谈勘察设计行业的PDM应用与实施

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引言：人类文明的历史就是一部改造自然，建设美好家园的工程建设史。工程建设全过程包括项目策划、工程设计、建设施工、开车运行，其中设计在项目策划阶段就开始参与，是先行而且是贯穿全过程的关键环节。在工程的整个生命周期中，设计质量的好坏对工程质量影响巨大。在当前建筑设计市场激烈的竞争环境下，建设周期加快，客户要求设计的周期越来越短。而且，由于市场的影响，客户对建设项目的功能规划往往不能一步到位，造成设计过程中频繁变更设计要求。在工程建设的施工阶段，设计数据直接与建设单位、工程管理单位、施工单位、运营管理单位、以及最终客户交互，也需要对设计图纸及文件进行有效管理，甚至需做必要的修改。面对越来越多的设计项目、越来越紧的设计周期、越来越多的项目资料，如何做到全设计过程的、基于设计作品的有效管理，就成为现阶段勘察设计单位合理缩短设计周期，提高设计质量和效率，以及服务响应能力的关键。

　　本文探讨的PDM（productdatamanagement）应用于勘察设计行业，是把设计的图档和文件当做动态的产品进行管理，从根本上改变以往设计单位把图档当成“结果”或者“档案”来处理，忽略总结、忽略服务、忽略配合的做法。PDM的应用有利于总结设计的经验，提炼工程技术知识；有利于设计过程控制，提高设计质量；有利于动态管理，增强服务配合的能力，从而提高建筑质量。

　　1、从制造行业的PDM说开去

　　1.1什么叫做PDM？

　　什么是PDM？这是一个既易回答又颇具争议的问题。单从字面上理解，PDM是ProductDataManagement（产品数据管理）的缩写。

　　CIMdata曾这样定义：“PDM是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品”。从产品来看，PDM系统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。从过程来看，PDM系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布等过程事件。

　　实际上，企业级的信息系统集成是企业信息化的最终目标，如制造行业的MRP和ERP，而PDM对于制造业企业，它是企业资源计划的核心组成，是利用信息技术对企业产品生产进行革新，融合在企业的文化中，凝结在对信息资源的利用中。

　　1.2PDM在制造业企业的应用

　　PDM在制造业企业中已经有了很成功的应用。从福特的“Ford2000”、波音的“DCAC/MRM”到日产的“业务过程革新”等，都是将PDM作为企业的核心系统。

　　1.3制造业企业应用PDM的直接动力与原因

　　越来越多的制造业企业应用PDM是市场竞争的要求。从上个世纪70年代以来，新产品进入市场的时间周期越来越短，企业受到市场压力越来越大，从根本上缩短产品研发周期的呼声越来越高。90年代乃至21世纪初，企业发展中的生产过程重组是不可逾越的发展阶段。进入90年代，人们更关心于如何在“恰当”的时间获取“正确”的数据；更致力于如何消除企业的业务过程中那些不产生效益的活动与单元；精力更集中于如何减少那些由于错误数据而引发的不必要的重复劳动；更在意于如何快速响应所必需的工作更改；更寄希望于如何通过系统的方法来保证数据的完整性、产品的可追溯性和可审核性。

　　这时，人们开始不满足于仅将计算机技术应用在某些过程单元上，而是开始研究如何尽量优化自己的整个企业过程，以提高企业的总体效益。而PDM在以下三个方面有着直接的推动作用：实现产品数据共享，以最少的时间代价来获取有用的数据；加速新产品投放市场，改进产品质量，降低生产成本；建立企业标准，从而遵从国际或行业标准。PDM技术在制造行业应用有最直接的动力。

