掀开幕布看PDM：产品数据管理系统的概念与应用

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PDM，作为信息化应用的一个重要领域，始终处于不温不火的境地。这样说，是因为提到PDM，真正了解其内涵的人并不多——有人说PDM其实就是一种知识管理系统，使用PDM的目的就是积累产品过程中的数据、知识；也有人说PDM是一种和ERP类似的业务系统，只是应用的领域偏重于研发。那么，PDM到底是什么？能够解决哪些问题？在企业信息化体系中的地位如何呢？

PDM（Product Data Management，产品数据管理）技术，最早出现在20世纪80年代初期。当时，随着CAD技术的逐步成熟，广泛应用CAX技术导致企业出现大量的电子图档，而且电子图档在数量上往往会呈指数级地增长。在这样的情况下，如何有效地管理这些文档就成为企业必须面对的问题。这种需求，直接导致了PDM原型技术的出现。随后，在应用方面，PDM技术逐步增加了产品结构管理、工作流管理等技术，形成第一代PDM。第一代PDM在功能上，主要包括电子绘图仓库、数据版本控制和初步的产品结构管理。在此基础上，后来又增加了产品配置管理等功能。

随着企业竞争的加剧，缩短产品开发时间、降低生产成本已经成为企业所面临的挑战。面对这样的挑战，出现了虚拟企业这样的概念。第一代PDM专注于设计阶段工程信息的管理，产品设计与制造的脱节没有得到很好的解决，在这样的背景之下，出现了第二代产品数据管理（PDM II）的概念。PDM II最初由Gartner group提出，后经IBM、Dassault Syetem和ENOVIA等公司进一步的发展。PDM II有三个核心的要素：虚拟产品开发管理（VPDM）、传统的PDM和erp系统。从软件功能的角度讲，这个时代的产品具备了工作流管理和产品生命周期这样的模块，并且管理的范围扩展到企业一级。从PDM II所提供的功能上可以看出，这个时代的PDM系统隐含着这样的基本管理思想：通过流程自动化手段,将技术人员放到产品开发的流水线中,并通过自动化的流程追求产品开发的低成本和高效率。

尽管PDM的内涵和外延不断扩展，但其核心脉络还是比较清晰的。著名的咨询机构CIM data对PDM的是这样定义的：PDM是一门管理所有与产品相关的信息和过程的技术。而Gartner Group对PDM的定义则为：PDM是一个辅助工具，它用于在企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行协作环境，一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、CAD文件与产品结构等。

仔细阅读这两个定义，不难发现：PDM可以是狭义上的，也可以是广义上的。从狭义上讲，PDM仅仅管理与工程设计相关领域内的信息；从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求分析、设计、制造、销售、服务直到维护等整体生命周期过程中的信息。

PDM的“功力”

PDM究竟能解决哪些业务问题呢？要回答这个问题，首先需要看一下企业在产品的全生命周期过程中可能存在的问题。从大的方面来看，企业所面临的问题主要还是在开发周期和产品成本方面：产品开发周期居高不下、随着市场竞争的日益加剧产品的生命周期不断降低、新产品开发的风险也越来越大。

在这种情况下，如何有效缩短产品开发周期成为企业必然要面对的挑战。长期以来，产品开发一直沿用传统的串行设计方法，企图保留产品开发的串行方式，通过修修补补是不能有效地降低开发周期的，有效地解决这个问题必须采用新思路——并行工程。要实现并行工程一般需要通过PDM的帮助从而有效解决以下问题：

◆产品信息不一致

传统的产品开发过程，是一个产品信息在部门间传递和逐步成型的过程。在这个过程中，传统的手动传递过程往往很容易导致信息的失真，导致企业为此付出相当大的代价。比如，我们在某些企业就曾经看到这样的现象：设计部门已经对产品进行了改版，但改版的信号在传递的过程中出现了问题，导致采购部门和生产部门还是按照原有的设计结构采购和生产产品，而销售人员出售的产品却是新版的产品。设计、生产、销售之间的不一致，最终导致的结果是客户满意度的下降。

◆产品开发过程的可追溯性差

在产品开发的过程中，往往会有大量的参考、版本升级等行为发生，记录下这些行为有助于回溯产品开发过程，为开发过程的改进打好基础，或者事后在出现问题时有助于查找原因。在传统的开发模式下，企业往往很难记录、管理这些过程性的信息和数据。

◆频繁的设计变更

任何一个企业在产品开发的过程中都会碰到变更问题，这是由产品开发的特性决定的。缺乏必要的工具，往往会导致企业出现过多的变更以及变更执行的效率低下等问题。最终导致开发周期的拉长和开发成本的抬高。

