PLM研修班笔记.docx
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PLM研修班笔记
1 PDM的核心功能
1.1 PDM的功能模块
PDM系统包括以下五个核心功能模块：
系统集成、数据管理、工作流管理、项目管理及权限管理。
1） 系统集成原理
产品数据包括CAD、EDA、CAO……等用户数据，在PDM系统数据库中存有这些数据元数据、同时，数据指针指向这些用户数据的存放地址。
在ERP系统中也存有产品或物料等的元数据。
CAX和ERP等系统与PDM系统通过系统通信进行双向数据交换。
PDM与CAX通过标准接口与商用系统（如机械CAD、电子CAD、仿真数据、数字样机、质量控制、文档系统及软件数据）进行双向数据传输，实现双向通信。
对于专用（非标）系统，PDM通过专用集成接口与这些系统进行数据交换。
PDM与ERP的集成包括过程集成和信息集成两部分，这些集成都是双向的数据交互。
2） 数据管理原理
一个零件数据包括业务对象和数据对象两部分，业务对象有零件主记录（我理解为零件属性）、模型主记录、工程图主记录和文档主记录（如MSOffice）等等；数据对象包括工程图纸等。
在PDM数据库中存放业务对象和数据对象的属性信息，图形文件存放于PDM文件系统中，PDM数据库通过地址指针指向存放位置。
3） 工作流管理原理
一个标准的过程步骤包括：
任务指派、检验、通知、条件判断及系统调用五个基础步骤。
在每一个流程步骤中都需要提供任务清单、工作台数据的记录以及执行任务的人（角色）；
在工作流管理系统中，可以管理零件数据的过程历史和过程状态，随着业务执行的变迁，零件的发放状态也随之变迁。
在流程执行的一些阶段，系统用户需要查看零件的相关数据，因此，在流程步骤需要与零件数据（如工程图主记录）进行关联。
而这些零件数据的相关属性在流转的过程中会产生变化，如发放状态和发放阶段等；
创建一个工作过程（过程建模）可以采用交互和自动两种方式。
● 交互指的是在PDM系统的过程库里存放有标准过程步骤，这些步骤没有组成一个业务流程，当启动任务时，系统用户则将这些标准步骤按自己的要求形成过程链；
● 所谓自动构建是指在系统定义时将一些常用的业务流程定义好，存放到过程库中，当需要调用此过程时，便可自动调用了。
4） 项目管理原理
项目管理系统是集成的过程和数据系统。
每个项目都有项目主记录。
所有项目数据的汇集点就在项目管理模块。
项目包括：
● 项目任务：
每个项目有项目进度和项目成本，其还会有多个项目子任务，这些子任务同样有进度和成本属性。
每个子任务的工作流由工作流管理系统提供支撑。
● 项目组：
项目的组织结构，包括n个角色、每个角色都有成本，每个角色都是其些子任务工作流中的一个用户。
● 项目文件夹：
PDM系统还应提供项目文件夹来存放项目数据，包括该项目的文件系统、主记录等
● 产品文件夹：
产品文件夹由用来存放产品数据，包括：
产品结构数据、产品文档（数据表、试验图及CAD模型等）
5） 权限管理
PDM的权限可针对角色、用户、用户组、功能及对象类进行权限管理。
PDM的权限有：
写、读、检索、删除及执行等。
在项目管理中还提供动态权限，当用户进入某个项目时，可给予其相应权限，项目一旦结束，其权限也终止。
举例：
项目角色可以有：
项目负责人、设计工程师、工程图检验人员、工程图发放人员、项目管理员、计划员、采购员、系统管理员、代理商……
萧塔纳介绍了德国Intellivate公司按照其技术体系开发的PDM系统OpenEDM系统。
他提到，PDM作为一个集成工作平台，需要与企业的IT工具（CAX、CAO、ERP等）进行系统通信和双向数据交换。
