• PDM的基本概念
•  PDM的体系结构与功能
•  PDM的数据管理
•  产品结构管理
•  PDM的工作流程和过程管理
•  系统管理与维护
•  PDM的发展趋势

PDM的概念起源于80年代末，到目前为止，尚无一个确切而又完整的定义。CIMdata公司给出了一个简单的定义：PDM是一项用于管理与产品相关的所有信息（任何描述产品的信息，例如零部件信息、产品配置、文档、CAD文件、审批信息等）和与产品相关的所有过程（过程的定义和管理，包括设计的组织者、设计人员、信息的控制、权限审批和分发等）的技术。

Gartner Group公司给出的PDM定义：PDM是以软件为基础的技术，它将所有与产品相关的信息（如CAD/CAE/CAM文件、材料清单（BOM）、产品配置、电子表格、生产成本、供应商状况等）和与产品相关的过程（如加工工序、加工路线、过程的审批权限、版本、工作流程、人员组织等）集成起来。

由此可见，PDM按一定的模式将整个产品生命周期内的所有产品数据进行定义、组织和管理，使产品数据在整个产品生命周期内保持一致与共享，为企业提供了一个并行产品开发与管理的环境。

为了实现对产品生命周期内的所有与产品相关的数据进行有效管理，PDM的结构包括：用户界面层、应用软件层、核心模块层、系统模块层（如图1所示）。

(1) 用户界面层

用户界面层给用户提供了PDM的功能描述和友好的人机对话窗口。通过用户界面，系统向用户展现用户所关心的产品数据信息，并且可以获取用户的输入数据。用户界面必须具有操作性极强的图形化的Windows风格，目前，图形工作站上采用Motif Windows操作系统系统，微机上采用Microsoft Windows操作系统。

(2) 应用软件层

应用软件层由PDM中对产品数据进行管理的应用软件模块、对产品数据进行处理的第三家应用软件系统和PDM中采用的底层操作系统中的部分实用程序组成。

图1中所标识的产品数据集成环境模块、产品结构编辑模块、工作流程控制模块均是PDM中实施产品数据管理的应用子模块，系统管理主控模块和电子邮件是操作系统中或在其基础上进行功能增强与修改后的实用程序。除此之外，CAD/CAM、文本编辑器软件，或其它对产品数据进行生成、编辑、处理的商品化或自行开发的应用软件，均是该层的重要组成部分之一。

(3) 核心模块层

核心模块层的功能是将不同的应用软件对产品数据的处理要求进行中间转换，转换成系统模块可以接受的信息指令实际上，核心模块层是应用软件层和系统模块层之间的缓冲层，使得应用软件和工程数据库的关联性减小，为PDM与不同的数据库系统连接提供可能。

(4) 系统模块层

系统模块层主要提供数据库操作、操作系统的实用程序运行、网络的数据存取等功能。该层的功能是与硬件平台相关联。

PDM作为产品数据的软件平台，首先必须给用户提供一个集成环境。在这个环境中，用户可以完成与产品数据相关的所有操作，包括产品数据在集成环境中的生成、修改、删除、存储和引用；在这个集成环境中，用户还可以进行产品结构的定义和编辑，以及可以进行工作流程和过程的管理；在这个环境中，具有一定权限的用户还可以进行PDM的管理和维护。

PDM的功能：产品数据的管理，产品结构管理(PSM：Product Structure Management)，工作流程和过程管理(WPM：Workflow and procedure management)，系统管理与维护。

在产品设计过程中，存在着访问大量异构数据的迫切要求。而这些数据是专家长期积累的技能与知识的组合，如何更好地利用这些数据是设计人员面临的巨大问题。因此在设计中，设计人员不得不花费大量的时间和精力来寻找、识别和访问这些相关数据。所以，需要提供一种有效的产品数据组织方式和管理机制，减少无附加值的信息操作，缩短产品开发周期。

