機械CAD CAM-第十章 基于PDM的CADCAM集成技術

一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的根本概念二、PDM系統(tǒng)的體系結(jié)構三、PDM的主要功能一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的根本概念在數(shù)字化的產(chǎn)品開發(fā)過程中，以上問題已經(jīng)嚴重阻礙了企業(yè)的開展，企業(yè)迫切需要一種具有下述功能的信息根底平臺：1)合理地組織、管理產(chǎn)品生命周期中形成的各種產(chǎn)品描述數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品開發(fā)人員提供一個透明、一致、平安、實時的產(chǎn)品信息共享環(huán)境。2)為各種應用系統(tǒng)提供一個集成的框架，實現(xiàn)多專業(yè)、多領域、多階段的產(chǎn)品的集成建模與管理。3)支持協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)，為產(chǎn)品開發(fā)提供一個并行的、跨部門、跨專業(yè)、跨地域的協(xié)作環(huán)境。第一代：20世紀80年代初，一些大的CAD／CAM軟件廠商在已有的CAD／CAM系統(tǒng)中添加了工作組級的數(shù)據(jù)管理模塊TDM。第二代PDM產(chǎn)品：如EDS公司的iMan、美國SDRC公司的Metaphase等。增加了如產(chǎn)品生命周期管理、產(chǎn)品結(jié)構與配置管理、數(shù)據(jù)的發(fā)布／更改流程控制、應用系統(tǒng)集成管理等新的功能，并初步實現(xiàn)了部門級到企業(yè)級的信息與過程集成等。3．PDM的定義UGS公司的定義：“PDM系統(tǒng)是一種軟件框架，利用這個框架可以幫助企業(yè)實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)、開發(fā)過程以及使用者的集成與管理，可以實現(xiàn)對設計、制造和生產(chǎn)過程中需要的大量數(shù)據(jù)進行跟蹤和支持。〞

OMG組織在PDMEnablerVl．3中對PDM的說明為：“PDM是一種軟件工具，用來管理各種工程信息，支持產(chǎn)品配置和產(chǎn)品工程過程的管理。工程信息包括了數(shù)據(jù)庫對象和文檔對象，這些信息與特定的產(chǎn)品、產(chǎn)品設計，或者產(chǎn)品族、生產(chǎn)過程、工程過程等相關聯(lián)。工程過程支持工作流管理、工程更改和通知管理。在許多制造組織中，PDM是產(chǎn)品開發(fā)活動的中心的工程信息存儲倉庫。4．基于PDM實現(xiàn)CAD／CAM集成的意義可以消除企業(yè)中不同部門對產(chǎn)品信息理解的差異，消除地理位置的影響，提高信息查詢的速度，保證產(chǎn)品信息的平安，將信息的產(chǎn)生、審批、更改正程納入統(tǒng)一的管理中。企業(yè)實施PDM能夠縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，優(yōu)化企業(yè)流程，保證設計與制造的準確性和一致性，降低制造本錢，提高設計質(zhì)量，管理工程變更過程及其范圍和影響。三、PDM的主要功能(一)電子倉庫管理(二)文檔管理(三)產(chǎn)品結(jié)構管理(四)產(chǎn)品配置管理(五)工程管理(六)用戶與組織團隊管理(七)工作流與過程管理(八)系統(tǒng)集成(九)系統(tǒng)平安與權限管理(十)系統(tǒng)管理(一)電子倉庫管理PDM中的電子倉庫(DataVault)提供統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)存儲和控制機制，為企業(yè)各部門、工程組和用戶提供網(wǎng)絡化的、虛擬的電子文件柜。使用者將通過PDM提供的統(tǒng)一界面完成所有操作，而無需了解實際物理的存儲位置和存儲方式，實現(xiàn)信息透明、過程透明。電子倉庫一般是由分布或集中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和文件效勞系統(tǒng)組成。。