　　2、PDM，在合适的时候把准确的信息传递给适用的人

　　2.1信息膨胀下的信息污染，影响企业生产和决策

　　计算机信息技术的飞速发展、广泛应用直接导致了信息的膨胀。如今，企业最不缺少的是数据，大量的错误的、延迟的、缺损的、无规则的、不安全的、流向不明的、难以共享的数据；最缺少的也是数据，缺少的是准确的、及时的、完整、标准的、安全的、流向明确的数据。前者是信息膨胀造成的污染，而后者对企业的生产和决策才有意义。一个典型的实例是1994年以前的波音生产经营状况，尽管销售势头良好，市场份额巨大，但是使波音决策高层十分头疼的是：没有一个销售人员能对客户说明一架波音飞机的准确交货日期，也没有一个人能清楚地计算出一架飞机的实际生产成本。这是因为波音有大约800~1000个计算机子系统，大多数系统并不兼容，每架飞机最多可用到14套BOM表。系统之间的数据交换要靠手工来完成。这种情况对企业来说是不堪忍受的。

　　2.2PDM有利于数据的收集和处理

　　对于实际生产产品的企业来说，产品研发流程中会有存在于产品研发、生产、服务、修正等各个阶段的数据。产品种类越多，使用时间越长，则数据量越庞大，管理难度也越大。而PDM对于数据的收集和处理有以下几个方面的效用。

　　第一，注重数据的标准化与共享性。通常我们对于一个产品的设计部门往往不只一个，数据交换的复杂性尤显突出。PDM往往不同于今天普遍采用的文件交换模式进行产品的数据交换，而是采用以数据标准化为基础的数据共享模式。

　　第二，注重数据的时效性和协同的设计环境。由于产品的设计涉及到各个部门，而设计和生产往往也是也需要不断的配合和调整。因此，设计中存在的问题应及时的得到纠正，设计的意图及时地反映给生产，生产的问题及时反馈给设计，这些都要求数据能及时交换。由于PDM把握了产品的各个形态的数据，因此，能够把数据的变更反应出来。同时，PDM的协同设计环境有利于及时检查、明确当前数据的可用性。

　　第三，注重产品的数据的安全性和结构管理。产品研发能力是企业竞争力的一个重要方面，因此，产品数据的安全性和权限管理是企业保持企业竞争优势的需要。另一方面，由于产品的研发和生产是一个持续的过程，因此产品发展历程的可追索性非常重要。PDM建立产品结构和数据之间的物理及逻辑关系，管理产品和控制结构中每一个子项的版本以及安全。这样的产品定义应该特别符合人们对产品结构的一般认识规律，由总体到分支，由全局到局部，由产品到各个具体部件。

　　3、勘察设计行业使用PDM的意义

　　勘察设计行业其实与制造行业的生产过程有很多类似，都存在着虚拟的设计和现实的产品的对应关系，都存在着设计和产品生产（施工）之间的不断调整。只不过制造行业的产品是机械或者是零件等，而勘察设计行业的产品是工程设计文件，包括设计图纸、计算书、施工说明等。制造行业的PDM的成功应用对勘察设计行业具有现实借鉴作用，对于提高设计单位的服务能力、创新能力，从而综合提高设计的单位的竞争能力，从总体上提高建筑行业的质量，具有重大的意义。

　　3.1勘察设计行业应用PDM有助于加强服务能力

　　勘察设计行业使用PDM，加强产品生产过程产品数据管理和设计过程的控制，可以减少缺漏错碰现象，有利于提高出图质量；加强数据安全，有利于设计成果保护；加强设计进度监督，有利于在过程中控制设计质量，满足客户要求；加强产品数据管理和项目管理的交互，有利于管理层进行产值核算；加强设计成果的整理和利用，有利于提高出图速度，有利于人才的培养和进步；有利于设计成果的管理，有利于设计单位提高持续服务能力，不因为人才的流动而有所影响；

　　3.2勘察设计行业应用PDM有助于加强创新能力

　　对于设计师，可以整理自己的设计成果，提炼精华的设计方案和构件，供设计使用，通过不断完善，提升创新能力。对于设计单位，可以把诸多设计成果进行有效整理，记录个人的创新方案，提炼其中的知识，共享成为企业的标准和规范，完成设计单位内的知识传递与累积，从而把设计师个人创新的能力变成企业创新的能力。通过有组织的信息处理产生企业智慧，为企业长远发展服务。

