產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM? Product Data Management）是指企業(yè)內(nèi)分布于各種系統(tǒng)和介質(zhì)中關(guān)于產(chǎn)品及產(chǎn)品數(shù)據(jù)的信息和應(yīng)用的集成與管理。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理集成了所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息。企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效益取決于有序和高效地設(shè)計(jì)、制造和發(fā)送產(chǎn)品。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理有助于達(dá)到這些目的。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是幫助企業(yè)、工程師和其他有關(guān)人員管理數(shù)據(jù)并支持產(chǎn)品開發(fā)過程的有力工具。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)保存和提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造所需要的數(shù)據(jù)信息，并提供對(duì)產(chǎn)品維護(hù)的支持，即進(jìn)行產(chǎn)品的全生命周期的管理。　

1 研究背景

1.1制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

制造業(yè)發(fā)達(dá)是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)強(qiáng)盛的標(biāo)志。隨著科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步，電子、信息及自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使生產(chǎn)得到了巨大發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)亦變得愈來愈激烈，競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)著整個(gè)社會(huì)飛速前進(jìn)，同時(shí)給企業(yè)造成了嚴(yán)酷的生存環(huán)境。

企業(yè)要力爭(zhēng)在最短時(shí)間(T)內(nèi)、消耗最少的資金(C)、生產(chǎn)出滿足市場(chǎng)需求(Q)的產(chǎn)品。市場(chǎng)的需求在不斷變化，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能的需求越來越苛刻，從而使新產(chǎn)品的研制變得越來越復(fù)雜。然而，產(chǎn)品的頻繁更新對(duì)企業(yè)本身來說也帶來一些問題：需要在再設(shè)計(jì)(Redesign)、企業(yè)過程的調(diào)整(BPR)等包括設(shè)備改造及制造上不斷投資。其中開發(fā)費(fèi)用基本上與時(shí)間成正比，即開發(fā)周期越長，投資越多。這種因素也促使企業(yè)采用各種手段縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

因此，世界各國的企業(yè)都面臨著嚴(yán)重挑戰(zhàn)：如何縮短日趨復(fù)雜產(chǎn)品的開發(fā)周期以占有市場(chǎng)、并降低成本！如何去適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求，對(duì)企業(yè)進(jìn)行重組，不斷以高質(zhì)量、低成本、快速開發(fā)新產(chǎn)品等手段，在競(jìng)爭(zhēng)中求生存和發(fā)展，已成為企業(yè)共同追求的目標(biāo)。

為了達(dá)到上述目標(biāo)，企業(yè)不斷強(qiáng)化了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的措施，由此又引發(fā)了新的問題。　

1.2企業(yè)信息化過程中的問題

如圖1所示（t軸表產(chǎn)品開發(fā)周期長度，I代表信息量）隨著各種先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，產(chǎn)品開發(fā)周期在縮短，但信息量卻在成倍增加，這說明信息在企業(yè)中已占據(jù)愈來愈重要的位置。　

企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息化，標(biāo)志著企業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，信息化最有效的應(yīng)用在于支持企業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，信息由企業(yè)創(chuàng)建，成為一種新的企業(yè)資源，其利用程度（信息創(chuàng)建、流動(dòng)的速度與重用的程度），有效的管理（存取，版本）就成為企業(yè)信息化的新的任務(wù)：

·信息共享程度。企業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助工具大都是一些離散孤立的系統(tǒng)，由于這些互不兼容的軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式不一致，存儲(chǔ)介質(zhì)亦是各種各樣，再加上人員組織管理的不同，這一切使得企業(yè)無法在管理設(shè)計(jì)、工藝和制造部門之間以及相關(guān)企業(yè)間甚至企業(yè)與貿(mào)易間有效地傳遞數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)信息共享。企業(yè)應(yīng)采用更為先進(jìn)的方法來管理和協(xié)調(diào)整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)直到制造過程。

·提高信息傳遞速度。大部分企業(yè)的信息傳遞主要是通過書面文件、報(bào)表及電話聯(lián)絡(luò)方式。設(shè)計(jì)開發(fā)的上游部門無法及時(shí)與下游過程進(jìn)行信息交換與共享，各部門不能及時(shí)地了解設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的變化，因而產(chǎn)品的研制開發(fā)時(shí)間長，企業(yè)應(yīng)采用有效手段來跟蹤檢查整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造的進(jìn)展。

