随着计算机技术的推广和应用，企业自动化程度不断提高，国内许多企业已在 产品设计、制造及管理方面使用了CAD、CAPP、CAM和CAE等技术，对信息的管理变得更加重要，管理落后的问题日益突出。随着技术的进步，信息的数量及更新速度是以往所无法比拟的。不同的设计员对这些信息的掌握和运用是不同的。如何使用好这些信息，提高设计质量，将数据管理、网络通讯和数据控制结合在一起，有效管理与产品有关的信息，是目前企业对信息管理的迫切要求。
1 PDM的构架、功能及在集成系统中的应用
1．PDM(PRODUCT DATA MANAGEMENT)是一种数据管理和信息集成软件，作为计算机工业中发展最快的技术之一，PDM主要在企业中组织存取、控制所有的产品数据，将与产品整个生命周期相关的产品结构、开发过程和开发人员的信息都管理起来，它能有效地将产品从方案设计、理论设计、详细结构设计、工艺流程设计、生产计划制定、产品销售、维护直至产品淘汰的整个生命周期内各阶段的相关数据进行定义、组织和管理，保证产品数据的一致性、完整性和安全性，使设计人员、工艺员、材料采购人员和营销人员都能方便地使用有关数据。它是企业重构和发展的一项必不可少的重大基础结构技术。企业的各项先进管理计划的实施，如企业经营过程的重构、并行工程、ISO国际质量体系认证等也都离不开PDM。
2．PDM系统的构造框架可分为应用框架和数据框架。这种构架突出强调了系统的功能、界面、标准、方法及结构。
2.1 应用框架
应用框架涉及PDM系统内部应用的设计和构造，它由三层组成：应用层、系统服务层和网络层。
1) 应用层
应用层为用户提供各种应用功能及一致、友好的用户界面。它包括三个应用组件：
应用框架 数据框架
·环境管理棗全面控制应用功能单元的执行情况，为整个系统提供过程集成。
·应用功能单元棗提供用户执行各种功能所需要的能力。应用功能单元与其他应用一起构成整个系统应用。
·应用服务单元棗为系统应用的开发和执行及集成各种非PDM系统应用提供应用服务。应用服务单元独立于应用功能单元，以避免受应用技术变化的影响及减少软件开发费用和时间，提高代码可重用性，并在各应用间共享数据。
2) 系统服务层
系统服务层通过一致的接口以独立的方式提供访问分布式网络层的功能。它为存储在不同物理设备上的数据提供一致的逻辑表述。系统服务层独立于应用层，以避免数据位置变化时受到影响。它为用户提供一致的接口并允许应用层单元是可移植的、可互用的，它对功能和数据的物理位置是透明的。
使用系统服务层可保护在应用层软件上的投资。它允许改变数据表述而不影响应用层软件。系统服务层有五个组件：
·通讯服务棗提供独立于通讯网络单元的数据传输服务，它通过通讯网络单元传输数据。
·计算服务棗为系统中的各种计算设备提供接口。它还具有提供监视计算资源使用情况的能力。
·表达服务棗为所有输入/输出设备提供不依赖于设备的接口。为远端设备通过网络提供通讯服务调用
·安全服务棗为系统所有单元提供安全和管理功能。如检查、验证、访问存取控制、数据传输及存储保护等。
·数据服务棗为数据存储设备提供不依赖于设备的接口，这些设备通过网络进行物理配置。为远端设备提供通讯服务调用。对于客户机/服务器体系，为应用提供不依赖于物理存储设备的一致的数据逻辑视图。数据服务必须支持在数据框架中所描述的逻辑数据框架组成的主要单元。
3) 网络层
网络层提供基本的计算和通讯服务功能及对输入/输出设备的访问功能。这些设备包括数据存储设备和交互式终端及由通讯设施互联的各种计算机。这一单元最有可能由于技术的提高而产生变化。因而通过系统服务层提供的标准界面，其特征对于应用层单元必须是不可见的。网络层有三个组件：
·输入/输出棗提供从系统中发送和接收数据的功能。其硬件允许对各地的计算机系统进行操作。
·计算棗执行计算机指令，管理、控制指令和过程的执行情况。
·通讯网络棗提供在计算机间和I/O设备间传输数据的功能。该组件包括硬件设备和物理传输媒介，它们将计算机和各种硬件联成一个分布式计算环境。
2．2 数据框架
数据框架涉及逻辑数据结构的建立。PDM系统内部各应用间的数据基于这一框架实现共享。通过建立和维护一个基于整个企业公共数据模型的应用，以减少数据转换器的使用。这一策略对应用框架内各单元提出了各种要求。数据框架和应用框架构成了一个完整的PDM体系结构。数据框架也分三层：
1）应用层
应用层展示用户的数据视图。组成这一层的数据模型称为应用数据模型。几个应用可共享同一应用数据模型。应用间的数据共享通过下列方式完成：
·数据交换棗在不符合公共数据模型的应用间传输数据的过程。中间文件交换协议是不同应用数据模型间的桥梁。应用必须使用转换器以从协议中读写数据。
·视图映射棗在符合公共数据模型的应用间共享数据的过程。概念层的公共数据模型推动应用数据模型的发展。应用层和概念层的视图映射由接口软件提供。
2) 概念层
概念层表达了贯穿整个企业的公共数据视图，它为所有需要在系统内部应用间共享的数
据提供单一、一致的定义和描述。这种公共数据视图比应用层和物理层的视图更稳定。组成概念层的数据模型存储在数据仓库中。应用框架中各单元的配置、运行和管理所需的信息由数据仓库提供一致的定义。这些信息包括系统配置、应用信息和安全策略等。