PDM数据库记录虚拟产品的元数据，其存储有指针指向用户数据（文件系统）。
在ERP和PDM系统中部分产品存在冗余情况，但这些冗余应处于受控之中。
1.2 PLM工作平台
萧塔纳将PLM称为PLM平台。
他认为，PLM工作平台管理从产品研发、制造到使用、维修的全过程中产生的各类数据，包括产品数据、计划数据、生产数据及经营数据等多种数据。
PDM是PLM的基本组成部分，是所有后续过程的基础。
ERP、MES、SCM、CRM等系统也是PLM工作平台的一部分。
1 用于管理虚拟产品的数据模型
PDM需要对零部件的各种数据进行描述并管理。
零件主记录（PaMR）是一种与产品设计过程有关的数据记录，用来对零部件在其生命周期中的各种情况进行描述和管理。
我理解零件主记录即为零件元数据（或称为属性。
例如：
零件号、Revision及名称等）。
每个零部件及其组成部分零件都具有各自的零件主记录。
其中某些特殊的元数据与零件种类有关。
这里所说的零件种类可以是组件、零件、毛坏、原材料、辅料、耗材、软件、备件、文档、装配组件、包装材料等等。
零件主记录的内容包括：
零件号、Revision（更改状态）、Version（版本）、名称、零件种类、项目号、标准、材料、重量、重量单位、发放阶段、发放状态、使用阶段、创建者、创建日期、发放者、发放日期、更改者、更改日期等。
这些主记录的属性可以根据不同企业的具体情况分别加以定义。
其中：
Revision（更改状态）、Version（版本）、发放阶段、发放状态、使用阶段等属性与时间有关。
祁老师认为中文的更改状态和版本不能恰当表达Revision和Version的含义。
因为不同的企业有不同的理解。
我个人理解Revision类似于软件产品的大版本，Version类似于软件产品的小版本。
在正式发放之前，一个Revision可以有多个版本。
1.1 文档管理原理
每一个零件或组件可以包括任意多个用来对其进行描述的CAX文档（3D几何模型和工程图），同样的，它们还会有诸如技术要求、使用说明书等文档；因此，一个PDM文档由一个主记录（业务对象）以及一个或多个CAX文档（数据对象）组成。
图片摘自:
萧塔纳教授教材
文档主记录（DoMR）
文档主记录管理所有种类和格式的CAO/……/CAX文档；因此，文档主记录（业务对象）与各种格式的数据对象是1对多的关系；数据对象与CAX文件通过指针关联；
模型主记录（MoMR）
管理所有种类和格式的CAD几何模型；模型主记录与各种类型的几何模型（CAD格式）也是1对多的关系；几何模型与CAD文件通过指针关联；
工程图主记录（DrMR）
管理所有种类和格式的CAD工程图；工程图主记录与工程图（CAD格式）也是1对多的关系；工程图与CAD文件通过指针关联；
1.2 零件主记录之间的联系
在产品的零件主记录之间，可能存在某些联系，也可能没有任何关系。
企业应该按照企业的实际情况，对零件主记录之间的联系进行定义。
这些联系包括：
零件号和Revision、生效日期、数量、半成品长度、半成品宽度、几何定位坐标和角度、物料清单中的位号、BOM指针、……等等。
零件主记录之间的联系可以用矩阵来表示。
同时，随着时间的推移，产品结构也会有所变化，因此，一个产品所有零件之间的当前有效联系会有不同的Revision。
比如：
一个由底座、顶板、六角螺钉组成的夹具，它的B版本是当前有效版本，它的底座可能是B版本、顶板可能是C版本、六角螺钉可能是A版本。
图片摘自:
萧塔纳教授教材
1.3 文档主记录及其数据对象
文档主记录
一个文档包括多个CAO文件（包括：
DOC、XLS、PDF文件等），是1对多的关系。
