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产品数据管理原理与应用

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《产品数据管理原理与应用》阅读笔记

概述

PDM

  • 产品数据管理（PDM，product data management）：满足PTQCS（设计生产产品 product，缩短上市时间 time，保证品质 quality，降低成本 cost，提供售后服务 service），管理所有与产品相关信息和与产品信息相关过程
  • 将所有与产品相关的信息和所有与产品有关的过程集成，利用数据库实现信息的生成、存储、查询、控制存取、编辑、恢复、检查、追溯
  • 其他应用通过接口、封装等方式作为对象集成进来
  • 功能：
    • 电子仓库与文档管理——核心，为存取数据提供安全的控制机制，允许透明访问全企业的产品信息
    • 工作流与过程管理——控制用户之间的数据流向
    • 产品结构与配置管理——物料清单BOM为核心，将最终产品的工程数据和文档联系起来；按产品视图组织产品结构，不同部门按需要组织产品结构
    • 项目管理——基于工作流，包括了项目与任务的描述、成员组成和工作分配、工作流程、时间管理等
    • 零件分类管理——以编码的方式，分为标识码和分类码
    • 系统定制与集成

Teamcenter

  • 体系结构（两种）
    • 两层：客户端层+资源层
    • 四层：客户端层+web层+企业层+资源层；每一层为上一层提供服务
      • web层：通过 teamcenter 服务器提供所有的 teamcenter 功能
      • 企业层：负责业务逻辑、安全规则、数据库存取；数据以 PLM XML 的格式传入企业层
      • 资源层：直接与数据库和os交互
  1. 业务流程阶段分类，并确定各个阶段的数据
  2. 数据的层次关系
  3. 确定各个数据的覆盖范围
  4. 企业内的数据流动过程

电子仓库与文档管理

基础

  • 元数据：数据的数据，关于数据的组织、数据地址和关系的信息

    • 统一的格式，规范化方式描述数据
    • 可移植
    • 一般是层次的树状结构
      • 信息资源基本内容的描述——标题、摘要、关键字
      • 信息资源的获取方式——资源的分发者信息、资源的获取地址
      • 描述元数据的维护信息——元数据标识、维护方、创建和更新日期、更新频率

  • 产品相关信息 = 各种主记录 + 各种文档：主记录描述对象的属性；主记录和文档通过元数据关联——例如，主记录定义了零件号、中文名、零件材料等属性，元数据还有一个位置地址属性指向物理数据的引用指针，二者根据零件号建立关系，主记录根据元数据和文档建立联系

  • 电子仓库：PDM 中实现特殊存储机制的元数据库和管理系统，保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据，以及元数据指向物理数据、文件的指针；是服务器为文档的存储专门设置的区域，把文档存放在专用存储区中或从中取出，并在存取过程中产生元数据

    • 三种电子仓库
      • 集中式——存放物理文件的文件系统、元数据管理库、数据记录管理库放在同一个服务器上
      • 分布式——同一个电子仓库对应多个分布在不同计算机上的文件系统与目录
      • 虚拟式

  • 文档管理：企业的信息以文档的形式存在，文档管理以文档的内容作为管理对象。

    • 功能：文档操作、文档版本控制、文档审核时的格式转换和圈阅、文档的复制删除移交等
    • 包括数据文件、表格文件、多媒体文件、图形文件等

  • 电子仓库与文档管理关系

    • 如果是数据库管理，则提取文件描述信息后添加到数据库表格，即可将数据库的每一个记录和一个文档联系起来
    • PDM 下，首先通过规则约束库进行约束检查，只有符合操作权限用户才可将文档存入电子仓库。文档的元数据存入元数据库，具体文件放入指定文件系统的相关路径，物理数据打散后存入指定数据库。
    • 对用户屏蔽了文件实际的存储物理位置

Teamcenter的产品数据（汽车企业为例）

零组件业务对象基本结构包括 Item——业务对象各个版本都使用的全局数据，Item Master(Form)——存储用户业务属性数据的表单，Item Revison——特定版本使用的数据，Item Revison Master(Form)

