面向模具制造业的PDM技术应用(下)

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(6)协同环境的适应。

模具企业实施PDM管理时还应充分考虑所应用的系统与外部协同环境相适应，尤其是大型企业采用分布式数据库时，应保证异构环境下的数据通讯，以及数据传输的实时性要求。同时，PDM系统的计算机网络应具有可扩展性和开放性。

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5 模具制造业应用PDM系统的数据模型

5．1 人员数据模型

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人员数据模型包括人员组织、角色设定以及角色权限设定3部分。

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根据模具企业组织模具开发的模式不同，其人员组织各不相同，概括起来不外乎如下3种类型：

(1)传统企业型：即按照专业划分配备人员，各部门的工作性质单一，工作人员较为固定，工作流程以串行为主，见图2。

(2)动态型：即产品开发按照项目组织人员，每一组人员中包括完成某一特定模具开发所需要的所有设计、工艺、生产、管理、售后服务人员。随着项目转型，人员也相对变化。工作流程在组内以串行为主，对企业则以并行为主，企业的销售、行政、财务等非生产部门则相对固定。在生产的安排上又可分为按照单一产品完成整个产品的制造；以及集中加工，按产品分组装配两种方式，见图3。

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(3)外协组装型：模具的设计完成后，由oEM供应商组织零部件的生产，模具企业采购标准件及模具零部件并进行组装后出售。这种类型的模具企业人员成本和设备投入相对较小，生产组织灵活，但生产成本相对较高，模具开发的主要人员为设计人员及装配技术工人，见图4。

虽然不同企业的人员组织不同，但其角色设定及权限设定是大致相同的。因此，当企业的人员组织结构确定之后，即可确定人员数据模型。人员数据模型可用表格描述间，根据图2建立的人员数据表见表1。

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5．2 产品结构模型

PDM系统通常用产品结构树描述产品结构，产品结构树由产品装配图和产品零部件明细表产生，产品结构树描述了产品零件信息、装配层次关系、以及装配关系的信息。一般注射模产品结构树见图5。

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图5中，第一层为根节点，代表产品；第二层为叶节点，代表组成模具的各个部件；第三层也为叶节点(以下各层均为叶节点)，代表构成各部件的零件或组件。

上述结构树根据管理的需要还可进一步细分，直至每一零件的毛胚或原材料。

5．3 工作流程管理模型

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工作流程管理通常需要定义以下几方面的内容：

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(1)工作流程的名称和适用范围。
　　(2)工作流程阶段数量、先后次序及返回的逻辑。
　　(3)对应每一阶段的人员角色和表决模式。
　　(4)在每一阶段开始和结束时需要完成的特殊任务。
　　(5)在整个工作流程中产品数据版本变化规则。

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工作流程管理模型可根据实际工作流程用表格形式对上述内容进行描述。

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6 模具制造业应用PDM系统的关键技术

6．1 产品配置管理

由于模具企业单件生产的特点，对产品实施配置管理就显得尤为重要。

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产品配置是指按照某一产品内部的所有零件数量、性质及相互关系对产品进行编组。其管理的目标是：

(1)建立产品的整体模型，形象地描述产品全部数据及其相互关系。
　　(2)建立产品的配置规则，以便给设计、生产及管理部门提供统一的、准确的产品信息。
　　(3)建立一致的产品材料清单，避免造成返工和浪费。
　　(4)建立产品更改的历史记录——版本管理，以保证在任何时候，相关的任何人都能得到正确的产品版本。

根据模具的产品结构树及配置规则，即可得到不同配置条件下的产品配置子模型。根据图5得到的产品配置子模型见图6。

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6．2 PDM系统与CAD/CAM/CAE的集成

6．2．1 与CAD/CAM集成的几种模式

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(1)封装模式：封装模式是将所有CAD/CAM应用程序进行集成，使不同的应用程序之间能够共享信息，而PDM系统则可以对不同应用程序分别放在数据库中的特征数据以及数据文件进行有效的管理。当PDM系统封装了CAD/CAM/CAE应用程序,即可在PDM系统的图形文件中直接激活相应的CAD/CAM/CAE系统，并在该系统中将相应的图形文件显示为图形。反之，在CAD/CAM/CAE系统中也可直接进入PDM系统，进行相应的数据管理操作，但不允许PDM系统管理文件内部的数据，如特征、参数和装配数据等。一般，封装模式用于PDM系统与二维CAD软件的集成，自动化程度较低，但实施工作量较少，容易实现。

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(2)接口模式：接口模式通过编制接口程序破译产品内部的相互关系，从而能够根据CAD装配文件中的装配树自动生成PDM中的产品结构树，并能从PDM的产品结构树中提取最新的产品结构关系，去修改CAD中的装配文件，使两者保持异步一致。因此，采用标准数据接口建立PDM的产品配置与多种CAD软件的装配结构之间的联系，可实现多种CAD软件共享同一产品结构，但数据必须具有统一的数据结构。接口模式的自动化程度更高，PDM系统与CAD系统之间能自动交换文件内部数据。在CAD菜单中具有某些PDM的功能，在PDM菜单中也具有某些CAD的功能。一般，接口模式用于PDM系统与三维CAD软件的集成。但接口模式的开发工作量大，对人员的要求高，且系统的维护工作还需要人工处理。

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(3)集成模式：集成模式中PDM系统对所有类型的信息都提供了全自动的双向相关交换，包括产品数据、特征数据和面向应用的数据。采用集成模式可制定统一的产品数据之间的结构关系，只要其中之一的关系发生变化，另一个随之发生改变，在CAD环境中能使用所有PDM功能，始终保持CAD的产品装配关系和PDM的产品结构树同步一致。一般，集成模式用于PDM和CAD的紧密集成，只有软件供应商才能够提供这种模式。对企业而言，其开发工作量最少，使用最方便。但对实施单位(软件供应商)而言，要花费很长时间，还要投人大量精力开发用户界面。开发的费用也较高。

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6．2．2 PDM系统与CAE的集成

由于CAE软件主要产生对具体零件的分析计算结果，因此可采用封装模式实现集成。同时通过定义在PDM系统中对CAE分析计算结果的管理规则，实施对CAE数据的管理。集成的结果是在PDM系统中能够随时激活CAE软件，能够识别CAE文件类型，并在CAE环境下和PDM系统交换信息，完成存、取、删、改、查等操作。

6、2．3 模具制造业集成模式的选择

综合上述各种集成模式的应用环境以及优缺点，结合模具制造业生产模式的特点，PDM与CAD/CAM的集成一般选择接口模式较为合适。事实上，在目前已经实施PDM管理的企业中，大多采用了接口模式。一些PDM的软件供应商甚至提前做好了PDM与目前市场上较通用的三维CAD软件的接口，如SMARTEAM与UG、PRo/E的集成等。

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6．3 并行工程的实现

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并行工程是指在进行上游环节工作的同时，尽可能考虑下游环境的工作，通过产品数据的统一管理，并行地进行产品设计、工艺设计、生产准备、测试准备等工作，以最大限度地减少产品开发周期，降低开发成本。

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实现并行工程必须依靠PDM技术。PDM的数据集成和管理功能能够提供单一的产品数据源，可保证在并行工作中产品数据的正确、唯一性；PDM对过程的管理与监控，可保证并行工程的有效进行；PDM对虚拟产品开发的支持，可及时实现企业内部、企业外部的信息交流，有效降低开发风险。如何在保证模具质量的前提下，以最低的成本和最短的周期，将模具提交给用户，是当前模具业追求的主要目标。因此，在模具制造业中实现并行工程，无疑是一种明智的选择。