产品数据管理系统(PDM)集成和管理一个产品从设计到生产再到用户的整个产品生命周期中的所有信息，PDM也是一个连接不同部门、不同地区，保证企业各部门之间，企业与企业之间有效协作的集成工具。正确地实施PDM系统能使企业提高工作效率，减少人为错误，减少数据冗余，和平顺工作流程。
PDM系统的最新发展涉及到Web技术的使用。本文概述了PDM技术，讨论了一些基于Web技术的PDM方法，着重强调了PDM和Web结构的集成，最后介绍了一些主要的Web化PDM产品及其在工业中的应用。

1.PDM概述

什么是PDM？

许多企业现在都在依靠实施PDM来提高他们的竞争能力，PDM系统能集成和管理各种应用程序，信息和流程，这些流程定义了一个产品从设计到制造再到最终用户的整个过程。换句话说，PDM系统可用来控制在设计，制造，支持，分销和维护产品时所需要的各种信息，文档和工作流程。与产品相关的信息通常包括几何数据，工程图纸，项目计划，零件文件，装配图纸，产品协议，数控加工程序，分析结果，来往信函，物料清单，以及有关工程修改的信息等等。PDM也被看作是连接不同部门和地区的一个集成工具，以此保证整个企业中正确的信息能在正确的时间，以正确的形式到达正确的人手中。因此，PDM改进了企业内部各项目小组之间以及企业与企业、企业与客户之间的通讯和协作。图1 给出了PDM系统在企业中的应用框图。

图1 PDM系统在企业中的应用

PDM有时很容易与制造资源规划(ERP)系统搞混。PDM主要扎根于工程设计领域，它管理整个产品生命周期中所有的工程和产品数据以及它们之间的关系；而ERP则是一个专门为制造服务的控制系统。产品生命周期的管理理念，是PDM区别于目前许多其它制造系统的一个重要方面。

PDM的能力

PDM系统所支持的五个基本用户功能是：
1. 数据库和文档管理：提供产品信息的存储和提取；
2. 工作流和流程管理：控制处理产品数据的程序，提供了一种用信息驱动业务的机制；
3. 产品结构管理：处理物料清单，产品配置以及有关的版本和设计更改；
4. 零件管理：提供关于标准件的信息，方便设计上的重复使用；
5. 项目管理：提供工作细目结构，容许各流程，资源计划和项目跟踪之间的协调。
除此之外，还有许多增强PDM系统的其它功能。例如，方便信息传递和事件通知的E-Mail通讯功能；跟踪数据存储位置，把数据从一个地方(或应用程序)传到另一个地方(或应用程序)的数据传输功能；以适当的格式进行数据交换的数据翻译功能；处理产品信息的存储，访问和查看的图形服务功能；监控系统运作和安全的管理功能等等。
PDM用户能够通过自己的桌面计算机查询公司的数据和信息，实际的查找过程由服务器操纵，采用中间数据库搜索方法。文件被存放在数据库中，服务器找到指定信息后按适当的格式传回到用户屏幕。

PDM的发展

八十年代初，工程制造业中的许多大公司发现他们的工作效率受到书面图纸和文件系统的严重影响。当时由于还没有商业化的软件可用，这些公司只好自主开发数据管理的解决方案。到八十年代末，许多软件公司开始意识到有效的数据管理系统的潜在市场，于是推出了第一代商业的PDM系统。这些软件公司大多已经在CAD/CAM/CAE市场中占有一席之地，他们开始把注意力放在开发数据管理的解决方案上，并把PDM加入他们的产品系列。
最近几年，如何改进企业产品的生命周期已经成为人们关心的问题，其中反映企业竞争能力的产品投放市场的时间更为人们所关注。为了响应这一新的需求，新一代PDM系统已经被开发出来支持整个产品的生命周期----从最初的概念设计到最终的成品。它们不仅能在产品的概念设计阶段支持并行工程，而且还能帮助更好地定义工程更改过程以及管理产品设计的不同阶段。

