以产品数据管理(PDM)为基础构建离散制造企业信息

江汉石油管理局第四石油机械厂(简称四机厂)是中国石油钻采设备的主要制造厂家, 产品覆盖钻井、采油、海洋石油钻采、高压管汇等领域,产品的技术性能和质量水平在国内同行业中居领先地位,并有多项产品打入国际市场。


   工厂的主要工艺特点是小批量、多品种、基本上按订单生产,属典型的离散制造型企业。2001年10月四机厂与北京清软英泰信息技术有限公司合作共同建设四机厂PDM的系统,迄今四机厂的PDM建设处于第三期工程建设之中。PDM系统建成后,大大提高设计效率和企业资源的综合利用程度,为客户订单的顺利完成提供了保障。
 



   一、PDM是离散制造企业信息化的基础
 

离散型制造企业一个典型的特征就是多品种、小批量,产品完全按客户要求进行设计制造,为了让产品适应各种不同物理位置和使用环境,积极快速的响应客户的多样化要求,在企业内部建立一套按订单进行设计制造、服务的业务流程显得尤为重要。

 

四机厂产品配套复杂,生产工艺流程长,售后跟踪时间长,客户订单的差异化,导致了设计数据的多样化,要把这些复杂零乱的数据有序的组织起来,惟有通过产品数据管理才能实现对产品数据的有效管理。因此只有从源头抓起,管理好企业的产品数据,才能为快速响应客户的多样化要求提供保证。


   四机厂通过PDM、ERP系统的实施在企业中建立了一套以产品数据为核心的信息链,贯穿设计、工艺、计划、采购、制造、销售及服务一系列环节,规范技术数据,缩短技术数据准备周期,提高生产作业计划的准确性和及时性,增强企业信息资源的共享,并有效地支持企业开展产品的系列化设计和优化设计,从而提高设计效率和企业资源的综合利用程度,我们的体会是:离散型制造企业基础数据整理工作量巨大,在作好企业信息系化规划的前提下,企业要先建设PDM系统,然后再进行ERP系统的实施。

 



二、基础数据的整理要注重实效
 

做好产品数据管理这个基础工作,必须要从企业的实际情况出发,有计划按步骤的推进,注重效果和应用。四机厂在项目实施初期,选择易见到实际运用效果的方面为突破口,进而推进整个项目的实施起步,在实施初期认真调查企业状况,根据企业实际情况作好基础数据准备的规范性工作。


   在已有多年二维CAD应用经验的基础上,江汉四机厂先将目前所使用的CAD软件进行统一,然后选择主流CAD软件进行二次开发,让设计人员的设计过程在CAD平台上能够统一完成,从而提高设计人员参与信息化建设的积极性,为后期图纸数据顺利进入PDM系统和实现技术数据的共享奠定了基础。



   当PDM系统客户化定制工作接近尾声时,选择具有代表水平的产品数据进行应用验证是将系统推入应用的关键点。对于有着几十年生产历史的老企业来说,面对浩如烟海的历史数据,直接全面进入系统中运行极有可能导致企业整个生产陷入混乱状态,应用人员会怨声载道,直接影响到PDM项目的推广实施,还有可能导致整个项目的中断。



   任何企业也无法实现“休克疗法”,在这个关键阶段, 选择一批求知欲旺盛、 易接受新事物的年轻技术人员,确定当前企业生产中的基础产品为突破点,对这批人员进行集中培训,然后突击将这些产品数据录入到PDM系统中,这样一来,PDM系统就有了小范围使用的环境,录入的产品数据很快就起到了抛砖引玉的效果。

 

PDM系统的正式运行,并不意味着大功告成可以高枕无忧了,当PDM系统大范围的运行时,必然会有许多的意想不到的事情发生,必须不断加强系统的容错性能,尤为重要的是配合PDM系统的运行企业必须建立一套完整的使用规章制度和程序文件以保障PDM系统能够顺畅运行。
 



三、建立完整的客户化产品技术档案
 

产品结构是支持企业管理复杂产品数据的核心,目前PDM系统支持由图档构建产品结构和采取配置变量运算的方式来进行产品结构配置两种方法。由图档构建产品结构的方法适用于产品结构中可选件较少的企业,对于可选件较多,产品系列化、互换性程度高的企业(产品)则应采用配置方式来进行产品结构的构建。