(二)文檔管理“文檔〞可以看作是描述產(chǎn)品特定信息的各種相關文件的邏輯容器，它具有一定的特性，稱為“屬性〞，保存在電子倉庫的數(shù)據(jù)庫中；還具有假設干各種格式的內(nèi)容文件，保存在電子倉庫所對應的文件效勞器中。一個文檔可以引用其它的文檔或被PDM中的其它各種數(shù)據(jù)對象所引用，以描述產(chǎn)品的不同特性。圖10-4為文檔對象的構成示意圖。(三)產(chǎn)品結(jié)構管理產(chǎn)品結(jié)構以樹狀形式描述，樹中各個節(jié)點分別表示部件或者組件，葉節(jié)點表示零件，一般以圖示的方式直觀的反映差品、零部件之間的層次關系。零部件的對象管理零部件分類、零件族管理零部件編碼管理零部件版本管理產(chǎn)品結(jié)構樹管理(四)產(chǎn)品配置管理按照ANSI／EIA-649標準中的定義，配置管理(CM)是“一種管理過程，用來在產(chǎn)品的整個生命周期中，建立和維護產(chǎn)品的需求、設計和行為等信息，與產(chǎn)品的性能、功能和物理屬性等的一致性。〞簡單地講，CM是應用于產(chǎn)品整個生命周期中的一種活動和過程，它提供對于產(chǎn)品的功能、性能和物理屬性等的標識和控制。CM的根本目的是保證產(chǎn)品按照預期的設計完成相應的功能，準確、詳細地標識和記錄產(chǎn)品的物理結(jié)構和組成，使得產(chǎn)品可以被重復制造，并滿足預期的使用性能、維護、維修和更換等需求。在PDM中，CM以電子倉庫為底層支持，以材料清單(BOM)為組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，對產(chǎn)品對象及其相互之間的聯(lián)系進行維護和管理。產(chǎn)品配置管理能夠建立完整的BOM表，實現(xiàn)其版本控制，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的平安性和完整性，高效、靈活地檢索最新產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使企業(yè)各部門在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)共享統(tǒng)一的產(chǎn)品配置，對應不同階段的產(chǎn)品定義，生成相應的產(chǎn)品結(jié)構視圖。(五)工程管理PDM中工程管理的重點是在產(chǎn)品開發(fā)過程中實現(xiàn)工程方案、組織及相關數(shù)據(jù)的管理與配置，進行工程進度跟蹤和方案反響。其主要功能包括工程整體管理、工程方案管理、工程組管理、任務分發(fā)與執(zhí)行、工程流程管理、工程進度跟蹤、工程數(shù)據(jù)管理。到目前為止，工程管理在PDM系統(tǒng)中正在不斷完善。許多PDM系統(tǒng)通過與商用的工程管理軟件實現(xiàn)集成，提供設計過程中的工程管理功能。(六)用戶與組織團隊管理(1)用戶根本信息管理(2)部門管理PDM系統(tǒng)可以圍繞部門進行數(shù)據(jù)的組織、用戶權限的分配、工程或流程的管理等。(3)工程團隊管理工程管理是一種動態(tài)的管理方式，一般可以圍繞企業(yè)中的工程或型號建立工程團隊，指定各小組的負責人和參與者，按照用戶的職責定義工程角色，進行任務分配和權限管理。(七)工作流與過程管理企業(yè)在進行產(chǎn)品開發(fā)時通常會制定相應的產(chǎn)品開發(fā)流程，如新產(chǎn)品研發(fā)流程、設計審批流程、工藝會簽流程、設計更改流程等，圖10-13為一個典型的企業(yè)產(chǎn)品工程設計、制造流程。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，幾乎所有的工作都可納入到一定的工作流程中，設計人員依據(jù)收到的任務開展工作，采用適當?shù)腃AD／CAM工具完成設計工作。產(chǎn)品數(shù)據(jù)在任務執(zhí)行過程中被建、修改和完善，并按照設計過程規(guī)定的順序隨設計任務在設計人員間傳遞。(八)系統(tǒng)集成PDM系統(tǒng)作為企業(yè)產(chǎn)品信息的集成平臺，需要集成CAD／CAM、CAPP、企業(yè)辦公自動化系統(tǒng)、ERP、工程管理等應用系統(tǒng)。PDM廠商通常會針對市場上典型的各類軟件進行集成開發(fā)，以集成套件的形式提供給用戶。用戶那么根據(jù)企業(yè)已有的系統(tǒng)進行選配。