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一、业务描述及需求

企业在产品的研发阶段主要涵盖三个方面的内容:CADCAE CAT,分别代表着计算机辅助设计、计算机辅助工程(仿真)和计算机辅助试验。对应每一个不同的方面分别有相应的工具软件解决相关的设计分析问题,同时这些工具软件产生的过程数据分别对应相应的XDM系统来进行管理,分别为:PDMProduct Data Management)、SDMSimulation Data Management)和TDMTest Data Management),如下图所示简单的对应关系图(本图无顺序关系,图中有点错误--都叫Computer Aided Design,就此勘误,原图丢失,未修改)。

 

图1 工程设计的主要三个阶段

由上图分析,CAE 相对CAD 而言,所需要集成和管理的软件数据类型和学科类型更多,同时SDM 系统和PDM 系统之间也具有一定的集成关系。而这些集成关系主要是通过设计和仿真人员的业务工作交互即研发过程协同体现出来的。设计人员和仿真分析人员之间的业务协同主要包括两个阶段(方面):

1、仿真分析辅助设计

在零部件设计的初始阶段,很可能产品结构中的某个零件无法由设计人员完整定义(设计人员不确定零件的某些关键参数),此时设计人员需要仿真人员能预先对零件进行分析,找出零件的关键参数来辅助设计。此时设计人员需要给仿真分析人员一个任务,让分析人员根据要求试验着确定关键参数,指导设计人员工作。所以此时在分析结构中创建基于该零件(此时还没有设计出来)的分析,当分析结果出来之后,将关键参数信息返回给设计人员,设计人员根据这些参数完成零件设计,主要的过程如下:

1)   设计人员利用 CAD 软件进行零部件设计,此时可能利用PDM 系统构建产品结构树并将相关文件上传到PDM 系统中;

2)   设计人员送仿真分析任务给仿真分析人员,此能时可能通过企业的项目管理和流程管理系统完成;

3)   仿真分析人员得到任务及对应的数据,包括初始的工程数据,设计的需求等信息;

4)   仿真人员进行分析,并将结果保存在 SDM 系统中。提供分析的结果尤其是关键的参数信息给设计人员;

5)   设计人员得到仿真分析的结果数据,根据关键参数完成零部件设计。

2、仿真分析验证设计

在一个零件设计完成之后,会根据具体情况进行相关的分析,如一个零件需要静力学分析、失稳分析和流体分析。此时需要设计驱动仿真分析在仿真结构结构上创建三个分析项目,对应每部分的分析人员得到各自任务进行分析。比如流体分析的人员得到任务首先分析完成,发现设计有问题,他把问题结果反馈给设计人员。设计人员再确认设计确实有问题之后,立即发通知给失稳分析和静力学分析人员,告诉停止基于本次零件版本的分析(基于错误的模型分析,最终结果是有问题的)。之后设计人员根据反馈问题进行修改,形成第二个版本的数据,此时如果在PDM 系统中话,要走内部的审批流程。如果三个仿真分析都顺利通过的话,那么三个分析反馈结果(一般是报告)给设计人员。在设计的结构上,关联了相关仿真分析的数据,在仿真分析的结构上,相应的数据伴随着各自工作的不断进展也得以成熟,主要过程如下:

1)   设计人员完成某零部件设计,将文件和模型保存在 PDM 系统中,同时提出该零部件的仿真分析任务;

2)   仿真分析人员得到任务信息及对应的数据;

3)   仿真分析人员进行仿真分析,这里可能是多个学科进行分析,分析之后将数据保存在仿真数据管理系统中;

4)   设计人员通过接口得到仿真分析的验证结果,如果发现设计有问题需要进行修改并重新交由仿真分析验证。

将以上两个阶段设计与仿真之间的协同关系进行分析整理,得到如下图所示的设计与仿真分析协同业务过程。


图2 设计与仿真分析协同业务过程

如上述分析,仿真数据管理与PDM 系统之间伴随着业务过程传递的数据主要有:

编号

数据说明

数据类型

数据流向

1

型号业务对象属性信息

文本文档

PDMSDM

2

材料信息

文本文档

PDMSDM

3

工程数据

文本文档

PDMSDM

4

零件三维模型

CAD格式

PDMSDM

5

任务说明书

文本文档

PDMSDM

6

仿真结果文件

对应格式

SDMPDM

通过分析,设计和仿真分析对SDM PDM 集成的主要需求如下:

1)   仿真分析人员需要得到设计人员的设计模型和文档等,这些文档存储在企业的PDM 系统中,需要通过相应的PDM 系统接口实现;

2)   仿真分析的结构不完全和企业的产品结构相同,但是在一定程度上仿真分析结构即成了BOM 结构,需要能与PDM 的产品结构有一些关系;

3)   设计人员能够得到仿真分析的仿真结果数据尤其是仿真分析人员完成的结果报告;

4)   仿真分析文件和结果能够发布到 PDM 系统中以便数据归档。

5)   设计人员能够查询仿真分析过程的数据。

6)   几何模型和网格模型能够自动映射和转换;

二、SDMPDM的主要区别

PDMProduct Data Management,产品数据管理)是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM )、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)及其它产品信息管理技术的一种概括与总称。 PDM在系统工程思想的指导下,用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述,规范产品生命周期管理,保持产品数据的一致性和可跟踪性。目前,国外典型的 PDM 软件主要有Siemens公司的TeamCenterPTC 公司的Windchill达索系统SmarTeam等。

