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罗百辉,金模网(gmold.info)CEO、深圳市金模整合营销顾问有限公司董事长、模力时代会议展览(深圳)有限公司总经理、美国格理专家团资深投资顾问、国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务副会长兼秘书长、深圳市模具技术学会专家委员、深圳市管理咨询行业协会会员、华通咨询公司特聘培训专家、《国际模具机械产业》杂志社长,多家工业媒体专家顾问/编委、价值中国最具影响力百强专家、中国谋士联盟实战派谋士,国内“段位式”新概念管理创导者,清华大学盛景商学院MBA,制造业资深职业经理人。

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模具制造业应用PDM系统关键技术分析  

2011-02-16 13:57:25|  分类: 流程优化 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在分析和总结当前国内外制造企业PDM现状的基础上,阐述模具企业实施PDM系统的重要性。重点介绍模具制造业应用PDM系统的关键技术,研究与PDM系统相关的一些技术及其实施的方法。

1 国内外企业PDM技术发展及现状

产品数据管理(product data management,PDM)出现于20世纪80年代初期,是一门用来管理所有产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限等)和所有产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。PDM产品应该具备9大功能:文档管理、工作流和过程管理、产品结构和配置管理、查看和批注、扫描和图像处理、设计检索和零件库、项目管理、电子协作、工具与集成功能。

据美国CIMdate公司调查,全球的PDM业软件和服务市场年增长率达到30%,在调查的公司企业中有98%都希望实施PDM,许多世界知名大公司(ABB、BOEING、BMW、SUND等)纷纷开始在企业内部着手实施PDM计划。1997年福特汽车公司花费上亿美元购买了SDRC公司的METAPHASE,构建了自己的PDM系统,由此引发的“福特效应”使得许多的汽车制造商同时投资建设自己企业的PDM系统。与此相呼应,PDM系统开发成为软件业新的增长点。据美国的CIMtata公司的调查报告,1995年全球PDM软件与服务市场规模为6.84亿美元,2001年则达到25亿美元。目前有50多个公司已出售他们的PDM解决方案,这其中包括硬件公司、系统集成商、独立咨询公司和CAD/CAM供应商。现有的成熟的PDM系统产品有:原SDRC公司的METAPHASE、PTC公司的WINDCHILL、EDS公司的IMAN和AUTODESK公司的AutoDeskWorkcenter等。

我国PDM技术的开发和应用都处于起步阶段。国内一些科研单位和高等院校在概念引入的同时,对概念进行深层次的探讨,并且作了大量的理论研究。在消化和吸收国外的成熟的PDM产品的基础上,根据我国企业的实际水平,在自主版权的CAD软件的基础上开发适合自己国情的PDM系统。国内现有的PDM系统有:开目CAD/PDM系统和浙江大学人工智能研究所开发的GS系列CAD/CAPP/CAE/PDM系统。

国内在PDM应用方面存在很多问题。首先,国内很多PDM产品仅为企业提供产品数据定义,并没有实施对动态设计流程的动态管理。企业购买后,要针对自身生产经营状况实施二次开发工作有一定的难度。其次。由于国内企业和国外企业在管理模式方面存在着较大的差别,故大多数国外PDM产品在我国应用效果并不是很明显。因此,国内企业必须根据本企业特点,开发出适合自身的PDM产品。

2 模具企业实施PDM系统的重要性

在现代工业生产中,60%~90%的工业产品需要使用模具加工技术。模具工业已经成为工业发展的基础,其发展的速度,直接影响着国民工业发展的水平。而塑料模具是机械、电子、化工、汽车、航空和日用产品生产所必须的工业装备,它的发展对国民经济诸部门起着促进和带动的作用。随着CAD/CAM技术在塑料模具企业中的广泛应用,企业在生产与制造过程中产生了大量的各种格式图形、数据、文本文件。如何满足这些文件具有良好的复用性、透明性、查询与传递速度、信息共享程度等,企业在产品数据管理上面临着市场竞争的严峻挑战。

要想加快塑料模具制造业的发展,提升塑料模具制造业的信息化管理水平。增强塑料模具企业的国际竞争力,并以最低的成本和最短的周期,最高的质量和最好的服务来赢得市场的竞争,企业首先必须解决:如何对产品生命周期内的数据和过程进行有效管理;如何提供计算机集成制造及并行工程所要求的信息管理和传输的支撑环境,以实现资源共享和信息快速、准确、及时的传输。应用适合企业自身的PDM系统,这些问题将迎刃而解。