·有效的信息管理。雖然企業(yè)采用計(jì)算機(jī)輔助工具在一定程度上實(shí)現(xiàn)了繪圖和設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)化，但是仍然依賴紙質(zhì)文檔的管理，由于缺乏有效的文檔管理，不能有效地利用已有的設(shè)計(jì)資源。

·要求先進(jìn)的相適應(yīng)的信息基礎(chǔ)設(shè)施（計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)支撐環(huán)境）。在數(shù)據(jù)管理方面，企業(yè)仍然停留在使用大型商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的層次上，由于這些數(shù)據(jù)庫不能有效地管理圖形、圖像等非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，更無法實(shí)現(xiàn)過程管理、配置管理以及對(duì)應(yīng)用工具的集成，從而不能滿足在異構(gòu)與分布式計(jì)算機(jī)環(huán)境中使企業(yè)內(nèi)各類應(yīng)用實(shí)現(xiàn)信息集成、功能集成和過程集成。

·提高應(yīng)用集成系統(tǒng)效率。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，幾乎任何兩個(gè)不同的應(yīng)用軟件都不可直接分享或交換產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，CIMdata公司指出：目前在企業(yè)中每天大約有1/3到1/4的設(shè)計(jì)、管理工程技術(shù)人員不是專心于自己的本職工作，而是開會(huì)、討論、等待或處理各種信息；美國的調(diào)查表明，由于設(shè)計(jì)制造缺乏產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，導(dǎo)致產(chǎn)品工時(shí)增加20%，成本上升10%。因此提高應(yīng)用集成系統(tǒng)的效率，其核心為各應(yīng)用系統(tǒng)間可互操作性。 #p#分頁標(biāo)題#e#

早在七十年代，美國的Joseph Harrington 博士就根據(jù)計(jì)算機(jī)越來越強(qiáng)大的信息處理能力和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展情況及其在制造業(yè)廣泛的應(yīng)用前景，首先提出了計(jì)算機(jī)集成制造 (CIM, Computer Integrated Manufacturing) 的概念，其核心思想就是強(qiáng)調(diào)在制造業(yè)中充分利用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的集成。而近年來提出的并行工程 (CE, Concurrent Engineering) 的概念則是強(qiáng)調(diào)在CIM信息集成的基礎(chǔ)上，在制造業(yè)中采用并行處理的方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程的實(shí)施，克服了傳統(tǒng)的順序工程在設(shè)計(jì)時(shí)不能及早考慮制造過程、支持環(huán)境、質(zhì)量保證和設(shè)計(jì)開發(fā)周期長等問題，使得企業(yè)開發(fā)的產(chǎn)品能夠及早地以低成本投放市場(chǎng)，并很好地滿足用戶的需求，以期獲得強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力；1994年開始的美國NIIIP（National Industry Information Infrastructure Protocol）項(xiàng)目，則把目標(biāo)定在不同應(yīng)用系統(tǒng)間跨因特網(wǎng)解決產(chǎn)品信息的共享與交換。為了達(dá)到更加有力地支持并行工程的目的，從產(chǎn)品信息角度看必須要有一個(gè)更新的概念和方法來滿足這些需求。　

1.3解決的對(duì)策

針對(duì)上述存在的問題，企業(yè)在已有一定的計(jì)算機(jī)輔助工具的基礎(chǔ)上，需要有一個(gè)統(tǒng)一的工具從宏觀上將各種應(yīng)用軟件集成起來，并對(duì)其產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制；要用先進(jìn)的信息管理手段支持團(tuán)隊(duì)的異地協(xié)作，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的安全、可控，并可以跟蹤產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度及適應(yīng)數(shù)據(jù)的頻繁修改等。換句話說，隨著各自動(dòng)化“孤島”變大變強(qiáng)，它們也就把它們自己置于更大的海洋之中了，相互之間溝通不夠，將大大限制它們能力的發(fā)揮，現(xiàn)在已到了將它們連結(jié)起來的時(shí)候了，如圖2。 