PDM已经不同于一般的工程数据管理，其原因是驱动PDM的因素很多，例如：在分布式环境中寻找和共享产品信息；实现并行工程的需求；减少废品和重复工作，减低零部件库存；增强对设计过程跟踪和报告的能力；实现基于电子的工程信息发布和工程变更处理；缩短上市时间、缩减人员，降低工程造价等。

产品数据的管理是PDM的核心功能，提供了对所有产品数据进行安全存取和管理的机制。PDM主要实现如下功能：产品数据的生成与维护和使用、产品数据存取控制、产品数据对象输入输出、产品数据的检索。

产品数据的生成与各种软件工具紧密相关，不同的软件工具，生成不同的产品数据类型。产品数据的使用主要指数据的编辑和引用。

PDM对数据的安全机制设计一般体现在：① 系统自锁(即不允许两个用户同时对同一个数据进行修改操作)；② 检出检入(即在执行一个对产品数据的工程修改指令操作前，必须对该产品数据进行检出)；③ 存取控制列表操作(即为用户提供一个对产品数据进行权限付值的人机对话界面)。

产品数据对象输入输出处理主要具有两种形式：文件和对象。

将PDM内的产品数据对象输出成文件形式，以便将PDM中的某些产品数据对象转换给另外一些可以接受文件输入的应用软件系统；同时，将一些数据文件输入至PDM，变为PDM中的一个有效的产品数据对象，并采用PDM对其实施有效地管理，这个功能将在PDM和一般的应用系统之间架起一座连接的桥梁。

PDM的产品数据对象，以对象的形式进行输入输出，这个功能将为PDM的不同用户，甚至为不同的PDM之间进行产品数据交换提供途径和方法。

利用PDM的产品数据库，为用户提供有效的数据对象的检索方法和界面，可以完成传统概念的标准件库等二维或三维图库、常用刀具库、制造资源数据库等，以展现产品数据的不同视图，从而满足一些用户对传统图库或专用数据库的要求。

产品信息是在产品设计过程中不断丰富和完善的；因此，对设计过程的管理势必涉及大量的过程数据。

首先，产品在设计过程中会被反复修改，我们称其为工程变更。因此，管理设计过程就必须记录变更的原因、时间、结果和执行变更的人员等，这是追踪产品在整个产品生命周期内来龙去脉的依据。工程变更一方面表现为产品数据的不同版本设计；另一方面则是对不同版本的设计结果的发放、审批、签字等的管理；其次，设计过程是由一系列的活动来处理产品数据。因此，对设计任务的计划、分配以及接受或拒绝对设计过程的组织与管理是必不可少的，通常表现为不同内容的任务通知单。再者，产品结构的形成必然包含大量的工程计算（如设计计算，校核计算等），通常是以计算说明书的形式来表现，这些设计计算的中间结果对产品设计有着重要影响，是设计过程中必不可少的技术文件，有必要对其进行记录和统一管理，以便在设计活动中追踪问题的来源，考察设计变化所发生的影响。

文档是产品数据的一种直观表现形式和载体，文档管理（Document Management）是产品数据管理的基础。人们在使用“文档”这个概念时，往往对它的含义有不同理解。狭义的文档是指一个计算机文件，它们通常由CAD、CAM、MIS等系统及各种应用程序生成。广义的文档由若干个实体型对象（如文件）复合而成，这些文件彼此之间关系密切，是逻辑上的不可分整体（如图纸、明细表、计算书共同构成了一份设计文档，缺少了任何一个部分该文档都是不完整的）。

为了便于文档管理，PDM将文件和其属性（如名称、描述的对象等）存储在不同地方，并建立文件与其属性之间的联系。PDM中的卡片是可以分类的，相同类型的卡片有相同的属性集。关系密切的卡片组合在一起就构成了文档，它也可以进行分类。 

由于产品数据的经常变更，使描述它的文档、卡片也随之变更。产品数据管理不仅要管理这些数据，而且要管理其变更过程，因此系统应该具有版本管理的能力。文档是一个抽象的概念，它由关系密切的多个卡片构成，也就是说，对文档的设计最终是落实到卡片及其文件上的；因此，版本管理主要是文件的版本管理。将具有版本联系的所有卡片的整体称为序列。从组成文档的所有序列中各挑选一个卡片，就构成了文档的一个版本。