(九)系統(tǒng)平安與權限管理1．用戶登錄與身份認證2．角色管理3．平安策略管理4．數(shù)據(jù)加密5．數(shù)字簽字6．系統(tǒng)日志7．數(shù)據(jù)備份與災難恢復管理(十)系統(tǒng)管理一般PDM系統(tǒng)會提供相應的系統(tǒng)安裝與配置工具，針對不同企業(yè)的實施工作，還提供了系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模及二次開發(fā)工具。系統(tǒng)建模工具允許用戶在進行高級系統(tǒng)開發(fā)時，對PDM已有的對象類型進行客戶化定制，用戶無需編程，通過圖形化的工作界面即可定義對象類型、對象關系、對象屬性等。一、基于PDM的CAD/CAM集成總體結(jié)構二、基于PDM的CAD/CAM集成的實現(xiàn)三、PDM的實施方法與組織一、基于PDM的CAD/CAM集成總體結(jié)構1、CAD／CAM集成的目的

(1)統(tǒng)一的產(chǎn)品定義與信息共享(2)開發(fā)過程的統(tǒng)一管理和控制(3)應用工具集成

3基于PDM的CAD/CAM集成總體構架二、基于PDM的CAD/CAM集成的實現(xiàn)1．CAD與PDM集成2．CAE與PDM集成3．CAPP與PDM集成4．CAFD與PDM集成5．CAM與PDM集成1．CAD與PDM集成CAD系統(tǒng)是整個產(chǎn)品工程設計的源頭。設計人員依據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的流程，從PDM中獲取產(chǎn)品設計任務書及相關設計要求，完成產(chǎn)品的三維模型設計和二維工程圖繪制，設計結(jié)果以三維模型、二維工程圖的形式提交到PDM中。產(chǎn)品的屬性信息和裝配關系，可以通過程序接口提取到PDM中，生成產(chǎn)品結(jié)構樹。在CAD與PDM緊密集成的系統(tǒng)中，PDM對產(chǎn)品的屬性信息、裝配管理等的修改，通過集成接口自動更新到CAD模型中，使兩者保持一致。在PDM系統(tǒng)中還可以集成異構CAD系統(tǒng)的瀏覽工具，不需要安裝和運行CAD軟件，就可以在PDM中直接瀏覽產(chǎn)品的三維或二維模型。2．CAE與PDM集成3．CAPP與PDM集成產(chǎn)品工藝路線是實現(xiàn)設計、制造集成的關鍵信息。CAPP系統(tǒng)所生成的工序、工步信息與產(chǎn)品的結(jié)構配置有著密切的關聯(lián)。因此，CAPP系統(tǒng)應當采用緊密集成的方式實現(xiàn)與PDM的集成。CAPP系統(tǒng)從PDM系統(tǒng)中提取產(chǎn)品屬性信息、產(chǎn)品裝配結(jié)構，從PDM或ERP中獲取加工設備、工藝裝備、原材料等制造資源信息。產(chǎn)品的工藝信息參與產(chǎn)品的配置過程，隨著產(chǎn)品結(jié)構的變化，對工藝過程進行配置。工藝設計的結(jié)果通過工藝BOM傳遞到ERP、MES系統(tǒng)中，實現(xiàn)設計與制造過程的集成。工藝設計中的各種工藝任務、設計流程和設計權限那么可采用PDM中的工程管理、過程管理和權限管理功能進行控制。4．CAFD與PDM集成工裝設計系統(tǒng)需要從PDM的文檔電子倉庫中獲取產(chǎn)品的三維或二維模型文件，從產(chǎn)品對象庫中獲取產(chǎn)品的根本屬性信息，從工藝信息庫中獲取工藝信息，進行夾具、刀具、量具的設計。設計結(jié)果以工裝模型文件的形式保存在PDM的文檔電子倉庫中，同時從工裝模型文件中提取工裝的屬性信息，保存在產(chǎn)品對象庫中，并與產(chǎn)品結(jié)構、工藝過程模型等進行關聯(lián)，構成產(chǎn)品設計模型、制造工藝模型、工藝裝備模型間的全面關聯(lián)，以保持產(chǎn)品結(jié)構配置以及工程更改時相關模型的一致。5．CAM與PDM集成CAM系統(tǒng)從PDM中獲取產(chǎn)品的模型文件和工藝、工裝信息，完成加工刀具軌跡文件的計算和NC程序的生成，并進行加工過程的仿真。NC程序采用文檔的方式保存在PDM系統(tǒng)中，同時與產(chǎn)品結(jié)構和工藝信息模型相關聯(lián)。1．PDM系統(tǒng)實施的目的和意義2．PDM系統(tǒng)實施的方法和步驟3．PDM系統(tǒng)實施的主要內(nèi)容三、PDM的實施方法與組織1．