PDM的好处

总的来说，成功实施PDM的企业都能改进生产效率和提高竞争能力，下面总结了几点实施PDM系统的好处：
1. 交叉学科间的协作：在产品定义的最初阶段，PDM系统能帮助市场人员，设计人员和项目计划人员制定协作方式，识别新产品及其产品范围与正在生产的产品之间的关系。PDM系统有利于新产品的协作开发和现有产品的改造。
2. 产品开发周期缩短：由于加强了企业各部门及其供应链间的协作，方便了产品信息的存取，从而使产品开发周期大为减少。企业对市场的响应也更为有效，能不断为他们的客户提供有创意的新产品。
3. 获取企业信息便利：通过管理和使例行工作自动化，PDM系统大大简化了用户每天的繁琐工作，如查询图纸，跟踪审核和完成状况报表等等。
4. 改进项目管理：由于所有项目参与人员都能访问相同的信息、工作于共同的产品模型，所以PDM系统使项目管理变得更加容易。PDM系统能使项目经理更有效地跟踪项目进度，从而保证所做的工作朝着正确的方向进行，按时完成项目。
5. 改进产品生命周期设计：方便地访问有关新产品开发的信息能帮助企业施行“为X设计“(Design for X)的系统方法。PDM系统容许制造人员和产品工程师在产品开发的最初阶段访问设计信息，从而能尽早发现设计问题。
6. 供应链协作：PDM系统对供应链关系有很大的影响，它能把承包商，供应商，咨询顾问，兄弟厂家和客户链接起来，让大家访问共同的产品信息。PDM系统也可作为企业自制零部件和供应商外协零部件的数据库，通过使用PDM系统中现成的零件数据库，设计人员能够排除重复工作，因此大大减少了开发的时间和成本。

传统PDM系统的不足

虽然PDM有许多好处，但传统的PDM系统仍有一些不足。首先，为了获得显著效益，PDM系统的实施不是件容易的事情。事实上，PDM现在比过去任何时候都更复杂，范围更广，变化也更快。在实施一个新的PDM系统时，用户通常要花费很多的时间进行学习。其次，在PDM系统中缺乏全球范围的通讯。在经济全球化的今天，项目小组分散在世界各地的跨国企业比比皆是，因此有效的通讯机制是必须的。传统的PDM系统使局域或企业间的通讯非常容易，但却缺乏全球协作的支持。第三，缺乏友好的用户接口。今天市场上的许多PDM产品都有独特的用户接口，用户要花费很多时间来熟悉新软件，其结果常常是把注意力放在PDM产品的使用上，而不是日常工作上。对用户接口的不熟悉是妨碍用户实施PDM系统的主要原因之一。

2.为什么要Web化的PDM？

Internet和基于Web的技术为全球化电子信息的共享提供了基础。建立在Internet上的PDM系统被认为是分布式产品数据管理的自然扩展，Web浏览器也将成为各种分布式应用系统的通用用户接口。Internet和基于Web的技术正在重塑PDM软件工业。仅仅几年前，Internet的能力还远不能在企业信息管理系统中发挥作用；而今天，基于HTML/Java的Web用户接口和基于Web的服务器存取已经正在成为PDM系统的标准。

下面几节主要讨论Web技术和PDM方法在结构上的比较，为什么要Web化的PDM系统以及这一系统在功能上的改进。

分层结构

跟其它数据库管理系统一样，PDM也采用分层结构。八十年代以前广泛使用的是单层结构，单层结构的典型特点是GUI(图形用户接口)，处理逻辑和数据存储作为一个整体包含在系统中。九十年代中期盛行两层结构，这种结构把应用程序分成两层：客户层和服务器层。用户接口和处理逻辑驻留在客户端，而与其相关的所有数据则存放在服务器端。两层系统与单层系统相比，主要好处是这种客户/服务器结构使客户端的程序变小，因此处理速度比单层结构更快。其缺点是当应用程序更复杂时，客户端程序依然显得庞大，这将导致服务器的响应和处理很慢。
1996年初，三层或多层结构的出现使计算机网络的应用发生了根本的变化。这一开放的、分布对象的方法把客户端庞大的程序又分成了两个部份：用户接口和逻辑处理。这种三层结构对用户请求的响应和处理更快，图2示出了三层结构的系统框图。万维网(WWW)是应用三层结构的一个典型例子：Web浏览器是客户层，数据库服务器是第三层，TCP/IP服务则是第二层。

图2 三层结构

Web技术和PDM方法的比较

当PDM系统转向三层结构时，我们可以看到Web技术和PDM方法在结构和概念模块上有许多相似之处。图3和表一给出了Web技术和PDM方法在结构和概念模块上的比较。
Web最初开发出来就是为了提供给人们一种崭新的工作生活方式，使人们之间能够更好的交流和通讯，使工作和事务的处理能更好更方便地实施。PDM的基本出发点是要打破部门间的时空界线，加强各部门之间的协作，更好更有效地管理企业。Web技术的目标和PDM的基本出发点是完全吻合的，因此，Web技术是一个使能工具，可以用来克服前面所提到的障碍，改进PDM的能力和效率。