每个CAO文档都有指针指向相应的文件。
用户可以通过文档主记录选择相应的CAX文档并进行修改。
系统应可以用任何内容关键词对文档进行检索。
文档种类有：
安装说明书、计算书、可行性报告、故障分析报告及专利等；
文档主记录包括所有描述某个CAX文档的元数据，包括：
文档号、Revision（更改状态）、Version（版本）、文档种类、文档组、名称、项目号、数量单位、发放阶段、发放状态、创建者、创建日期、发放者、发放日期、更改者、更改日期、更改原因等；这些属性可以根据不同企业的具体情况分别加以定义。
文档主记录的属性可以分为与时间相关的属性（如：
Revision、Version、发放阶段……）和与时间无关的属性（如：
文档号、名称……）这里要特别提到的是：
在正式发放前，一个Revision可以有多个Version。
数据对象
对于一个具体的CAX数据对象（文档）而言，其属性包括所有描述该文档元数据及其存放地址。
这些属性可以是文档号、Version（版本）、文档种类、文档组、名称、项目号、单位、数量、发放阶段、发放状态、存放地址、文件名、文件格式、应用系统、发放系统……等。
所有这些都需根据不同企业的具体情况分别加以定义。
在这些属性中，某些特殊的元数据与文档的种类有关。
比如：
单位（即：
页数）与文档种类就有关。
零件主记录与文档主记录之间的联系
1）零件主记录与文档主记录之间是多对多的关系。
2）一个零件主记录可以关联多个文档主记录；
3）多个零件主记录可以关联一个文档主记录，如多个零件会遵从一个回收处理规范；
4）零件主记录与文档主记录都具有独立的Revision。
1.4 模型主记录及其数据对象
模型主记录
模型主记录的特点和文档主记录的特点一样。
只是模型主记录的数据对象是CAD模型文件。
每个模型主记录对应多个CAD模型，而CAD模型有指针指向相应的模型文件。
模型种类：
标准几何模型、空间安装模型、功能模型、设计构思模型、电子元器件模型、工装模型及变型几何模型等。
模型主记录的属性除了一些与模型种类有关的属性外，其他类同于文档主记录。
模型数据对象
类同于文档数据对象。
必须是包括所有描述该模型数据对象的所有元数据及其存放地址；其中与模型种类有关的特殊属性有：
几何模型类、显示等级、视图、视图变型、组装状态变形等。
几何模型类有：
完整模型、初步模型、适配模型、展开模型、工具模型、实体模型、表面模型、通用几何模块、特殊几何模块、轮廓几何模型……等；
显示等级有：
符号显示、标准显示、扩展显示等；
视图有：
3D几何模型、主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图、后视图……等；
视图变型：
不透视、透视、剖视图、截断、局部剖面、特殊剖面、……
组装状态变形：
组装前状态、组装后状态、运行后状态、……
零件主记录与模型主记录之间的关系
类同于零件主记录与文档主记录之间的关系，是多对多的关系。
不同颜色的零件可以共用一个标准的几何模型。
零件主记录与模型主记录都具有独立的Revision。
如果对模型的修改不影响某个零件，譬如仅修改CAD模型中某个错误的数据结构），则该零件不需要定义一个新的Revision。
1.5 工程图主记录及其数据对象
工程图主记录
工程图主记录也和文档主记录的特点一样。
工程图主记录与CAD文件是1对多的关系。
工程图的种类：
报价图、样本用图、加工图、装配图、检验图、服务用图、专利简图；
工程图主记录特殊的属性有：
工程图种类。
工程图数据对象
类同于模型数据对象
零件主记录与工程图主记录之间的关系
