产品结构管理功能案例

【导读】
PDM系统涉及产品研发生产过程中的各种数据、过程和相关资源,相当复杂,如果企业在实施PDM的过程中盲目选择和实施,很有可能会因PDM系统功能混乱、低效而与企业的研发生产需求不符,导致

PDM系统涉及产品研发生产过程中的各种数据、过程和相关资源,相当复杂,如果企业在实施PDM的过程中盲目选择和实施,很有可能会因PDM系统功能混乱、低效而与企业的研发生产需求不符,导致系统实施失败。在PDM系统中灵活应用产品结构管理功能也是如此,作为PDM系统中流程管理、权限管理、产品设计、工艺设计等等各组成部分之间的桥梁,产品结构管理提供了统一的产品结构模型,产品结构管理的应用需要和企业的需求以及系统内部软件的需求结合,以期达到最佳效果。


 
1 PDM系统简述

随着PDM技术的发展以及逐渐成型,PDM管理的范围也越来越广,它的功能也越来越多,集成的工具也逐渐增多。一个通用型的PDM系统应包含数据管理过程管理、系统管理、接口管理四大类功能,涵盖以下功能点:产品结构设计、工作流管理权限管理、网络通信、变更管理产品结构管理物料管理、组件管理、CAD/OFFICE接口管理等,如上图2.1所示。

PDM系统功能结构树

 
清软英泰PDM系统一般采用四层的体系架构:用户层,应用逻辑层,组件层和系统支持层如下图2.2所示。用户层读取用户己被授予的权限数据,并在系统内为用户显示相对应的模块组件所对应的图形化操作界面,进行编制、审核批准等一系列交互操作;应用逻辑层通过动态调用模块组件完成相应系统功能;组件层为上层应用提供服务接口,集成了所有系统功能接口;系统支持层包含PDM系统底层所用到的网络通信、数据库、操作系统、运行平台等环境和工具支持。

PDM系统体系结构图
 




2产品结构管理的需求分析
2. 1产品结构管理的功能需求

制造业对PSM管理的功能性需求,可以围绕图2.1所示产品数据管理系统功能图展开分析,基于PDM系统的功能结构,需要维护一个统一的产品结构模型,实现真正的结构过程管理。下文将分别对PDM系统中的数据管理过程管理系统管理等各个模块中产品结构管理的功能需求进行详细展开,分别介绍产品结构管理在其中的重要作用。
 

    1.数据管理中零部件/原材料管理的功能需求
    如图2.1所示,PDM系统对数据的管理主要包括系统基础数据管理、零部件数据管理、原材料数据管理和数据的变更管理,在这些管理过程中,零部件和原材料管理所涉及的基础数据是产品结构管理的基础数据,也是产品生命周期中间各个产品功能部分、各个部门均需要用到的核心公共数据,共用的零部件/原材料库既可以提高检索效率,实现产品层次结构的快速配置,又可以保证数据的唯一性。
 

    因此在PDM系统中,需要通过专门的零部件/原材料管理实现产品数据在整个系统中间的一致性和有效性,同时将管理方式由以产品为核心转为以零部件/原材料为核心,可以快速查询浏览相关产品数据,才能在此基础上进行有效的产品设计、工艺设计、零部件采购、仓储等。需要建立好零部件/原材料数据与产品结构管理之间的有效接口,以达到通过快速引用零部件和原材料库数据搭建产品结构。
 

    通过基础数据分类管理,提高零部件/原材料的标准型和统一性,避免重复工作,如下图2.3所示。

产品对零部件/原材料引用举例


    2.过程管理对产品结构的功能需求
    
清软英泰PDM对企业的过程管理主要包括对工艺设计过程和产品过程的管理,这两项管理包含了对产品结构和节点工作流的管理,此二者对于企业而言处于管理的核心地位。PDM系统中的产品结构和工作流管理真正意义上实现了对结构的工艺流程控制,其中产品结构和工艺控制是相辅相成的,而不是简单的文件夹结构式管理。只有产品结构,没有工艺流程控制就不能保证有效的工艺控制,就不是有效的PDM系统,而没有产品结构数据源,就没法对有产品层次结构的产品进行工艺流程控制。在PDM系统中,工艺流程的控制是依据产品结构展开的,因此在工作流过程管理中是离不开产品结构的,需要与产品结构结合,结合展品结构展开对树节点的工艺过程设计和数据管理。