  • Item 表示产品和相关零部件，不分大小。描述一个实物。系统以 Item 为中心组织所有与零部件相关的设计数据，并标识不同版本对其技术的变更状态，用于追溯
    • 通过 teamcenter 客户端创建
    • 通过 NX、Catia Manager 的集成客户端界面创建
  • Item Reversion：一个 Item 至少有一个零组件版本；系统通过版本来记录零组件的更改情况，每有产品归档，则生成一个新的版本；修改过去版本需要其他操作
    • 没有归档钱的修改，称为 Version，课通过签入、签出的方式修改与保存
  • 系统使用表单将属性信息直接存入关系型数据库；系统提供了 Item 和 Item Reversion 预先定义的属性和用户自定义属性的方法
  • 状态标识了一个 Item Reversion 不可修改/可修改
    • 发放 Released：数据已经归档，用户只能读
    • 流程中 In-Process：数据处于流程审批，必须经过许可才能修改
    • 工作状态 working：此类数据不固定，经常修改
  • 数据集：每个产品对象都有一些来自不同应用的数据文件描述其不同方面的信息，数据集是管理（存放）这些文件的对象，不同格式的文件对应不同类型的数据集
    • 一个 dataset 可与多个 tool 关联，一个 tool 对应相关的应用软件，即可用多种软件编辑
    • dataset 中的文件对象称为命名引用 named reference，定义了管理的文件格式（文件形式、扩展名等）
  • Home：用户的根文件夹；Newstuff：默认存放临时对象；Mailbox：接收其他用户发送的邮件
  • Item/Reversion 与产品数据的关系 Relation：
    • 规范关系 specification：只能用于 Reversion
    • 需求关系 requirement： Item 和 Reversion 必须满足的准则
    • 表现关系 manifestation：某一特定时刻 Item、Reversion 在某些方面的快照
    • 引用关系 reference：数据与 Item、Reversion 之间未定义的关系
  • 只能对有权限的数据删除，如果不能删除，则数据对象被引用（被签出、状态为流程中/流程状态）
  • 如果数据对象被签出，其他用户不能修改该数据的内容
  • 系统通过 Item 组织数据，各个 dataset 以不同的关系 Relation 挂在 Item Reversion 共同表示一个完整的设计单元

数据建模

  • BMIDE 可以扩展数据模型，将用户自定义的数据对象加到 Teamcenter 默认的数据对象之上
  • 数据模型对象被保存到模板（或者说，解决方案）中，模板为应用程序服务
  • 用户利用 BMIDE 创建数据模型对象时，数据模型就已经保存到自己的模板中
  • 最后，通过 Teamcenter Environment Manager 将模型打包
  • 注意
    • 只有一个版本是工作版本
    • 通过设置深复制规则，将 Item Reversion 下的部分文档复制到新对象中
    • Item ID 是系统识别 Item 的唯一标识，编码方式分为：有意义的编号和无意义的流水号，可设置命名规则
  • 流程如下（以建立一个新的数据模型 DesignPart 为例）
    • 新建业务对象并添加属性
    • 创建 Item ID 和 Reversion ID，附加命名规则
    • 定制 UOM（个人理解为计量单位）
    • 创建 LOV
    • 发放工作版本
    • 设置深复制规则
    • ……

产品结构与配置管理

基础

  • BOM（Bill of Material）

    • 物料清单，即产品结构表，将产品的原材料、零配件等拆解，将各个单项的物料代码、品名、规格、损耗等按制造流程记录下来，列为一个清单
    • 广义的 BOM 为产品结构+工艺流程：
      • 先确定工艺流程
      • 描述各个工序中使用的物料
      • 子物料还有对应的生产子流程
      • 根据生产组织方式决定 BOM 的层次
    • 扩展的 BOM：又包括了设备、人工、资金等资源

  • BOM 是一个结构化的表，还包含了零部件的装配数、特征参数、技术文档和图形文档等

    • 由于部件使用情况的复杂性，零部件的借用关系使 BOM 数据成网状结构（部件、子部件等）
    • 产品的 BOM 结构具有层次关系，且有单父多子和多父多子的情况
    • 不同零部件的特征参数不同
    • BOM 需要有版本管理功能

  • 梳理为树状结构

  • 常见 BOM 数据结构

    • 单层 BOM：装配和被装配关系，单父单子，字段：父件代码、子件代码、装配数量、id
    • 多层 BOM：详尽记录从成品到部件的每个层次的配置关系，字段：产品代码、子件代码、装配数量、层次号、id
    • 复合型 BOM：单父单子，字段：产品代码、父件代码、子件代码、装配数目、层次号
    • 矩阵型 BOM：对角线对称的方阵，$a_{ij}$为0时，部件 i 和部件 j 之间没有装配关系；小于 0，被装配，大于0，正向装配
    • 二叉树 BOM：类似单层 BOM

  • BOM 分类

    • EBOM：设计部门的数据；产品设计——产品结构、明细表、汇总表、产品使用说明书等
    • PBOM：工艺设计部门根据 EBOM 生成工艺计划、工序信息等，计划 BOM，用于产品预测
    • MBOM：根据 PBOM 设计具体的装配步骤，包括材料定额、装配顺序等
    • CBOM：财务报表，成本 BOM
    • EBOM 主要来自 CAD 系统的设计信息，PBOM 来自 CAPP 系统的工艺信息
    • EBOM 反映产品的组成，MBOM 反映产品制造层次和制造过程

  • 产品结构管理

    • 建立产品生命周期中各种功能与应用系统的联系，主要包括：产品结构树的建立、文档关系管理、产品版本管理

    • 产品结构树：

      • 按部件分解，直到零件为止，形成分层树状结构
      • 各个节点属性包括零部件的属性以及主文档的属性

    • 文档关系管理

      • PDM 系统以产品结构为基础管理与零部件相关的文档，每一种部件定义一个文件夹存放相关文档
      • 通过关联将不同产品结构树下的对象连接起来

    • 产品版本管理

      • 版本包含了设计对象在当时的全部信息，以及该版本设计对象与相关联对象的联系——如零部件对象版本与文档版本的关联性

      • 线性版本模型和树状版本模型，后者可用于多种设计方案的情况

      • 根据设计对象的状态，版本也有对应的状态

        • 工作版本只能由设计者修改，其他用户不能访问/引用
        • 提交版本（不能修改）放到共享电子仓库，其他用户可查看，不能引用
        • 发布版本放到专用的电子仓库，不能修改，可以查看

