PDM系统中的物量数据管理

1 PDM平台与企业信息的集成

造船生产过程中越来越多的环节不同程度的应用了数字化造船技术，引进或研发了一些信息系统，如TRIBON、SB3DS、报价信息系统、电子图档管理系统、工时物量系统、MARS，这些系统在特定的阶段解决了部分问题，也取得了良好的效果，但同时也遭遇以下问题：

(1)企业的传统业务流程、运营模式在短期内难以得到彻底的变革，先进的造船理念、数字化技术并没有得到充分的应用，在一定程度上让数字化造船应取得的效益大打折扣。

(2)随着系统引入的增加，系统之间的信息重用性没有得到较好的发挥，尤其是国外系统的数据库结构封闭，也造成了部分信息孤岛，让产品设计、制造、管理信息一体化的集成度不是非常令人满意。

(3)跟成熟的设计系统相比，企业的制造资源优化配置技术尚处于空白或刚起步阶段，适应精细化管理要求的资源管理、调度系统的应用处于初级阶段，管理粗放性的现状尤为明显。

数字化造船是一个系统的工程，跨越多个专业，如船体、电气、机装等，跨越企业多个部门，如技术中心、配套部门、营业部门、制造生产部门等，协调难度大，周期较长，需要高度集中的统一规划、领导牵头强有力的执行力，分步进行，逐项落实推进。企业的信息集成过程中PDM系统建立起了在产品设计生产过程各个专业、各个部门协作的桥梁，管理着所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、，数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程），提供了产品全生命周期的信息管理，在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。在逻辑上将各个信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计制造过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。

我们认为物量数据管理是PDM系统的精髓，以PDM系统为依托，深度挖掘基础物量数据供管理决策参考，所谓数据挖掘就是在数据库中进行知识发现，在TRIBON或SB3DS系统中，检索产品的关联属性。提取钢板、型材及其派生数据、管子、舾装件、设备、涂料油漆、工时、修改通知单等物量信息，为物料的需求计划、采购计划、生产物料领用、生产计划、车间作业计划、人力资源管理、配套物资管理、企业资源负荷等方面的应用提高数据支持。

2 PDM平台中物量数据管理范畴

PDM数据管理范畴很宽泛，凡是最终可以转换成计算机描述和存储的数据，都可以纳入其管理范围，如：产品结构、设计模犁数据、CAD绘图文件、设计规范、成本核算等其它电子数据，其中物量数据大致分为以下几类：

(1) CAD三维几何模型信息

PDM系统管理着设计阶段以TRIBON、SB3DS为工具建立三维产品模型，重构产品基本结构，轻松实现对零部件、设备、舾装件、电缆托架、电缆框、管路、风管等三维模型及制造工艺信息的轻量可视化。

(2) 物料信息汇总

在CAD设计的基础上，物料信息发布到PDM系统中，物量信息主要包括钢板、型材及其派生数据、管子、舾装件、设备、涂料油漆、工时、修改通知单等，准确及时的物量信息直接影响到物料的计划采购、生产准备和加工制造，一体化平台下产品各阶段的信息能够及时、准确传递流通，及时为ERP系统提供准确的物料需求计划、托盘物料清单。

(3) 生产管理信息

产品的制造活动是一个复杂的物料信息转换过程，信息传递是否正确，直接影响着生产过程的正常进行。生产管理信息涵盖了物料需求计划、原材料采购计划、工作包派工单的生成、标准定额工时信息的发布。PDM和ERP系统之间的生产管理信息双向传递，PDM将生成图纸文档和BOM信息传递给ERP系统，并指导后者如何扩展生产管理信息和成本核算等信息，生成满足要求的采购BOM、生产BOM，同时ERP系统将这些信息反馈到PDM系统完成产品信息的更新。

