支持从设计到生产的产品数据管理

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1、支持从设计到生产的产品数据管理

2、第11前言在从设计到制造的整个产品开发过程中，对产品设计信息的管理已成为其中至关重要的一环。对于那些希望通过优化过程以减少产品开发时间，使产品提前走向市场的企业来说尤其如此。产品越复杂，对基于计算机的产品管理的要求也就越高，例如对设计知识库等的要求。产品数据管理系统和工具已经在一些制造企业使用了很长时间，主要用于管理产品设计过程中产生的数据和文档，产品数据管理（PDM）系统还具有其它一些功能，如电子仓库、文档管理、产品配置管理、项目管理以及工作流管理等。当产品是层次式结构并且在设计项目组内需要对文档的存取进行控制的场合（例

3、如使用文件夹管理方式），PDM系统往往能被成功地运用在产品开发过程中以创造和协作为特点的设计阶段（比如CAD/CAM阶段）。尽管PDM系统对特别是在产品设计的初级阶段的产品文档和数据的管理提供了良好支持，但它对产品开发过程中固有的非结构化的过程管理的支持是有限的。此外PDM系统只提供了很弱的活动定义功能，对制造阶段的活动定义更是不曾涉及。与此相反，工作流管理系统允许管理者调整和规划组织部门的活动，以便优化部门中的信息和操作流程。目前商业化的工作流管理软件和一些科研机构的研究成果已经能够对工作流相关的信息存储和跟踪工作流程中的审批操作。这些工作流管理系统看

4、上去在执行已经定义好工作流操作的情况下是很有效的。但是，工作流管理系统在处理一些类似发生在设计过程甚至出现在工作流自身定义（例如所谓的科学工作流管理）等一些动态过程定义方面却十分薄弱。制造业目前很普遍的情况是，设计工程师使用PDM系统，而生产管理者使用生产规划系统（Productionplanningsystem）或者工作流管理方面的软件。设计管理软件和生产管理软件是分开的，两者之间很少甚至根本就不存在信息互通，这就造成了产品设计中的变化不能及时反馈到生产领域中去以缩短产品开发的时间的情况，因此提供从支持从设计到生产的整个过程一致性数据变得非常重要。把P

5、DM系统和工作流管理系统集成起来提供连续一致的产品数据的软件是很必要的。在制造业中使用PDM系统管理产品和工作流的定义数据，使用工作流管理软件满足数据和工作流定义的实例化、动态规划和执行要求。然而到现在为止，这种集成仅仅局限于捕捉产品开发过程中的设计数据。本文提出了如何将PDM系统和工作流管理系统集成起来用于管理产品从设计一直到产品在生产线上进行生产的全生命周期，本问题的研究是基于CERN（欧洲粒子物理研究所）的一个大型高能物理探测器Geneva的研制，在研制过程中，使用了CRISTAL(CERN的一个进行产品协作设计与数据管理的系统)来实现包括生产和装

6、配的全生命周期的产品数据支持。2产品分解结构（PBS）和PDM大型高能物理探测器的开发周期和其它任何一个大型设备的开发一样，都遵循如下的设计——原形——制造的周期（如图1）。因为探测器的制造高度依赖于最新的材料和技术，因此它的开发过程不断反复，需要动态变化执行。开发的开始阶段是进行研究（基于仿真模型），通过这个模型评定探测器制造的可行性。仿真研究可以提供在工作环境下探测器材料的可能行为特征，这些行为特征依赖于在仿真时探测器所能采用的技术。同样，探测器的机械设计也决定于材料选择和它的工作条件。探测器的整体性能高度的依赖于其设计，因此任何设计上的改动都要尽快

7、地反映到物理结构的实现中去。把设计阶段的变化快速映射到生产活动中的现象在生产制造工程中是很常见的。图1包含CAD/CAM工具、PDM系统和工作流管理系统的典型的探测器的产品开发生命周期毫无疑问，机械设计工程师利用CAD/CAM系统详细地设计探测器的零部件（比如使用CERN的Euclid）。设计结果往往是面向部件的产品结构表达视图。在设计阶段，设计者在一定的产品配置规则下检入检出文档和图表并进行协作，PDM系统的数据库（以及电子仓库）为这些活动提供了良好的支持（见图1）。对每个部件以及子部件都可以在形式和属性上进行严格层次的产品结构分解（在工业上也通常被称

8、为物料清单）。处于产品不同层次结构上的零部件对象能够可能存在于产品开发的多个阶段，因此可以把“状态”属性赋予零部件，并且可以用PDM来管理。关于使用PDM的好处的文章到处可见，PDM数据可以对数据进行集中管理、版本控制，可以对协作和创造式的开发设计进行设计历史的跟踪。PDM系统还提供工程更改的管理功能，可以对发生在复杂开发过程中由于材料、产品以及过程改变所造成影响进行估计、控制并将更改产生的影响降到最低。产品结构分解（PSB）方法是由Bachy和Hamery在设计CERN的大强子碰撞加速仪（CERNLargeHadronCollideraccelerat

9、or）时提出的。根据文献[9]的描述，单件生产的大型仪器的设计使用PDM系统时，