SDM侧重对企业产品的研制的初级、概要和详细设计等各个阶段的仿真相关数据进行统一存储,支持文件级和参数级的数据跟踪,实现仿真数据的浏览、检索和管理,能够基于仿真数据进行后处理,实现多方案/工况的对比和分析及报告生成,能够基于仿真数据实现研发过程中相关各专业学科人员之间的共享和协同,在保证数据的安全性的同时提高研制和运行管理的工作效率。SDM典型的产品有ANSYS公司的EKM(其实是SPDM,还有一部分的过程管理功能Process)、MSC的MSC。SimManager(其实也和流程关系很大)、Phoenix integration的DataManagent(主要管Model Center的分析数据,原名叫Sandbox)等。

PDM 作为产品的数据管理平台(如果PDM单独为仿真开发模块不算,如Teamcenter for simulation),侧重于以BOM 为核心的产品设计数据管理以及技术状态管理为核心的工作流管理。但是PDM 系统不能全面管理和驱动复杂产品研制关键阶段的业务流程,其数据管理模型不能科学地容纳这些阶段反复迭代产生的多方案,多状态计算,分析仿真数据和试验数据。由于仿真分析结果信息往往是“参数级”的,并不是粗粒度的“对象级”,所以PDM 无法有效地挖掘、组织与展示数据及维系各种数据的复杂关联关系。双方的主要区别如下:

  •  仿真的概念更大,仿真工具软件种类比 CAD 要很多,每种工具的一次分析,从前处理、求解、到后处理,分别都要产生很多不同格式的数据文件,数据结构也要比CAD 复杂,而同时在CAD 领域具有中的标准和中间格式在CAE 领域很少,所以管理仿真数据的难度比管理设计数据大很多;
  • 双方基本定位不同:PDM 主要是管理工程设计过程中的设计相关数据和工艺设计数据,而SDM 侧重管理仿真过程数据;
  • 双方管理的对象级别不同:PDM 文件级数据而SDM 不仅要管理文件级别的数据,同时还要管理参数级的数据。
  • 文件特点不同:PDM 侧重于归档数据,通过审批过程确认文档的有效性并确认设计的有效性,而SDM 侧重于复杂仿真过程中生成的阶段数据;
  • 仿真数据往往不是通过产品的结构层次来组织的;
  • 对系统的处理而言,SDM 系统需要处理更频繁的数据输入和输出,这是因为SDM 对应的仿真各个阶段的任务特点有别于产品数据管理系统;
  • SDM 所管理的仿真数据容量明显大于产品数据管理,一般比CAD 数据量要大10~100 倍;
  • SDM 系统中需要能对数据历史谱系管理进行记录和追踪,以此实现对仿真过程的追溯和管理;
  • 在仿真过程中往往需要多学科集成和多学科优化设计,所以需要 SDM能够管理多学科仿真数据,这点也与PDM 有所不同。

三、SDM PDM 的关系

在企业具有PDM 系统的时候,如下图所示SDM PDM 系统之间的关系(这里只是在最顶层上概括的描述了SDMPDM系统之间的顶层关系):


图3 SDMPDM之间的关系

在仿真工作进行中,仿真工程师在PDM 系统里获取仿真所需要的设计数据,包括设计的任务说明、几何模型和材料信息等。在仿真工作完成之后的结果数据提交到PDM 系统中,此时的数据为归档数据在PDM 系统中进行审核和发布。

发表于: 2011-09-13 10:08 阅读(5241) 评论(7) 收藏 好文推荐

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# re: SDM与PDM
2011-09-13 13:27 | 草木春秋 | 1楼
写的真不错 :) 

“目前,国外典型的 PDM 软件主要有UGS 公司的TeamCenter、PTC 公司的Windchill、MatrixOne 公司的e-Matrix、IBM 公司的SmarTeam、SAP 公司的mySAP等。 ”

现在哪儿还有MatrixOne公司 呢??
# re: SDM与PDM
2011-09-13 15:03 | 朝阳陆 | 2楼
实在不好意思,这个是前两年写的,PDM这部分当时是直接Copy的其他人的资料。 
那时候其实就已经被达索收购啦! 
我更正一下,另外还有一个大错误,smarTeam也是达索的。
# re: SDM与PDM
2011-09-13 15:38 | 留恋忘返 | 3楼
UGS也被Siemens PLM Software收购了
# re: SDM与PDM
2011-09-13 17:26 | 朝阳陆 | 4楼
对,我们从大连重工CAE应用的那个案例就能看出来,现在这样Siemens的大公司,都在发力,意图构建面向整个制造的设计、仿真、加工等环节的整体解决方案。TeamCenter for simulation的一系列解决方案在《SPDM Vedor Scorecards A Progress Report》这篇由CPDA(Collaborative Product Development Associations)撰写的报告中评分很高。
# re: SDM与PDM
2011-09-13 20:23 | 黄培 | 5楼
这个问题值得深入讨论。
# re: SDM与PDM
2011-09-14 21:23 | 草木春秋 | 6楼
CPDA那篇文章 我也读过,如果我记得没错,那应该是08-09年的文章。不过我觉得那篇文章 可商榷的地方比较多,那个时候,基本SDM基本上还都只是停留概念上,我记得就连知名度不太高的EKM当时都能得到很高的分。
这几年下来,感觉变化很大,就连CPDA本身都已经被CImdata收购了,或许Cimdata应该重新在编写一下SDM的报告了。  
# re: SDM与PDM
2011-09-15 09:08 | 朝阳陆 | 7楼
呵呵,是的,我当时还专门写了一篇对比分析的文章,后来也确实没有怎么太关注这个了。 

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