随着市场竞争的不断加剧，用户对产品多样化的要求越来越高。产品的快速变化增加了需要监控的产品配置和过程相组合的数量，使得产品和过程的数据与文件的复杂化增大。随着PDM的数据急剧增长，如何使这些不断变化的、复杂的数据保持一致是当前PDM技术研究和系统开发亟待解决的问题。产品结构管理(PSM：Product Structure Management)和高级的配置管理(CM：Configuration Management)正成为新一代PDM的核心。

提高PSM能力是当前PDM研究的热点。由于现有PDM更多地关注文档管理和过程管理，在结构管理上普遍还比较落后，导致了PDM在实施中的一些困难，使设计、生产和维护等环节所需要的技术信息变得非常复杂。

PSM贯穿于产品生命周期的各个环节（如设计、工艺、制造、维护等），它不仅要管理产品本身，还要管理产品所涉及的各个方面，对产品的性能、供货、质量等进行有效地控制。产品结构是PDM中零部件对象与对象之间的关联关系的一种常见的展现产品装配结构关系的视图(View)。产品结构管理是PDM中不可缺少的系统功能，其主要功能包括：产品结构的建立、产品结构的编辑与配置、PSM与CAD的连接等。

1)     产品结构的建立

采用图形方式，在零部件对象的引用与引用之间，建立层次拓扑关系，反映产品的装配结构关系，这就是通常PSM提供给用户的产品结构建立的功能。

在PSM中，通常与产品结构中的每个零部件紧密相连的是BOM表。在BOM中，制定产品零部件在产品生命周期中的各种属性。而BOM中的许多属性又与制造资源相关，从而使得BOM成为PDM与MRPII的交差点。

2)     产品结构的编辑与配置

产品结构一旦建立以后并不是不可改变的，对产品结构的编辑操作是PSM的基本功能之一，包括对产品结构中的零部件对象的删除、增加、替换等常规操作。

而产品结构的配置功能是指在不改变产品结构的拓扑结构的前提下，根据某种结构配置规则，产生某种符合用户要求的产品结构，通常这儿的产品结构主要就是指产品的装配结构。而产品的装配结构的配置功能，是PDM满足用户“小批量、多品种”的产品特点和市场要求的重要对策之一。

3)      PSM与CAD的连接

PSM中产品装配结构的建立是确定一种零(部)件与零(部)件之间的拓扑结构关系。零部件对象中的产品数据实际上是一个数据集合，其中零件的几何模型是一个重要的产品数据类型，因此产品的装配几何模型是在计算机内部采用虚拟方法确定零部件与零部件之间的几何位置所建立的理想零件几何模型之间的关系，目前“装配”功能是CAD的重要的基本功能之一。如何将PDM中PSM所产生的装配关系与CAD中装配几何位置关系进行有效的关联，这是使得PDM与CAD进行有效集成的关键点之一。

首先是建立产品的分类体系。产品的类别称为产品类（Product Class），产品的分类体系就是由这些产品类构成的。产品（Product）只能在底层产品类中出现，如“轴流式风机”产品属于“风机”产品类，而不属于“风机”之上的“机械产品”；如“数控机床”产品属于“机床”产品类，而不属于“机床”之上的“机械产品”。

产品模型（Product Model）就是狭义的产品结构（Product Structure），它从功能的角度将产品分解为若干构件（Product Component）。构件是有层次关系的，并可指定某构件对上一级构件而言是可选的还是必需的。构件是一种抽象对象，它集中了所有能够实现构件所要求的功能的解决方案，这种解决方案称为零部件组合（Item Solution）。零部件组合就是一组零部件，它们共同发挥作用，以满足构件的功能要求。构件包括多个零部件组合，每个零部件组合都能满足构件的功能要求。由构件形成的产品模型事实上包括了所有可能的配置，它是该产品的所有变形设计都必须遵循的模板。

