基于产品技术数据管理的研究与实现
来源:拓步ERP资讯网 更新时间:2014-02-20
 现有的产品数据管理软件偏重于对产品设计数据的管理,而忽略了对产品技术数据的管理。本文在此基础上,对产品技术数据的概念、特点、关键技术进行了详细的阐述和分析。
1 引言
    随着各种商用PDM(Product Data Management,PDM)软件在飞机制造企业的广泛使用,产品数据管理系统已成为飞机设计、生产制造等行业门类中不可或缺的软件应用系统,并成为其它信息化系统的基础平台。PDM系统主要管理与产品相关的数据,例如外购件、自制件、设计图纸、电路板原理图、工艺图纸、BOM等相关数据,按照这些数据的来源可归结为产品设计数据,但实际上一个产品从最初的设计到交付给用户方使用的这个过程中,与产品相关的数据不仅仅是设计数据,还有大量的仿真数据、试验数据(仿真数据和试验数据可归结为产品技术数据),特别是对于飞机生产制造企业,这些产品技术数据与产品设计数据一样,重要性程度相当。
    产品技术数据是相对于产品设计数据而言的,指的是产品生命周期中各种的仿真实验、物理试验、或其它技术分析手段所产生的数据。与产品设计数据的主要区别在于,产品技术数据通常是通过技术手段(主要是指采集数据的设备和仪器)得到的,而不像产品设计数据是由设计人员设计出来的,因此技术数据管理(Technical Data Management,TDM)关注的是如何对这些技术数据进行有效的归档和使用。
    但另一方面,目前PLM(Product Lifecycle Management,PLM)相关的理论和产品都普遍侧重于产品设计数据,而忽视了对产品技术数据的管理。企业中的产品技术数据基本上都以文件的形式分散管理,缺乏统一的维护机制,而且由于产品技术数据种类繁多,且格式不统一,存储和使用都非常困难,数据的完整性、一致性、安全性和可用性也难以保障。很明显,这种混乱的技术数据管理现状无法满足当前产品研发制造敏捷化和协同化的趋势,正在成为影响企业业务效率的新的瓶颈,严重阻碍了企业的信息化水平。
2 国内航空业TDM应用现状
    目前,国内许多航空制造企业都已经实施了PDM,实现了对企业在研的产品设计数据的管理,而对研制过程中针对产品大量试验和仿真数据未进行分类、组织和管理,造成了产品研制过程技术数据管理上的空白,为以后新品的研制带来了大量的隐患。
    在仿真领域,较早就提出了仿真数据管理系统(Simulation Data Management,SDM)的概念,也出现了一些软件产品和应用案例。目前仿真数据管理系统主要可以分为两种类型:一种是企业或科研单位针对白身业务需求所开发的定制化系统,这种系统通常绑定在特定的仿真应用上,通用性还不是很好,难以在其他业务背景下使用;另一种是较大的仿真公司针对自己的仿真软件提供的配套工具,这种系统通常只能与特定的仿真软件配合工作,还未能成为独立的数据管理系统。总的来说,目前仿真数据管理领域还没有出现具有较强通用性的软件系统,定制化或专用化的情况较为严重,通用性不强,只可以进行工程定制。
    在试验领域,对应的是试验数据管理系统(Test Data Management,TDM)。试验数据管理最近几年才为国内企业所注意,但发展和应用非常迅速,目前市场上已经出现了商品化的试验数据管理系统,典型的如Newtera TDM和App TDM等。由于试验数据的来源通常是试验设备,某种程度上属于黑箱系统,使得试验数据管理系统可以尽量避免同其他软件之间的紧密耦合,更有可能成为一个通用性的系统,而且由于试验数据同仿真数据之间具有很多相似性,一些企业选择用试验数据管理系统来管理仿真数据,也取得了很好的效果。
    值得注意的是,目前人们对技术数据管理的复杂性和特殊性通常认识不够深刻。普遍的观点是,技术数据管理就是在数据库之上开发一些与技术分析活动相关的应用模块。但很快人们就发现,基于这种想法开发出来的技术数据管理系统在软件成熟度、实用性、易用性、灵活性和扩展性等方面存在着诸多问题。实际上,正如产品设计数据需要由成熟的PDM系统进行管理一样,产品技术数据管理也是一个复杂的系统性问题,是一个贯穿信息化理念和具体业务实现的复杂过程,而这个过程仅靠简单的数据库应用程序是难以胜任的,必须在成熟的TDM系统的支持下,其效果才能得到充分的展现。
3 基于TDM系统的研究和实现
    3.1 TDM系统特点分析
    ①丰富的表现形式
    技术数据(如仿真结果、试验结果等等)大多以物理文件的形式存在,从简单的文本文件到各种复杂的二进制文件,具有多种多样的表现形式,不同的项目、人员、仪器、软件所产生的技术数据都互不相同。
    技术数据是技术分析活动的直接结果,而技术分析活动是随着企业业务的发展和技术的进步而不断变化的,这直接导致了相应的技术数据的信息结构也随之发生变化。这个特点决定了技术数据不能简单的同静态的数据库模型相绑定,而要提供灵活的数据映射机制,以及强大的数据模型定义工具,可以帮助用户根据业务的进展动态调整数据模型。
    大部分仿真或试验所产生的结果数据通常都比较大,例如,一个每10毫秒采样一次的采样系统,持续工作30分钟,所产生的记录就有180000条。其他一些更加特殊的试验,如飞机试飞试验、舰艇噪声试验等等,每次产生的试验数据文件达到几百兆甚至几个G的容量。而TDM系统所需要管理的又不仅仅是一次试验所产生的数据,还包括大量的历史数据,其数据容量是持续快速增加的。
    ②较细的控制粒度
    对产品设计数据的管理粒度通常停留在文件级,这是由于设计数据通常都是由计算机辅助工具所生成的二进制文件,文件的信息结构不公开,只能通过专用工具进行访问和修改,用户或其他系统无法直接触及文件内部的信息,所以其访问、修改、和权限控制等等都是针对整个文件的。而产品技术数据的情况有所不同。由于产品技术数据的生成者通常都不是数据的使用者,为了让其他系统能够访问和使用数据,技术数据的信息结构通常是公开的,这使得对数据进行细粒度的控制成为可能。产品设计数据和产品技术数据的应用对比如图1所示。
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图1 产品设计数据和产品技术数据的应用对比
    由于信息结构公开,对技术数据的访问、修改和权限控制可以深入到每条记录甚至每个字段。例如,用户可能需要直接查看指定采样时刻的技术指标,或设定某些指标为秘密指标,未经授权的用户不得查看。细粒度的控制提高了技术数据的应用灵活性,但同时也增加了TDM系统的开发技术难度。