概念

产品全生命周期管理( Product lifecycle management, PLM)是指管理产品从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再用处置的全生命周期中的信息与过程。它既是一门技术, 又是一种制造的理念。它支持并行设计、敏捷制造、协同设计和制造, 网络化制造等先进的设计制造技术。

系统框架

产品全生命周期系统框架分成数据建模层、技术支持层、领域接口层、应用系统层等4 层结构。如图所示：

产品全生命周期系统框架

关键技术

建模

产品全生命周期建模目的是建立面向产品全生命周期的统一的、具有可扩充性的能表达完整信息的产品模型, 该产品模型能随着产品开发进程自动扩张, 并从设计模型自动映射为不同目的的模型, 如可制造性评价模型、成本估算模型、可装配性模型、可维护性模型等, 同时产品模型应能全面表达和评价与产品全生命周期相关的性能指标, 产品全生命周期模型如图所示：

ST EP 标准是工业自动化中关于产品描述的标准, 从多种角度对产品的综合属性进行定义, 包括产品的技术性能、生产制造工艺、结构形状等属于产品全生命周期中全部的相关信息。由于STEP中的产品数据能够对产品整个生命周期信息进行完整一致的描述, 因此提供了产品数据在整个生命周期中信息共享的基础。ST EP 体系结构可以看作3 层: 应用层, 逻辑层, 物理层。系统中产品信息建模参照ST EP 标准的体系结构, 并遵循STEP 的有关标准。ST EP 体系中的应用层, 采用UML 对产品数据进行全生命周期建模, 逻辑层采用STEP 标准中的EXPESSX语言描述应用协议和集成资源, 物理层采用XML 对交换文件进行描述, 如上图所示。

集成数据环境

产品全生命周期管理系统能够为用户建立个集成的数据环境( Integ rated data environment) , 在虚拟企业环境下, 实现数据的一致性管理。如图：

集成数据环境

在虚拟设计环境下, 产品全生命周期的数据分开存放, 系统提供数据的联邦机制, 分散在网络上的用户在对数据进行存取时, 所有数据对用户都应是透明的, 这种位置上的透明性可用电子仓库来实现。电子仓库对分散在虚拟企业中的数据建立一个统一索引, 指定数据单元存放的具体物理空间, 并能对数据的增删和修改操作进行动态的维护。在产品全生命周期管理体系中, 电子仓库应能保持数据的惟一性和一致性, 惟一性指不同的用户在对同一数据单元进行操作时, 通过网络传递的是数据的映像或者是一种参照关系, 而不是通过复制和拷贝生成一个新的数据单元; 一致性指数据单元的变更能及时通知到有关的工作结点, 并且在数据变更时, 提供一种加解锁机制, 保证数据版本的统一。

PLM 系统所管理的数据对象由数据建模中的逻辑层进行定义, 保证数据模型的一致性。在数据建模中, 表示层和逻辑层采用面向对象的方法, 在逻辑层生成数据单元的对象模型, 这些对象模型作为数据集成平台下的管理对象, 纳入到PLM 系统的管理体系中。对象模型可以通过数据建模工具进行动态扩展, PLM 提供对数据模型动态扩展的支持。PLM 作为统一的数据管理平台, 提供对产品数据生命周期有关过程的控制, 如版本管理、一致性维护、出入库操作等, 对于具体的数据属性信息并不加以限制, 这种结构保证数据模型的可扩展性。

产品数据在物理存储上, 一种存放在文件数据库中, 另一种存放在关系数据库中。文件数据库通过文件管理引擎对数据进行管理, 这些数据包括图纸、文档、三维模型、工艺文件等类型的数据, 这类文件信息量较大, 占用的存储空间较多, 一般可以作为独立的信息单元进行处理, 并可以存放在不同的存储设备上, 在管理中用XML 对其进行封装。对于产品数据中的结构化信息采用关系数据库进行管理, 在PDM 系统中, 需要建立对象模型到关系模式的映射机制, 将数据属性信息保存到关系表的对应字段中。关系数据库可以选择各种主流商品化产品, 如MS SQL Ser ver, Oracle, Sybase, DB2等。

设计制造协同

异地设计与制造是指在异地异时、异构系统、异种平台进行实时动态地设计和制造, 它是在企业内部或企业联盟中进行产品全生命周期管理的重要支持手段。在系统中, 设计与制造协同更多地表现为一种设计理念和制造指导思想, 它的实现需要许多相关技术的支持, 体现在产品数据管理、分布式计算、工作流管理以及产品统一建模的实施过程中。在产品全生命周期的管理支持下产品协同设计与制造体系结构如图5所示：

协同设计制造

该体系结构在物理逻辑上分为用户工作站和PLM 服务器。联盟企业用户通过用户工作站参与整个协同产品开发过程, 而PLM 服务器为整个环境提供协同管理、工具服务、资源管理、数据服务等支持。在PLM 服务器端提供符合CORBA 规范的多种服务, 这些服务分别由产品数据管理、项目管理、工作流管理等分系统提供。