程图

8、纸标题栏和明细- 4 - 2007 UFC 中国用户论文集 栏信息自动生成各类明细表和汇总表。当设计人员使用 PDM 系统完成对零部件注册和创建产品结构操作，系统能根据在注册这些零部件和创建产品结构关系过程中记录的信息，按用户需要自动完成明细汇总表的绘制。当修改图纸中的零部件注册信息时，对应的明细汇总表即能实现表单的自动更新。此外，能提供多种报表配置开发工具和多种格式的报表（HTML 格式和 AutoCAD 格式）。 明细表包括：总图、组件、部件、零件、借用件、外购件、标准件、材料等信息 汇总表包括：借用件汇总表、标准件汇总表、关重件汇总表、材辅料汇总表、 外购件汇总表、图幅目录 4. 产品配

9、置与产品模型（灵活性） 支持基于可变产品结构的配置，在不同的配置条件下形成产品结构的不同配置。根据需要设计人员能对产品结构中的各个节点添加删除或者更新产品信息，最终需要确定哪些产品采用哪些版本、可选件、互换件、替代件等等，使产品结构树能以完整有效的形式描述产品。BOM 作为研究所设计、生产、管理的核心，能够将产品结构中的零部件按照一定的条件进行重新编排得到该条件下特定产品结构以满足不同设计部门不同生产阶段对 BOM 表形式和内容的不同要求。所内相关部门在该产品研制整个生命周期内能够共享统一的产品模型，能够方便快速地形成变型产品，能够对应不同阶段的产品信息需求，生成适用的产品结构视图。 5. 其

10、他功能需求 在产品结构和产品结构关系中标识借用件、外购件。体现零部件之间的借用关系，标识某个零部件被其它产品借用，体现关联关系，同时标识某个产品借用其它产品零部件。（注意：所内一般设计定型产品的技术资料才能被借用）对任意 A、B 两个不同的产品/组件/部件进行比较，显示两个产品下零部件的异同，列出比较清单。 3 产品结构管理建模 3.1 PDM 系统模型 西安应用光学研究所 PDM 系统采用作为世界领先的企业级知识管理解决方案，Teamcenter Enterprise 2005 作为产品数据管理平台。 Teamcenter Enterprise 帮助客户在可扩展和开放式的网络环境中获取并管理

11、多样化的产品与流程知识。企业可以根据需要访问这些知识，并在工作流程驱动中利用这些知识，以达到加快产品上市的战略目标。产品结构管理模块是 Teamcenter Enterprise 2005 中重要的组成模块。PDM 系统作为普遍采用 Web 技术及大量业界标准，以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑，采用客户浏览器/服务器和Internet/Intranet 体系结构以及面向对象的设计方法，在企业级实现产品全生命周期的信- 5 - 2007 UFC 中国用户论文集 息管理，协调、控制工作流程和项目进展，从而在整个企业范围内建立一个并行化的产品开发与协作环境。Teamcenter Enterpr

12、ise 2005 的构架（如图 3 所示）支持整个 PDM 系统的运行。 图 3 TCE 构架 随着 PDM 系统向多层次分布式体系的发展，已经成为面向工程信息管理的集成框架和应用平台，形成了较为固定和普遍的体系结构。把 web 技术与 PDM 系统相结合，形成了基于B/S 结构的 PDM 系统，该系统的使用范围更广泛，使用更加方便简单，基与 J2EE 开放平台的开发可移植性更强，适合多种数据库和服务器的需要。西安应用光学研究所 PDM 系统的框架将采用该体系结构设计出适合该企业管理体系要求的产品数据管理平台。 图 4 西安应用光学研究所基于 B/S 的 PDM 系统平台 - 6 - 2007

13、 UFC 中国用户论文集 3.2 产品结构管理信息模型 经过所内调研、分析已经完成系统需求分析阶段的工作，接下来就需要建立适合西安应用光学研究所产品结构管理需求的信息模型进行系统设计、实现。该模型的建立将充分利用PDM 系统已有知识，并结合研究所产品结构特点，以产品结构为中心，把装配主、零件主之间通过建立产品结构关系（如图 5 所示）组成产品结构树，图纸和其他相关文档与产品结构之间建立关联，数据文件与文档对象建立关联，从而形成以产品结构树为支撑框架，以产品模型管理，产品配置管理，明细汇总，产品 BOM 管理为核心内容的产品结构管理模块。 装配主 静态关系类 ItemRev 装配版本 A 图 5

14、 产品结构关系图 在 TeamCenter Enterprise 2005 中，系统已经预先架构了包括管理类、产品结构类、普通文档类和关系类等类层次体系结构。其中通过产品结构类（如图 6 所示），在充分调研西安应用光学研究所产品结构管理企业业务逻辑的基础上客户化了适合西安应用光学研究所产品结构管理模块需求的信息模型，在建立数据物理模型时直接对产品结构类进行了继承或修改。 静态关系类 AssmStrc 零件主 静态关系类 ItemRev 动态关系类 asRevRev 零件版本 A - 7 - 2007 UFC 中国用户论文集 图 6 产品结构类层次模型 参照 TeamCenter Ent erp

15、rise 2005 的基本功能特点，在建立产品结构管理模型的过程中根据该系统需求分析结果制定了如图 7 所示的产品结构管理功能模型。其中基本操作指的是创建、删除、查询、更新、复制、获取信息等基本功能。注册导入工程图纸，生成明细汇总表等功能则为实现产品结构管理的基本要求。在此基础上可以实现对产品结构树中产品结构分支的比较，产品模型的配置管理，产品结构任务分配等产品结构管理的高级要求。另外，除了构建功能模型图之外，还需要详细确定每个功能的具体内容和处理机制，如“图档完整性检查”的功能主要是检查所选定的产品结构件及其子零部件（除标准件和外购件之外）是否都关联了工程图档，所关联的工程图档是否唯一。完整

16、性检查是作为项目研制阶段过程转换的重要依据等等。 图 7 西安应用光学研究所产品结构管理功能模型 - 8 - 2007 UFC 中国用户论文集 4 产品结构管理模块实现 根据对所内产品结构管理功能需求的分析和产品结构管理模型的建立，整个模块将进入最后实施阶段，这里主要论述了以产品结构树为核心的产品结构管理体系的建立是按照四个功能模块（组织产品数据、生成产品结构树、生成明细汇总表、配置管理）分别进行实现的。 4.1 通过 AutoCAD 接口组织产品数据 设计人员通过 AutoCAD 接口将 AutoCAD 2006 设计的工程图纸相关信息完整、准确的映射为 Teamcenter E nterprise 的数据结构，从而将电子设计数据纳入企业的数据管理框架。设计人员在 AutoCAD 接口中可以实现注册图纸、创建产品结构关系的操作，实现了设计人员在设计过程中和 PDM 数据交互的全部过程。 4.1.1 概要设计 AutoCAD 接口是 Auto