类同于零件主记录与文档主记录之间的关系，是多对多的关系。
不同颜色的零件可以共用一个加工。
零件主记录与工程图主记录都具有独立的Revision。
1.6 关于建立产品数据模型的建议
在由德国SICON开发的通用数据模型中，一个零件以及描述该零件的各种文档都具有独立的Revision。
案例1：
缺少工程图主记录的数据模型
对于缺少工程图主记录的数据模型，一个有二页工程图的零件主记录将会有两个版本；如果在不同时刻分别修改了某一页，为了描述这种情况，不论其修改原因如何，零件主记录都需要定义二个新的Revision；如果中间有一个工程图主记录，就不需要定义新的工程图主记录。
因此，对于缺少工程图主记录的数据模型，每次修改文档都必须改变与其关联的所有零件主记录的Revision。
不合适。
案例2：
一个几何模型描述多个零件的情况
一个几何模型描述多个零件的情况。
这些零件具有不同的材料、表面处理方式和颜色。
如果对某个几何模型进行修改，则与其有关的各个零件都需要定义一个新的Revision，即便本次几何模型的修改并不会影响到该零件（如：
仅修改CAD模型中的某个错误的数据结构）。
小结：
业务对象和数据对象集成的数据模型
在由德国SICON开发的通用数据模型中，一个零件以及描述该零件的各种文档都具有独立的Revision。
每个零件都必须有零件主记录、模型主记录、文档主记录及工程图主记录。
对于多页的工程图，萧塔纳提出了两个模型：
A：
多页工程图数据对象关联同一个工程图主记录。
任何一页修改，其关联的工程图主记录都会有一个Revision；
B：
每页必须具有独立的图号，并分别作为不同的工程图进行管理。
工程图主记录的修改不一定引起零件主记录的Revision的修改。
我个人认为B模型的管理粒度太细。
不同企业可以根据企业的管理粒度要求，来创建自己的数据模型。
3产品数据的命名与编码
3.1编码系统
PDM系统需要对零件、工程图、2D/3D模型、文档、项目、报价书、订单、顾客、供应商、……等对象进行编码，编码系统有两类：
复合编码系统
复合编码的特点是分类码和数字流水码组合成为一个对象的识别码。
分类码的每一段编码代表一个产品的某一个特征。
即零件的识别号由若干产品特征编码组成。
复合编码的识别号示意参见下表：
复合编码存在的问题：
如果增加一个新的产品特征编码，则此时识别号的结构就会发生变化。
平行编码系统
平行编码系统的特点是分类码用于对对象进行分类，而数字流水码才作为对象的唯一识别码。
在平行编码系统中，根据不同的分类需要，一个零件可以从属于多个分类中，其识别号始终是唯一的，由系统流水码发生器自动给予流水号。
为了保证流水码的唯一性，对于跨地域系统的编码，需要使用同一个流水码发生器。
平行编码解决了复合编码中存在的结构性问题，有利于用户根据需要灵活分类，编码结构具有很强的适应性。
分类的价值是重用零件，而不是仅对零件进行分类或识别，因此，平行编码系统有助对产品零部件进行标准化。
提高重用率。
参见图例：
3.2零件主记录和分类码
在PDM系统中，建立一个灵活的数据模型就必须在零件和文档之间建立n:
m（多对多）的联系，对零件主记录和文档都需要给出独立的编码。
为此，一个零件及其文档不能有相同的编号。
同时，一个具有唯一识别号的零件（主记录）可以与多个具有无二义分类码的零件类相关联。
在实际企业应用中，可能多个零件主记录对应一个工程图主记录，可以采用两种特殊的解决方案：
方案1：
在母图中包括各个零件的相关信息
即在工程图中的标注栏中填写零件号和材料等零件主记录的信息。
即将这些相关信息记载在母图的一张表中，作为工程图标注栏的附加部分。
方案2：
用一个浏览器动态生成工程图
