PDM发展的背景
PDM市场快速增长
PDM(Product Data Management)产品数据管理是当今计算机应用领域的重要技术之一。它正在以其前所未有的来势冲击着计算机集成制造业,并给制造业带来自CAD/CAM技术以来最非凡的成就。
近几年来,PDM是产品制造工业中增长最快的一种技术。据美国CIMdata公司调查,全球的PDM软件和服务市场年增长率以30%的速度增长。在它们调查的公司企业中有48%都要实施PDM，而且有50个公司已准备出售其PDM解决方案，其中包括硬件公司、文件/图象管理供应商、系统集成商、独立咨询公司和CAD/CAM供应商。 PDM市场之所以这样快速的增长,是因为市场需求的急剧上升。目前已经有越来越多的企业认识到使用PDM来组织、存取和管理设计、开发及制造数据的重要性。使用PDM技术可以缩短产品上市时间，降低产品的成本，提高产品的质量。这项技术在当今竞争的时代,增加产品的应变能力,为企业在市场竞争中产生巨大的效益。PDM的相应功能和快速发展，是与其产生和发展的背景相适应的。企业的需求，促成了PDM的产生和发展。
PDM产生和发展的背景
1.制造业面临的挑战
制造业发达是一个国家经济强盛的标志。随着科学与技术的进步，电子、信息及自动化技术的广泛应用，使生产得到了巨大发展，市场竞争亦变得愈来愈激烈，竞争推动着整个社会飞速前进，同时给企业造成了严酷的生存环境。 企业要力争在最短时间(T)内、消耗最少的资金(C)、生产出满足市场需求(Q)的产品。市场的需求在不断变化，对产品的结构、性能的需求越来越苛刻，从而使新产品的研制变得越来越复杂。然而，产品的频繁更新对企业本身来说也带来一些问题：需要在再设计(Redesign)、企业业务流程再造(BPR)等包括设备改造及制造上不断投资。其中开发费用基本上与时间成正比，即开发周期越长，投资越多。这种因素也促使企业采用各种手段缩短产品开发周期。 因此，世界各国的企业都面临着严重挑战：如何缩短日趋复杂产品的开发周期以占有市场、并降低成本！如何去适应快速变化的市场需求，对企业进行重组，不断以高质量、低成本、快速开发新产品等手段，在竞争中求生存和发展，已成为企业共同追求的目标。 为了达到上述目标，企业不断强化了在产品设计开发过程中采用计算机辅助技术的措施，由此又引发了新的问题。
2.企业信息化过程中的问题
随着制造业的不断发展，随着各种先进技术的运用，企业产品开发周期在缩短，但信息量却在成倍增加，这说明信息在企业中已占据愈来愈重要的位置。
企业逐渐实现计算机信息化，标志着企业的进步与发展，信息化最有效的应用在于支持企业目标的实现，信息由企业创建，成为一种新的企业资源，其利用程度（信息创建、流动的速度与重用的程度），有效的管理（存取，版本）就成为企业信息化的新任务：
·信息共享程度。企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统，由于这些互不兼容的软件产生的数据格式不一致，存储介质亦是各种各样，再加上人员组织管理的不同，这一切使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门之间以及相关企业间甚至企业与贸易间有效地传递数据信息，实现信息共享。企业应采用更为先进的方法来管理和协调整个产品开发直到制造过程。
·提高信息传递速度。大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络方式。设计开发的上游部门无法及时与下游过程进行信息交换与共享，各部门不能及时地了解设计开发过程中的变化，因而产品的研制开发时间长，企业应采用有效手段来跟踪检查整个产品的设计和制造的进展。
·有效的信息管理。虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了绘图和设计的计算机化，但是仍然依赖纸质文档的管理，由于缺乏有效的文档管理，不能有效地利用已有的设计资源。
·要求先进的相适应的信息基础设施（计算机信息系统支撑环境）。在数据管理方面，企业仍然停留在使用大型商用关系数据库的层次上，由于这些数据库不能有效地管理图形、图像等非结构数据，更无法实现过程管理、配置管理以及对应用工具的集成，从而不能满足在异构与分布式计算机环境中使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成。
·提高应用集成系统效率。在产品开发设计过程中，几乎任何两个不同的应用软件都不可直接分享或交换产品数据信息，CIMdata公司指出：目前在企业中每天大约有1/3到1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作，而是开会、讨论、等待或处理各种信息；美国的调查表明，由于设计制造缺乏产品数据的统一管理，导致产品工时增加20%，成本上升10%。因此提高应用集成系统的效率，其核心为各应用系统间可互操作性。