   四机厂是大型石油装备生产厂家,产品有五大类、十二个系列,生产零件达几十万个,属于面向订单的制造企业,根据多年来企业生产的经验和技术积累,目前各型号产品为了满足各种类型用户的需求已具有多种多样的配置状态。针对企业状况和泰PDM系统功能,我们提出了产品设计结构和产品客户化结构的概念,将涵盖各种待选零件综合而成的产品结构称之为产品设计结构,该产品结构会随着企业的发展和产品的不断成熟而得到扩充。


 

在得到客户详细的需求之后,设计人员以产品设计结构为基础,对各种待选件进行一一确认后,生成客户化的产品结构,该产品结构可转化为客户的设备生产、配套BOM,也为售后服务提供依据。该理念既支持企业不断的技术积累(即产品的持续改进),克服了技术壁垒,实现产品结构的快速建立和产品信息的高度共享。客户化产品结构的管理,为订单产品建立了完备的产品技术档案,为售后服务能够快速、准确提技服件提供了保障。

 



四、产品数据的多视图管理
 

PDM系统的产品结构管理用于组织从多个数据源得到的产品数据,使生命周期各个阶段的用户都能访问到正确的和相关的产品数据。从产品的设计、生产到制造成最终的产品,产品结构信息跨越了企业多个业务部门,通过产品结构多视图管理,实现了产品数据在设计、制造、销后各个阶段的产品数据状态完整性的表达。


   设计人员根据客户订单及功能进行产品设计,按照功能要求对产品结构划分得到产品的设计BOM,设计BOM描述了该产品由那些零部件组成,是在工程设计阶段的产品结构形式。


 

工艺BOM是产品在工艺计划阶段的产品结构形态。依据EBOM 将自制零件进一步展开为毛坯和原材料,进一步添加工艺虚件等;由工艺部门确定零件大的工艺分工路线,确定零件是自制、外协或是外购等信息。



 

制造BOM表达了在产品生产过程中所需要控制和管理的物料项。制造视图是在工艺部门制定出工艺计划、流程的基础上添加详细工艺、工装、材料、虚拟件、虚幻件、工艺构型件等信息。制造BOM建立了物料项之间的数量关系以及物料项在生产制造装配中的顺序关系,为计算物料项的开始时间和结束时间提供依据。主要包括工艺路线、工时和材料定额、零部件装配工艺、刀夹具、模具、量具、机床等工装方面信息。

 

销售BOM是反映满足客户订单功能需求的最终产品结构。销售BOM中不但反映最终产品结构,还包括零部件的备品、备件、专用工具等各方面信息。

 

从数据角度,多视图管理使PDM系统将产品在各个阶段的所呈现的数据进行了有效的管理,为各个业务部门有效利用产品结构数据提供了有力的支持。
 



五、与ERP系统的有效集成
 

2006年,企业建立了ERP系统,由于采用了SAP软件,且应用范围包含了销售、计划、生产、物料、财务、成本,大量的产品数据需要从PDM生成。2005年,四机厂与清软英泰再度合作,升级了PDM系统,实现了PDM与ERP的紧密集成。

 

升级后的PDM系统实现了产品结构的多视图管理,将设计、工艺、制造数据分别用不同的视图进行组织,相互间存在预定义的蔓延关系。不同的专业人员在进入PDM系统时,系统自动按照其角色为其展示对应的视图模型。四机厂每天在线组织生产的产品有30多种,每个BOM子件数在12000个左右,没有PDM系统,如何有效地组织如此大规模的数据的确让人无法想象。

 

以产品数据管理为核心,综合运用企业资源计划系统(ERP),构建离散制造企业信息化平台,从而进一步满足客户的个性化需求,大大提高了四机厂的竞争力,满足了企业日益扩大的生产规模的需要。
 


 

六、实施体会
 

PDM系统实现了图档管理、 产品结构管理、订单产品数据管理、产品结构的多视图管理等功能,完成了与CAD、CAPP和SAP的紧密集成。目前PDM系统中已经管理了五大类、十二个系列的产品,管理的零件有176677个,管理的各类文档有101995个,管理的各类工作流程有26种,已经运行的工作流程实例有19000个,四机厂PDM的应用已超出了工程设计部门,延伸到了生产、计划、物资供应等多个业务部门。

 

在PDM的实施过程中我们的体会是:PDM项目的实施是“一把手”工程,但仅仅“一把手”重视还不够,还需要“一把手”的认识到位,得到领导的高度重视,领导层对信息化内涵理解深刻,将直接影响到企业信息化建设内容、应用效果;在实施的过程中企业要注重培养自己的信息化服务队伍,企业信息化系统的深化应用是长期的持续不断的过程,有了自己的信息化服务队伍才能推动信息系统逐步深化应用。