這就是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的思想，圖3和4從數(shù)據(jù)流的角度示出了企業(yè)有無產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM, Product Data Management）系統(tǒng)的區(qū)別。

沒有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)流可能很復(fù)雜，一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)可能存儲(chǔ)在好幾個(gè)地方，這使得檢索更加繁瑣；特別是當(dāng)某一處從另一處獲取數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)發(fā)生了改變，比較難以保證數(shù)據(jù)的一致性。而有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)則將使上述問題簡(jiǎn)化并可解決一系列相關(guān)問題，為CIMS和并行工程實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。

總之，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展和普遍應(yīng)用，使得產(chǎn)品開發(fā)過程各階段計(jì)算機(jī)化，要求和推動(dòng)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的產(chǎn)生和發(fā)展。　

2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基本概念

2.1 產(chǎn)品信息的產(chǎn)生和發(fā)展

產(chǎn)品是指人造品，產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)銷售而成為商品，企業(yè)通過產(chǎn)品的附加值經(jīng)營而獲取利潤。信息是用以在通信中對(duì)事實(shí)、過程、概念、思想的表達(dá)或描述。而數(shù)據(jù)則是信息的符號(hào)化表示，這里的符號(hào)有自己的特定集合。為了能夠更加明確地說明問題，給定如下關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的定義：

產(chǎn)品數(shù)據(jù)是關(guān)于產(chǎn)品的一個(gè)或一組事實(shí)、概念、相關(guān)過程和要求的形式化描述，在產(chǎn)品周期內(nèi)使之適合于計(jì)算機(jī)處理。

產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。是唯一完整定義、描述產(chǎn)品的數(shù)據(jù)。在使用CAD/CAM系統(tǒng)時(shí)，產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)唯一地由CAD系統(tǒng)產(chǎn)生并提供給產(chǎn)品全生命周期使用。

產(chǎn)品信息由來已久，但在早期工匠制造時(shí)代由于：

(1)設(shè)計(jì)制造過程是統(tǒng)一的，并由個(gè)人獨(dú)立完成，相互配合協(xié)商不重要，因此

有關(guān)產(chǎn)品的信息表達(dá)和交換不被重視；

(2)由于注重依靠經(jīng)驗(yàn)與技能，制做過程和方法的記述不完整，有時(shí)關(guān)鍵地方故意忽略，因而信息表達(dá)也不完整。

但到了近代特別是現(xiàn)代，由于科學(xué)進(jìn)步的促進(jìn)和社會(huì)需要，制造業(yè)飛速發(fā)展迎來了大工業(yè)化時(shí)代，產(chǎn)品信息的表達(dá)和管理也隨之發(fā)生巨大變化如圖4。

從圖中的信息管理狀態(tài)和設(shè)計(jì)制造技術(shù)關(guān)系可以看出現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展迅猛，這一切與引入了電子計(jì)算機(jī)密不可分。在大批量生產(chǎn)時(shí)代主要的設(shè)計(jì)方法還是依靠圖紙傳遞設(shè)計(jì)信息，設(shè)計(jì)勞動(dòng)強(qiáng)度大、工期長，二維平面描述與三維實(shí)體之間存在映射轉(zhuǎn)換。隨著計(jì)算機(jī)廣泛深入的應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)造型的CAD等先進(jìn)工具被引入制造業(yè)，伴隨著CAD等應(yīng)用的逐步拓展，生產(chǎn)的組織與質(zhì)量獲得極大提高，各局部信息自動(dòng)化管理隨之產(chǎn)生。并行工程思想、智能制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)信息的要求愈來愈高，信息流已先于其他流在企業(yè)內(nèi)部流動(dòng)，信息集成化管理時(shí)代到來，信息的表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)凸顯重要。不遠(yuǎn)的將來隨著敏捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的發(fā)展，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化信息分布交換與處理的時(shí)代即將到來。 #p#分頁標(biāo)題#e#