早在七十年代，美国的Joseph Harrington 博士就根据计算机越来越强大的信息处理能力和计算机网络技术的发展情况及其在制造业广泛的应用前景，首先提出了计算机集成制造 (CIM, Computer Integrated Manufacturing) 的概念，其核心思想就是强调在制造业中充分利用计算机的网络、通讯技术和数据处理技术，实现产品信息的集成。而近年来提出的并行工程 (CE, Concurrent Engineering) 的概念则是强调在CIM信息集成的基础上，在制造业中采用并行处理的方法进行产品设计及其相关过程的实施，克服了传统的顺序工程在设计时不能及早考虑制造过程、支持环境、质量保证和设计开发周期长等问题，使得企业开发的产品能够及早地以低成本投放市场，并很好地满足用户的需求，以期获得强大的市场竞争能力；1994年开始的美国NIIIP（National Industry Information Infrastructure Protocol）项目，则把目标定在不同应用系统间跨因特网解决产品信息的共享与交换。为了达到更加有力地支持并行工程的目的，从产品信息角度看必须要有一个更新的概念和方法来满足这些需求。
3.问题解决的途径
针对上述存在的问题，企业在已有一定的计算机辅助工具的基础上，需要有一个统一的工具从宏观上将各种应用软件集成起来，并对其产生的大量数据统一管理与控制；要用先进的信息管理手段支持团队的异地协作，保证产品数据的安全、可控，并可以跟踪产品开发进度及适应数据的频繁修改等。换句话说，随着各自动化“孤岛”变大变强，它们也就把它们自己置于更大的海洋之中了，相互之间沟通不够，将大大限制它们能力的发挥，现在已到了将它们连结起来的时候了。
这就是产品数据管理的思想。
没有产品数据管理系统时，数据流可能很复杂，一些关键的数据可能存储在好几个地方，这使得检索更加繁琐；特别是当某一处从另一处获取数据后，该数据发生了改变，比较难以保证数据的一致性。而有产品数据管理系统则将使上述问题简化并可解决一系列相关问题，为CIMS和并行工程实施奠定良好基础。
总之，由于计算机技术的全面发展和普遍应用，使得产品开发过程各阶段计算机化，要求和推动了产品数据管理的产生和发展。
PDM(Product Data Management)产品数据管理是当今计算机应用领域的重要技术之一。它正在以其前所未有的来势冲击着计算机集成制造业,并给制造业带来自CAD/CAM技术以来最非凡的成就。
近几年来,PDM是产品制造工业中增长最快的一种技术。据美国CIMdata公司调查,全球的PDM软件和服务市场年增长率以30%的速度增长。在它们调查的公司企业中有48%都要实施PDM，而且有50个公司已准备出售其PDM解决方案，其中包括硬件公司、文件/图象管理供应商、系统集成商、独立咨询公司和CAD/CAM供应商。 PDM市场之所以这样快速的增长,是因为市场需求的急剧上升。目前已经有越来越多的企业认识到使用PDM来组织、存取和管理设计、开发及制造数据的重要性。使用PDM技术可以缩短产品上市时间，降低产品的成本，提高产品的质量。这项技术在当今竞争的时代,增加产品的应变能力,为企业在市场竞争中产生巨大的效益。PDM的相应功能和快速发展，是与其产生和发展的背景相适应的。企业的需求，促成了PDM的产生和发展。
PDM产生和发展的背景
1.制造业面临的挑战
制造业发达是一个国家经济强盛的标志。随着科学与技术的进步，电子、信息及自动化技术的广泛应用，使生产得到了巨大发展，市场竞争亦变得愈来愈激烈，竞争推动着整个社会飞速前进，同时给企业造成了严酷的生存环境。 企业要力争在最短时间(T)内、消耗最少的资金(C)、生产出满足市场需求(Q)的产品。市场的需求在不断变化，对产品的结构、性能的需求越来越苛刻，从而使新产品的研制变得越来越复杂。然而，产品的频繁更新对企业本身来说也带来一些问题：需要在再设计(Redesign)、企业业务流程再造(BPR)等包括设备改造及制造上不断投资。其中开发费用基本上与时间成正比，即开发周期越长，投资越多。这种因素也促使企业采用各种手段缩短产品开发周期。 因此，世界各国的企业都面临着严重挑战：如何缩短日趋复杂产品的开发周期以占有市场、并降低成本！如何去适应快速变化的市场需求，对企业进行重组，不断以高质量、低成本、快速开发新产品等手段，在竞争中求生存和发展，已成为企业共同追求的目标。 为了达到上述目标，企业不断强化了在产品设计开发过程中采用计算机辅助技术的措施，由此又引发了新的问题。
2.企业信息化过程中的问题
随着制造业的不断发展，随着各种先进技术的运用，企业产品开发周期在缩短，但信息量却在成倍增加，这说明信息在企业中已占据愈来愈重要的位置。