3 物量数据在设计生产过程中的应用

3.1 以分段为单位的物量数据抽取生成

TRIBON系统中的模型信息可以延伸应用到造船各个过程，如物料管理、计划、生产、财务及船舶维修、跟踪服务。TRIBON系统提供多种数据抽取方法，如通过基于数据提取命令几何宏语言或调用API提取数据函数，通过报表生成器、读取建模文件挖掘所需要的产品信息等。以分段为单位获取分段的重量和中心，提取型材的数量及长度，以分段为单位提取分段零件表、钢材材料表、平直型材零件表、弯曲型材零件表、通用件表、套料信息表，进行套料零件分析、套料零件检奁、检查板厚，获取结构模型中焊接类型、焊角高度、焊缝长度、焊缝连接的零件等焊接信息，提供管系、电缆等进行精确干涉检查的三维几何模型，抽取的各类信息导入到PDM的一体化数据平台中，重建产品结构模型，基于规则进行各种统计分析，如分段下所有焊缝长度的自动统计，指定条件查询焊缝长度．生成焊缝长度报告、生成外板端缝、彷路、艏艉接缝、艏艉样箱剖面线等，结构零件和外板套料、数控切割指令自动生成、动态模拟校验，进行钢板余料的管理，舾装管子的自动开孔。

3.2 以管系为核心的舾装物量数据抽取生成

以管系、管支架、风管二维建模为核心，建立舾装产品三维模型，生成管子制作图、安装图、托盘表、支架制作表、设备布置图等施T文件，数据库中包含中间统计数据，定制数据挖掘规则，用户能够再次进行“个性化”的数据分类汇总，如按施T部门、工艺阶段、区域、托盘、系统或全船统计，生成其他管理信息系统识别的数据格式，如管系托盘袭、管子明细表、管子材料表、附件名细表、附件汇总表、连接件汇总表、垫片螺栓汇总表、加T安装工时表、表面处理表、开孔清册、复板清册等，指导物资的预估、采购、领料、成本核算等造船阶段的各个环节。

3.3 任务包派工单的建立

生产任务包体现了船舶制造过程中的装配关系和生产作业的描述，在生产阶段、作业工序划分的基础上，对船舶建造工程进行全面分解，建立施工项目与施工单位、施工者的一一对应关系，其制定过程跟基础物量数据和计划的编制密切相关，其内涵包括了任务包的名称、作业阶段、作业内容、作业部门、物最工时。将任务包进～步分解形成更小的作业项日即派工单，是现场基本施工部门的作业依据。所有操作任务之间相互关联，体现了造船业务流程，架起了管理计划层和底层基础物量数据之间的桥梁。

3.4 标准定额工时信息的发布与计划编制的逻辑关联

定额工时的标准化是一项重要基础工作，工程项目的分解的确定WP/WO，工程项目是定额工时的基本单位，对于内场作业，主要按工位、设备、工种，进行单位工时能力的核定。对于外场作业，主要按工程项目、工种、标准周期，进行定额工时标准的测定。PDM系统提供定额工时的输出接口，输出ERP系统计划模块识别的定额工时信息数据。为生产管理部门快速进行生产计划编制提供数据支持。

计划编制涉及设计、生产和物资等多项管理，标准化的作业流程、准确全面的基础物量数据、精准的工时定额体系是计划编制的有力支撑。技术中心根据生产设计情况，提出物料需求，进行采购，随着图纸发放和多专业的BOM产生，生成WP/WO及定额工时，PDM系统的一体化数据平台为计划的编制提供如下数据：

工时物料定额数据：分段及总段、作业单元、零件、舾装件和设备制作安装等的物量和工时定额。船舶建造切割、装配、焊接、弯管、除锈、涂装等的物量及工时定额。

资源数据：人力、数控设备、船台船坞、场地等资源负荷数据。

准确的物量数据解决计划与执行能力之间的矛盾，根据基础数据库中的标准工时物量准确估计制造所需资源和作业时间．并通过优化资源的利用，用最优的操作方法，最佳的生产节拍，最少的人员，做小的物流制造出合格的产品，从而缩短建造周期，提高车间生产效率，实现精益生产。

