某车企产品数据管理系统（PDM）的研究与建设

吴继军 陈志强 杨少国 徐红星 孙百英

[摘 要] 企业由于产品数据管理问题造成的困扰在汽车制造行业显得尤为突出，其客观原因在于汽车制造业本身的行业特性与业务环境的挑战。市场产品多样性需求的增长导致汽车平台、车型、配置数量、零部件数量急速增加，同时也增加了设计和管控难度，汽车生产的产量加大及企业精益管理对产品数据管理的要求也更为严苛。本文通过分析某汽车企业存在的具体问题及现象，阐述了产品数据管理系统建设的必要性。

[关键词] 产品数据管理；数据管理系统；汽车企业

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 18. 035

[中图分类号] F272.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）18- 0052- 06

0 引 言

随着汽车企业的发展和车型的不断增加，日益膨胀的信息给某车企带来的影响也越来越明显，以往的人工把控变得越来越吃力，缺乏产品开发统一的数据管理平台，各个车型之间数据缺乏关联性，难以形成未来车型的开发技术库，产品信息分散管理，资源重用率低；BOM和产品配置表仍以Excel方式进行表述和传递；管理检索统计都不方便，零部件缺乏有效的分类管理，难以查找和重用；缺乏有效的项目监控，技术部门的工作任务都是以项目进行驱动，目前主要手段是开会讨论，辅助以Project和Excel等办公软件，无法及时了解到项目资源的分配及使用情况。鉴于以上情况，迫切地需要将现有车型数据平台单一数据整合并建立产品数据管理系统（以下简称“PDM系统”），并逐步实现产品数据管理的规范性、有序性。

1 PDM系统建设目标

经过长时间的选型，某车企决定搭建企业级PDM平台，结合未来的发展战略、业务需求及目前实际情况，遵循管理与技术并重、IT系统效益最大化、扩展/开放和集成性、安全性4大原则，以逐步形成整车产品研发管理系统，完善企业研发管理体系的建设，从而提高企业研发核心竞争力并确保企业主要任务和目标的顺利实现为总体目标。

针对上述目标，该车企规划了两步走的实施策略，并明确定义了在每期所需完成的具体内容。各期规划的内容和功能如图1。

2 PDM系统数据库结构

随着产品研发方式的不断发展变化，工程师设计的交付物不在是单一的图纸，而是各种格式的文件，包括3D和2D设计数据。设计数据是一切制造，检验和生产的标准，也是一个企业中最重要的产品数据。随着该车企的发展，设计资料数量变得异常庞大，设计的标准化成为构建PDM系统数据库的基础和核心问题。它包括统一的模板、统一的编号、统一的格式、版本的更新以及3D与2D数据的关联、设计数据与检验标准的关联、设计数据与物料的关联等。

该车企PDM系统数据库按企业特定需求进行了设计和扩展，关键结构及编码有以下内容。

2.1 块总成MODEL

编码原则：

属性：

2.2 零件PART

编码原则：

属性：

2.3 内部数据发放单

编码原则：”XX_IEX”NNNNNNNN（N表示任意数字）

属性：

2.4 企业至供应商数据发放单

编码原则：“XX_OEX”NNNNNNNN（N表示任意数字）

属性：

2.5 主要的系统对象关系

2.6 发布状态

3 PDM系统工作原理

3.1 SOA架构

该车企PDM系统采用SOA架构，在多年领先的PDM软件开发与实施基础上，实现了PDM系统的完全SOA化：包括PDM系统应使用的SOA组件，PDM系统应提供的服务等。该车企PDM系统能够以完全SOA架构的方式，提供PDM系统所要求的所有功能，包括文档管理、产品结构管理、配置管理、零部件分类管理、工作流程管理、更改管理、项目管理、需求管理等。

3.2 CWER架构

该车企PDM系统基于全球领先的4层体系架构进行建设，包括ClientTier，WebTier，EnterpriseTier，ResourceTier。其4层体系架构及遵循业界的相关标准如工作流联盟和工程变更CMII等，为PDM提供了强大的开放性、灵活性和可拓展性，提供全面的端到端的产品全生命周期管理的解决方案组合。

3.3 VAS结构及企业级选项库

该车企构建了整车装配结构（Vehicle Assembly Structure），用来管理研发过程中的工程数据。VAS是一个从产品功能角度对整车进行划分的标准产品结构，借鉴了业界的领先实践。它包括：

（1）VAS模板。VAS模板是VAS结构中不变的部分，基于VAS模板可快速克隆出新平台的VAS上层结构。其结构如图2所示。

（2）VAS配置管理。VAS基于PDM平台采用全配置管理方式，配置变量添加在MODEL（如图3所示）。

（3）企业级选项库。几百个选项包括：

整车选项——轴距、驾驶方位、驱动方式、品牌。

技术选项——基于块级总成，从尺寸、功能、结构、材料、颜色、法规、外观风格、品牌等8大方面进行定义，如发动机、变速箱、前排座椅等等。

通过VAS，不但可以快速准确地生成单一配置车型SOS（Stored Option Set），可以进行各阶段的整车虚拟评审（在整车开发过程中的数据发布节点或物理样车制造之前进行的整车级别的模型检查，以期在研发早期发现和解决设计问题），此外还带来以下好处：