 
    3.系统管理对产品结构的功能需求
    系统管理包括权限管理组织管理,在PDM系统中,用户授权内容与各项组织管理内容几乎渗入到了企业的每一项管理工作中,用户能对哪些文件进行哪些操作、参与到哪些管理过程等问题,都由企业对用户的授权决定。因此,将权限管理与产品数据管理系统中的其它各个子功能部分加以结合处理非常重要。

 
    而PDM系统又是以产品为组织中心管理的,所以权限管理是与产品挂钩的,只有通过权限管理赋予了某个用户某个产品的相关权限,该用户才能展开相关工作,因此,权限管理需要产品结构作为授权的依据,才能使得PDM系统的各相关工作能够正常开展。
 

    4.产品模型管理的功能需求
    为了应对客户个性化产品研发的需要和不同系列产品快速设计的情况,我们在PDM系统中构建同系列通用产品的结构模型来处理产品所有可能出现的差异化结构情况。在此模型中构成产品结构层次关系的并非具体的零部件而是虚拟件,虚拟件是具有共同功能的系列零部件/原材料的统称。虚拟件还有很多属性,比如层次属性、可选/必选属性等,具体使用哪一个零部件/原材料可以根据产品配置过程中的约束条件决定。从虚拟件到零部件/原材料的过程就是产品概念设计到总体设计的过程。

 
    产品模型是虚拟件的逻辑组合,虚拟件类是零部件/原材料的父类,零部件/原材料类又是零部件/原材料版本类的父类,用户所需产品的产品结构就是逐步细化、配置的结果,所以PDM系统中必须要有产品模型管理。

 
    5.明细表多视图管理
    明细表是产品结构在某一阶段的视图,是产品层次中零部件/原材料信息的集合,明细表在产品整个生命周期内不同阶段不同使用者间有着不同的表现形式,因此需要根据各个部门的特性需求对BOM表进行定制,提供多视图管理功能。
 
 

综上,制造业对PDM系统中消息通信机制应用的功能需求可以综合如表2.1所示。

表2.1.jpg



2. 2产品结构管理在PDM系统中地位
PDM系统进行数据和过程管理都是以统一的产品结构模型为中心的,产品结构模型是PDM系统各组成部分之间的纽带,所以PSM模块的设计对PDM系统的成功实施具有很大的决定作用。
 
 

从图2.4中能够看到PSM统一产品结构模型在PDM系统中所处的地位及作用。

PSM在PDM系统中的作用

 




3产品结构管理(PSM概述
伴随着企业规模的日益扩大,市场上出现了越来越多的产品类型,产品的组织结构变得日益复杂,企业的业务流程也变得更加繁杂、细致。为适应变化莫测的变型产品的需求,企业面临着生产与经营方式的业务重组甚至流程再造,产品结构管理模块在企业中的重要性更加凸现出来,成为离散型产品制造业PDM系统中必不可少的一项重要业务。

 
3.1产品结构管理功能介绍
产品结构管理定义了产品与零部件/原材料之间的装配层次关系和几何关系,将产品数据与各种工艺过程文档联系起来,实现了产品数据的有效一致性,还在不同配置条件下,为企业或用户提供各种不同的产品结构实例,提供不同的产品描述视图。
 
    PSM模块涵盖以下功能,如图2.5所示:

    物料库的统一维护管理功能

    产品结构及产品结构库的创建与维护,实现有效物理存储

    定义配置约束规则,根据产品结构配置规则生成不同的产品配置实例

    根据产品层次节点类型属性进行工艺流程结构配置

    产品结构数据的分类统计功能

    统一产品结构数据的多视图管理功能

产品结构功能图

   下面从层次管理、文件管理、结构配置及多视图管理四个方面展开介绍。

 
3. 2产品结构层次关系管理
产品结构管理首先要维护产品与零部件/原材料之间的层次组织关系,该关系包含装配拓扑关系、几何数量关系和相关属性关系。产品结构关系建立后,可能会因各种情况产生零部件/原材料版本的替换、添加、删减等。我们还要能够通过层次树中的节点属性比如版本、来源、规格信息等进行独立或联合查询来快速浏览结构树中符合某些条件的零部件/原材料明细表。下图2.6给出了带有属性数据的节点构成的产品层次关系。我们可以根据节点属性快速查询相关产品数据,还可以根据需要展开任意阶层的零部件结构树,输出对应的明细表。
 

