基于工作流技术的PLM管理系统研究

作者：孙亚忠 盛步云

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 随着先进制造技术、网络技术、通信技术和计算机技术的飞速发展和市场竞争的日益加剧，要求现代企业必须从产品全生命周期出发，同时考虑从产品需求分析到产品报废回收过程中的所有阶段，包括需求识别、产品设计、生产、运输、使用、回收处理等阶段，以确保缩短新产品上市时间、提高产品质量、降低成本、改进服务、增强企业竞争力、加强环境保护意识，实现社会可持续化发展。 1 产品全生命周期管理 1. 1 产品全生命周期管理概念 产品全生命周期的概念最早出现在经济管理领域，其目的是为了研究产品的市场战略。经过不断发展，产品全生命周期的概念和内涵也在不断发展变化。并行工程的提出首次将产品全生命周期的概念从经济管理领域扩展到了工程领域，真正提出了覆盖从产品需求分析、概念设计、详细设计、制造、销售、售后服务，直到产品报废回收全过程的产品全生命周期的概念。图1 给出了产品全生命周期循环图。 产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management ， PLM) 是近20 年市场竞争和技术演化的结果。产品全生命周期管理是指：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。因此，研究和开发产品全生命周期管理系统具有十分重要的意义。 1. 2 产品全生命周期管理系统建构 过去人们比较关注产品全生命周期内各个阶段上的单元技术，如各种先进的产品工程设计技术(CAX、DFX等) ，或者侧重于某个环节的解决方案(SCM、PDM、CRM) 等。以上这些工具、系统和平台虽然在一定程度上解决了PLM中的一些问题，但它们的应用范围和提供的功能只覆盖了PLM中的一部分内容，因此，只能算是一种局部的PLM解决方案。各单元技术、各解决方案之间、企业内部与外部之间如何集成与协同，如何解决“信息孤岛”和“自动化孤岛”则考虑得较少。 当前的PLM 系统主要是以某子单元模块为基础，利用先进设计、制造技术集成其他单元扩展而来的，且主要为数据集成。如面向产品商务协同的CPC(Collaborative Product Commerce) 平台、面向产品协同模型定义的cPDM ( Collaborative Definition Management) 平台和面向产品协同设计制造的CPD(Collaborative Product Development ) 平台等。Smarteam 的PLM系统———产品协同商务就是由其PDM 系统扩展而来。 集成技术是企业实施商业过程重组的重要手段，而单纯的信息集成已不能满足现代企业为适应市场竞争的需要。因此，从信息集成向过程集成和企业间集成是集成技术发展的必然趋势。工作流作为一项过程集成技术，其目标就是要协调资金、物质、知识、人等资源，并将它们合理的组织起来，获得最大效益，并实现应用逻辑与过程逻辑，过程建模与具体数据、功能的分离。因此，利用工作流集成平台构建产品全生命周期管理系统是研究PLM的趋势。 2 工作流概述 2. 1 工作流定义 工作流技术是20 世纪90 年代初才开始在国际上形成的一种新技术。一个工作流包括一组活动以及它们之间的顺序关系、过程及活动的启动和终止条件，以及对每个活动的描述，通过将业务活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行和监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的。1993 年，欧洲成立了工作流管理联盟(WFMC ， Workflow Management Coalition) ，它将工作流定义为，整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。因此，工作流技术所研究的问题就是为实现某一预期目标，在计算机的支持下，根据一组预定义的规则，使业务过程在多个参与者之间传递，为企业的生产经营提供先进的手段。 2. 2 工作流参考模型 当前，工作流技术的研究一个重要内容就是系统建模。工作流管理联盟给出了工作流参考模型，如图2 所示。其各部分的功能如下： 过程建模工具：描述业务过程模型的工具。 过程定义：向工作流执行服务提交的模型定义。 