基于PDM的CAD CAPPCAM系统集成

基于PDM的CAD /CAPP/CAM系统集成

摘要：分析了PDM产生的背景，探讨了PDM系统的核心思想及其功能特色，建立了基于集成数据模型实现CAD/CAPP/CAM/PDM信息集成的体系结构，提出了实施PDM系统集成CAD/CAM/CAPP的关键技术。 关键词：PDM；CAD CAPP CAM；集成

Abstract：This paper analyses the background that PDM produces，discusses the key ideological and its function characteristic of PDM system，establishes to realize the architecture of CAD/CAPP/CAM/PDM with integrated information based on integrated data model，makes the crucial technology of implementing PDM systematic integrated CAD/CAM/CAPP. Key words：PDM；CAD CAPP CAM；Integration 引言

随着科学的发展，工业生产的社会化程度越来越高，计算机技术已深入到各中小企业，PDM 是当今计算机应用领域的重要技术之一。近几年计算机集成技术的发展，使CAD/CAPP/CAM一体化技术日新月异，PDM的应用给企业带来了非凡的成就。在每一个阶段,每一个产品都会产生大量相关的产品设计和制造的数据。对产生这些数据的过程进行管理,构成了企业技术工作的最重要的内容。对这些数据进行充分利用和反复利用,使工作流程更为流畅,是每个企业所希望达到的目标。目前,计算机应用日益普遍,人员流动越来越频繁,企业间的竞争越来越激烈, 避免这些数据流失和失效是企业不能回避的问题。PDM正是解决这些问题的最有效的手段之一。将PDM应用到CAD/CAPP/CAM一体化中，将是工业生产的一个重要里程碑。 PDM的产生

近年来，我国企业在工业中采用先进的设计手段，特别是应用计算机技术和CAX(CAD、CAE、CAPP、CAM等)技术，大大提高了企业的产品开发能力和市场竞争能力，促进了生产力的发展，使企业取得了明显的效益。但与此同时，产品设计过程中的设计数据和技术文档呈现出“信息爆炸”性的增长势头；另一方面，企业各部门使用不同的应用系统，这些自动化单元之间缺乏有效的信息传递和转换，因而形成“信息孤岛”；这些问题的出现严重地影响 CAD/CAPP/CAM技术在

企业的应用。面对“信息爆炸”解决“信息孤岛”的已经突出地摆在了企业各级管理人员和技术人员面前，已经成为制约企业发展的“瓶颈”。产品数据管理（Product Data Management-PDM）正是在这一背景下产生的一种新的信息管理的思想和技术。PDM技术的出现主要是为了解决制造业在普及了CAD/CAPP/CAM单元技术之后存在的信息孤岛问题，实现企业的信息集成和过程集成。

PDM技术使电子文档更有效管理，系统之间更好实现信息集成、数据共享、业务管理，它真正实现了CAD/CAM/CAPP的无缝集成，成为推动企业信息化建设的重要里程碑。

PDM 技术的发展及应用概况

纵观 PDM 的发展历程，其大致经历了三个发展阶段：

第一阶段始于 80 年代初期，PDM 产品多由各 CAD厂商推出。第一代 PDM 开始利用产品的各种信息来优化生产，但也仅仅是在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，在功能、开放程度和集成能力上，还有很多缺陷。

第二阶段于 80 年代末，将 PDM 技术发展到电子图档管理、工程更改单管理和材料清单管理。通过一定的接口，PDM 可与 ERP 系统连接在起来，再加上自动化制造系统（MAS），就构成了一个企业计算机集成制造系统（CIMS）的雏形。第二代 PDM 产品的功能得到了广泛认同，其技术有了巨大进步，商业上也获得了成功。

第三代 PDM 是一个很大的跨越。90 年代末，由国际OMG组织公布了基于 CORBA 的 PDM Enabler 草案，草案就PDM系统的功能、PDM系统的逻辑模型和PDM产品之间的互操作性等方面的问题提出了标准，标志着PDM产品的标准化走出了第一步，同时草案获得了 HP、IBM、SDRC（Structure Dynamic Research Company）等公司的支持。

国外许多大公司在早期就开始PDM项目的实施。美国 UGS 公司的 IMAN，PTC 公司的 Optegra，SDRC 公司的 METAPHASE 以及美国 IBM 公司的 PM（Product-Manager）。

