装备制造基于SOLIDWORKS PDM产品管理的应用

杨远奇,董炜,龙大兰

摘要：SOLIDWORKS PDM是一种产品数据管理(PDM)系统的软件解决方案。它帮助企业更有效地管理和共享产品数据，通过自动化的流程更好地协同产品开发与销售环节，使产品持续改进、更低的成本和更短的开发周期。本文根据公司在用的机械设计辅助软件SOLIDWORKS的应用，结合公司非标产品类别，产品迭代设计的发展现状，准备搭建数字化协同工作平台，在2020年引入了SOLIDWORKS PDM产品数据管理系统软件对工服公司设计及生产过程中的数据文件和文档进行有效管理，以提高公司数字化研发管理协同工作水平，最大程度地提高生产力和产品质量。

关键词：产品数据管理 协同设计 数字化协同工作平台 SolidWorks PDM

1.前言

SOLIDWORKS PDM的应用对象为:工程师、设计师、制造商、供应商、销售人员、市场人员以及其他相关人员。管理的数据包括: 项目计划、设计模型、零件模型、装配图、工程图纸、产品规格、函件、bom材料明细表以及其他类型的文件。本文结合公司实际生产状况和设计师使用设计软件的习惯，使用SOLIDWORKS PDM对公司生产销售的产品生命周期全过程管理，使设计能够安全地存储、快速索引查阅数据库中现成资料，加快设计周期，消除对版本控制和数据丢失的担忧，并在多个位置进行设计协作。SOLIDWORKS PDM的应用将对公司信息管理、过程管理、集成管理、访问控制等起到积极作用，减少引入新产品时间、减少开发新产品的成本、减少新产品成本以及改进产品和服务质量。

中铝贵州工业服务有限公司装备制造分公司多年来主营各类压力容器生产制造，输送设备、非标准设备、金属构件制造和安装，电器、仪表自动化控制系统设计及安装、调试、维护，机械备件加工、车辆及工程机械生产制造，成台套非标设备测绘设计、制作、安装，新能源汽车充电系统及设施研发、设计、制作、安装、维修及运营等业务。近几年来，随着铝行业特种车辆电动化及成套非标设备的制造业务增多，对其产品管理水平提出更高要求。多年来的设计集成平台一直未建立，对于有存储需求的设计资料在2000年之前一直是保存的纸质资料。2000年后设计资料的存储转移到电脑，但由于公司内部各部门负责项目不同，设计资料的管理保存缺少集中管理，甚至因为个人没有对生产、设计资料的保存习惯，工程师离职后设计资料未交接，部分计算机存储设备淘汰等原因造成资料的缺失。因此，购买了SOLIDWORKS PDM产品数据管理平台来集中管理设计、生产过程中的资料。

2.产品数据管理现状

2.1国内产品管理现状

目前，发达国家制造业的产品管理已经基本实现数字化，在制造技术的先进性与数字信息化管理相结合的双向驱动之下，对产品全生命周期中各个阶段的数据资源、生产资料和开发过程等进行了科学有效的管理，提高了企业的竞争能力和市场应变能力。中国PDM应用状况调查结果显示，近年来也开始逐步实施PDM来对企业进行管理，但是普及程度很低。我国大部分中小企业仍然处于产品开发周期长、市场响应速度慢以及管理效率低下的困境之中。然而，有些实施了PDM系统的企业，以我企业多样化产品为例，有如“数智贵铝”“致信”等平台，但很多都只是实现了公文下发、合同流转、合同审批等常用办公作用，能开发不全面，远没发挥出PDM系统其他的作用。对于我所在岗位中常用的图档管理，图纸审阅流程、轻量化查阅等功能无法实现。如果把PDM系统嵌入到公司在用办公平台中，将会有效地实施PDM系统。