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  • 产品配置管理

    • 构成产品的零部件会经历多次修改，有的零部件会有很多版本/一个产品由不同零部件结构/一个产品的零部件版本不同

    • 根据产品结构，选择零部件将其按某种组合规则编组，形成一个具体的产品——产品配置

    • 配置规则：

      • 变量配置规则

        • 零部件某个属性有多个可选项
        • 根据变量取值确定具体的 BOM 本体结构
        • 配置条件近似逻辑运算

      • 版本配置规则

        • 根据版本和版本状态配置

      • 有效性配置规则

        • 各个版本的生效时间、有效时间不一样，零件的有效个数不同

        • 根据有效性的取值确定 BOM 本体结构的配置

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Teamcenter中的产品结构与配置管理

  • 产品结构与配置管理对应 TC 的结构管理器 structure management 模块
  • 基本概念
    • BOM 视图：TC 中一种具体定义零组件信息的数据对象，存放零组件的装配结构——必须依附于零组件
    • BOM 视图版本：TC 中一种具体定义零组件版本信息的数据对象，存放零组件版本的装配结构
      • 必须依附于零组件版本，此时说明这个零组件版本是一个装配件
      • 针对不同的用途，TC 定义了不同的视图分别表示
      • 也可以为一个零组件版本创建多个不同类型的 BOM 视图版本
    • 非精确装配
    • 精确装配
    • 事例：添加一个零组件版本到一个装配件时，就创建了一个零组件版本到上级装配件零组件版本的一个事例（一个装配关系）
    • 度量单位
    • 装配数量
    • 标注
  • 产品结构与配置管理
    • BOM 编制与维护
      • 创建零件间使用关系
      • 显示结构管理器待处理标记
      • 重复件打包
    • BOM 比较：确认零部件的更改情况，验证零部件在不同 BOM 的一致性（数量、版本、版本变化、BOM视图差异等）
      • 比较层次：单层——只比较产品结构的第一层，多层——先对顶层比较后比较子装配件，最底层——只比较最底层的零件，忽略中间层次的部件
    • 产品配置
      • 使用制约条件、互斥条件、关联条件、选项条件等进行配置
      • 定义 BOM 结构
      • 创建选项后，将选项的值以“变量条件”的形式添加上去
      • 配置值之间的约束关系，通过“选项约束”定义，即定义“主要特征”和“小特征”之间的关联关系
      • 设置规则检查，用户可定义哪些选项值不能同时选择
    • BOM 版本与状态管理
      • 根据版本所处状态可形成不同的配置，通过将版本规则加入到产品结构中，用户可获得符合条件的零部件版本
      • TC 有 8 种版本控制类型
      • 结构管理器中默认设置了一些版本规则

工作流与过程管理

基础

  • 定义和控制数据操作的基本过程，并维护已有的工作流
  • 基本概念
    • 产品全生命周期：由一系列的有序状态组成，如审批、发放、生产、使用等
    • 过程：从一个状态到另一个状态时，要进行的操作+规则集合
    • 工作流程
    • 电子表单：每个工作流有一个电子表单，记录业务流程的信息，是产品数据的一部分；包括：审核人意见、归档产品数据的元数据、流程中操作人的签名
  • 类型
    • 任务管理
      • 管理某人在某时对什么数据对象做了什么处理，对哪些数据产生影响，应当通知哪些人
    • 工作流管理
    • 任务历史管理
  • 工作流程管理
    • 工作流程用流程图表示
    • 每个节点代表一个工作步骤，需要设定属性——用户、意见、期限、启动条件与通过条件
      • 用户：任务人员，可将属性设置为“运行设定”
      • 意见：当前节点是否通过——批准、否决、退回等
      • 期限：完成工作的期限
      • 启动条件：上一节点（组）的反馈是否满足条件
    • 相关功能（略）
  • 工程变更
    • 引起产品与相关产品、文档等的修改
    • PDM 中的更改管理

Teamcenter中的工作流与过程管理

TC 的工作流与过程管理模块对企业的工作过程或活动进行管理，可以创建、执行、监督和控制串行、并行、混合的工作流程

  • TC 中，新建的 Item Revision 处于 Working 状态，对 Item Revision 下定义的 dataset 与其关联，完成操作后随 Item Revison 共同提交一个审批流程，并获得对应的发放状态
  • 基本概念
    • 流程 Process：
    • 流程模板 Process Template：

Teamcenter中的工程更改

零件分类管理

基础

Teamcenter中的分类管理

PDM 系统集成

项目管理

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