产品数据管理系统在离散型制造企业中的应用

王玄卫，袁 安，岳常乐

(中交西安筑路机械有限公司，陕西 西安 710200)

0 引 言

产品数据管理(Product Data Management，简称PDM)是在现代产品开发环境中成长并发展起来的一项以软件为基础的产品数据管理技术。它将所有与产品有关的信息和过程集成在一起，使产品数据在整个生命周期内保持一致，保证已有的产品信息为整个企业用户共享，可帮助部门或企业管理贯穿于整个产品生命周期的产品数据及开发过程，可有力地促进新产品的研发设计，缩短产品研制周期。对于离散型制造企业来说，不同客户的产品资料实现电子存档，可方便后期售后的维护管理，提升企业的服务水平与竞争力。

离散型制造企业与传统批量标准化生产的制造企业不同，其产品具有多品种、批量小的特点，订单经常根据不同工况、不同客户需求定制化生产，为企业的设计、制造、采购、库房、售后等诸多环节带来巨大的挑战。PDM系统作为企业产品数据的核心源头，多数企业都会选择优先建设，它的良好应用有利于企业其他管理系统(CAPP、ERP、MES、CRM、CAM)的建设与集成。

1 应用背景及规划

由于市场竞争日益激烈、客户差异化需求增加及所属行业的特殊性，离散型企业的产品设计图纸及技术资料形成了繁杂的多版本。因没有统一的绘图标准及信息化管理平台，技术资料分散在不同研发人员的计算机中，人工管理效率低下，且技术人员在设计产品时很难相互查阅、参考、借用，同时还有丢失的风险，导致后期无法溯源。另一方面，车间图纸版本各异，生产计划难以有效管理及执行，导致加工成本上升，产品质量不稳定，影响售后服务质量与客户的满意度。现实中，客户要求企业能够极速响应并完成产品的设计及生产，旧的设计管理流程已经很难满足现阶段的需求。为了提高设计部门工作效率与服务质量，为下游部门及时提供可靠、有效的设计数据，应用信息化的数据管理平台刻不容缓。

PDM系统的功能主要有：编码管理、图文档管理、产品结构管理、BOM(Bill of Material)管理、组织管理、权限管理、工作流管理、工艺管理、报表管理、配置管理、项目管理、系统集成等。各企业可以通过详细调研，根据自身实际需求定制实施计划。西筑公司按照信息化平台“统筹规划，分步实施”的建设策略，将PDM项目总体计划分为多期建设实施。一期主要梳理技术资料相关标准，构建PDM的基础环境，建立统一产品数据管理平台，实现产品BOM的自动生成、与办公软件的集成、产品数据的电子审签流程及变更流程，规范产品零部件编码，确保“一物一码”，形成可追溯的信息化反查体系。

2 主要应用内容与分析

2.1 编码管理

2.1.1 编码规则

物料编码是惟一的代码，贯穿于企业的所有业务环节。编码有利于计算机管理不同属性的物资，形成产品结构树；标准的编码规则能够有效地避免“一物多码”、“多码一物”的现象，可为企业售出的产品建立良好的反查追溯体系，从而提升企业效率，降低成本，增强管理及售后服务的水平，是非常重要的信息化基础。因各企业实际情况不同，编制规则还应具体分析，制定出适合自身的编码规则。

本项目为解决产品定制化生产、变化多、计划复杂等问题，实现订单客户详细资料的可追溯性，对自制件及外购件分别建立不同的编码规则，并定义在系统中，通过PDM系统自动生成并有效管理，保证编码的惟一性与有效性。自制件编码规则采用字母开头，产品分类码1位，用大写字母表示(不使用字母“O”“I”)；产品代号码3位，用阿拉伯数字表示；各级部件序号码位：每级序号2位，用阿拉伯数字表示；零件序号码位：3位，用阿拉伯数字表示。整体编写规则如表1所示。建立产品与分类码对照表，如图1所示。

产品非标编码开头分类使用“F”作第1位，第2、3位为年份，第4、5、6位为非标号，之后接产品自制件编码。示例：2017第1套代号为A018的产品非标总图编码为“F17001A018”。基于此规则编制的自制件编码，可在系统的“产品结构管理”模块中生成非标产品结构树并输出EBOM。