2.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的形成

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)是從CAD/CAM和工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域產(chǎn)生出來的。自80年代中期以來，人們就已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)到了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的作用。最初，是以協(xié)調(diào)制圖的存儲(chǔ)和檢索的文件管理方式建立系統(tǒng)，來跟蹤由CAD/CAM產(chǎn)生的繪圖；接著，加進(jìn)修訂功能以便使用者能更好的管理設(shè)計(jì)變化；其后，又增加了將圖形文件與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中相關(guān)信息鏈接起來的能力。由于那時(shí)需求尚比較單一及片面，因此人們根據(jù)自己的理解、自身特點(diǎn)及所面對(duì)的應(yīng)用問題，有的強(qiáng)調(diào)繪圖文件的管理，有的著重與MIS軟件的銜接，有的希望解決一些工作流管理的問題，也有的急于將重要的研發(fā)數(shù)據(jù)納入到數(shù)據(jù)庫之中。

進(jìn)入九十年代中后期，人們才逐步認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的重要性。如果說當(dāng)時(shí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的需求及功能是一頭大象的話，那么人們的對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理認(rèn)識(shí)就有點(diǎn)兒像“盲人摸象”，各自找到了一些各自的感覺。單從名稱上就可以看出這種特點(diǎn)： DM(Document Management)、EDM(Electronic Document Management、Engineering Data Management)、IM(Image Management)、Work flow、CM(Configuration Management)、TDM (Technical Data Management)、EDL(Engineering Data Lib)、TIM(Technical Information Management)、DMCS(Data Management Control System)等等。目前，由于新的制造模式的發(fā)展與應(yīng)用，如CIMS、并行工程、虛擬制造等，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理對(duì)企業(yè)作為一個(gè)集成系統(tǒng)運(yùn)行的重要性，可以認(rèn)為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是適用于企業(yè)過程、組織方式的技術(shù)，具有強(qiáng)烈的企業(yè)運(yùn)行模式的背景。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理譯自英文Product Data Management直接含義可理解為管理一切與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理要包含所有與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的設(shè)計(jì)信息(不僅僅是工程圖紙)，并使它們可被所有參與產(chǎn)品開發(fā)的人員(不僅僅是技術(shù)人員)訪問。關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的定義尚未有統(tǒng)一的定論，我們認(rèn)為D.Burdick論述得較為精辟，他給出的PDM定義為：

·PDM是在企業(yè)范圍內(nèi)為設(shè)計(jì)與制造構(gòu)筑一個(gè)并行化產(chǎn)品協(xié)作環(huán)境的關(guān)鍵使能器。

·一個(gè)成熟的PDM系統(tǒng)能夠使所有參與創(chuàng)建、交流、維護(hù)設(shè)計(jì)意圖的人們?cè)谡麄€(gè)產(chǎn)品生命周期中自由共享與產(chǎn)品相關(guān)的所有異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括圖紙與數(shù)字化文檔，CAD文件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理實(shí)際上是企業(yè)計(jì)算機(jī)信息化發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的各專業(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)化到一定程度，必然要遇到信息集成的問題，一般的系統(tǒng)難以承擔(dān)此任。唯有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)才能以前所未有的更大更完整的視圖展示產(chǎn)品、過程與人員的關(guān)系。它橫跨企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)全過程直至產(chǎn)品全生命周期，它縱向深入到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的各個(gè)層面直至產(chǎn)品零件的各個(gè)側(cè)面，它從信息共享等方面有力地支持并行工程，它為產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)（Teamwork）的每一個(gè)成員角色提供更加完備的服務(wù)；特別是在支持設(shè)計(jì)重用方面它能發(fā)揮明顯的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)則是按照產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理思想實(shí)現(xiàn)的軟件。

