温故知新，20个机械设计知识点总结

5G时代即将来临，大众对5G的理解普遍都只是停留在“上网更快”这个关键属性，然而，这未免过于狭隘。5G“三超”（超高速、超大连接、超低时延）的关键能力，和万物互联的应用场景将开启新一轮信息产业革命，5G技术已成为支撑智能制造的关键技术之一。其中，超低时延这一关键特点，将带领我们进入新的实时时代。立足于工业领域，面对5G时代，制造行业对外部市场需求的响应速度尤为关键。而传统的管理方式，已经不能适应由于计算机的应用给企业带来的种种变化，尤其是制造企业在计算机应用积累到一定阶段或一定的信息量以后，这种变化尤为突出。主要表现在： 在设计图纸和文档的管理方面，计算机产生的大量电子文档和信息没有得到有效和系统的管理，使设计人员难以快速和准确地获得所需资料，反而降低了查询速度和效率。 在产品结构的获取方面，产品设计资料的成套性难于把握，而且不易直观准确地获取所需的产品结构，并对其进行有效地配置。 在设计过程管理方面，从任务的分解，图纸的形成，到图纸审查、批准发布和归档，以及图纸版本修订等，全靠人工来完成，中间传递的也是纸质介质。图纸的流动过程无法跟踪和监控，由于整个产品开发过程没有协调一致的管理机制，不同部门使用不同版本的设计图纸时有发生，导致于同一问题多次出现。 在产品设计的组织实施方面，下游人员和上游人员没有进行充分的信息交流从而使设计阶段难于发现后续阶段可能出现不足，使得工程更改次数增多，工作效率降低。 随着设计周期的越来越短，设计和工艺过程并行进行则显得尤为重要。 在设计软件的集成方面，缺乏一个软件集成框架和一个统一的产品数据模型，各设计软件之间还没有得到有机的集成，没有实现产品数据共享。 企业搬迁以后，如何实现异地设计、审查、归档和制造管理等问题。 在社会化大生产的今天，如何实现跨地区，跨国界的设计和制造协同问题。由此可见，在企业信息化建设中，产品的数据管理，产生数据的过程管理以及应用软件的管理，包括数据流和工作流的管理已经成为企业整个活动过程的瓶颈，亟需一个集成管理系统来管理和控制企业中的各种数据和数据流及工作流，以充分发挥计算机系统的作用，保证企业产品开发过程的快速和高效进行。 而PDM技术就是在这种需求下产生的，它提供了一个数据管理的集成框架，功能已从最初的电子文档管理逐渐扩展到包括企业过程管理在内的各个方面，为企业信息化提供了可靠的保证。 PDM的定义和功能模型PDM的英文全称是Product Data Management，中文含义是产品数据管理。综合各个方面，PDM系统应该包含以下功能：PDM系统管理了与产品相关的所有数据——任何描述产品结构的数据，包括零部件数据、配置数据、文档数据、CAD文件数据、权限信息数据等PDM系统管理了产生上述数据的所有过程——包括过程的定义和过程数据PDM系统提供了CAX和ERP软件接口和集成平台（X－指D,E,M,PP等）PDM的定义有狭义和广义之分。从狭义上讲，PDM仅仅针对工程设计过程中的数据；从广义上讲，PDM可以管理产品整个生命周期中，从需求、开发、设计、制造、销售到服务的全部数据。从功能上讲，PDM主要由三个层面组成：支撑层、维护层和核心层。如图1所示： 图1 功能模型 支撑层为PDM实施的基础，主要包括数据库管理系统和网络，这里不仅包括软件，如操作系统等，还包括计算机硬件，这些为PDM的实施提供了物质和技术上的支持。维护层则是PDM系统的维护工作，包括数据集的维护，部门和用户的管理，项目创建以及项目中角色的定义。这些模块主要完成PDM系统的控制和管理，保证PDM系统的顺畅推广使用。核心层则是PDM实施的核心部分，也是用户主要面对的模块。核心层包括文档管理、产品结构管理、流程管理、电子数据仓库管理、CAX/ERP应用软件集成以及接口管理系统等。其中文档结构化管理为产品结构管理和流程管理的支撑，后两者所产生的文档由文档管理来控制。