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[文章]协同设计平台——PDM必由之路
2005-02-01 16:08:00  作者:  来源:《CAD/CAM与制造业信息化》
  • [文章]协同设计平台——PDM必由之路
 

    一、设计协同是PDM发展的必然趋势

    制造业企业面临的竞争压力越来越大,个性化、多元化的消费需求使得市场快速多变、不可捉摸。以前,一流产品的优势平均可以保持几年,而现在普遍的情况是只能维持几个月甚至几周。由于业务本身的发展速度比以前快得多,企业必须通过重新定义它们的产品开发流程,才可能长期更快地生产出更优秀的产品,并保持其竞争优势。

    另外,随着Internet的普及和全球化程度的提高,企业之间的竞争已经成为产品整个价值链的竞争。任何一个企业都不可能在所有业务上成为最杰出者,必须联合行业中其他上下游企业,建立一条经济利益相连、业务关系紧密的行业供应链实现优势互补,共同增强市场实力。

    2000年3月,3个距离遥远的工程小组曾在7天内合作开发出一辆新型赛车。他们分别从美国波士顿(侧重于动力系统)、德国汉诺威(侧重于底盘)和日本东京(侧重于车身)通过Internet,共享和访问到彼此的信息资源,全球数万人通过互联网观看了这场汽车设计实例。

    德国大众公司的设计工作有1200多名供应商的参与。Boeing 777客机项目作为90年代产品研发工作的成功范例,有238个多功能团队同时进行集中式协同研发,最终实现了研发周期缩短约50%的目标。

    纵观国内外优秀企业产品开发工作,已由个体化、串行流程的产品研发模式,转向上下游多方协同,兼顾设计、工艺、制造、客户、供应商、合作伙伴等并行的产品设计。信息交流在产品开发中越来越重要,“协同”已经成为当代产品研发策略的根本方向。

    PDM系统作为企业产品研发的基础管理平台,必须满足企业产品研发过程的不断变化,“协同设计的平台”已经成为PDM系统的发展方向。要满足这一要求,PDM系统必须实现以下三个方面的根本转变:

    1.从管理产品设计数据为核心向管理产品设计过程为核心转变

    传统的PDM以管理产品数据为核心,其主要功能是实现企业数据资料的管理,评价PDM系统成功与否的标准就是产品数据的安全性是否得到保证、借用关系是否清晰、数据查询是否方便等等。诚然,产品数据的管理对企业的意义非常重要,但随着企业信息化的不断深入和企业业务流程再造的逐步深化,PDM系统必须将重点转移到管理产品开发过程上来。企业的产品开发流程不断改变,以汽车设计行业为例,企业的管理体系先是建立在ISO9000的标准之上,后来又过渡到QS9000,现在TS16949则是主流和趋势。不同的管理体系对应不同的开发过程,这就要求PDM系统必须适应开发过程的不断变化,而且提供满足变化的开发过程的数据管理和过程管理要求,否则就可能成为新的“信息孤岛”,最终会被淘汰。

    2.从支持串行工作向支持并行工作转变

图1 并行的产品开发过程

    当代产品的开发过程已经从传统的串行方式逐步过渡到并行方式。以汽车设计为例,总体设计和各总成设计之间同步和交互非常频繁。在串行的工作方式下,要在20个月内完成一个新车型的开发无异于痴人说梦。并行工程的采用可以使不同阶段的工程设计人员同步进行开发,制造部门和供应商提前进行生产准备,从而大大缩短设计和制造周期。并行工程的应用已经使全新车型的设计周期缩短到12个月以内。

    PDM必须提供并行工程所需的高效率的数据管理、流程管理、知识共享、同步设计等功能,以满足并行开发的要求。

    3.从孤立模式向协同模式转变

图2 设计协同变得更重要

    以前产品开发更多的是企业内部的行为,但现在,越来越多的大型企业要求其供应商参与产品的开发,要求所有供应商、合作伙伴都在第一时间得到一致的产品信息,并利用这些信息展开实时的协同开发:包括查阅产品零件或装配模型,进行干涉检查,模拟运动仿真,实现远程评审,交流设计思想等。这将有利于减少工程变更、削减成本及加速上市时间。

    同样,PDM系统也必须实现从企业内部向整个价值链的扩展,一个建立在分布式架构基础之上的、基于Internet环境的、能实现本地和异地设计协同的PDM系统才能真正满足要求。

    二、设计协同的不同层次

    对不同的企业而言,设计协同的程度和要求不同,概括起来,设计协同主要包括以下几种层次:
设计者之间的沟通无时不在,随时的消息互发可以进行快速的沟通和反馈,邮件功能使得设计数据可以方便地作为邮件附件发送给相关人员。以满足最基本的沟通和协作要求。