配置（Configuration）是对产品的某个具体型号（变形设计）而言的。从产品模型的每个构件中挑选一个零部件组合，就确定了该型号产品的配置。

部件结构（Part Structure）描述了部件的某个版本所选用的下一级零部件。在部件结构中，并不涉及其直接下级零部件的版本。

材料清单（Bill of Material）确定了配置中的每个零部件的版本，这些版本在选取时必须是有效的。材料清单可以用图形和表格两种形式体现。

明细表（Part List）是反映部件装配关系的清单，上面列出了构成部件的各个零部件。明细表可以是独立的表格，也可以是CAD文件的有机组成部分。明细表记录了部件的结构信息，本系统可从明细表中自动提取这些信息，构建或更新部件结构。

上述模型是一种五个层次的结构。配置重在产品，它管理的是产品分类体系、产品模型和配置这三个较高层次的结构。产品结构重在零部件，它管理的是部件结构和材料清单这两个较低层次的结构。明细表是部件结构信息的来源之一，它作为一种特殊格式的文件，是由文档模块管理的。

零部件是产品结构的核心对象，零部件的各种数据描述了零部件的不同方面(如工程属性、供应商、CAD图形以及组成它的各种子零部件等)。

PDM用零部件来表示企业制造或使用的产品及其组成部分。可以通过产品的一般性描述来浏览和检索产品及其零部件，并得到产品的分类、形状、装配以及功能。就产品结构而言，产品也只是一类特殊的零部件。

零部件的属性可以通过PDM提供的属性集加以定义，因而具有广泛的适应性和可扩展性。零部件的具体信息（如描述它的文档、下级零部件等）是从零部件的具体版本中得到的。

复杂的产品是由相对简单的下级零部件装配而成的，在产品结构中，这种装配关系是通过零部件的引用关系表现出来的。

在产品的生命周期中，随着产品设计的不断改进，产品的构成随之变化，反映到产品结构上，就是零部件之间的引用关系发生变化。因此产品结构需要把零部件之间的关系管理起来。

对产品信息的详细描述是通过一定的设计文档来进行的，如设计说明书、工程图纸等，因此在产品结构中，必须建立零部件与设计文档之间的联系，以便用户能够从产品结构方便地调用文档管理模块的功能来处理各种文档。

在整个产品生命周期中，产品一般要经过设计、工艺、制造、维护、回收等阶段，不同阶段有不同的产品数据，而且这些产品数据的来源和经历的流程各不相同。PDM的文档管理和产品结构管理提供了对产品数据进行组织编排和检索的管理机制，却没有管理产品数据的生成及变更流程。

对产品开发的工作流程和过程进行管理是产品数据管理系统的基本要求。目前，企业的产品开发已经不再是传统的开发方式，而是采取团队协同开发模式。这种模式要求企业在全产品生命周期中实现信息集成、功能集成和过程集成，以动态团队组织生产，而PDM正是为实现这些集成和支持动态团队管理而提出的。

在每项任务中，设计人员利用各种设计工具（如CAD、CAPP、CAM等）进行产品开发，产生、接收和处理产品数据。因此，我们建立基于任务驱动的设计流程管理，对设计过程中的活动进行有效监控，并在过程的控制下把正确的数据传给正确的人，实现对以人为主体的任务、应用系统数据的管理和跟踪。

工作流程和过程管理是关于产品数据如何建立和修改的主动的过程管理，WPM的处理重点是与产品数据相关的任务(Task)。通常，WPM具有三个主要功能：工作管理、工作流程管理、工作历史管理。

工作管理(WM：Work Management)提供给用户一个工作环境，在这个环境中，用户可以非常方便的获取所需要的产品数据，而这些数据也是WPM产生的，并从其他设计人员或其它工作阶段中传递过来的。

PDM对于用户的工作管理的需求一般是通过“用户工具包”(User Packets)的方法，提供用户一个类似于纸文件夹的工作环境。在工具包中，同时提供给用户不同的支持文档数据引用及其操作处理按钮。“用户工具包”的方法亦支持并行工程原则。