产品结构及其属性

 
3.3基于产品结构的工艺数据管理

在产品整个生命周期中与产品相关的数据繁多复杂,在
清软英泰PDM系统中我们以关系表结构来存储相应数据,但是这些数据并不是直接映射到某些零部件上而是需要通过某种桥梁来连接零部件,这个桥梁在PDM系统中就是产品结构树中的层次节点,通过节点提供关联指针,以此来达到数据分类管理的能力。下图2.7表明了零部件与其工艺数据的关联关系。

 

零部件与文档的映射

 
3.4产品结构配置
考虑到同一类型不同产品的结构不同或使用零部件版本的不同,我们在产品模型的基础上依据用户功能需求,生成不同的结构配置规则/约束条件筛选具体产品的零部件构建一个具体产品的结构层次树,这就是结构配置的过程。按照不同的配置条件生成不同产品结构的过程管理就是结构配置,结构配置可以保证在产品的生命周期内产品模型的一致性,还可以针对不同阶段不同部门的需求,通过特定的配置条件对产品结构进行控制,构造相应的产品结构视图或明细表。

 
因此我们需要定义好配置规则的标准,也就是结构配置时筛选零部件/原材料的依据,PDM系统就可以根据规则进行产品结构的自动配置。常用的配置标准有零部件/原材料变量配置、有效性配置和状态配置,我们可以通过配置从产品模型中快速配置出相应的产品结构,甚至可以从现有产品库中配置出变形产品结构。图2.8表明从产品模型中使用配置规则进行产品设计的过程。

图2.8jpg.jpg


    1.变量/属性配置
    在系列化产品族的不同具体产品中有着同样功能但属性信息不尽相同的零部件。例如,同样是发动机右悬置总成的焊接支架,它的“规格”属性可以有“ST12”,“SPHC”等多个可选值。我们可以通过这些零部件属性的值在选择哪些零部件来构建产品结构,这就是变量/属性配置。变量配置规则就是属性变量值和逻辑法则及零部件的有机组合。我们可以使用这些组合构建配置选择表,筛选符合条件的零部件,甚至可以将一些常用的定义为规则库,直接使用。

发动机右悬总成产品通用结构图

焊接支架配置条件及配置变量


上图2.9发动机右悬置总成结构中的焊接支架类相关属性及其取值如表2.2所示,我们根据用户需求可产生配置选择如表2.3所示。

支架配置选择表


其中,变量值可以是数值型,也可以是字符型、日期型等。通过选择条件组合方式我们既可选择对变量的完全匹配,还可以通过使用逻辑运算符实现模糊查询匹配。常见的运算符有LIKE、!=、XOR、AND等,我们可以使用自由组合多个配置条件。

 
    2.有效性配置
    在产品模型中,可能存在一个零部件的多个不同版本节点,我们可以通过参照有效性规则进行结构配置,比如时间有效性、结构有效性、价格有效性等。我们可以通过选择零部件的生效时间来选择某个零部件版本,可以通过结构有效,即产品结构中是否有、或者有多少个该零部件来快速配置产品结构,我们还可以进行有效性的组合使用。通过有效性配置规则,我们可以快速得到产品的某个实例配置。

 
    3.状态配置
    零部件除了具有版本属性外,还具有状态属性。在对产品模型进行配置时我们要考虑到零部件状态的因素,可以指定零部件状态为己发放状态或最新版本的己发放状态等。

 
3.5产品结构多视图管理
    1.产品结构视图
    在离散型产品制造企业中,不同部门从不同角度定义了对产品结构视图的不同需求,如产品设计部门需要设计BOM、采购部门需要产品BOM等。产品结构树中包含了与产品相关的所有产品数据信息,比如零部件版本、装配数量、供应商、产品标准、关键工艺等等,因此我们可以为不同部门配置不同的结构视图。

 
    2.统一的材料明细表
    产品结构树涵盖了产品结构的所有相关数据,是产品最全最完整的物料明细汇总表2.1,我们通过约束条件可以得到产品结构数据的子视图,例如我们通过设置零部件来源属性为“外协件”来获取采购BOM、“自制件”来获取生产BOM,还可以获取所有叶子节点来产生设计BOM,虽然各种BOM显示不同,但是数据都是一致有效地。
 
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  • 2019-10-30 16:46
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