外购件编码采用纯数字组合编制，为避免导出Excel表格时出现错误，开头、结尾均不使用数字“0”，第1位为大类代码；第2位为类别代码；第3、4位为属性代码；第5、6、7、8、9、10位为物资流水码。外购件编制规则如表2所示，分类规则示例如图2所示[1]。

表2 外购件编码规则

图2 外购件分类规则示例

2.1.2 编码查询

为提高编码查询的精度，准确获得所需物资的正确编码，系统将物资的名称、参数描述、标准、材料等属性作为检索条件，采用多条件并存的模糊查询模式进行查询。为了方便下次直接使用制定好的检索条件，还增加了“保存条件”功能，如图3所示。

图3 编码查询界面

该查询功能可满足不同岗位人员因对编码属性的关注点不同而进行个性化检索的需求。

2.1.3 编码的申请与生效

通过查询编码确认编码库中确实没有所需的物资后，使用PDM系统的“申请编码”功能，选择物资分类代码由系统自动生成物资编码，如图4所示。

图4 编码生成

在完善该物资的编码及物资相关属性，经系统自动重复性校验后，“编码工作区”中会生成待生效的编码，如图5所示。为提高工作效率，待生效的编码可批量提交至系统中的“编码审核”流程，由编码审核人员复核。

图5 系统重复性校验

同时，系统会在录入图纸时自动校核编码的生效状态，若图纸中使用了未生效或不存在的编码，将会弹出提醒对话框并阻止系统录入该图纸，从而保证资料的有效性。

2.1.4 编码的修改与废止

未生效编码由创建人在个人工作区更改，完成后通过系统“编码审批”流程提交至审核人审核，已发布的编码不允许删除。若存在以下条件，可向编码管理员提出申请，由编码管理员与技术、采购、库房等相关人员复核后，修改或废止编码。

(1)编码名称有误。

(2)编码参数描述不全。

(3)单位、标准或备注等项有误。

(4)编码分类有误时，由编码管理员废止编码，并做好相应记录文件备查。

2.2 图文档管理

图文档管理是避免图文档数据混乱的一个电子仓库，是支撑企业完成产品研发协同设计的重要功能，完成产品相关技术文档(如DWG、三维模型、Office文档、PDF文档、图片等)的保存、查询、检入、检出、批量导入、下载、打印审批、借阅浏览、归档，并可以提供DWG及三维轻量化模型的在线签审、圈阅、批注、电子签名、测量、剖切、透视等操作，是PDM系统最核心、最基本的功能。需要注意的是电子数据的安全也应作为重点建设目标，可采取“双机热备”、“定期备份”等信息化安全手段确保数据安全，防止丢失。

2.3 产品结构及BOM管理

2.3.1 产品结构管理

标准生产模式下的制造企业一般在建设产品结构管理功能时，多与配置管理模块共同实施。例如，典型的汽车制造企业，通过配置管理可快速实现不同配置车型的产品结构搭建，从而降低研发、生产的管理难度，缩短产品的设计周期，从而降低产品的成本。而离散型制造企业因客户的结构、配置需求均不具有可预见性，没有办法提前在系统中完成多配置产品结构的逻辑搭建。在本项目中，笔者通过对编码规则的特殊管理，形成了对应不同客户搭建不同产品结构的管理模式，从而简单地解决了非标资料管理的难题。

产品结构的搭建是通过读取录入系统的产品技术图纸和三维模型中的自制件、外购件、外协件的属性信息，生成零部件，并根据上下级装配关系在系统中搭建产品结构树。如图6所示。

在产品结构树中，可以清楚地看到产品的组成及零部件相关属性、每个零件的负责人、生效状态与创建时间等信息，每发生一次变更，还会保存记录一个历史版本。借助“编码规则”中对于非标定制化的产品编码的特殊定义，可以快速生成定制的产品结构树，通过此结构树可以快速生成设计物料清单EBOM，通过BOM转化，为ERP系统提供可以进行MRP运算的BOM清单，提高产品生产计划能力，从而提高工作效率与准确性，缩短产品制作周期。

图6 系统中的产品结构树

2.3.2 BOM管理

BOM是贯穿企业各业务环节的核心二维表单，根据不同部门对物资属性及产品结构的不同需求和关注点，又可将BOM划分为不同类型的物料明细清单，如：设计物料清单EBOM(Engineering BOM，也叫工程物料清单)、工艺物料清单PBOM(Plan BOM，也叫计划物料清单)、制造物理清单MBOM(Manufacturing BOM)等，这里主要针对EBOM进行生成及管理。如图7所示。