工作流执行服务：由一个或多个工作流引擎构成，其主要任务是解释过程的定义，生成并管理过程实例，根据工作流的相关数据为过程活动导航，生成任务表，维护工作流控制数据和相关数据，支持管理的监控管理。 工作流控制数据：工作流系统及其过程实例的动态信息等。 工作流相关数据：工作流执行服务依据模型定义所生成的过程实例静态信息。 组织/角色模型数据：按照角色划分的组织中工作人员的信息。 任务表：工作流引擎为角色分配的任务项队列表。 任务表管理器：对任务表进行操作和管理。 用户界面：用户处理任务项和查询信息的界面。 管理员：对业务过程的实施进行监督管理。 应用：通过工作流引擎等工具直接启动，可以全部或部分的自动执行一个活动，或辅助用户完成某个任务项。 工作流应用数据：为应用服务提供支持的信息。 图2 的工作流管理系统参考模型是其它工作流模型的基础，针对不同的建模方法可以在此基础上进行扩展。同时，评价一个工作流管理系统模型应看其是否支持系统可重构、软件可重用、规模可扩展，也就是它应该是一个RRS (Reconfigurable Reusable Scalable) 的系统。 3 关键技术 3. 1 工作流建模技术 根据工作流模型的语义表示，由节点和有向连接弧组成的有向图结构，采用面向对象方法建模。面向对象建模技术(OMT ， Object Modeling Technology)是一个软件工程方法，即采用对象的概念和一组记法约定，支持软件开发过程中的需求分析、系统设计、实现、测试以及运行阶段的维护和升级。 OMT方法围绕对象来组织一个系统而不是像结构化建模方法那样围绕功能组织一个系统，从而为开发过程提供了一个稳定的基础。整个开发过程只使用一个概念：对象。所有其他概念如事件、方法等都围绕对象来组织。OMT 方法的分析模型、子系统的定义易于理解，设计直观。 3. 2 Web与CORBA 技术 Web作为客户端软件，简单，易操作，减少了前端的开发难度，并通过HTML 页面向用户表示PLM系统中的各种信息。CORBA (Common Object Request Broker Architecture ) 是由OMG (Object Management Group) 定义的分布式对象标准结构，其目的是简化开发分布式对象应用系统的复杂性和开发成本。CORBA 提供了对象的创建、保持、定位和通信的标准方法，支持RPC(远程过程调用) ，所有的对象代理(ORB) 中转请求者可以指定服务的提供者或交给ORB 决定，客户请求遵循标准格式，由于采用标准的接口定义语言( IDL) 使得模块性好，而模块的耦合降低，是标准的“软件总线”。采用Web和CORBA技术，将基于工作流的产品生命周期各阶段作为CORBA 对象并通过Web 浏览器进行协作是比较好的方案。 3. 3 协同工作技术与动态联盟 计算机支持协同工作环境CSCW(Computer Support Cooperation Work) 可以定义为这样的计算机系统：它支持一组用户参与任务，并提供给他们访问共享环境的接口，即一个任务、多个用户，多用户为完成一项共同的任务而组成的用户群，CSCW 为这个用户群提供协同支持。CSCW 的目的就是在计算机环境下提供对群体工作的支持。 动态联盟要求企业从定义产品的经营过程出发，在经营过程中建立跨公司、跨国家的动态组织结构。这种动态组织结构能够根据经营过程的变化、市场的改变以及合作伙伴的变化实现系统的快速重构。动态联盟这一全新的生产经营理念在全球设计、采购、生产、销售、服务等方面的作用日益凸现。 4 基于工作流的产品全生命周期管理系统模型 在采用工作流技术、Web 与CORBA 技术和协同工作技术与动态联盟的基础上，图3 给出了基于工作流的产品全生命周期管理系统模型。此模型中，产品生命周期各阶段的工作流模型由面向对象方法建立，总工作流系统拥有产品全生命周期工作流系统总的视图。它负责整个产品全生命周期工作流系统的总控和相对独立的产品各阶段子工作流系统的任务分配。产品生命周期各阶段的子工作流系统一方面关心自己的产品工作流任务，通过Web 与CORBA对外提供自己能提供的任务，另一方面，通过请求代理服务还能获得与自己产品工作流任务有关的信息。 5 结语 文中提出了一种基于工作流技术的产品全生命周期管理模型实现方案。综合利用了工作流建模技术、Web与CORBA 技术和协同工作技术与动态联盟的思想。本文的观点对于组建企业级PLM 系统和企业间的面向PLM 的动态联盟以及进一步研究PLM系统具有现实意义。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/12/2006)