产品数据或其引用可以在不同的逻辑部门之间，或者不同的逻辑用户个体之间相互传递和流动，对这个产品数据或其引用的传递和流动的过程的管理就是工作流程管理(WFM：Workflow Management)。

WFM是一种快速发展的技术，它正越来越多地被各种企业活动所利用。它的主要特点是包括组合了人和机器活动的过程的自动化，尤其是那些使用IT应用和工具的过程。今天，很多软件供应商有了包括WFM技术的WFM产品，并不断有更多的产品进入市场。然而，却没有一个面向对象的总体框架来使不同的WFM产品和工作流程能在一起协同工作。这导致了在过程自动化中不相容的“孤岛”。

工作流涉及过程自动化。过程自动化指文档、信息或任务根据一套已经定义的规则在参与者之间传递。以完成或促成一个全局的经营或开发目标。工作流可被手工地组织，但实际上大多数工作流通常在IT系统中组织，以提供对过程自动化的计算机支持。

工作流通常与企业经营过程重构（BPR）相关联。企业经营过程重构涉及在一个组织（或其他实体）的核心经营过程的评估、分析、建模、定义和并发操作的执行。虽然并非所有的BPR活动都导致工作流的实施，但是工作流技术通常是一个合适的解决方法，因为它将经营过程逻辑与它的IT操作支持独立开来，这样可使随后的变化与定义经营过程的程序规则相一致。相反，并非所有的工作流应用都有必要形成一个BRP实施，如对现有的经营过程实现自动化的应用。

工作流管理是通过对工作活动次序的管理，和对与各种活动步骤相关的适当的人与/或IT资源的调用，提供了经营过程的程序自动化。

一个独立的经营或开发过程可能有从几分钟到几天（甚至数月）的生命周期，这取决于它的复杂性和其组成活动的延续性。

在工作流程和过程的管理过程中，用户或设计人员不仅关心对产品数据的操作功能要求、产品数据的处理状态等项目开发信息，而且对产品数据在流动至当前阶段以前，曾经进行过的处理及其结果的历史状态。工作历史管理(WHM：Work History Management)提供了一种审查记录数据，帮助用户了解产品开发过程中的历史情况。

PDM管理与维护，是PDM应用过程中的重要环节，提供给PDM管理员对系统实施管理和维护的工具必须具有：用户定义和管理、工具定义、数据对象类型定义、工作流程和过程定义、数据后备等功能。

用户定义与管理主要用来对“用户帐号”、“用户组”、“人”和“角色”的定义。“用户帐号”是用户的有效身份证明；“用户组”是对用户进行定义与分类，每个用户必须属于一个组；对“人”的定义，使得“人”在不同的地点或时间可以拥有不同的“用户帐号”，并具有不同的安全权限；“角色”是基于功能的一组用户，每个用户在“用户组”中可以分配一个或几个角色，而且承担不同的责任和义务，在对产品数据进行权限限制或流程控制中，采用“角色”对责任人进行定义，可以使得定义的过程更加方便和直观。

工具是对产品数据进行处理的应用软件。工具定义是集成软件工具的必要步骤。

这是对PDM不存在的新数据类型作为产品数据类的子类进行定义，使其具有PDM数据对象的特征，并在数据类型定义的过程中指定对应的软件工具，使得数据类型与软件具有一定的关联性，可以在PDM中作为一种产品数据进行使用。

对工作流程和过程的定义，是进行流程控制的必备工作。按照用户对产品数据信息的流动要求，进行工作流程和过程的定义，实际上是指定产品数据与各个产品数据的使用者之间的关系，并指明某个用户应该对所传递的产品数据进行何种操作和操作要求。

产品数据库中的产品数据和PDM中的关系数据(包括用户数据、工具定义数据、流程定义数据和产品数据类型的定义数据等)，在必要的时刻，必须进行数据的备份和保护，这是PDM进行维护的重要环节之一。