企业逐渐实现计算机信息化，标志着企业的进步与发展，信息化最有效的应用在于支持企业目标的实现，信息由企业创建，成为一种新的企业资源，其利用程度（信息创建、流动的速度与重用的程度），有效的管理（存取，版本）就成为企业信息化的新任务：
·信息共享程度。企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统，由于这些互不兼容的软件产生的数据格式不一致，存储介质亦是各种各样，再加上人员组织管理的不同，这一切使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门之间以及相关企业间甚至企业与贸易间有效地传递数据信息，实现信息共享。企业应采用更为先进的方法来管理和协调整个产品开发直到制造过程。
·提高信息传递速度。大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络方式。设计开发的上游部门无法及时与下游过程进行信息交换与共享，各部门不能及时地了解设计开发过程中的变化，因而产品的研制开发时间长，企业应采用有效手段来跟踪检查整个产品的设计和制造的进展。
·有效的信息管理。虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了绘图和设计的计算机化，但是仍然依赖纸质文档的管理，由于缺乏有效的文档管理，不能有效地利用已有的设计资源。
·要求先进的相适应的信息基础设施（计算机信息系统支撑环境）。在数据管理方面，企业仍然停留在使用大型商用关系数据库的层次上，由于这些数据库不能有效地管理图形、图像等非结构数据，更无法实现过程管理、配置管理以及对应用工具的集成，从而不能满足在异构与分布式计算机环境中使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成。
·提高应用集成系统效率。在产品开发设计过程中，几乎任何两个不同的应用软件都不可直接分享或交换产品数据信息，CIMdata公司指出：目前在企业中每天大约有1/3到1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作，而是开会、讨论、等待或处理各种信息；美国的调查表明，由于设计制造缺乏产品数据的统一管理，导致产品工时增加20%，成本上升10%。因此提高应用集成系统的效率，其核心为各应用系统间可互操作性。
早在七十年代，美国的Joseph Harrington 博士就根据计算机越来越强大的信息处理能力和计算机网络技术的发展情况及其在制造业广泛的应用前景，首先提出了计算机集成制造 (CIM, Computer Integrated Manufacturing) 的概念，其核心思想就是强调在制造业中充分利用计算机的网络、通讯技术和数据处理技术，实现产品信息的集成。而近年来提出的并行工程 (CE, Concurrent Engineering) 的概念则是强调在CIM信息集成的基础上，在制造业中采用并行处理的方法进行产品设计及其相关过程的实施，克服了传统的顺序工程在设计时不能及早考虑制造过程、支持环境、质量保证和设计开发周期长等问题，使得企业开发的产品能够及早地以低成本投放市场，并很好地满足用户的需求，以期获得强大的市场竞争能力；1994年开始的美国NIIIP（National Industry Information Infrastructure Protocol）项目，则把目标定在不同应用系统间跨因特网解决产品信息的共享与交换。为了达到更加有力地支持并行工程的目的，从产品信息角度看必须要有一个更新的概念和方法来满足这些需求。
3.问题解决的途径
针对上述存在的问题，企业在已有一定的计算机辅助工具的基础上，需要有一个统一的工具从宏观上将各种应用软件集成起来，并对其产生的大量数据统一管理与控制；要用先进的信息管理手段支持团队的异地协作，保证产品数据的安全、可控，并可以跟踪产品开发进度及适应数据的频繁修改等。换句话说，随着各自动化“孤岛”变大变强，它们也就把它们自己置于更大的海洋之中了，相互之间沟通不够，将大大限制它们能力的发挥，现在已到了将它们连结起来的时候了。
这就是产品数据管理的思想。
没有产品数据管理系统时，数据流可能很复杂，一些关键的数据可能存储在好几个地方，这使得检索更加繁琐；特别是当某一处从另一处获取数据后，该数据发生了改变，比较难以保证数据的一致性。而有产品数据管理系统则将使上述问题简化并可解决一系列相关问题，为CIMS和并行工程实施奠定良好基础。
总之，由于计算机技术的全面发展和普遍应用，使得产品开发过程各阶段计算机化，要求和推动了产品数据管理的产生和发展。
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蚂蚁 (威望:8) (广东 深圳) 咨询业 咨询顾问