企業(yè)組織的分散化也使分布式系統(tǒng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的方向。從技術(shù)角度講，分布式系統(tǒng)是由多種計(jì)算資源，以一定的互聯(lián)方式組成的，開放式的，多平臺(tái)的，可互操作的，合作的系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮欢ǚ秶姆?wù)。一個(gè)分布式系統(tǒng)內(nèi)部資源的位置對(duì)用戶來講是透明的，任何用戶只要具備關(guān)于所用系統(tǒng)最基本的知識(shí)，就可在任何地點(diǎn)、任何時(shí)候訪問并使用系統(tǒng)中的任何資源。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的內(nèi)涵是集成并管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息與過程。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理在企業(yè)范圍為設(shè)計(jì)與制造建立一個(gè)并行化產(chǎn)品開發(fā)協(xié)作環(huán)境。它視整個(gè)企業(yè)為一體，可跨越整個(gè)工程技術(shù)群體，是加速產(chǎn)品開發(fā)的使能器。它也是在分布式企業(yè)管理模式的基礎(chǔ)上，與其它應(yīng)用系統(tǒng)建立直接聯(lián)系的重要工具。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理依據(jù)全局產(chǎn)品信息強(qiáng)調(diào)共享的觀點(diǎn)，擴(kuò)大了產(chǎn)品開發(fā)建模的含義。它為不同地點(diǎn)、不同部門的人員提供了一個(gè)協(xié)同工作環(huán)境，使其可以在同一數(shù)字化的產(chǎn)品模型上一起工作。 #p#分頁標(biāo)題#e#

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理如同面向?qū)ο笠辉~一樣，被當(dāng)做時(shí)髦的語言，有被濫用的趨勢(shì)。本文將試圖對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的模型作出嚴(yán)格的描述。產(chǎn)品的定義（模型），產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理模型，與計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)設(shè)施（環(huán)境）所組成的共同模型將在以后章節(jié)中加以討論。

今后如無特別說明所討論的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理適用的對(duì)象都是限定在離散化機(jī)械制造領(lǐng)域范圍內(nèi)。

2.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在企業(yè)中的地位

可以從以下幾方面來看產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中的作用：

1）．PDM是CAD/CAPP/CAM(3C)的集成平臺(tái)。目前已有許多性能優(yōu)良的獨(dú)立CAD、CAPP、CAM系統(tǒng)，它們分別在各自的領(lǐng)域里發(fā)揮了重要作用。但是這些各自獨(dú)立的系統(tǒng)之間不能相互進(jìn)行信息的自動(dòng)傳遞和交換。因?yàn)橹挥挟?dāng)CAD的信息能在后續(xù)環(huán)節(jié)（如CAPP、CAM中）一再被應(yīng)用，才是最經(jīng)濟(jì)的，所以實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

目前，PDM系統(tǒng)是最好的3C集成平臺(tái)。它可以把與產(chǎn)品有關(guān)的信息統(tǒng)一管理起來，并將信息按不同的用途分門別類地進(jìn)行有條不紊的管理與提供。各CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)都可以從PDM中提取各自所需要的信息，再把結(jié)果放回到PDM中，從而真正實(shí)現(xiàn)3C的集成。

2）．PDM是產(chǎn)品信息傳遞的橋梁。人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷六大部門是企業(yè)的經(jīng)營管理與決策部門。PDM作為3C的集成平臺(tái)，用計(jì)算機(jī)技術(shù)完整地描述了產(chǎn)品整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)和模型，是EPM和ERP中有關(guān)產(chǎn)品全部數(shù)據(jù)的來源。PDM是溝通產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)部門和管理信息系統(tǒng)及制造資源系統(tǒng)之間信息傳遞的橋梁，如圖5所示。 

3）．PDM支持并行工程。并行工程在優(yōu)化和重組產(chǎn)品開發(fā)過程的同時(shí)，不僅要實(shí)現(xiàn)多專業(yè)領(lǐng)域人員群體協(xié)同工作，而且要求把產(chǎn)品開發(fā)信息和開發(fā)過程有機(jī)地集成起來。PDM作為支持并行工程的使能技術(shù)，首先能支持異構(gòu)計(jì)算機(jī)環(huán)境；其次能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，提供單一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源；PDM能有效地管理應(yīng)用工具產(chǎn)生的信息，提供應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息傳遞與交換平臺(tái)；它還可以提供過程管理與監(jiān)控，為并行工程中的過程集成提供必要的支持。PDM在突出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，正逐步完善其作為制造業(yè)領(lǐng)域集成框架的功能，為并行工程的實(shí)施提供更強(qiáng)有力的自動(dòng)化環(huán)境。