3.5 实动工时与标准定额工时之间的比较分析

造船工时物量统计分析是推行精益生产，实现精细化造船的必要条件，其范围包括船舶建造过程中钢板切割、加工、分段小／中／大组立及各阶段的预舾装、分段总组、分段搭载、码头舾装与调试等。结合我厂产品线的情况以及历史资料，确定标准定额工时项甘清单，作为新的定额工时标准项目，对每个项目进行数据采集和测定，同时开发定额工时计算的计算机信息处理软件，进行系统分析，以任务包和派工单为载体，每天统计所消耗的实动工时，定期分析各作业单位计划工时与实动工时之间的差异，及时调整任务包及派工单的标准定额工时。

实时跟踪各类设备设施的利用情况及其生产效率。如钢材切割每吨的工时消耗、部件装焊每吨的工时消耗、分段制造每吨的工时耗量、单位量管子加工工时耗量、单位面积分段涂装工时耗量等，以及时调整基础数据库中单位物量所需作业工时。

4 以物量工时为核心的项目数据管理

以几何模型、物量工时信息、生产管理数据为基础的一体化数据知识库平台上，数据浏览工具以层次清晰的产品结构树形式，分门别类查看信息，如零件的几何数据、材料数据、T艺信息，查看零件三维模型，包含图纸、物料的对应关系，提供工具对图纸信息、物料的属性进行维护，建模数据修改后，物料信息自动刷新。无建模软件的专业在图纸修改后，将图纸修改所导致物料变更维护到统一数据库平台中，同时物料属性变更后，系统将自动刷新物料关联图纸上的物料清册。

集中的数据浏览保证了不同部门、不同专业能够在同一项目上进行并行协同工作，各专业的设计在任何时候对其他部门或专业都是完全可视化的，同时根据需求对物料进行查询、统计汇总。

完善的修改单信息管理，架起图纸修改与物料变更的桥梁．图纸出图及物料数据的发布之后，图纸及物料所作的修改以修改单的形式体现。修改单记录了更改相关的图纸信息、更改原因及其图纸所涉及的零件修改信息，工时修改信息、物科变更信息。

PDM系统是一个统一的BOM输出平台。系统支持在产品设计活动中及时方便的共享和查询相关产品信息，信息涵盖设计、变更以及产品数据发布等过程的各个环节，系统自动生成生产所需各种BOM，一体化基础数据平台保证了数据的准确性、完整性、格式的标准统一。系统根据设计人员指定的规则自动完成物料分类汇总，图纸信息、物料、托盘、定额工时、工艺项目、修改单等的关联使得设计人员进行各种关联查询成为可能。

5 PDM平台的基础物量致据应用到ERP系统

全球ERP实施的失败率一直高居不下，实施常常因高投入、时间长、短期内效果不明显且风险大等原因而半途而废，国内企业实施ERP的成功率仍不足30%。制约ERP成功实施的因素主要有：人、数据、管理、技术。其中数据是ERP系统成功实施的核心支撑，ERP可以实现数据的全局共享，前提是必须在规范化的数据基础上运行。所以，在实施ERP时，需要花费大量时间准备基础数据。对于信息的收集和整理还存在不足，缺乏科学的数据标准化体系，基础数据的缺乏、不准确、不合要求等，将使企业失去了实施ERP的前提条件。ERP系统只有在对合乎要求的数据进行处理的基础上，才能提供企业所需的管理数据供决策参考。PDM系统一体化基础数据平台所提供的完整、准确的物料工时数据为企业ERP系统生产计划编制、物料需求计划、物料采购、物料分发提供准确及时BOM支持。

结束语

随着CAD技术在造船企业中的广泛深入应用，给船舶设计带来了巨大的变革，设计所产生的CAD数据及文件数量、种类越来越多，版本不一，形式多样，零散的分布在服务器及个人机各个文件下，我们不得不花费大量的时间浪费在海量数据中查找设计所需信息上，对于电子数据的存储和获取的新方法需求变得越来越迫切，深化PDM的开发与应用，目的是有效的解决数据文件的存储、集中管理、网络即时共享，意义重大而深远。