图3 PDM方法与Web三层结构的对比

表一 Web技术和PDM技术的概念模块比较

能力的改进

在PDM系统中使用基于Web的技术有许多优点：

1. 用户接口友好：用Web技术开发客户端软件更便于用户使用。Web化的PDM系统与其它系统相比需要最少的培训，系统实施的总成本也因此而减少。简单便宜的Web浏览器能让企业中更多的人使用PDM系统，使他们能方便地在线访问企业庞大的信息库。Web化PDM系统友好的用户接口能提高人们的使用热情，易于取得实施PDM系统的初步成功。PDM的浏览器跟用于WWW的浏览器(如微软的Explorer，网景的Navigator等等)一样，既可访问Intranet，也可访问Internet上的数据。
2. 更大的适用性：随着计算机数量的急剧增多，使用Web浏览器作为PDM的用户接口能取得巨大的成本效益。它不仅使用简单，而且几乎支持所有用户。这些Web浏览器可运行在不同类型的计算机(Unix，PC和Macintosh)上，并且在所有平台上都提供相同的视感。此外，使用Web浏览器还能排除在每台计算机上安装和维护专门客户软件的必要。
3. 供应链的有效链接：Web化的PDM系统对供应链的有效链接也有很大的优越性，易于改善供应链各环节之间的协作。它容许企业很方便地与它们的供应商和战略夥伴共享关键信息；在企业开发新产品和产品转型时，有利于实施供应商早期参与的并行工程策略。
4. 分散企业的有效联合：Web化的PDM系统容许分散在各地的项目小组同时工作于同一个项目，每个小组能够查看(在某些系统上甚至能修改)由不同地区甚至不同国家的其它小组输入的信息。这种协作使企业能以最小的代价把它的专业人员(无论他们在哪里)聚在一起来完成项目，这种在世界范围内延展项目小组的能力使企业能充分利用不同地区的时差进行24小时工作。
5. 使虚拟公司成为可能：虚拟公司是指由不同的企业临时组成的一个联盟，这些企业在各自领域中有专长，临时联合在一起完成某个项目。项目结束后这个虚拟公司就解散了，各自回到自己原来的日常工作中，直到又有新的项目。虚拟公司相对于传统类型的公司有许多优点，它具有更大的柔性，并能共享各企业的专长。虚拟公司最重要的成功因素之一就是不同小组间有效的信息交流。通过使用基于Web的PDM系统，全球化数据通讯的效率就能大大提高。

问题和挑战

前面我们讨论了实施PDM系统，特别是Web化的PDM系统的许多好处，现在就来谈谈存在的问题和挑战。
首先，基于Web的PDM系统受到目前Web技术和信息传递速度的制约。尽管Web技术在不同网站间的信息传递比传统的Portal服务和载体更快，但比局域网(LAN)或宽域网(WAN)的速度还是要慢得多。

其次，基于Web的PDM系统不能完全排除传递数据信息时的潜在错误。如果系统使用不当，调取正确信息时就可能出错。前面我们说过，PDM系统能使生产提前期减少。然而，随着产品开发和产品改造步伐的加快，潜在的人为错误也许会增加。

第三，随着企业及其供应链之间信息流动的增加，信息传递的安全也越发引起人们的关注。成功实施Web化PDM系统的关键之一是识别一个项目所需传递信息的级别，并以此来保证不危害公司安全和暴露商业秘密。这取决于供应链夥伴关系的密切程度和有效通讯所需的信息级别。

3. 一些网络化的PDM产品

目前市面上有各种PDM产品可供用户选用，其安装实施的便捷也越发受到人们的欢迎。1998年，美国主要的PDM咨询公司CIMdata Inc. 预测PDM市场到2002年将达到18%的年增长率，总的PDM销售额将超过二十五亿美元。调查的结果还显示，在制造业中有60%的公司已经安装或正在选购PDM系统。

大部分PDM系统都有自己不同的侧重和专长，企业应根据自己的需求和投资能力来选择最适合自己的PDM产品。PDM产品种类繁多，但真正完全利用Web技术的却不多。下面就介绍几个主要的基于Web的网络化PDM产品以及它们在工业中的应用。

WTC(workgroup technology corporation)的ProductCenter

WTC的解决方案能为公司开发、制造和市场各部门之间提供复杂CAD/CAM文件的协作和共享。该系统通过网络技术在全国范围内的数据分布为公司的每个人提供即时、实时的数据资料。WTC的安全和修改管理能保证每个人通过企业的内部网络根据适当的版本号和修改级别访问正确的文档。

ProductCenter PDM系统容许产品设计人员和工程师管理、共享、跟踪和修改产品开发过程中的各种产品数据和文档， 包括文件版本和修改控制、图纸发布管理、工作流程管理、工程物料清单管理以及柔性客户化的用户存取和集成。

Bae Systems Canada Inc.是一家民用和军用电子设备的主要制造商。从九十年代初公司采用CAD系统生产电子设备后，工程师们就遇到了大量数据文件的管理问题。他们认识到需要有效的工具来管理这些文件和相关信息，以便提高效率和缩短产品投放市场的时间。他们选择WTC的PDM来管理CAD文件(如Pro/E，Mentor Graphics，和AutoCAD等)，在安装ProductCenter后，公司各部门都能通过Web访问工程数据。仅公司职员查找图纸和信息的时间节余一项，每年就节省三十多万美元。选择这一产品的原因是ProductCenter与Pro/E的集成以及它容许快速访问CAD图纸的网络能力。

