戴德國，吉衛(wèi)喜

（江南大學 機械工程學院，江蘇 無錫 214122）

1 引言

在經(jīng)歷20世紀90年代的IT行業(yè)革命后，信息與通訊技術逐漸在我國大型制造業(yè)企業(yè)當中得到應用，自動化和計算機化的應用提高了制造業(yè)的工作效率和生產(chǎn)力，制造型企業(yè)也紛紛使用有關的計算機輔助技術來支持企業(yè)生產(chǎn)。但實際使用中卻都發(fā)現(xiàn)一個突出的問題:各類輔助技術間的信息得不到有效溝通和高效利用，就是產(chǎn)生所謂的信息孤島［1］。計算機的大范圍推廣使用，導致產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也迅速膨脹，給企業(yè)的有序管理帶來很大難題。繁多的數(shù)據(jù)種類以及重復冗余，給企業(yè)整個數(shù)據(jù)系統(tǒng)的運行帶來許多壓力，阻礙了企業(yè)的快速發(fā)展。因此，究竟該如何將企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、過程以及相關資源高效地管理利用起來，是目前以至將來企業(yè)所必須面臨和解決的問題。

2 現(xiàn)狀與問題

該環(huán)保企業(yè)主要從事垃圾焚燒處理、除塵輸灰、煙氣凈化處理、飛灰處理的技術開發(fā)、設計、制造等為一體的綜合性業(yè)務，產(chǎn)品種類多，物料體系復雜，采用多品種小批量生產(chǎn)方式，是典型的離散型制造企業(yè)。近幾年來，該企業(yè)快速發(fā)展，非常重視并持續(xù)推進信息化建設，已經(jīng)全面應用OA、ERP系統(tǒng)，信息化基礎良好。目前企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營管理是按企業(yè)內(nèi)部的分工由各部門分工進行的，相互間以圖紙、工藝、計劃、報表為手段組織企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營。這種經(jīng)營模式，在市場經(jīng)濟和現(xiàn)代科學不斷發(fā)展的今天，極大地制約了企業(yè)的創(chuàng)新。隨著公司的上市，各孤立的CAD系統(tǒng)、CAPP工藝系統(tǒng)以及ERP等多年來開發(fā)或引進的這些工具軟件和信息系統(tǒng)更是存在著業(yè)務功能分割，信息不能或難以共享，業(yè)務流程割裂或不夠順暢，使企業(yè)無法按先進生產(chǎn)模式提供產(chǎn)品圖樣和工藝設計信息，發(fā)揮不了計算機與信息系統(tǒng)優(yōu)勢。因此，產(chǎn)品數(shù)據(jù)分散、管理和運營流程混亂以及企業(yè)集成度不夠成為當前阻礙其發(fā)展的重大障礙。

3 PDM技術的引進及其運用

20世紀80年代，PDM已經(jīng)開始出現(xiàn)，它的初衷只是為解決大量工程圖文檔管理困境。但隨著后來關系數(shù)據(jù)庫以及面向?qū)ο蠹夹g的出現(xiàn)，它的應用被迅速擴展，用于管理所有與產(chǎn)品相關的信息和過程的技術。PDM應該具備的基本功能包括圖文檔管理、產(chǎn)品結構管理、項目管理、工作流管理以及配置管理等內(nèi)容。PDM主要體系結構如圖1所示。

圖1 PDM的體系結構

PDM系統(tǒng)的目的在于對產(chǎn)品生產(chǎn)和工序進行有效的信息管理，以產(chǎn)品和工序的標準化作為實施根基，所以，PDM也作為一個中央存儲器用于維護貫穿企業(yè)所有應用系統(tǒng)的“唯一真理”。由于該技術的先進性和合理性，近年來國內(nèi)外對新一代信息集成平臺作了大量的研究開發(fā)工作，一致認為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)是新一代信息集成平臺中最為成熟的技術［2］。

目前企業(yè)現(xiàn)況，正是缺少一種集成化的技術平臺來支持各種應用軟件的融合。因此，必須構建以PDM為中心的企業(yè)信息集成系統(tǒng)，實現(xiàn)消除信息孤島、整合優(yōu)化企業(yè)流程的目標。