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在CAD和CAM软件从2D不断升级到3D，以及CAE软件逐步集成到CAD软件环境的趋势导引下，负责设计、制造和分析的工程师与生产部门，已经逐步地由各司其职到转向集成发展。因此，工程部门的信息集成已经成为目前国际上同步工程发展的最热门课题。由于最新信息管理技术的发展，使得过去常常动辄上百万元的信息管理软件已经降到了较低的水平。反观国内在工程部门的信息管理软件，仍停留在图档管理的最基础的阶段，这将严重地阻碍工程部门的长远发展和效率的提高。
随着计算机技术在企业应用中不断深入发展，CAD、CAPP、CAM、CAE、MRPII及ERP在企业中也得到了广泛应用。但就总体上来说，由于这些技术的应用多为分散孤立的单项应用，在数据的交换和管理上存在很多问题，发挥不出计算机技术应用的综合效力。因此，企业所取得的效益还不够明显。
众所周知，企业的竞争靠产品的竞争，在产品的整个生命周期中，包括产品的设计、制造、销售、维护、报废和回收等过程，对这些过程中的产品数据、信息的处理和控制是极为重要的，它直接关系到企业产品的设计、制造和竞争能力。因此，对产品数据的处理和控制引起了人们的极大关注，并一直在进行研究和开发。
7.STEP标准
在产品模型数据交换方面已出现了如IGES、VDAIS、VDAFS、SET等多种标准或规范。但是，它们只是适合于在计算机集成生产中的各子系统领域传送信息以形成技术绘图或简单的几何模型。更为详细的信息如公差标注、材料特性、零件明细表或工作计划等信息它们就不能完整地传送。因此，已有的标准和规范存在以下的问题：中间格式只限于几何数据和图形数据；这些标准或规范只反映了70年代末80年代初的技术状态；软件的开发只是软件开发商而没有让用户参与，软件实用性差；用户不可能在市场上得到完整的解决方案；结果导致高重复工作和高投资的维护。
针对以上这些问题，必须要制订独立的产品模型数据交换和管理的标准。在90年代初，国际标准化组织（ISO）公布了STEP标准。
STEP是一套一系列的国际标准，其目的是在产品生存期内能够为产品数据的表示与通信提供一种中性数字格式。这种数字格式应能完整地表达产品信息，并独立于可能要处理这种数字格式的应用软件。
产品数据的表达和描述采用EXPRESS形式语言，它可以对产品模型进行一致的、无岐义的描述，并允许用产品数据表达的数据与约束进行更加完整的描述。EXPRESS是一种面向对象结构的特殊语言，在信息模型的组成上给出STEP产品模型以清楚地描述。在STEP中的集成资源和应用协议均采用这种语言。
集成资源是STEP的核心。它提供一套资源单元（即资源的构成）作为定义产品数据表达的基础。集成资源独立于应用环境和应用文本，但经过解决后可以支持应用水平的信息需求。
集成资源包括应用资源和通用资源。应用资源如绘图、有限元分析、运动学等等。通用资源如产品描述和支撑的基本原理、几何及拓朴表达、产品结构配置、可视化表示、材料、形变公差等。EXPRESS语言对集成资源进行完整地描述。
应用协议包括应用领域的资源、文本和功能需求定义。STEP能完全实现工业领域的应用是不现实的。一方面不是所有的特殊应用都在集成资源中定义了相关的资源单元；另一方面完全实现STEP适于所有领域的投入开发费用是无限的。因此，应用协议由ISO标准化了。目前有27个应用协议在标准中制定，有几个已达到国际标准。应用协议如：AP201为显示绘图应用协议；AP202为相关绘图应用协议；以及AP210为印刷电路装配产品设计数据应用协议；AP213为机加工零件的数控工艺规划应用协议；AP214为汽车设计应用协议等等。STEP提供不同的实现方法。由EXPRESS描述的模型转变为特定的实现形式，各种实现方法都可以使用。目前STEP提供以下几种实现方法：物理文件交换、应用编程接口、数据库实现。
虽然资源模型定义得非常完善，但经过应用协议在具体的应用程序中的数据交换是否还符合原来的意图，这就需经过一致性测试。STEP标准制订了一致性测试方法与框架，包括一般概念、对测试实验室及客户的要求、抽象测试的结构和使用、对各部分的抽象测试方法和抽象测试等标准。
STEP这个国际标准一提出，就受到企业的广泛关注，虽然它的一些标准还在制订中，一些已制订的标准已在CAD/CAM、企业数据模型的建立、数据交换中得到了应用。事实证明STEP标准在产品的整个生命期内为产品的数据表示与通信提供了一种中性格式，这种格式能完整准确地表达产品信息，并独立于要处理这种格式信息的软件。STEP为产品模型的规范化和高质量数据交换处理的实现提供了一种先进的方法。STEP提供了先进的数据交换的方法，但在数据交换中会出现大量的数据重复的问题，这就提出了数据管理的问题，PDM技术有效地解决了这一问题。