2.2工服装备公司业务发展及产品管理情况

目前我企业主要业务包括铝行业特种车辆的生产制造，抬包生产制造，其他铝行业非标件的生产制造。2019年公司成功研制第一台电动阳极车，并首次使用三维设计、有限元分析验证、机构运动仿真等手段进行阳极车设计和指导生产、把控质量。阳极车实现电动化并不颠覆其结构，而是在继承车辆本体结构的基础上实施电动化研制，也就是说车体结构的初始资料对新产品研发仍然有用。公司自1998年阳极车研制以来，由于对研发资料没有形成统一管理，设计资料仅掌握在少数人手中。随着关键技术人员的工作调动或离退休，部分产品资料因交接工作不规范而缺失，对之后的产品研制工作造成一定影响。比如抬包系列产品，其总体设计变化不大，差别体现在个别零件的尺寸修改、装配位置尺寸的变动等。当业主提供图纸制造，或者不同业主、不同时间、不同标准要求下，抬包重新设计中有许多零部件是可以重复使用的。但是由于不同设计人员之间资料没有共享，导致每项设计都必须重新设计图纸，不仅加长设计周期，而且增大了设计人员的工作负担。另外，对于其他铝行业非标产品，设计图纸需根据实际产品需求来确定，有的产品设计图纸数量较小，有的产品设计图纸近千张，虽然数量上存在差异，但是其中却有相同的图纸，例如“残极压脱机”项目上的轴套与“减速器”上的轴套是相同规格，可以共享图纸，但实际设计过程中往往会重新设计，重复许多不必要的工作。

基于上述问题，本文就贵铝工服装备制造公司目前的业务及产品管理现状，根据公司技术员之间在用的机械设计辅助软件SOLODWORKS、CAXA、AUTO CAD，顺应公司对机械设计走向主流3D建模与二维设计相结合的发展要求，遂考虑采用SOLIDWORKS PDM产品数据管理系统对工服公司产品设计进行管理。

3.产品数据管理对制造企业的意义

计算机应用是现代工业产品管理的载体，计算机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新、产品迭代设计、提高企业竞争力的必由之路。Solidworks PDM 可以帮助企业推出更多的新产品，短时间内查询到现有产品的设计数据，提高了检索效率。基于纸质的文件将会大大减少，降低办公成本，大大改进、规范每个员工的输出的各种数据或文件，能使企业资源重新配置，以用于其它项目。

在应用软件之间，预定义数据转换接口，保证了数据的准确性、标准性、及时性，更利于企业上下流产业链的实时交互。用户接口配置、系统信息、用户术语和新功能等均可追加，并用户化。技术人员在开发初期就能发挥重大作用，尽可能解决人为失误，而不用等到产品制造最后阶段，降低产品的售后维护成本。企业内部的信息存取和流程控制软件，会自动地通知哪些人可以使用，实现数据共享，协同办公，大大缩短文件流转时间。PDM系统是现代企业数字化建设的重要组成部分，是适应经济全球化趋势的产物。PDM的应用将在装备制造公司设计研发，产品数据管理中发挥作用，降低研发成本，提高工作效率。

在经济效益方面，solid works PDM的应用短时间内并不能直接体现，以世界上首次采用计算机辅助设计软件的飞机波音777为例，在上世纪美国首先应用PDM解决生产问题，使得设计修改、返工等问题比传统方法减少50%以上；美国通用汽车公司一款新车初代设计约需五六年，而引入计算机设计节约一半时间；对我公司来说，solid works PDM应用时间短，但是从使用情况来看，体现的反馈是，成员之间的信息共享程度加强，基本消除“信息孤岛”弊端，产品设计时间至少缩短了15%；减少因为标准不明确导致的研发设计错误；减少物料的重复，减少库存。

4.SOLIDWORKS PDM数据管理功能介绍

产品数据管理是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术。Solidworks PDM以其安全访问、高效搜索、设计重用、自动流程、版本管理和团队协作等六大特色功能，帮助企业更加有效的管理好设计数据，提升工程设计人员的工作效率。

4.1安全访问

在我公司实际生产中，曾出现系统崩溃导致设计结果丢失，使用Solidworks PDM可避免系统崩溃，硬盘损坏等原因带来的损失。减少无意或人为的删除带来的文件丢失；文件集中管理及安全控制。在 Solidworks PDM中，上级管理层、部门及工程师可通过登录名和密码来安全的访问设计数据。当工程设计人员在进行模型创建或者通过已创建好的三维模型来生成相应的二维工程图时，可通过安全机制来访问企业数据库中的设计数据。