◆设计重用效果不佳

今天的市场正朝着产品多样化的方向发展，企业为了拉住客户必然要开发多种型号的产品从而满足客户的个性化需求。在这样的背景下，能否有效地设计重用将会对开发周期和成本产生重大的影响。在传统的设计模式下，企业很难对标准化的优化设计进行有效管理并为设计人员提供便捷的查询工具，最终导致企业无法有效应用已有设计成果从而降低开发周期和成本。

◆开发流程的规范化

前面提到的一些业务问题是针对那些管理相对规范的企业而言的。实际上，还存在许多企业，其管理尚未达到规范的阶段。在这样的情况下，规范产品开发过程成为企业的首要课题，而PDM的实现将有助于达到这个目标。

实践结果表明，在实施良好的情况下，PDM能有效地解决上述的问题。尽管不同的PDM系统在应用上各不相同，但其核心往往是比较标准的，一般情况下，PDM系统会有这些核心模块或功能：

＊文档管理

＊工作流及生命周期管理

＊产品结构与配置管理

＊变更管理

＊零部件分类管理

＊项目管理

通过这些模块的实施，PDM首先能建立一个产品全生命周期内的产品知识库，有效地帮助产品开发人员和管理人员快速地寻找信息、检索信息，相关人员不必知道要到什么地方寻找发布的设计或其他信息，只要经过授权就能得到这些信息或数据，这样可以使相关人员将更多的精力放在创造价值的活动上（据统计，设计人员在查找信息和处理信息上要花费30%～70%的时间在获取信息上），加速产品开发的进行。

其次，PDM的实施将提高设计与制造信息的准确性和一致性。前面我们提到，产品信息的不一致已成为令企业头疼的业务问题。PDM系统的版本管理能使所有参加项目的人员采用同一数据工作，而且是最新的数据，这样就能避免设计上的重复和不一致。版本管理还能保证产品开发具有很强的可追溯性。

为了更有效地管理变更，PDM提供了两种思路。首先通过PDM的实施要能有效地降低变更的产生。其次，在变更不可避免的情况下，PDM的课题是如何更有效地管理变更。有效地降低变更的发生在本质上是通过并行工程来实现的，通过PDM可以实现产品数据的共享，通过共享机制使更多的人尽早地参与到产品设计中来。

比如，在产品设计期间，工艺人员、制造人员就能及时查阅这些未经审阅的设计数据，及时发现在后续环节可能出现的问题，这样将错误扼杀在摇篮，用更少的代价解决问题。在变更不能消除的情况下，PDM中的管理模块提供变更请求和变更指令两部分内容。下游人员在发现问题后，及时向上游人员发出变更请求，并将请求提交给管理部门进行审核，审核通过后将产生变更单，实施变更。这个过程基本上都可以通过PDM中的变更流程实现的，它和文档管理、产品结构管理结合在一起，提供完整的变更方案，提高变更的效率。

针对前面提到的设计重用问题，PDM中的零部件和分类管理可以将企业的零部件按照相似性原则划分为若干类，分别加以管理。从而实现以零部件为中心，组织相关信息，达到便于检索、便于借用和重用的目的。

对国内企业而言，PDM实施还有一个更为重大的意义，就是辅助实现开发流程的规范化。目前，大部分PDM系统都会提供灵活的流程自定义功能，在实施PDM的过程中，企业可以借机理顺产品开发流程，在一些关键点上固化流程，实现开发过程的规范化。PDM可以通过自动数据发布和电子审签程序加强控制，使那些关键任务一经确定就不会被忽略或遗忘。

PDM“放”在哪儿

既然PDM能够帮助企业解决这些业务问题，对研发型的企业来说，PDM已经不是是否必要的问题，而是如何实现以及在信息化大家庭中的地位问题。

今天的企业所面临的问题是一个全面E化的问题，企业所需要的是一个集中、集成的数据平台，因此，需要从整体上考虑不同应用系统之间的关系，下面我们先看看企业信息化的主流系统。

企业信息化分为四个主要的业务领域，由四种主要的IT信息系统所代表。它们是：

ERP（企业资源规划系统）：面向企业的物质资源，侧重对有形资产进行管理和整合，涉及生产、销售、库存、供应、财务、人力资源等各个环节。

SCM（供应链管理系统）：优化企业供应链，让企业更好地采购制造产品和提供服务所需的原材料和服务，并将产品送达客户，涉及供应商、仓储、运输和销售渠道等各个环节。

CRM（客户关系管理系统）：以企业的客户为中心，从获取和保存客户资料到跟踪客户、签单、售后服务、纪录缺陷、反馈客户需求等业务，支持产品研发、营销和服务流程。

PDM（产品数据管理系统）：侧重对无形资产进行管理。以企业的产品为核心，在其全生命周期内，横跨整个企业和供应链，协同化地支持产品定义信息的生成、管理、分发和使用，充分利用企业现有智力资产，推动创新产品的研发。