而PDM系统和企业中其它系统的联系则主要通过应用软件集成和接口管理系统以及数据仓库来完成，这样才能实现企业中各个部分的有机集成，达到数据最大限度共享。而PDM系统通过对数据以及数据流的管理和控制，将企业中的各个系统有机地组织在一起，实现了企业中信息的集成、过程的集成和人的集成，这对于企业的信息化建设过程来说，是非常重要的。 PDM在企业信息化建设中实施的关键技术01 PDM在企业中的实施模型 PDM系统在企业中的实施模型可以用金字塔来表示，如图2所示。任何PDM实施过程中的活动都可以纳入到该模型的某一层面上。 图2 PDM实施模型 企业的业务需求要求PDM项目的实施一定要面向用户解决实际问题，这是项目实施成功的关键。在概念层我们把企业对产品数据管理的各种需求抽象为诸多个不同的概念，而不同概念的组合就形成了PDM系统的核心功能层面。譬如，业务项的概念用于文档的管理，版本、状态的概念用于工作流的管理等等。系统集成层则使得PDM系统与其它的应用系统共享同一数据或数据链，保证数据源的唯一性，准确性和完整性。扩展应用层使得整个企业在PDM系统框架的支撑下，实现诸如并行工程、协同设计和制造、全面质量管理等先进的管理理念。在金字塔模型中，层次越低，其集成度则越低，层次越高，其集成度也就越高。而随着层次的升高，信息的粒度也就越高。信息粒度主要指所含的信息量。在最低层的概念层上，业务项、状态等所含的信息量少，而在扩展应用层的并行工程一级上，所要处理的信息量就大得多。 02 PDM实施的关键技术 1)部门和用户管理和其他信息系统一样，角色（Role）管理是PDM管理部门和用户的重要组成部分，使用PDM系统的用户，必须具有某种角色，才能登陆到系统中，获得系统赋予的与角色相对应的权限，通过角色的管理来保证数据库中资料的安全性，有效地防止越权操作，使得文档资料更加安全可靠。2)文档管理文档是PDM系统管理的基本对象，所有操作最终都几乎可以归结到对一个具体文档的操作，所以文档管理是PDM系统核心层中的核心。文档管理的作用域主要在产品的开发过程中，而当产品的开发工作全部结束时，相关文档就应当提交给工程数据库管理模块来管理了。3)产品结构管理PDM系统以树状结构来表达产品零部件之间的层次（隶属）关系。一个具体的产品结构树对象包括了对象属性数据，对象结构（关系）数据，描述文档，属性文档等。在属性文档下，又包括了具有版本属性的所有文档。由不同层次的装配关系对应的不同层次的BOM而组成的树状结构称之为产品结构树。4)流程管理流程管理的载体是数据包，主要实现对物料、描述文档的提交、审查、批准、发布归档等过程进行有效管理；同时实现产品设计过程中的各种描述文档进行相关任务的确定和版本变更的维护等，来保证设计过程中任务的完整性和数据的一致性。串行的产品开发模式形成了从产品设计到生产制造，现场服务等大的循环，容易造成产品开发周期长，设计质量差，工作效率低等缺陷。要克服这些缺陷，就要建立并行的产品开发流程。而并行设计强调上游设计信息的及时预发布和下游评价信息的及时反馈，为此，产品开发过程中的各个阶段必须达到数据共享和有机的集成。只有PDM系统才能够做到这一点。5)项目管理和角色分配PDM系统下的业务项操作与系统中项目的定义密切相关。项目的创建除了要按照规范进行以外，还要及时掌握项目中各种审查、审批角色的定义和分配，包括机械设计流程角色分配，电气一次设计流程角色分配，电气二次设计流程角色分配，液压设计流程角色分配，减速机设计流程角色分配等等。6)电子数据仓库管理PDM系统可以根据部门业务性质划分为不同的数据仓库以利于用户或部门权限安全可靠方便地管理。因此就需要利用网络/数据库技术对电子化后的大量文档进行有效的组织和管理，在安全有序的控制下为设计人员提供便捷的参考，使工程技术人员可按多种查询方式，及时、准确、迅速查询到所需要的资料，以重用已有的设计成果，缩短产品开发时间，提高效率。