4.2标准化管理

正如前文所述，我公司缺少产品数据管理相关措施，急需建立起一套系统的标准化产品管理体系。结合已在用的solid works平台，加入PDM管理平台，就可以对产品从设计到生产整个生命周期中生成的全部数据，包括项目计划、产品模型、工程图纸、技术规范、设计数据、工艺资料以及工作流程和机构关系等。Solidworks PDM系统中的属性变量定制功能，可实现对文件属性定义、归纳、输入方式、传递过程标准化；在实际设计工作中，往往有零部件重名但不相同（或差异较小）的情况，这不便于文件的保存，而Solidworks PDM系统可以帮助设计人员重命名零部件模型及工程图物理文件名称，保证模型之间、模型与工程图之间的链接。通过文件名称的规范性，避免在后续的查询、引用操作的混乱，实现产品资料管理的规范、清晰、正确；近几年我公司做过出图模板改革，审阅流程标准化等工作，而Solidworks PDM可以预先在系统中形成适用我公司个性化的，如带有公司标志的新建零部件模板，工程图图框、标题栏模板，常用材质库标准，工艺卡片模板等。结合我公司智能管理平台“数智贵铝”，针对设计流程的流转，自定义适合我公司需求的业务流程模块固化流程，比如图纸审批流程、图纸打印发放流程、工程更改流程、物料申请等。

4.3资源共享

Solidworks PDM平台还有个显著的特点，可以实现资源的共享，包括公司内部的零部件库、材质库、toolbox库、仿真分析库等，设计人员通过搜索查找所需文件。这也不得不提他另一个功能：高效搜索，即使存储数量巨大，但是因为属性化定义的管理使得搜索可以根据文件名称、附带的元数据、工作流程状态等来查找，对于工程师而言，搜索最多的可能就是图纸，Solidworks PDM采用windows资源管理器中使用的缩略图查看功能，实现轻量化查阅。对于有审阅图纸需求的上层管理人员，在没有安装所有二维/三维设计工具的情况下，也可以在 Solidworks PDM系统界面中浏览二维CAD图纸/三维 Solidworks模型/工程图纸。满足除设计部门之外的其他部门和管理者通过 Solidworks PDM系统查询、浏览、审核产品资料。在 Solidworks PDM系统中可以浏览目前所有的几百种种文档格式，包括Autocad、 Solidworks、Pro/E、Office文档、PDF、图片等文档格式。当然他也存在局限，从2000年开始，我公司设计人员习惯使用的CAXA软件目前还做不到与Solidworks PDM系统的兼容目前还需用Autocad软件转化成dwg格式查看。设计人员通过搜索找到零部件，可直接用于个人装配体设计，工程图出图，也可对该零部件设计更改，并不影响改零部件原始状态，这样提高了现有设计的通用率，减少设计时间，降低生产成本。

5.SOLIDWORKS PDM的实施应用

2020年6月我公司已经引入SOLIDWORKS PDM产品数据管理，但实际应用尚未普及到车间层级，还停留在办公设计人员之间的传阅。2021年6月，在工服产品设计研发中心牵头下，工服公司开始了solid worksPDM运营建设。

5.1运行环境的构建

在完成软件客户端的安装后，开始对运营环境的构建。由于我公司生产特点为非标设计，资料数量不算太大，结合公司管理结构对产品的管理流程，听取solid works服务方建议选择合适服务器架设结构。SolidWorks Enterprise PDM采用存档服务器与客户端协同工作的方式，我公司采用单服务器形式，即每个客户端只从一台服务器检入或检出数据，工程师、管理人员、车间工人设置独立的存档服务器，方便信息的快速传输；在客户端的架设上，SolidWorksPDM提供了3种主要方式：Editor、Contributor和Viewer，不同职务和权限的部门人员将运行不同的客户端，比如Editor中的一系列插件，可以兼容我公司在用的Solidworks建模软件，内嵌于AutoCAD软件，并与CAD保持版本同步，NX10.0等常用设计软件，可在CAD环境内检索，文档入库/出库。从而提高产品设计效率和缩短产品研发周期，对于车间以下人员，采用Viewer，他没有检入功能，工人或外部人员对数据完整性的没有影响，保证服务器数据库的安全性和有效性。

5.2 管理员权限设置

PDM系统重视设计的协同，但是更重视协同过程中的数据安全。SOLIDWORKS PDM的流程转换只能通过被授权的用户才可查阅。那么用户的建立分组和普通的员工管理建立法则是大同小异的，通过用户和组的划分，来为不同的用户和组指定对于PDM系统的管理权限和针对电子仓库中每一个虚拟文件夹甚至每一个文件的访问权限。同时流程状态节点为用户和组赋权，确保每个用户和组拥有特定的访问权限。确保未授权的用户无法修改或者删除甚至无法看到其他用户的文档。