图7 EBOM样表

每个公司都可制定适合自身运行的明细表单，在系统中可以根据不同企业的特殊需求定制开发不同的表单，并可输出为Excel格式，方便没有实施信息化系统的部门接收使用。

其余类型的BOM均是在EBOM的基础上增加、删除零部件后生成的新表单，所以EBOM是最基础的明细清单，它将贯穿于企业的各个业务环节，其设计样式及合理性会直接影响到业务的流畅度与系统的处理性能，需要仔细调研并与系统开发人员商定[2]。

2.4 组织管理

为便于系统管理员今后对系统进行日常维护，系统中对组织管理定义了组织机构、角色管理及用户三大模块，可在后期对系统的权限进行快捷有效的划分，快速定义流程节点人员，简化系统的后期管理及维护。如图8所示。

图8 组织管理

2.5 权限管理

系统可根据公司不同岗位的职责、权限划分实现技术数据(包含BOM、零部件、技术文档等)的安全管控。系统提供权限规则授权、直接授权及流程动态授权的授权方式，授权方式都支持按照数据对象的类型、创建部门、所有者等属性向组织、角色、用户授权。授权操作包括导入、预览、修改、删除、授权、下载及禁止(导入、预览、修改、删除、授权、下载)等。

2.6 工作流管理

工作流管理主要是完成设计研发中的过程管控，相关流程应具有灵活的动态性，适应企业自身的组织、经营、管理风格。在建设信息化系统的时候，应重新梳理各相关业务流程，形成符合企业现阶段发展需求、适合线上运行的电子工作流程[3]。

西筑公司根据岗位的权责对上线的流程进行了定制，主要实现产品相关设计文档的发布、归档、变更、预览、打印、审批，以及编码审核生效等流程的管控，通过信息化手段支撑企业标准化工作。为提高图纸审批效率，将不同重要等级的零部件图纸生效流程进行了分类定义，分别为具有“审核”、“审定”节点的重要审批流程，具有“审核”节点的次要审批流程及无“审核”、“审定”节点的一般审批流程。通过此流程模板的定义，加快了图纸的审批效率，使产品数据完成交付的时间大大缩短。如图9所示。

图9 流程模板的定义

2.7 报表统计管理

可根据企业需求，在系统中定制不同部门所需的报表，由系统根据定义的属性逻辑进行自动筛选，实现产品总明细表、自制件清单、借用件清单、标准件清单、采购件清单等报表的统计输出。

2.8 系统集成管理

(1)实现和CAD、Office等设计、办公软件的集成。

(2)实现和InteKEY加密软件的集成，确保进入系统的图纸能够正常打开，从系统中输出的图纸自动加密。

3 应用成果及效益

通过应用产品数据管理系统， 获得以下成果和效益提升。

(1)企业建立良好的产品信息管理平台，规范了产品数据源头技术资料编制和使用，优化了公司的相关流程，降低了设计资料因人工编写导致失误的可能性，为下游部门提供了更加准确的设计数据，从而提高了工作质量和效率。

(2)非标产品资料信息化管理，搭建了客户化的定制产品结构树，便于执行生产、采购计划，降低了产品加工、装配、发运环节配置出错的几率，降低了成本，提高了效率。

(3)优化、规范了产品研发流程，提高了零部件复用率及标准化水平，降低了产品设计成本。

(4)电子签审大大缩短了打图、审图、签图的时间，从而提高了工作效率。

(5)图纸有效性版本管理，解决了人员出差、离职等情况造成的无法及时查找、丢失图纸信息的问题，保证了公司车间与技术图纸的统一，提高了工作效率，同时降低了生产成本。

(6)建立了公司产品技术资料网络知识库，利于公司新进员工的培养与成长，加快了公司产品持续创新的脚步。

4 结 语

本项目的实施应用，实现了图纸的在线签审，设计数据的协同设计及数据库电子归档管理，方便产品之间相互借鉴、借用，大大提高了产品的标准化与通用化水平。系统自动生成设计零部件清单(EBOM)，省去了人工编制的过程，大幅度提高了工作效率与数据的准确性。版本管理与流程管理，保证数据的惟一与准确性，形成了可追溯的复用设计数据体系，并为企业管理系统的建设与集成奠定了数据基础，对其他企业建设信息化管理系统具有参考意义。