4 解決方案

4.1 CAD／CAPP／CAM 的集成

企業(yè)擁有CAD、CAM等現(xiàn)代化計算機輔助工具，但各自相對獨立，尚無法從真正意義上實現(xiàn)自動傳遞和交換各自間信息。譬如目前大多企業(yè)用CAD進行產(chǎn)品設計，但結果只是輸出圖樣和相應技術文檔，所得這些信息并不能被CAPP系統(tǒng)直接接收。CAM系統(tǒng)的良好運行，同樣也需要人工地將CAD或CAPP系統(tǒng)輸出的相關紙質(zhì)類文件或數(shù)據(jù)轉換為CAM所接受的文件或數(shù)據(jù)格式，最后還需要人工地將其輸入或?qū)隒AM中。這樣的一種作業(yè)模式，非但不利于工程設計效率的提高，還會難以避免地在人工轉換處理過程中產(chǎn)生一些錯誤，長此以往，這將給企業(yè)生產(chǎn)運營帶來相當大的危害，阻礙企業(yè)可持續(xù)性的健康發(fā)展。

由此可見，實現(xiàn)將計算機輔助設計與生產(chǎn)制造相結合，讓一次性輸入CAD系統(tǒng)中的各類信息能在后續(xù)環(huán)節(jié)（如CAPP、CAM）中被一再應用才能實現(xiàn)最經(jīng)濟的價值。企業(yè)需要做的就是將現(xiàn)有的CAD、CAPP和CAM輔助工具通過數(shù)據(jù)庫技術平臺和相關應用接口去進行有效集成，實現(xiàn)局部自動化到全局自動化的升級［3］。下面給出一種可行的3C集成方案，供參考，如圖2所示。

圖2 CAD／CAPP／CAM信息的集成

在實際研究和實施過程中發(fā)現(xiàn)，因為目前計算機同步技術的發(fā)展尚未全面，所以解決不同CAX（相關計算機輔助工具統(tǒng)稱）系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換仍然顯得有些困難。最主要是CAPP系統(tǒng)，因為企業(yè)間有不同的規(guī)范，就是在同一企業(yè)環(huán)境中，不同的工藝人員也會有不同的經(jīng)驗，制定出的工藝規(guī)劃差異很大。CAPP需要的是產(chǎn)品的設計和相應的工藝這兩種信息，無法從單一CAD中獲取，因此CAPP難以與CAD緊密集成，導致CAPP系統(tǒng)至今尚沒有形成真正有效的商品化軟件。

4.2 集成產(chǎn)品信息

產(chǎn)品信息是企業(yè)中生產(chǎn)對象信息的集合，它們被分別存放在CAD、CAPP以及CAM等系統(tǒng)中，如何科學而有效地去管理存于CAX中的企業(yè)全部產(chǎn)品的各種信息是解決各類問題的開始和根本。現(xiàn)在，大多數(shù)CAD、CAM提供商能提供集成化了的CAD／CAM系統(tǒng)，困難存在于怎么解決3C系統(tǒng)之間的集成。如前所述，由于CAPP工藝規(guī)劃本身的復雜性，導致CAPP系統(tǒng)幾乎無法從CAD系統(tǒng)中直接獲取它所需要的設計信息，所以3C的集成遇到了無法逾越的障礙［4］。

PDM系統(tǒng)能有效地幫助企業(yè)解決這一大瓶頸。首先，在PDM中建立一套企業(yè)的基本信息庫，它用于記錄如刀具、材料以及工藝等與產(chǎn)品信息有關的基礎數(shù)據(jù)。這樣，CAPP系統(tǒng)就無需再直接從CAD系統(tǒng)中獲得零部件的幾何信息，變成從PDM中獲取幾何信息和有關加工信息；接著依據(jù)零部件的相似性，實現(xiàn)從標準工藝庫中獲得相近的標準工藝，這樣就能快速生成該零部件的工藝文件，間接地實現(xiàn)CAD與CAPP系統(tǒng)的集成。此外，通過PDM系統(tǒng)，CAM也將能快時準確地獲得零部件的幾何形狀和工藝要求，進而分析產(chǎn)生出有關的刀具軌跡和加工代碼，并及時安全地保存于PDM中（圖3）。

圖3 利用PDM集成產(chǎn)品信息

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，PDM實現(xiàn)了產(chǎn)品全部信息的統(tǒng)一規(guī)劃管理，使得傳統(tǒng)的3C模式不再直接傳遞信息，取而代之的是要分別與PDM間傳遞信息，CAX都從PDM系統(tǒng)中統(tǒng)一提取所需相關信息，應用的結果也各自被放進PDM中。正是因為PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具備一致性特點，才能保證CAD、CAPP和CAM等數(shù)據(jù)能夠得到有效管理，這也真正實現(xiàn)了3C系統(tǒng)集成。