4）．PDM是CIMS的集成框架之一。隨著CIMS技術(shù)的不斷深入發(fā)展和應(yīng)用，其規(guī)模在不斷擴(kuò)大，企業(yè)集成信息模型越來越復(fù)雜，對(duì)信息控制和維護(hù)的有效性、可靠性和實(shí)時(shí)性要求越來越高，迫切需要更高層次上的集成技術(shù)，能夠提供更好的產(chǎn)品信息集成管理機(jī)制，從而提高CIMS的運(yùn)作效率。PDM系統(tǒng)由于其技術(shù)支持產(chǎn)品生命期過程而具有的先進(jìn)性和合理性，成為新一代信息集成平臺(tái)中先進(jìn)的技術(shù)，所以說是企業(yè)實(shí)現(xiàn)CIMS的集成框架之一。

3 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究狀況

由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理蘊(yùn)含著巨大的潛在效益，受到許多國家和組織的重視，紛紛投資進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域研究，并推廣實(shí)施。有的是系統(tǒng)研究，有的是分項(xiàng)研究。

3.1 DICE計(jì)劃

DICE(DRAPA Initiative in CE)計(jì)劃是美國國防部先進(jìn)研究計(jì)劃局(DRAPA)投資近1100萬美元，通用電氣公司的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部門作為主要承接單位，并有西弗吉尼亞大學(xué)等多所大學(xué)參與的對(duì)并行工程進(jìn)行較為全面和系統(tǒng)研究和實(shí)施的重大計(jì)劃。

DICE計(jì)劃(如圖5)研究一個(gè)雖然用集中數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)全部設(shè)計(jì)，但各agent有自己本地?cái)?shù)據(jù)庫的分布式并行設(shè)計(jì)環(huán)境。它注重解決異構(gòu)環(huán)境下數(shù)據(jù)共享的問題，通信機(jī)制用黑板(blackboards)。DICE計(jì)劃認(rèn)為當(dāng)今的多功能數(shù)據(jù)是用專有格式和不同的表達(dá)法收集的，因此它只關(guān)注怎樣最好地在設(shè)計(jì)組間共享產(chǎn)品信息。

DICE計(jì)劃雖然沒有明確提出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的概念，也沒有意識(shí)到以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心可以給出產(chǎn)品的一個(gè)完整的視圖，以解決設(shè)計(jì)中存在的問題，但它的PPO模型和暢通的信息交流渠道為提高設(shè)計(jì)效率和加快開發(fā)周期提供了必要的基礎(chǔ)，DICE對(duì)STEP標(biāo)準(zhǔn)重視不夠。  #p#分頁標(biāo)題#e#

3.2 CONSENS計(jì)劃

歐洲研究計(jì)劃ESPRIT EP6896 CONSENS（Concurrent/Simultaneous Engineering System）是由西門子的Fraunhofer技術(shù)研究所與德國航空公司及AEG合作研究開發(fā)的不同廠家的軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的軟件環(huán)境，其中主要內(nèi)容是PIA（Product Information Archive），該系統(tǒng)具有以下特色：

·用框架集成了平行的工作組間信息流，便于相互之間的交互；

·建立了內(nèi)部數(shù)據(jù)模型，并建立工具集成描述語言TIDL（Tool Integration Description Language），用于指導(dǎo)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫建模。

該系統(tǒng)借鑒了STEP建模方式進(jìn)行了系統(tǒng)建模，但并沒有規(guī)定產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)用STEP標(biāo)準(zhǔn)；該系統(tǒng)極為重視不同的CAE工具間的信息交流并設(shè)計(jì)了相互之間的接口，但并未就此給出徹底的解決方案；另外，從其他的歐洲研究計(jì)劃如ESPRIT計(jì)劃6041 MARITIME（Modeling And Reuse of Information over TIME）可以看出他們僅把產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理看做未來的解決方案。

3.3 關(guān)于PDM schema的研究情況

ISO-10303/wg3正在討論制定PDM schema，目前著重在討論覆蓋全生命周期產(chǎn)品的概念與結(jié)構(gòu)的概念，初步認(rèn)為PDM schema所覆蓋的產(chǎn)品模型包括AP214、AP232、AP206等協(xié)議。