    2.可视化协同

    可视化协同建立在浏览器基础之上,其最大的特点是可以实现数据的远程同步浏览,应用可视化协同,企业和供应商可以在Internet环境下召开设计会议,评审设计方案,浏览器提供测量、批注、圈阅、剖面生成、零件干涉检查等多种功能,使每个人都可以发表对设计的看法和意见。

    目前,实现浏览的方式有两种,一种是将数据文件下载到本地的目录下再进行浏览,这种方式可以实现较快速度的浏览,但数据安全无法保证。

    另一种是基于轻量化数据格式的浏览,数据文件不下载到本地,而是直接将服务器上的数据文件转换成轻量化格式进行浏览。这种方式兼顾安全性和浏览速度,技术难度较高,被领先PDM系统广泛采用。

    3.CAD平台下的实时设计协同

    最具应用价值的设计协同方式是支持CAD环境下的实时协同。CAD平台未能提供在设计过程中的消息传递和同步更新功能。不同设计者在CAD环境下设计时并不能实现真正的同步,数据必须保存入库后重新打开才能实现更新,设计更改的滞后难以避免。而在滞后的这段时间里,设计变更的影响可能无法评估,会导致难以预料的结果。举例来说:当零件工程师在三维CAD环境下删除零件上的一个孔时,装配工程师无法同步得到该零件的当前状态,他可能会在有孔零件的基础上设计(或装配)了一根轴。当下次打开该装配时,就会出现错误。对汽车等自顶向下的设计过程,这样的滞后有可能会导致整体设计的失败。

    要避免上述情况的出现,PDM系统必须提供能够在CAD环境下动态捕捉设计变更、把变更消息通知到相关设计者,并能在CAD环境下同步更新零部件的功能,即CAD环境下的实时设计协同。这对产品设计意义重大。

    三、i-PDM系统中的设计协同

    i-PDM系统是上海同捷数字化技术有限公司针对制造业和复杂产品设计流程企业开发的全新协同平台,系统建立在CORBA分布式架构和JAVA技术基础之上,具有先进的B/S架构,为制造业产品研发工作提供了基于网络协同的产品数据管理平台。

    同时,i-PDM系统提供多种实用的、经实际设计过程充分验证的设计协同工具,以满足不同层次的设计协同需求。

    1.邮件和消息管理——实现快捷、安全、高效的设计沟通

图3 邮件和消息管理

    1.消息传递和邮件互发

    邮件和消息工具满足基本的沟通要求,实现设计者之间的通信和消息传递。简捷的界面和操作方式,支持群组发送,自动消息通知,消息订阅,历史消息查询和管理等多种功能。

    系统内置的技术创新论坛和BBS社区,为设计者提供了在Web上进行消息发布和收集,技术研讨,信息交流的场所。

    2.严格安全机制上的轻量化格式数据浏览,实现远程可视化协同

图4 轻量化数据实现远程可视化协同

    通过内置浏览器,可以进行可视化协同,召开网络会议,进行设计评审。参加者可以是企业内部人员,也可以是客户和供应商。i-PDM系统的浏览采用的是轻量化数据格式以保证在Internet上的快速传递,数据不会下载到本机,没有安全漏洞。建立在浏览基础上的各种操作不会对数据本身产生影响,确保数据的安全性。

    与会者可以同步看到对数据的各种操作,图形的旋转、缩放同步显示,对数据的测量、圈阅和红线批注也是同步的。通过交换控制权,不同人员都可以对数据进行检查和发表意见,可以在本地操作,也可以在远程控制。

    3.CAD环境下的消息通知和零部件同步更新,实现CAD环境下的实时协同

    对于产品设计而言,更为重要的是设计过程中变更的及时获取和同步更新,即CAD环境下的实时协同。

图5 CAD环境下的实时协同

    更改的及时获取对设计非常重要。如图所示,装配工程师正在使用阀座零件进行装配,并且在阀座基础上进行其他设计,包括设计垫圈和装配连接螺栓。需要确保垫圈孔个数与阀座上平面孔数目一致,如果零件工程师对阀座的设计变更不能及时反馈到装配工程师这里,就会导致后续设计出现错误的结果。

    PDM提供CAD环境下的协同设计功能。确保设计变更的实时获取。当零件工程师的设计改变时(比如将孔数量由六个改变为三个),正在使用该零件的所有装配都会同时得到消息通知,选择更新后,系统会在CAD中自动更新零件,在该零件基础上的后续设计(如垫圈孔)也会同步更新。



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