4.3 產(chǎn)品信息與經(jīng)營管理信息的集成

經(jīng)營管理信息是指企業(yè)中人、財、物、產(chǎn)、供、銷的信息。管理信息系統(tǒng)從早期的 MIS到 MRP，再到 MRPⅡ，以及發(fā)展到近期所出現(xiàn)的ERP，已經(jīng)實現(xiàn)了對企業(yè)經(jīng)營管理信息的全面管理［5］。

產(chǎn)品信息與經(jīng)營管理信息的集成是實現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)全方位管理的必由之路，是企業(yè)高速化健康發(fā)展的保證。ERP中許多信息來自3C系統(tǒng)。同樣，ERP也向3C系統(tǒng)傳遞相應的數(shù)據(jù)。如果CAX系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理缺乏系統(tǒng)化和標準化，那么大量的生產(chǎn)信息就需要通過手工方法輸入到ERP系統(tǒng)中，導致ERP無法及時從CAX中獲取正確數(shù)據(jù)。失去正確的數(shù)據(jù)來源，ERP提供的決策也就不可能科學地指導正常的經(jīng)營管理［6］。

PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品信息集成的核心，在實現(xiàn)全面科學管理產(chǎn)品各類數(shù)據(jù)的同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)向ERP系統(tǒng)傳遞各類經(jīng)營管理中所需的信息。PDM是3C系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)間信息傳遞的橋梁，它不僅實現(xiàn)了3C系統(tǒng)的集成，也實現(xiàn)了企業(yè)全局信息的集成。

在企業(yè)中各個CAX系統(tǒng)與ERP間的信息流動如圖4所示。產(chǎn)品的開發(fā)任務書、技術指標和修改任務書來自ERP系統(tǒng)，ERP將其傳輸?shù)紺AD／CAM系統(tǒng)，而后設計人員就可以根據(jù)ERP系統(tǒng)傳來的上述信息進行產(chǎn)品的設計和修改，滿足各方面要求。CAD以及CAM系統(tǒng)產(chǎn)生的圖形數(shù)據(jù)和加工屬性數(shù)據(jù)經(jīng)過PDM系統(tǒng)傳入CAPP系統(tǒng)，實現(xiàn)全局集成。企業(yè)中有關產(chǎn)品的信息除了來自3C外，還有來自CAT、CAQ和CAP等CAX系統(tǒng)。根據(jù)企業(yè)的人、財、物、產(chǎn)、供、銷資源信息，結合PDM系統(tǒng)提供的產(chǎn)品信息，ERP系統(tǒng)按照銷售計劃，制定出合理的采購和生產(chǎn)計劃，真正提高了整個企業(yè)管理水平，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)的綜合競爭能力［7］。

圖4 企業(yè)中各CAX系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)間的信息流

5 結語

現(xiàn)實企業(yè)中往往信息種類繁多，千頭萬緒，分別存放在幾個甚至十幾個子系統(tǒng)中。要把這些子系統(tǒng)一次直接集成在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫環(huán)境中，困難是相當大的。必須采用二次集成方法，即用PDM系統(tǒng)將產(chǎn)品信息集成，MIS系統(tǒng)將人、財、物的信息集成，MRPⅡ系統(tǒng)將產(chǎn)、供、銷的信息集成，然后在三個集成系統(tǒng)之間建立信息通道，從而實現(xiàn)整個企業(yè)全部信息的集成。無論從技術難度、實施周期和使用效果哪一方面講，二次集成的方法都更加現(xiàn)實。

［1］蔣玉娟.PDM 應用系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［D］.西安:電 子科技大學，2005.

［2］齊從謙.制造業(yè)信息化導論［M］.北京:中國宇航出版社，2003.

［3］李善平，劉乃若，郭 鳴.產(chǎn)品數(shù)據(jù)標準與PDM［M］.北京:清華大學出版社，2001.

［4］閔立軍.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的應用實施［D］.長春:吉林大學，2008.

［5］同秉樞，徐曉慧.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）實施中的存在問題及對策［J］.工程圖學學報，2002（2）:1～6.

［6］葛江華，隋秀凜，劉勝輝.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術及應用［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001.

［7］呂 民，王亞萍.集成化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術［M］.上海:上?？茖W技術出版社，2012.