PDM schema由ProSTEP和PDES公司合作開發(fā)，目的是要在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域提高STEP應(yīng)用協(xié)議AP之間的互操作性。目前發(fā)展情況，PDM schema v1.0只涉及AP214 和 AP203的Entity，即把所涉及的Entity全部分組，進(jìn)行命名和定義的歸納統(tǒng)一，有許多分組需要進(jìn)一步討論，有些分組僅僅提出名稱來還沒有解決。

3.4 關(guān)于OMG的PDM enablers研究情況

OMG在1996年為了建立基于OMG的OMA（Object Management Architecture）上的PDM enablers向PDM開發(fā)商提出了需求征詢RFP(Request For Proposal)，目的是要建立CORBA之上的可互操作的PDM統(tǒng)一操作接口。根據(jù)OMG的資料已有包括DEC、富士通、IBM、Metaphase等六家廠商提出了他們的建議，但他們不保證在他們建議在他們的產(chǎn)品中實(shí)施。OMG尋求建立由PDM提供服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，適用于ORB(Object Request Broker)的這些接口將提供所需要的標(biāo)準(zhǔn)以支持分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理環(huán)境及對(duì)不同的PDM系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口。對(duì)OMG給出的八個(gè)需求，六廠家共給出12個(gè)接口描述，該方案的系統(tǒng)研究正在進(jìn)行中。

3.5 國家863/CIMS關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目

1995年，國家科委從戰(zhàn)略的角度將并行工程列為CIMS的進(jìn)一步發(fā)展方向，設(shè)立了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，對(duì)并行工程的方法和技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化的研究，開發(fā)與應(yīng)用（國科高字[1995]049號(hào)）。該項(xiàng)目由清華大學(xué)，航天工業(yè)總公司第二研究院，北京航空航天大學(xué)，華中理工大學(xué)和上海交通大學(xué)共同承擔(dān)協(xié)作完成。其研究目標(biāo)為：改進(jìn)某結(jié)構(gòu)件開發(fā)過程，建立相應(yīng)的多功能產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍，利用并行工程的方法和技術(shù)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期30%-40%，降低廢品率50%，同時(shí)降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。解決一批關(guān)鍵技術(shù)的研究、開發(fā)、驗(yàn)證和應(yīng)用工作。為我國企業(yè)97年之后實(shí)施并行工程提供參考模式，減少風(fēng)險(xiǎn)，培養(yǎng)人才隊(duì)伍。

該并行工程環(huán)境中工程分系統(tǒng)是用以提供產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的輔助工具，支持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程。工程設(shè)計(jì)分系統(tǒng)以CIMS信息集成和CAE/CAD/CAPP/CAM為基礎(chǔ)，擴(kuò)展面向裝配的設(shè)計(jì)(DFA)和面向制造的設(shè)計(jì)(DFM)功能，實(shí)現(xiàn)基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)的并行設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)定義。工程分系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖7所示。

雖然其中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為把PDM概念引入我國做出了貢獻(xiàn)，但在這個(gè)項(xiàng)目中僅進(jìn)行了應(yīng)用研究。 