7)CAX/ERP软件集成和接口管理为了将现有的CAX/ERP软件和PDM的软件组成一个集成系统，PDM系统必须具有软件集成管理的功能，能将企业的各种软件进行有机的集成，实现PDM与其它软件之间的双向操作。对于其它系统和PDM系统的数据传输，一般采用一个共享数据库来保存交换的数据，由各个系统对其进行分享。如CAPP系统需要PDM系统产生的BOM数据，这样PDM系统生成BOM表的格式要与CAPP系统接受的表格式完全一样，然后将其保存在共享数据库中，当CAPP系统需要BOM表时，只需访问共享数据库，提取出相应的BOM表，就达到了数据传输的目的。 根据PDM项目实施和开发的经验，企业在实施PDM系统时要想取得成功，应该注意以下几个问题：①企业领导应成为PDM系统实施开发的参加者，而不是旁观者对于一个企业来说，只有企业领导最了解企业存在的问题和瓶颈，才能抓住问题的关键，从而合理地制定出PDM系统的开发目标。同时由于企业领导拥有实现目标的人权、财权和指挥权，能够决定投资、调整机构和协调系统实施中产生的矛盾，这是其他人无法替代的，所以企业领导必须加入到PDM系统的实施过程中来，而不仅仅是等待汇报，作一个旁观者。国内外的实践也证明，企业主要领导者的参与是PDM系统实施成功的先决条件。②在PDM实施过程中，开发者要和用户不间断交流，避免“闭门造车”用户是最熟悉自身的业务，而开发者则对系统和软件最熟悉,因此，用户和开发者必须密切交流；其次，由于用户的业务需求有可能定义不是非常清楚和完善，而且开发者和用户对需求的理解也可能有偏差，所以就需要在实施过程中，开发者要和用户不断交流，澄清问题，减少开发的偏差，同时也可以让错误在萌芽时就得到了解决，保证PDM系统开发的质量，切不可“闭门造车”。③不要期望PDM系统能一次开发完成，PDM系统需要不断优化PDM系统的实施过程和其它信息系统相似，很难一次就开发成功一个质量好、功能完善的系统，为了提高PDM系统开发的效率，缩短实施时间，一般是先根据用户的需求，开发出一个PDM系统的原型系统，先实施这个原型系统，然后根据用户反馈的情况不断修改增补和优化，最后形成一个比较完善的系统，这是一个长期的过程。④一定要做好PDM系统与其它系统的接口和信息集成，设计数据一定要最大限度共享除了PDM系统，企业信息化的过程中还包括其它一些系统，PDM系统只是提供了一个集成框架，所以在实施PDM系统时，不能只考虑PDM内部的接口，还应该综合考虑PDM系统和其它各个系统的接口和信息集成，防止在企业中形成了一个个的“软件孤岛”，“信息孤岛”。⑤做好各个层次的培训，尽快适应PDM系统给企业管理方式带来的变化PDM系统的实施和推广使用，给企业带来了管理方式上的变革，有些是本质性的变革，譬如，实现了流程再造和优化固化，人们的思维模式和思维习惯短期内需要一个适应过程。所以在实施PDM系统时，就需要企业各个部门和各个层次上的使用人员要能适应这种变化，尽快摆脱传统管理方式的束缚，充分发挥PDM系统的优势。只有这样，才能保证PDM系统的顺利实施和最终的成功。⑥PDM系统实施推广使用后，其效益需要一个过程才能显现出来PDM系统数据库的数据积累是从零起步的，在PDM系统上线推广使用前，应最大限度地将企业的历史数据整理后批量导入到PDM数据库，供设计时重用。同时随着系统的使用，物料数据和描述文档的不断积累，我们可以在PDM系统下快速查找设计数据，提高零部件重用度，其效益逐渐显现出来。三品PDM系统基础功能覆盖产品数据管理及研发协同的各个方面，包括产品结构管理、图文档管理、产品配置管理、统一编码管理、工作流程管理、邮件管理及权限管理等，其他增强功能包括对各种CAD 软件的集成、ERP 集成、异地协同、其他应用系统集成及为企业提供个性化的定制开发服务。三品软件已做好充分准备迎接5G时代，助力各领域企业升级信息化管理，携手开启信息产业革命！-End-来源：友创软件