SDRC (Structural Dyanmics Research Corporation) 的Metaphase enterprise

SDRC的主导产品metaphase enterprise涵盖很宽的企业需求范围，它能够与其他的数据管理系统无缝集成。e!Vista是metaphase基于java的用户接口产品，有了这个功能齐全的用户接口，metaphase enterprise的所有PDM功能都能为具有Web浏览器(e!Vista产品)的用户所用，只要把java applets下载到用户的浏览器即可。e!Vista能够按任务提供不同的Internet和intranet用户接口给使用metaphase的个职能部门。借助e!Vista，metaphase容许用户在局域和全球范围内分布产品和流程数据。
丹麦的Danfoss drives已经实施了SDRC的metaphase enterprise PDM系统，并使用基于java的e!Vista作为用户接口。他们用这个系统来管理SAP的ERP，CAD/CAM/CAE图纸以及各种文档。通过使用metaphase enterprise，他们现在能够访问基于java的产品目录，在线配置产品，并把定单直接传到Danfoss的企业产品数据系统(EPDM)中。这一系统使整个企业的运作效率得到极大提高。

IBM的ENOVIApm

ENOVIApm(IBM产品管理器)是另一个被广泛应用的PDM系统。ENOVIApm是一个集成的、面向对象的应用软件包，用于控制制造企业中产品和流程的数据。ENOVIApm最主要的优点之一就是它与SAP商业管理软件产品的兼容性。
Raytheon Aircraft Co.是位于美国堪萨斯州的一家飞机零件制造商，该公司安装了大约1200个机位的ENOVIApm产品。这一PDM系统被用于管理CATIA CAD信息，主机式MRP系统以及物料清单。在实施该系统后，由于零件和装配的第一次配合更加精确，Raytheon缩短了产品开发的整个周期，此外对零件的工程改变也减少了十分之一。选择这一产品的主要原因是因为ENOVIApm的功能，服务能力，以及在企业规模上的实施能力。

Unigraphics的IMAN

IMAN的Web产品包括IMAN/web browser和IMAN/web reviewer两个模块。IMAN/web browser适合于那些不生成数据的用户，他们只用它来浏览已经存放在数据库中的信息。在通过因特网登录到IMAN后，用户能搜索数据库中的指定信息。IMAN/web reviewer 能使一些用户增加与存放在IMAN数据库中信息的交互，这些用户不仅能查找和阅读文档，而且能通过方便的标注工具进行注释，直接以电子形式认可或拒绝某些信息。
位于加拿大Manitoba的Motor Coach industries (MCI)公司期望依靠人员、流程和技术的边缘领先，通过生产性能优异的汽车座椅来恢复失去的市场份额，并把产品的开发时间削减一半。借助于Unigraphics的IMAN PDM系统，他们已经大大减少了制造工时、物料清单、零件数和产品的生产周期。IMAN也常用于销售工程和区域服务管理。MCI选择Unigraphics解决方案的原因是因为它的技术力量，虚拟产品开发的能力以及快速的响应时间。

PTC(Parametric Technology Corporation)的Windchill

PTC的Windchill被认为是最先进的PDM系统之一，它把客户/服务器的能力与英特网易实施、易管理和易使用的优点有机地结合在一起，全面支持整个产品生命周期中有关产品结构和变化的管理和信息通讯。Windchill系统的设计开发从一开始就采用了所有现代网络技术，其结构的各个层次基本上都是基于标准的Internet，Web，Java和Oracle技术。因此Windchill声称他们的产品与其他“Web使能“的产品不同，是真正网络化的PDM系统。
Windchill基于浏览器的用户接口使用标准HTML做表格信息的双向通讯，用Java applets实现交互应用能力。为了方便客户端的管理，这些能力以即时和不需管理的方式，从标准的网络服务器通过HTTP协议传给网络浏览器。
Windchill的服务器技术基于Java技术，服务器流程以开放灵活的结构隔离了产品数据的商业行为，从而使得那些数据可供各种网页，Java applets，或采用HTML、Java RMI以及CORBA或COM技术的外部系统所使用。
BMW Rolls-Royce(BMW RR) AeroEngines是全球中距离飞机发动机工业的领头羊。为了在不增加成本的情况下保持更快的产品交付能力，BMW RR选择了PTC Windchill系统作为他们集成产品开发环境的工具。根据PTC2000第一季度的统计，其机械CAD(MCAD)软件的销售额比预计要低，而Windchill的税收与去年同期相比却增加了700%。