3 模具制造业应用PDM系统的关键技术

3.1 产品配置管理

由于模具单件生产的特点,对产品实施配置管理就显得尤为重要。产品结构管理主要包括产品结构层次关系管理、基于文件夹的产品一文档关系管理和版本管理等。

产品配置是指按照某一产品内部的所有零件数量、性质及相互关系对产品进行编组。其管理目标是:

(1)建立产品的整体模型,形象地描述产品全部数据及其相互关系。

(2)建立产品的配置规则,以便给设计、生产及管理部门提供统一且准确的产品信息。

(3)建立一致的产品材料清单,避免造成返工和浪费。

(4)建立产品更改的历史记录(版本管理),以保证在任何时候、相关的任何人都能得到正确的产品版本。

3.2 PDM系统与CAD/CAM/CAE的集成

PDM系统与CAD/CAM的集成采用接口模式。接口模式通过编制接口程序破译产品内部的相互关系。从而能够根据CAD装配文件中的装配树自动生成PDM中的产品结构树,并能从PDM的产品结构树中提取最新的产品结构关系,修改CAD中的装配文件,使两者保持异步一致。因此,采用标准数据接口建立PDM的产品配置与多种CAD软件的装配结构之间的联系,可实现多种CAD软件共享同—产品结构,但数据必须具有统一的数据结构。接口模式的自动化程度更高,PDM系统与CAD系统之间能自动交换文件内部数据。在CAD菜单中具有某些PDM的功能,在PDM菜单中也具有某些CAD的功能。

PDM系统与CAE的集成采用封装模式。封装模式是将所有CAD/CAM应用程序进行集成,使不同的应用程序之间能够共享信息,而PDM系统则可以对不同应用程序分别放在数据库中的特征数据以及数据文件进行有效的管理。当PDM系统封装了CAD/CAM/CAE应用程序,即可在PDM系统的图形文件中直接激活相应的CAD/CAM/CAE系统,并在该系统中将相应的图形文件显示为图形。反之,在CAD/CAM/CAE系统中也可直接进入PDM系统,进行相应的数据管理操作,但不允许PDM系统管理文件内部的数据,如特征、参数和装配数据等。集成的结果是在PDM系统中能够随时激活CAE软件,能够识别CAE文件类型,并在CAE环境下和PDM系统交换信息,完成存、取、删、改、查等操作。

3.3 并行工程的实现

并行工程是指在进行上游环节工作的同时,尽可能考虑下游环节的工作,通过产品数据的统一管理,并行地进行产品设计、工艺设计、生产准备、测试准备等工作,以最大限度地减少产品开发周期,降低开发成本。PDM的数据集成和管理功能能够提供单一的产品数据源,可保证在并行工作中产品数据的正确、唯—性;PDM对过程的管理与监控,可保证并行工程的有效进行;PDM对虚拟产品开发的支持,可及时实现企业内部、企业外部的信息交流,有效降低开发风险。

4 面向塑料模具行业PDM系统的实施

PDM系统可以分为工作组级(或部门级)、企业级和跨企业级。PDM的一般系统结构如图3所示。从底层向上分为系统支持层、对象管理层、功能模块及开发工具层和用户界面层。

系统支持层:以关系数据库如Oracle、SQL Sever等为PDM的支持平台,通过关系数据库提供的数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。

对象管理层:采用面向对象的技术实现PDM各种功能的核心结构。由于底层的数据库是关系型的,所以在这一层采用面向对象技术实现面向产品对象管理的要求。

功能模块及开发工具层:除了系统管理外。PDM向用户提供了PDM系统应该具备的各种基本的功能。

用户界面层:通过这一层用户可以方便地完成管理整个系统中各个对象的操作。它是实现PDM各种功能的手段、媒介,位于整个体系的最上层。它向用户提供了交互性很好的图形界面,包括图形化的浏览器、各种菜单、对话框等。

面向塑料模具行业PDM系统设计采用B/S结构ASP+ SQL Server实现。主要完成客户端应用程序和数据库设计2部分。数据库设计时根据系统的数据流程图进行系统数据分析,导出系统的数据库结构,合理地设计数据表和表中的数据类型,应用程序与数据库的连接采用ODBC实现。