　　3.3勘察设计行业应用PDM有助于综合提高建筑的质量。

　　设计是建筑业的龙头，设计贯穿于工程建设的全过程，因此，设计质量对于建筑质量影响重大。设计产品是工程建设其它工序的指针，施工单位按照设计执行建造；而用户在长期使用过程中，也还需要使用设计档案执行工程的维护；直至工程生命周期结束，设计档案在工程报废拆除过程中还需要发挥作用。在设计与施工、监理的配合中，设计的变更通常是不可避免的，设计更改和设计联系往往都非常频繁，因此设计单位需要提供准确有序的图纸以及其他设计文件，才能保证建筑质量，从而服务好最终用户。所以，高质量的设计产品，是保证工程项目质量的前提。信息时代的设计产品管理，如果还是用传统的管理手段，是难以保证设计产品质量的。勘察设计PDM是历史发展的必然。

　　4、勘察设计行业PDM包含的主要内容

　　PDM是以软件为基础的技术，勘察设计PDM的产品就是设计文件。实现勘察设计的PDM，就是要将所有产品相关的信息和过程集成到一起，形成为勘察设计过程服务的数据库，并提供相关的信息处理服务。产品有关的信息包括属性数据，如CAD以及其他绘图文件、图纸目录、设备材料表、产品配置、事务过程文件、质量控制文件、业主信息等等。产品有关的过程包括有关的生产工序、生产指南、有关于批准、使用权、安全、工作标准和方法、工作流程、组织机构等过程处理程序。包括了产品生命周期的各个方面，PDM使最新的数据能为产品产生者和服务的用户服务，包括主师、专业工程师、现场配合人员、财会人员和销售人员均能按需求及权限获取相关信息。

　　4.1先进的数据收集机制是勘察设计PDM成败的关键因素

　　任何的管理相对于被管理者来说，在信息收集阶段都会增加一定的工作量。这也是第一代电子图档系统难于取得实效的症结所在。

　　新一代的基于设计产品属性数据的PDM系统，将数据收集过程融合在员工设计过程中，减少基层员工的花费在PDM上的工作量，收集过程是静默进行的。勘察设计人员有别于工业生产线工作的操作人员，其素质相对较高，而且容易表现个性；勘察设计产品也不像工业产品，其最终检验产品质量的手段是建造完成，而且不允许失败。所以在实施勘察设计PDM系统过程中难度更大。数据收集机制是决定勘察设计PDM成败的关键因素之一。

　　基于属性收集产品数据有利于产品数据的加工处理与查询，规范数据格式。数据集中于服务器，有利于集中有效的安全管理；

　　4.2强化勘察设计的过程控制

　　勘察设计PDM过程控制的目的是用较短的时间和较低的成本设计符合质量要求的产品。PDM的收集的数据一般来自于企业那些提供和使用电子数据基层岗位，而通过PDM改变企业组织结构和改进生产流程的动机一般来自于中上层管理部门。

　　过程控制的目标是建立查找和共享分布式设计环境，让设计过程按照既定的规则、标准操作规程进行，减少重复工作和低效劳动，方便生产过程的追踪和报告。

　　5、PDM与档案管理系统的区别

　　设计院传统的电子图档管理问题，通常是过于考虑了设计、校对、审核、审定的流程。并且把电子图档当成“档案”来管理，而不是当成“产品”来管理。这就存在一个很大的误区。其实，不能灵活调阅的档案系统只能算是死档。

　　5.1PDM融合了设计过程控制，档案管理只是对成品的堆放管理

　　勘察设计过程产生的文档不仅仅是成品文档，设计过程文档同样是设计产品的重要组成部分。如存在于业主与设计院、建设施工单位与设计院、各专业之间的交互文件。甚至是设计人员的一张便条，也是对设计过程的反映。设计产品的版本也反映设计需求的变更或对错误的纠正，保存未经实施的设计版本也是必要的。传统的图纸档案管理无法大量收集这类数据。而PDM则不同，它海量吞噬设计过程的数据，然后按照需要进行高效处理。