用浏览器生成静态PDF文件，将零件号复制到PDF文件的标注栏中。
3.3概念名称与概念定义
对于产品、零件及文档的名称都需要规范定义，同时，形成企业的概念词典，指导企业设计人员进行零部件命名。
零部件命名可以根据零部件的几何特征（如：
角板）、功能特征（如：
支撑板）、制造技术特征（如：
弯曲板）及材料特征（如：
钢板）等来定义。
在需要应用多语种主数据的企业，还应建立多语种零部件名称目录表。
还有一种情况，就是与组织有关的基础数据，比如：
某些产品为特定组织生产，其零部件的零件号、名称甚至版本号要求符合这些组织的特定要求，因此，针对不同组织，零件号、名称、版本号……等各有不同。
在产品数据模型中也需要有对照表记录。
3.4零件号和零件名称的处理方法
ERP中的物品与PDM零件需要建立关联关系。
企业在进行产品设计时，对于新的零部件，要求零件号与物品号相同。
而对于己有零部件，则可以在零件主记录中加一个“原物品号”来与ERP中相应的物品关联。
培训班学员问题，欢迎网友讨论：
● 在平行编码系统中，同一零部件可能有多个分类码。
如果在主记录中只能记录一个，是否需要另外的模型存储代码的分类码信息。
● 对于标准件的编码采用标准的标记方法，还是采用企业内统一的PDM编码？
利弊何在？
4 基于ISO10007的配置管理
ISO10007定义的配置管理有四方面的内容：
配置标识、配置控制、配置记实及配置审核。
标准中对各部分的具体要求如下：
4.1 配置标识（CM1）：
配置标识（CM1）指是的为了对某产品的配置（即技术状态）进行无二义、可追溯标识所采取的各种措施。
即：
建立一个描述和处理虚拟产品的通用数据模型；
∙模型需要描述虚拟产品的构成；
∙模型需要描述产品结构的状态变化，记录产品零部件的更改状态；
面向产品生命周期不同阶段（面向设计、面向制造、面向维护、面向发送等）的产品结构（产品配置）具有不同的视图，不同的视图间存在着关联性。
∙定义好不同的视图是进行有效BOM管理的先决条件。
图片摘自研修班教材
4.2 配置控制（CM2）：
配置控制（CM2）要求对所有重要的产品更改活动进行全面控制。
PDM系统可以构建一个多级开发/更改/发放过程。
我们可以把发放阶段定义为正在工作、正在检验及发放状态，也可以更细一点，将发放状态再分为正在发放和发放。
不同的项目可以根据具体情况加以定义。
4.3 配置记实（CM3）：
配置记实（CM3）要求完整记录产品更改过程中所有文档的状态，即要求PDM对产品全生命周期数据进行有效管理。
图片摘自研修班教材
为了按照ISO10007的要求对技术状态进行管理，企业需根据本企业管理要求，明确定义生命周期状态信息。
与时间相关的各种生命周期信息和零件号、Revision、Version的有机组合，能够准备描述某个零件当前的成熟度。
∙发放状态：
描述产品开发流程的成熟程度，包括：
预设计方案发放、报价设计发放、初步设计发放、概念设计发放、生产计划发放、样机制造发放、单件试产发放、小批量试产发放、批量生产发放、失效等；
∙发放阶段：
描述产品开发流程中各个阶段的成熟程度。
发放阶段有：
正在工作、正在检验、正在发放、发放、暂缓发放等；
∙ 使用阶段：
定义在制造过程中允许使用某个零件的程度。
包括：
非激活：
激活：
受限使用、渐停使用、备件制造及冻结等。
4.4 配置审核（CM4）：
配置审核（CM4）是确保所设计产品满足总体设计书中规定的各项技术要求。
即：
需求的可追溯性管理。
在产品开发过程中，要始终保证产品技术要求与开发结果（几何模型、工程图、样机等）之间的一致性。
如果一个产品开发完成后才发现与需求不一致，原因在哪里?