4.1 数据库设计的实现

Microsof SQL Server 2000数据存储在数据库中。在数据库中,数据被组织到用户可以看见的逻辑组件中,如表、视图、过程和用户。

启动“SQL Server服务管理器”,并打开“SQLServer企业管理器”。在“控制台根目录”→“MicrosoftSQL Servers”+“SQL Server组”→“(Local)(WindowsNT)”→“数据库”目录下,创建pdm-systffn数据库。在数据库设计的基础上,按照PDM系统功能的设计,在SQL Server创建的pdm-system数据库中添加数据表、建立关系图。以添加系统用户表为例,在“控制台根目录”→“Microsoft SQL Servers”→“SQL Server组”→“(Local)(Windows NT)”→“安全性”→“登录”目录下,建立PDM登录用户。

4.2 Dreamweaver与数据库连接

在Dreamweaver软件环境中,首先定义Dreamweaver站点,将应用程序连接到pdm-system数据库的文件夹,如图5所示。再利用“自定义连接字符串”命令快速创建数据库连接。

4.3 系统界面设计

在Dreamweaver软件环境中,创建Login.aps与eer.html两个网页。其中Login.aps网页提供用户ID和密码的输入字段。eer.html则是用户身份验证失败的信息提示网页。

在Login.aps网页上布置2个文本字段:User-name和password,其中Username接收用户输入的用户名;password则是验证密码,并且将其设置为密码类型。用户登录表单的代码自动生成。

网页eer.html只是用来显示登录失败的信息。在其中输入字符串“你的用户名或密码有误!请重新输入用户名与密码。”并为网页eer.html设置“用户登录”的功能,使得登录失败后可以返回到系统主页面。登录失败的代码自动生成,如图7所示。

系统界面设计完成后,可以在浏览器中浏览系统登录界面。系统运行时,首先出现登陆窗口,以确定用户的身份。用户名和密码输入无误后,系统会根据输入的用户名和密码确定登陆用户的权限,并进入符合该用户身份的界面。

4.4 系统管理模块的实现

按系统管理模块的设计,其系统管理功能:机构与用户管理、角色管理、系统管理员、权限管理、系统日志、数据维护、版权与加密,设计数据库所需要的数据表。

系统将用户分为设计员、系统管理员、文档管理员、项目管理员、邮件管理员、归档员、一般用户等几种不同的身份。不同身份的用户在系统中拥有不同的权限,并实现不同的操作。一般用户只能对各种数据信息进行浏览和查询;设计人员除了能对各种数据信息进行浏览和查询,还能下载一些设计信息、上传自己完成的数据信息,但只能对属于自己的数据信息进行修改和删除;管理人员拥有全部的权限,可以进行任何操作,包括上传和下载各种信息资料、管理各个设计人员的数据信息等。在“SQLServer企业管理器”实现数据库设计后。在Dreamweaver软件环境中,建立系统管理网页。系统设计完成后,运行http://localhost/index.html,进入PDM系统的系统管理主页面。

4.5 文档管理模块的实现

在注射模的设计开发过程中,根据不同的用途,用到和生成的文件类型不同,文档管理模块中文档类型可分为:

(1)文本文件管理模块:主要管理一些静态的已经规范化的文件,如:项目合同、设计规范、管理制度等。

(2)数据文件管理模块:主要管理一些在加工和模拟分析时生成的文件,如:数控机床的代码、有限元分析的结果文件等。

(3)图形文件管理模块:主要管理各种零部件由CAD系统生成的文件。

(4)表格文件管理模块:主要管理注射模在设计开发过程中所用到的各种表单文件,如各种BOM表。

(5)其他文件管理模块:主要管理一些为了特殊用途而生成的文件,如方便用户生成的视频文件等。

这些文件按用途不同可以分别在不同的文件夹中存放或查询。在文档组织模块中可以创建、编辑、查询、存放和输出文档。图lO为系统创建文档页面。

图形文件有描述塑件及模具零部件结构形状的三维模型图、描述塑件及模具零部件形状与尺寸的二维平面图以及设计各种模具而生成的二维、三维装配图等。在文档管理模块中实现各种图形文件创建、编辑浏览和删除等操作。在系统图形文件图在线浏览页面,可以把实例图从服务器端下载到客户端。

5 结束语

模具企业实施PDM管理时,还应充分考虑所应用的系统与外部协同环境相适应,尤其是大型企业采用分布式数据库时,应保证异构环境下的数据通讯以及数据传输的实时性要求。同时,PDM系统的计算机网络应具有可扩展性和开放性。

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