　　5.2PDM考虑了产品的调用和修改，而文件管理没有。

　　通常在设计周期内，甚至到了产品生产过程或者施工过程，设计的变更依然存在。所以当成档案文件来管理，就没有考虑设计的实际情况。而产品的数据管理系统考虑了种应用，可以让设计单位用尽可能短的时间，尽可能低的成本，为甲方提供产品的售后服务或者是为生产提供的产品。

　　5.3PDM并行处理设计产品，档案管理是设计工作的终结环节

　　先进的勘察设计PDM系统没有“归档”概念，用户作出“保存”操作时，设计数据就保存在数据库中了，并且记录了操作日志，经历了多次的修改操作最终形成可以实施的版本时，系统获得确认，向客户提供正确的实施版本。

　　5.4PDM具备对知识提炼管理的功能，档案管理只能客观反映

　　传统的档案文件系统归档完毕以后，对图档的利用非常有限。而实际上，工程设计中，可以构件化设计的非常多。以往的工程案例中存在着很多可以提炼的知识，供其他设计人员借鉴。把凝聚在个人头脑中的创新意识变成企业可以共享的资源，提高设计工作的效率。

　　5.5PDM简化产品入库过程，档案管理增加库房管理工作量

　　设计院通常任务非常紧张。传统的系统在归档前，由相应人员（档案人员或者其他负责人）填写图档的信息，非常烦琐，而且准确性也有待考察，在实施过程中，难度很大。

　　6、设计行业PDM的有关技术

　　AUTOLINK系统主体采用B/S架构，同时提供独立运行的EXE程序或嵌入AutoCAD环境中。为C/S与B/S的混合系统架构。系统采用高效的WebService服务器、SOAP协议，支持TCP/IP，HTTP（S），XML用户和应用接口，服务插件可以随时更换，动态增加或改变服务类型，提供与各种平台的企业应用系统的紧密连接，做到系统集成的有效资源利用，提供稳定，安全，高效率的企业应用服务。采用XML数据格式，方便集成各种企业现在系统的集成，同时提供数据的上传下载，有利于将有效的数据及各种加工后的数据信息动态发布到企业客户端（WebClient/DesktopClient）与服务器端是一松散耦合的系统，使得系统能够更容易集成，每个子系统可以独立运行，改变，扩充。

　　6.1CAD平台下的电子文件收集

　　CAD平台下的电子图档入库：在设计过程中，通过与CAD实体的交互，完成图档属性的收集。

　　6.2多角色配置的权限管理

　　建立角色，并根据角色对操作对象的各种操作进行定义，系统为了权限分配方便，某一用户可以具有多种角色的概念，也就是某一用户可以在加入到多个角色中来，在系统中对此用户的权限操作是取它们权限并集。

　　6.3建立索引的智能裁割，实行并行设计和审图

　　裁割要实现在图幅小型化的同时，需要保证切割的正确性、易于操作，轴线标注等索引按照需要随进。同时，标注需要合乎设计院和国家标准，并可被设计院重新定制。设计并行化，可较大提高设计效率。图档分区设计和审核和分专业设计以及审核，是个提高设计院效率和设计质量的途径之一。充分发挥设计院已有的局域网的效益，在设计过程中，项目负责人可实时监控项目进展，及时调整项目有关资源。项目负责人首先设置好分区并行设计或分专业并行设计的流程和参数，则分区的轴线标注和索引自动建立，任务通知自动下发。其后，设计者可同时对同一图档进行设计和审核，负责人可全面实时监控设计进展。