5.3 文件夹结构模板、数据卡的建立

根据公司的需求，制定相应的文件模板和项目文件夹结构模板，保证在新建立项目时执行统一、规范的文件结构。以添加现有文件为例，通过标准的Windows 复制和移动技巧可添加在库外创建的文件或文件夹。例如，可以使用Windows资源管理器将文件和文件夹拖动到库中。从模板创建文件或文件夹：

1）在文件视图中单击右键并选择新建。列表顶部显示可用模板。

2）选择一个模板。如果已经为模板指定生成文件时显示文件数据卡，将显示该文件的数据卡。

3）核实信息或向数据卡添加信息，然后单击保存。

检入文件：将文件添加到本地文件库视图，必须检入这些文件，以便其他有权限的用户可以访问以及检出编辑。

检出文件：把文件从服务器下载到本地，必须检出文件才能对其进行编辑或更改其属性。其他用户不能更改这些文件，但是他们仍然可以打开这些文件进行查看和复制。文件的检出状态显示在文件视图的文件数据卡、包含和使用处选项卡上。运行PDM客户端，文件库视图显示了保存在文件库中的文件和文件夹。从用户的角度看，文件库中所有的文件就像保存在本地硬盘上一样。这些文件可以在PDM界面中轻量化预览、查看文件属性、显示文件、装配体以及组件的配置列表、显示参考引用过所选文件的所有文件等等。

这些数据通过系统管理员，需要根据公司内部规范和 pdm 实施过程中的标准化政策设计一个数据卡，并通过卡控件、排名工具和数据卡属性框来编辑卡的风格和功能，制作出有企业自身特点的数据卡。文件夹和数据卡的建立除了规范化管理外，还可以达到缩短产品上市时间、缩短设计周期、降低开发成本和提高产品质量的目的。

5.4 工作流程设计

SOLIDWORKS PDM系统的系统管理员通过个性化的图形设计方式实现开发产品的独特业务流程，从而推进产品开发的自动化。通过定义用户或组可以访问的文件，工作流程即可控制文档、项目或过程的生命周期。可以使用类别来分组和组织文件，例如将其发送到正确的工作流程。我公司产品类型复杂，设计资料数量不大的特点就可以针对某项目设置 PDM 仅为某个特定的库文件指派唯一的一个类别。在生成类别时，需要定义相关条件，只有符合这些条件的新文件和条目才能指派到该类别。

流程图定义了企业在指定开发过程中各阶段产品设计相关信息必须遵循的路径，同时还指定了责任人以及他们执行自己特定职能所需的数据访问权限，如读取、修改和审批权限。当遇到工作流程变换的需求时，可以添加任意数量的变换操作，当文件通过变换时，变换操作会触发一个或多个预定义的事件。

5.5 项目运行

本次应用主要涉及SOLIDWORKS与PDM的集成，从SOLIDWORKS应用程序中访问PDM库­­—启用插件—选择工具—插件，将PDM 添加到SOLIDWORKS后，可以使用 PDM 菜单和任务窗格访问库中文件以及与文件有关的信息，直接在SOLIDWORKS界面工作，执行检出、检入操作，以及获取版本，编辑文件，更改状态。

在系统功能测试通过，相关管理员和使用者（工程师）进行培训后，需在企业PDM应用范围内进行扩大推广，特别是有图纸查看需求的车间层级，同时还需将公司以往设计、生产、制造过的产品的基础数据录入PDM系统，以便今后持续改进产品质量，增强企业竞争力。另外，还应将实施项目组的应用人员扩大到企业的管理（领导）部门，使PDM系统正式投入运行，产生实际的管理效果。

参考文献

[1]陈超祥，胡其登.SOLIDWORKS PDM高级教程（2018版）美国DS SOLIDWORKS[M]，北京：机械工业出版社，2018

[2]单伟校. 基于Solidworks Enterprise PDM的企业级产品数据管理系统的规划与实施[J]. 企业技术开发（下半月）,2010,29(3):84-86. DOI:10.3969/j.issn.1006-8937.2010.03.047.