5 产品数据的分类原理
前文讲到如何建立理想的产品数据模型。
其中描述的零件主记录的属性信息描述了零件的一般管理属性，但没有描述零件的特性数据，如几何、工艺特性及物理数据等。
我们需要用事物特性表来描述零件的这些特性。
例如：
零件类：
六角螺钉的事物特性有：
螺纹外径、长度、螺纹长度、头部宽度、头部高度等。
企业需要建立无二义性的全局性的事物特性目录，对事物特性赋予识别号、名称及明确的解释。
5.1 利用事物特性对零件进行分类
一个零件具有很多事物特性，我们可以将具有相同事特的零件归并为一个零件类。
比如：
螺纹外径为6毫米的六角螺钉类。
由此可以看到，分类的主观性很强，根据企业不同的分类的方法，一个零件可能会处于不同的零件类中。
也就是说可以根据不同的要求和条件找到某种零件。
企业还可以将事物特性和分类结构相结合进行分类。
如零件组下分零件族，零件族下再有零件类。
比如：
零件组（螺钉和螺母）→零件族（有头螺钉）→零件类（六角螺钉）
按照企业的实际需求，构建一个本企业专用的分类结构。
多层分类结构：
分类元素分为N层，第0层为入口（根节点）。
分类元素第N层就是结构元素
将事物特性与分类元素相结合：
将不同的事物特性与分类结构中各层分类元素相结合。
这时分类元素=结构元素+事物特性。
比如第1层分类元素与事物特性1结合在一起构成一个分类。
5.2 用事物特性构建事物特性表
由于事物特性表将零件的几何特性记录在一张数据表中，便于查询和检索。
企业在建立数据模型是，有很多种方法：
∙零件组、零件族和零件类三层都有事物特性表，上层事物特性可以继承到零件类中。
企业需要对每一级零部件的事物特性进行详细的规划和定义；
∙SML原理：
将事物特性与零件族相关联。
其下所有的零件类都应用零件族上的事物特性表；
∙DIN4000德国标准的多层零件分类示意图：
5.3 语义分类与事物特性表方法相结合
从不同使用者个人专业角度出发，对同一组零件会有不同的理解，从而可以形成不同的分类系统框架。
企业可以将语义分类与事物特性表方法相结合。
语义分类术语有：
生产工艺、功能、几何形状、成本、装配、质量、安全、技术……
譬如：
零件可分为机械类、电子类、电气类及机-电类等，机械类可按几何形状、功能及生产工艺分类；如按功能分，又可以分类连接类零件、支撑类零件或驱动类零件等。
以这种语义方式分类的零件可以链接到基于事物物性分类的某个零件组中。
总结：
零件分类的目的是重用，如何分类可以多种方法。
可以是单层次，多层次的，也可以分类结构与事物特性表相结合，也可以采用语义分类与事物特性表相结合。
无论哪一种，企业都需要根据自身产品特点，参照相关标准，建立全局的统一的分类模式，以便于检索和重用。
6PDM与变型设计
模块化设计：
为了开发具有多种功能的不同产品，不必对每种产品施以单独设计，而是精心设计出多种模块，将其经过不同方式的组合来构成不同产品，以解决产品品种、规格也设计制造周期、成本之间的矛盾。
目前，模块化设计的思想已渗透到许多领域，例如机床、减速器、家电、计算机等等。
在每个领域，模块及模块化设计都有其特定的含义。
模块化设计的一般步骤是：
∙对相似零件进行标准化和规范化；
∙将标准零件分解成标准特征；
∙根据顾客需求，按照一定的规则将标准特征加以组合。
在PDM存储有三维参数化CAD模型，通过修改参数可以得到一个CAD的变型设计。
事特性表中存储有这个CAD模型的参数。
PDM需要管理CAD主模型和主图。
通过修改带有事物特性表的变型零件模型参数可以导出具体的零件实例，那么变型零件本身也是个零件类。
因此，PDM系统中需要对这个变型零件类进行记录和管理，“变型主零件”即记录变型模型的各种属性。
每个“变型主零件”有变型几何模型主记录（变型几何模型）和模型参数。
零件变型即从标准几何模型中导出的实例。
基于特征的设计方法，是将零件分解为若干个特征组成，零件的事物特性表中说明有哪些特征，而每个特征的几何参数则在特征的事物特性表中列出。
这样，通过形状元素的改变，可重用形状元素，改变形状可以得到不同尺寸的变型设计。
同理，组件的变型设计也可以用事物特性表来完成。
如下图：
模块化设计中还有一种
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