　　6.4利用独立于CAD的浏览器，实现多层次的安全设置

　　电子图档以及文档的安全设置采用两种方式，对CAD图档智能裁割后的对象入库时的操作及每个文档入库时的操作时，进行安全设置；在项目管理中，可以对任意子图或整个项目中的所有图档和文档进行权限设置操作。系统分为若干密级。其中：图纸安全对象包括图档及文档，安全设置成为公开及保密，对保密级别，系统又分为只读、读写，同时对设有保密的图纸指定相应的使用用户，这样对图档的安全处理做到多级别设置，多层安全设置。

　　7、设计行业PDM应用的展望

　　多网络下的PDM和三维协同下的PDM

　　目前应用PDM多停留在局域网环境下。随着互联网络的应用成熟和3G技术的普及，设计单位最终将在互联网上、无线网络环境下的实现“虚拟设计院”，与施工单位的配合也将更加积极。工程师将可以在不同的地点工作，而不必要集中在指定的场所办公；设计的变化将随时反映到数据库中，供施工单位调用；施工单位可以在现场借助手机或者其他工具把现场的情况反馈给设计，同时又能从数据库中读取指定的工程信息指导施工现场。

　　三维协同设计是将来的一个必然的发展方向，三维协同设计让参与项目设计的各专业人员在共同的空间内采用三维模型进行设计，现在二维设计中的一些环节将发生根本性的变革，如管道汇总将由系统自动完成，大大减少了设计人员核对数据正确性花费的时间与精力，让设计人员腾出更多的精力用于知识创造。可以说，现在实施的二维设计PDM和未来三维协同设计的PDM会有很大的不同，三维协同设计的PDM将更加简洁。二维设计PDM是为未来的三维协同设计PDM做知识准备，积累实施经验。

　　8、PDM是设计企业信息系统的核心

　　8.1设计企业的信息系统的发展一般规律

　　企业信息化发展终究是服务于企业的战略规划，增强企业的快速反应能力和市场竞争力。设计企业的企业级管理系统的目标是实现一体化的集成管理系统。一般由以下几个部分组成：全局战略决策支持系统；设计过程综合管理系统；集成办公自动化系统。以全局战略决策支持系统为主导，以设计过程综合管理系统和集成办公自动化系统为“两翼”，实现一体化管理。勘察设计企业的核心业务是设计，因而其信息管理系统必将以设计流程管理为核心。

　　8.2PDM是设计管理的核心

　　集成办公自动化管理系统的主要应用是在管理层面，而综合设计管理系统的主要应用层面是在设计人员。设计企业是以设计为主，随着市场的开放，企业需要转变机制，管理层面将进一步缩减，设计人员和管理人员，基本上80%和20%的比例一般模式（管理人员的实际比例可能会更低）。设计管理的重要性将进一步突现。上述的“两翼”是不平衡的两翼，PDM是设计管理的核心，囊括了设计管理的协同设计环境、个人创新环境、以及智能化的构造平台，也是设计企业信息系统的核心。

　　9、PDM实施成功的条件和可行性

　　9.1简单稳定易用的PDM软件系统

　　简单的系统才会有人用，尤其只作为应用软件。对于设计企业生产的任务往往非常紧张，因此如果为了应用PDM而花费大量的时间进行需求调研，软件学习，以及因为软件的不成熟而在实际环境中的反复测试，势必影响了企业的生产。所以，软件的简单、易用、稳定是PDM实施应用的前提。

　　作为产品数据的管理系统，国外的PDM通常是嵌入在其产品生产平台，在产品生产的过程中，自动完成产品数据管理和过程控制。实践证明实施的效果比较好。因此，对于设计企业，CAD是图纸的生产平台，YINHOO提出设计行业的PDM应该嵌入CAD平台。

　　9.2与软件系统配套的实施制度与观念

　　目前多数的设计单位都已经完成了局域网络的建设，硬件也具备了一定的基础，同时近10年的时间，CAD的应用也日趋成熟，因此，硬指标的环境已经不是问题。相比之下，信息化管理的相关制度建设却非常落后，在观念上还存在着贪大图全的心态。企业信息化的建设是一个长期的过程。PDM的应用也需要“整体规划、循序渐进、分步实施”。