以产品功能而不是行政部门来进行组织，并降低了与工艺的耦合度，使得各车型数据组织方式完全相同，数据查询和重用方便快捷。

近百个块级别总成使得整车结构层级和复杂度降低，方便设计分工，并可以围绕块有序逐步培养工程师研发能力，提升企业整体研发水平。

将重用级别从零部件级别扩展至块级别，加快研发速度和提高重用。

4 PMD系统功能实现

4.1 图文档管理

实现电子图纸及文档的安全、高效管理，通过流程及版本的控制，确保电子图纸及文档的一致性和有效性。

（1）文档模板管理：可建立文档模板，依据不同的类型定制不同的模板。

（2）多种文档类別：支持Office/PDF/TIF文档属性的方便定义；支持文档按照业务特性进行分类；提供文档模板功能，使文档实例的创建可以通过模板来实现；具备版本、版次的管理，资料的引用可保证一致性；科技资料按照类别进行管理，在各类资料中能够提供授权者的修改、删除、查询功能，并能够进行精确检索及模糊检索。

（3）文档编码检查：依照编码规则，检查文档编号，严格保证编码的唯一性。

（4）文档查询：文档与文档之间、文档与零部件对象之间、文档与其他业务对象之间能够建立关联，通过关联关系的建立，文档与其他业务对象之间可以方便地实现交叉查询。

4.2 零部件管理

（1）零部件编码检查：支持零部件编码与图号编码管理；具有编码规则管理和纠错提醒功能，严格保证编码的唯一性；能够在车型型号和状态上区分整车车型编码。

（2）零部件查询：可由零部件属性查询零部件；由文档关联性查询零部件；零部件查询结果可导出。

（3）零部件与相关文档关联：建立零部件与相关图面或文档的关联。

（4）建立零部件分类管理库：规划零部件分类；定义零部件属性，如净重、零部件材料等（如图4所示）。

4.3 产品结构与配置管理

通过PDM系统创建产品结构，提供简单和易用的图形化方式来定义、浏览、修改产品结构树，从而快速生成新的产品的结构，并自动生成产品明细表。

（1）管理完整的产品结构并提供图形化的界面进行产品结构的创建、修改（支持替换件、可选件）。

（2）基于选项库和车型定义表定义车型配置表（SOS）和全配置BOM清单，搭建EBOM上层结构。

（3）可定义多个产品结构的属性。

（4）可根据版本规则、日期、状态等条件浏览产品BOM结构；可依照选项配置条件浏览BOM结构。

（5）可增加或减少替代件/替换件。

（6）任意比对两个产品结构，并输出比对结果。

（7）产品结构的单阶/多阶的使用性反查；可选择阶层与父阶类型。

（8）产品结构可转化为轻量化模型。

（9）产品结构审核流程，可做签审与通知；产品结构有生命周期状态；支持BOM版本和版次的管理；支持BOM不同阶段的状态管理（如图5所示）。

4.4 设计变更管理

产品需要设计变更时，设计员在PDM系统中填写设计变更单，填写完毕后提交电子审签流程，审批人在系统中收到审批电子流程的通知，在系统中对流程进行审批，审批结束后发送给相关单位，各单位按设计变更单进行方案设计或图纸、零部件变更。图纸、零部件变更结束后，连接到需变更产品/零部件并附加相关参考文档，设计员发起电子流程，审批人通过之后，对该图纸、零部件进行冻结，系统再将相关文件发送给各相关部门，相关部门进行试制量产等后续工作（如图6所示）。

4.5 可视化管理

PDM系统中内嵌轻量化模型检视器，能够基于JT模型进行缩放、平移、测量、动态剖切等基本功能。浏览器提供数字化样机（DMU）功能，包括对同构或异构CAD模型产生的JT档进行静态干涉检查、动态干涉检查、拆装过程分析，能够加载单一配置车型，将其JT模型加载进行虚拟干涉检查。

4.6 数据分发与管理

技术文件、图纸、数模等设计数据通过PDM系统进行创建、审批、会签、批准等。设计数据被批准后，通过电子流程流转到档案部门，档案部门对设计数据进行发放（发放到内部相关部门及供应商处）并按设计数据类别进行归档。内部相关部门及供应商到汽车数据发放系统中下载设计数据，并按设计数据进行相关方案和供货变更。档案部门可在PDM系统中监控所有的内部部门及供应商是否下载了相关设计数据，实现了设计数据发放及归档的电子化（如图7所示）。

5 结 论

该汽车企业自建设产品数据管理系统以来，规范了产品数据管理，提高了产品研发水平，逐步实现了产品数字化，降低研发成本，减少研发人员的劳动强度，提高研发工作效率和快速反应及配置能力。PDM系统的应用为该企业带来如下收益：

电子流程的应用提高了设计效率，缩短了产品的设计周期30%；

分布式架构和协同设计平台的建立减少了信息传递时间30%；

通过基于PDM系统搭建的电子发放流程减少了图纸和发放的时间80%；

以产品为中心组织数据，促进知识重用，提高设计人员的工作效率30%；

提供查询和浏览研发数据的平台，制定各类型的报表，查阅纸质档案资料的时间减少了40%；

规范和标准更改流程的引入，更改的随意性和重复性减少了30% 。

主要参考文献

[1]张新权.统一的研发协同管理推进业务体系整合[J].中国卓越汽车企业的创新之道，2009（1）：66-67.

[2]KeigoFukushi.持续改进——从设计到交付[J]. 中国卓越汽车企业的创新之道，2009（1）：94-95.

[3]王天任.国内整车企业BOM管理现状[J]. CAD/CAM与制造业信息化，2009（6）：71-72.