PDM在企业信息化架构中的地位取决于企业对PDM的期望。一般说来，企业实施PDM的目标可分为大小两种。大的目标是将PDM作为集成平台或集成框架，对产品设计、工艺、制造、计划、销售、维护等过程的相关数据和过程进行管理。而小目标则是将眼光专注于设计环节，将这个环节产生的数据有效地管理起来。从集成的角度讲，此时PDM往往会挂在其他的集成框架上。

企业究竟要实现何种目标和自身的特性有关。要看产品开发在企业价值链中的地位，尤其对于那些两头大、中间小的“哑铃型”企业来说，将PDM作为集成平台往往是一种理性的选择，最终建立PDM为核心的产品全生命周期管理，形成产品全生命周期管理生态链。

过去，人们早就注意到了系统的集成问题。但是，更多的集成工作内容是实现数据的传递和转换，传递的数据是静态的而非动态；传递的方式是迟滞的而非实时。传递的数据是机械式的累积而非精炼后提升的信息和知识。最关键的是，在系统彼此连通的基础上，这些信息和知识没有有规律地、有组织地在一个内涵更广泛的“生态系统”内畅通地循环流动起来，增值起来。PDM则可以将从产品生命周期下游（包括从各系统中）获得的经验、知识，及时反馈到生命周期的上游，在一个更高的起点上，支持新的产品决策，为企业带来更大的效益。

PDM的效益

A企业是一家生产齿轮箱的企业，他们在经营过程中发现，由于近年来国内、国际市场竞争日益加剧，迫切需要用信息化手段改造企业，提升整体竞争力。经过反复权衡和探讨，A企业将信息化目标锁定在以下五个方面：

◆建立决策支持系统，提高经营层决策的科学性和准确性；

◆通过CAX系统的实施，对产品、工装和模具进行数字化设计、仿真分析、计算机辅助工艺设计等；

◆对产品设计和工艺设计的数据和过程进行全面管理；

◆实施ERP系统，有效利用各种制造资源，缩短生产周期、降低生产成本；

◆实施ERP系统，实现计算机质量保证体系。

信息化实施为该企业带来了相当大的效益，包括下面可以量化的效益：

◆产品开发周期缩短50%左右，使用CAE系统后，一般产品的强度校核计算等由原来的1～2天减少至1～2小时；使用二维及三维CAD技术、成组技术以及先进的产品数据管理系统（PDM），提高了产品设计的速度。通用齿轮箱的设计周期由原来的3～4个月缩短到1.5～2个月，轧机类大型齿轮箱的设计周期由原来的半年缩短至3～4个月，产品设计周期平均缩短50%。

◆产品成本降低2%，通过利用CAD、CAE、GT、PDM技术，提高了产品设计质量，减少因设计差错造成的损失约20万元；优化产品设计，减少材料消耗，每年降低产品成本约2％，每年节省费用约360万元。

◆市场份额得到扩展，通过实施信息化建设系统，提高了企业核心竞争力，特别是用CAD、CAE技术进行电子营销，使产品的市场占有率由15%增加到25%。

实施PDM给该企业带来的效益不仅于此，实际上更大的效益是在管理的全面提升上：

提高管理的规范化程度和管理水平

系统的实施不仅简化了业务流程，规范业务工作，提高了信息的规范化程度和管理的规范化程度。同时，通过信息集成与共享，提高了信息的流转速度，使企业管理由粗放管理变为精细化管理，由定性管理变为定量管理。企业管理与决策人员能及时掌握足够的信息进行正确的决策，提高了企业的决策水平和对市场变化的响应速度。

提高设计创新能力

在CAD应用过程中，工厂编制了典型产品图样，规范了设计标准，改变了原来大部分产品图样不按比例出图的状况，大大减少了产品设计差错，避免了由此造成的返工、报废等损失，提高了产品的设计质量；同时通过CAE软件的模拟和分析，箱体的重量减轻了、材料的选配更合理经济了，齿轮箱的噪声降低了、产品的结构更合理了、产品及零件的寿命也有了大幅度提高。再次，使用PDM、成组技术，规范了图档管理、增加了零件的复用，减少了零件的种类，避免了不必要的重复工作。最后，采用CAD/CAE设计方法提高了设计的科学性，特别是采用3D设计方法，三维造型、模拟装配、干涉检查等充分发挥了设计人员的创造性，加快了新产品的开发，提高了企业产品的创新能力，增强了产品的竞争力。

来源：CAD世界网