3）物理层
物理层表达了数据库管理者的数据视图。这些数据存储在遍及整个企业网络的多个存储设备中，它包括记录或表的定义及在物理层和物理存储设备中移动数据的机制。物理层和概念层的视图映射由接口软件提供。物理层也提供下列信息：
·存储分配棗分割和复制数据以获得最佳系统性能。
·查询分配棗将查询和事物处理转换成任何数据服务单元都能理解的格式。
3．PDM的基本功能包括：电子仓库及文档管理、过程管理、产品构造和配置管理。
电子仓库是PDM最基本的功能。它一般建立在关系数据库的基础上，为用户和应用之间的数据传递提供安全性、完整性的保证。它提供生成、存储、查询、编辑和文件管理，允许用户快速访问企业的产品信息而不用考虑用户和数据的具体位置。
过程管理主要用来跟踪和控制用户对产品的设计修改过程，为自动化管理提供支持。
产品构造可最大限度地利用现有设计开发新的产品。
配置管理以电子仓库为底层支持，以材料名细表为组织核心，将定义最终产品所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织控制和管理。
在集成化的开发环境下，PDM作为集成框架的功能更为重要，它使所构建的集成环境具有良好的可伸缩性，使企业可以按需要来定做各种特定系统。通过PDM可实现企业生产和管理上的优化组合，对于企业决策也能提供极大的帮助。
4．CAD/CAPP/CAM集成系统信息复杂、联系紧密。在目前情况下，不同系统之间的数据交换问题尚未完全解决。在不同企业中，有着不同的工艺规范，企业往往依据自身的条件及传统，采用比较成熟的工艺技术。CAPP系统不仅需要产品的设计信息，还需要产品的工艺信息。但在许多CAD/CAPP/CAM系统中，CAPP系统从CAD系统中读取相关信息的能力 不足，许多工艺信息仍需用手工方式输入。
在产品开发与生产中，技术人员使用的是二维工程图纸，由于二维图纸的多义性，在设计及生产中不可避免地会出现错误。随着计算机及实体建模技术的飞速发展，以三维实体模型为基础的产品设计及制造成为大势所趋。CAPP、CAM、有限元分析、虚拟装配、运动分析等也需要产品的三维信息。
PDM系统可以把与产品整个生命周期有关的这些信息统一管理起来，它支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络和不同数据库。CAD、CAPP、CAM系统都通过PDM交换信息，从而真正实现了CAD、CAPP、CAM的无缝集成。
5．PDM的核心功能之一是支持工程设计自动化系统。它对下层子系统进行集中的数据管理和访问控制，通过过程管理提供工作流控制。基于PDM统一的总控环境下的各功能单元可实现多用户的交互操作，实现组织和人的集成、信息集成、功能集成和过程集成。
由于PDM的开放性，可实现产品的异地、异构设计。它对产品提供单一的数据源，并可方便地实现对现有软件工具及新开发软件工具的封装，便于有效管理各子系统的信息。它提供过程的管理与控制，为并行工程的过程集成提供了必要的支持。并行工程包括所有设计、制造、测试、维护等职能的并行考虑，PDM作为客户/服务器结构的统一信息环境，它提供了支持并行工程运作的框架和基本机制。以PDM作为集成框架的CAD、CAPP、CAM的面向并行工程的集成将更加有效。
PDM的功能及与集成系统的关系
2 实施PDM的关键技术
2．1 数据库管理系统
目前应用最广泛、技术最成熟的是关系型数据库。它们一般具有相对稳定的数据结构，在商业领域非常适用。但在工程设计领域，数据类型多样，结构复杂，信息多变，传统数据库不能完全适应这一领域的需要。面向对象的数据库是面向对象技术和数据库技术相结合的产物，具有抽象性、封装性、继承性、多态性的特性，可满足工程应用的需要，而且易于系统的扩展和维护，具有广泛的应用前景。现有的PDM 系统大都建立在关系型数据库系统之上，再加上一层面向对象的层而成。
2．2 并行工程技术
并行工程强调产品开发过程中的不同人员的协同工作，集成企业的所有资源，在进一步重组优化的基础上把产品信息和过程有机结合起来，并使设计过程可控，使所有开发人员的
工作协调一致，在产品设计初期既考虑与产品相关的所有因素，提高设计速度与质量。
2．3 产品建模
产品模型是指在给定产品的整个生命周期内，与该产品有关的所有信息的逻辑集成。产品数据模型是产品所有信息经抽象整理后建立的数据集合。产品数据建模的关键在于系统一致地表达数据间的相互联系。目前，这一领域的研究方向有基于特征、基于装配及基于STEP的产品模型。
2．4 成组技术
成组技术把相似的问题归成组，寻求解决这一组问题的统一的最佳方案。在机械制造方面，既为将多种零件按工艺的相似性分类，形成零件族，以期将小批量生产汇集成较大的成组生产量，获得接近大批量生产的经济效益。采用成组技术的关键问题是把各个零件分成族。目前使用最广泛的是分类编码成组。
3 结束语
PDM技术随着CIMS、并行工程、智能制造系统的发展而不断完善。它所涉及的领域已逐渐超出技术部门向生产、经营管理部门扩展。新一代PDM系统在开放性、系统集成和支持分布式计算能力上会更加成熟起来。