与国外大型的PDM相比，国内实施PDM实施得好与不好，决定于厂商和 PDM 供应商的配合。原华中理工大学的华中软件公司、清华大学的高华公司（已合并到清华同方公司）、艾克斯特公司和东北大学的阿尔派公司等都开发了自己PDM产

品，其中南京新模式软件集成公司开发的PDM是国内PDM系统的优秀代表。

国内PDM供应商实施PDM比国外供应商面临着更大的难度，造成了市场越大，利润越少的尴尬局面。国内企业实施PDM难以锁定企业的PDM需求，缺乏规范性PDM实施服务。企业给国内的PDM供应商项目费用太少，很难支持软件供应商长期提供服务。 PDM应用集成

PDM是管理所有与产品有关的信息和与产品相关的过程的技术，它能够使所有参与设计、交流和维护产品数据的人，在整个产品生命周期中共享与产品相关的所有异构数据。针对CAD、CAPP、CAM与PDM系统间的产品信息交换和共享具有不同的特点，需要采用不同的集成方式实现PDM系统与CAD/CAPP/CAM系统的集成。基于PDM实现应用集成的三个层次分别为：封装、接口和紧密集成。

PDM技术在应用集成方面实现了标准化技术，在应用体系中，由于描述对象的语言各不相同而造成系统之间互不兼容，信息描述的标准化是PDM系统提高适应性和促进系统集成的基础；面向对象技术，PDM对产品数据的管理充分体现了面向对象的思想，为企业从传统的关系数据库转向面向对象数据库打下了坚实的基础；应用程序的封装技术，把企业新老应用程序及其所产生的数据类型定义成新的类，建立这些类与其它已有的类之间的联系，实现应用程序在PDM软件中的封装，使现存应用程序较好的融入到新的集成框架中。

目前先进PDM系统以网络环境下的分布式数据库为基础，采用CLENT/SERVER三层体系结构和OPP设计方式，实现了产品全生命周期的信息处理，协调控制工作流程和项目进展，为不同部门、不同地点的人员营造了一个虚拟的协同工作环境，使其企业范围内初步建立一个并行化开发协作环境。

PDM系统较好的实现对硬件、系统软件的集成；具有良好的用户界面和操作风格，可以支持多种数据库，客户端用户也可以同时对多种数据库直接进行操作；集成数据管理、网络通讯以及流程控制能力于一体，实现各应用系统的信息交换与共享，并对工作流程进行动态调整与监控。 PDM实施过程中的关键技术

面向对象技术：面向对象技术是一种新的设计和实现软件系统的方法。主要具有优异的特性：抽象性、封装性、集成性、多态性，这种方法的出现为解决大

型复杂系统提供一种良好的解决办法，采用面向对象的方法，不但可以很好的解决问题，而且易于系统的扩展、维护。

特征技术：实现CAD/CAM/CAPP集成的方法很多，但是最有前途的是基于特征设计。基于特征设计方法其优点是所表示的模型更完备，能面向多种应用需要；具有高层抽象信息抽象层次更高，并且提供了一个面向设计全过程并与人的认识思维趋同的智能造型环境。

并行工程技术：并行工程通过集成企业的一切资源，使产品开发人员尽早考虑产品生命周期中的所有因素（包括设计、分析、制造、装配、检验、维护、成本和质量等）以达到提高产品质量降低成本，缩短开发周期目的。

产品数据管理技术：要实现基于PDM的CAD/CAM/CAPP的系统集成，必须采用PDM技术和统一的数据结构，它集数据库的数据管理能力，网络的通讯能力及过程的控制能力于一体，不仅能实现分布环境中产品数据的统一管理，还能够很好实现对并行工程的支持。

除以上关键技术以外，实现基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成系统还需要网络技术。Internet技术、数据库技术、虚拟装配技术、工业造型技术、参数化技术及参数驱动技术等。 总结

作为应用集成框架，PDM系统显示出独到的优越性，为企业实现信息集成和应用集成提供了理想的平台。通过分析PDM的主要功能及与应用系统集成的基本构架，提出了一个PDM与CAX和MRPII系统实现应用集成的基本模式。应用PDM系统集成CAD/CAM/CAPP，可以提高CAD/CAM/CAPP应用水平和应用效益，逐步实现技术部门信息化，为企业信息化提供源头信息。同时PDM系统的实施也存在很大的难度，必须慎重对待。对于CAD应用比较深入，应用水平较高的企业，对于已经实施或正准备实施CAPP系统的企业，可以考虑实施PDM。

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