3.6 有關(guān)的局部領(lǐng)域的研究狀況

有許多文獻(xiàn)雖未就產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)全面研究，但就相關(guān)問題的研究也有一定的深度，很有借鑒意義。Krishnamurthy等人提出了一種支持多專業(yè)領(lǐng)域協(xié)同設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理模型，并給出了版本、裝配、配置三級(jí)框架，他們對(duì)版本處理也有一定特色。Westfechtel提出一種將產(chǎn)品和過程結(jié)合起來的管理方法，基本方法是將產(chǎn)品或零件看做對(duì)象，不同時(shí)間產(chǎn)生的文檔作為相應(yīng)的版本，組合各專業(yè)領(lǐng)域的版本構(gòu)成版本組與對(duì)象對(duì)應(yīng)，這樣構(gòu)成的網(wǎng)映射成一個(gè)過程網(wǎng)，并進(jìn)一步把它縮為工作流，Westfechtel強(qiáng)調(diào)只管理不控制工作流。Peltonen等人認(rèn)為由于對(duì)基本概念的不同理解，導(dǎo)致出現(xiàn)各種各樣的PDMS，因此應(yīng)當(dāng)首先從文檔、版本、生命周期這些基本概念入手進(jìn)行研究，但他們基本上局限于CAD領(lǐng)域。Pohl等人提出在交叉專業(yè)領(lǐng)域之間可跟蹤性問題，以解決不一致性和沖突，加強(qiáng)協(xié)同工作。O’Donnell等人認(rèn)為現(xiàn)代CAD系統(tǒng)以一個(gè)較低的抽象層次(與許多設(shè)計(jì)工作及人類通信相比)表達(dá)產(chǎn)品信息，他們認(rèn)為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常重要，并提出了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方法學(xué)。Cleetus認(rèn)為傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹必須改進(jìn)才能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展，在part-of 關(guān)系的基礎(chǔ)上還應(yīng)增加perspective-of和dependent-on關(guān)系。Teeuw等人的文章談到一些項(xiàng)目研究PDI(Product Data Interchange)，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的重要性，并關(guān)注STEP標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。Gu等人認(rèn)為企業(yè)應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品生命周期的任一階段都要共享一個(gè)共同的產(chǎn)品模型，并描述了一個(gè)基于STEP的通用產(chǎn)品模型，它不按任何AP協(xié)議，直接使用了STEP的集成資源。Yoshikawa認(rèn)為成功實(shí)施CIM應(yīng)當(dāng)關(guān)注人的因素。 #p#分頁標(biāo)題#e#

3.7 相關(guān)的商品軟件情況

由于企業(yè)發(fā)展的客觀需要，國內(nèi)外相繼推出一些帶有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理思想的PDM商品軟件，比較著名的有美國SDRC公司的Metaphase、CV公司的Optegra、EDS公司的IMAN，以色列BAIN公司的MANTA等。國內(nèi)的有高華的GHPDMS、同創(chuàng)的PDM等。

這些商品軟件使我國的企業(yè)認(rèn)識(shí)并接受產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的思想，緊跟世界發(fā)展潮流起到了積極的促進(jìn)作用，特別是上述國外公司從軟件的開發(fā)到推廣有許多值得借鑒的地方。

但是這其中有的公司原來是CAD開發(fā)商，所以有從CAD發(fā)展角度考慮問題的傾向，難免有些局限制約；有的開發(fā)思路還是基于功能分析方法，難以靈活地適應(yīng)新的發(fā)展變化需求；有的是從工程數(shù)據(jù)庫發(fā)展過來的，過分強(qiáng)調(diào)依賴關(guān)系數(shù)據(jù)庫；最值得關(guān)注的是它們管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的表達(dá)沒有采用國際標(biāo)準(zhǔn)，這給產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換與共享帶來一些麻煩，并將影響其今后的進(jìn)一步發(fā)展。

4 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的發(fā)展趨勢(shì)

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的技術(shù)發(fā)展隨著對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過程技術(shù)的發(fā)展而日益發(fā)展，隨著過程的集成、應(yīng)用系統(tǒng)之間的可互操作、分布跨網(wǎng)，而大體上有如圖8中橫向所示的幾個(gè)發(fā)展階段。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基本要求是對(duì)表示產(chǎn)品開發(fā)過程狀態(tài)的記錄文檔管理，更高的要求是作為產(chǎn)品開發(fā)過程自動(dòng)化的核心支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換與共享。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的技術(shù)大致可分為四個(gè)發(fā)展階段。第一個(gè)階段是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的初級(jí)階段，從第二個(gè)階段開始是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的快速發(fā)展階段，第三個(gè)發(fā)展階段已顯露端倪，第四個(gè)發(fā)展階段是預(yù)測(cè)。體現(xiàn)各階段發(fā)展技術(shù)的標(biāo)志在圖8中列出四項(xiàng)，它們?cè)谝粋€(gè)階段內(nèi)相互支持，同時(shí)對(duì)下一階段相應(yīng)技術(shù)提供支持，這表明各種技術(shù)的發(fā)展是相互關(guān)聯(lián)的，由此可以導(dǎo)出一個(gè)PDM基本模型與框架，其中“結(jié)構(gòu)件”可模塊化，為適合不同要求而進(jìn)行組裝。