PDM中基于工作流的电子仓库和文档管理

作者：钟诗胜 李涛 汤新民

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 引言 产品数据管理(PDM) 系统主要包括以下几个功能：电子仓库和文档管理、产品结构配置管理、工作流程管理、分类与查询管理和项目管理等。其中电子仓库处于PDM结构的核心位置，它一般是建立在关系型数据库(如Oracle) 的基础上，能够保证数据的安全性和完整性，并可支持各种查询与检索功能。文档管理模块为企业宏观管理提供功能并为所有与产品相关信息和产品生命周期内产生的全部信息提供功能。同时，各功能模块的实现，如产品结构配置管理、工作流管理等模块的实现都与文档管理密切相关，因此，合理设计文档管理模块是确保PDM系统其他模块顺利完成的基础。 本文要解决如下实际问题： ①给出PDM系统的体系结构； ②介绍PDM 系统的三个功能模块：电子仓库和文档管理、工作流程管理、系统管理，并论述三者间的关系，重点解决如何建立文档管理模块的功能模型和如何描述文档与产品的关系等问题； ③结合在系统软件设计过程中遇到的实际问题，从工作流程管理的角度，论述在J2EE 体系结构下，如何实现文档管理模块的设计和记录版本状态的变迁。 1 体系结构 1-1 PDM系统的体系结构 设计的PDM 系统采用J2EE 三层体系结构，因此，该系统有一个表现层，用于提供用户接口；一个业务层，提供客户机服务和商业逻辑；最后是企业信息系统存储层，提供对数据的管理。中间层采用的是BEA WebLogic Server 应用服务器，它能够支持企业级的、多层次的、完全分布式的Web 应用。根据当前PDM系统应具有的功能要求，本文以Web和J2EE 技术为集成框架，构建了基于客户机/服务器体系结构的PDM系统结构，如图1 所示。 J2EE 提供了一个框架，用来开发和实施分布式的商务逻辑，它可显著地简化可伸缩性和高度复杂的企业级应用的开发。系统设计时，首先需要配置EJB 服务器，包括与数据库的连接，对线程池的调整等，然后把创建好的ejb - jar 文件部署到容器上，容器就会提供操作系统的进程或线程，使得该EJB 组件响应用户请求。 1-2 文档管理的组件层次 在上述J2EE 体系结构下，文档管理的组件层次如图2 所示。在文档管理模块的编程中，主要使用两个会话Bean ，其中第一个会话Bean 用于访问若干实体Beans (根据文件类型的不同，每个实体对应一个不同的表格) 。通过文件的类型来增加或修改数据库不同表格中的记录，实现诸如文件的签入、签出、复制等操作的数据库记录属性值的改变；第二个会话Bean 用于访问系统管理模块的有关实体Beans ，通过查找工作空间、电子空间等表格，实现文件实际物理存储位置的变化。 2 文档管理 2-1 文档的生成和归档 项目主管将项目分解为若干子项目、子任务并分发下去后，各个子项目都要经过一系列相关工作流程。在工作流开始运转以前，先将电子周转文件夹分配给第一个活动。在该周转文件夹中，只包括一份文档或一个文档结构，随着流程的逐步推进，随之生成更多的文档，伴随着版本、版次的变迁，不断地描述着项目的进展情况，这些文档包括图形文件、文本文件、数据文件、表格文件和多媒体文件等企业生产中与产品相关的信息文件。当一个工作流程结束后，在产品模型中就增加了一个新的零部件，这样，产品的结构随着项目的进展变得越来越完整，当项目结束时便得到了完整的产品数据。流程完成后，项目阶段由工作状态转变为归档状态，此时，这个阶段所产生和处理的文件数据都要进行归档。在一个设计流程中，只有当所有的文档全部归档后，才意味着流程的结束，完成了该流程所描述的子任务。文件归档应当按照文件的不同类型分类归档，各类文档在系统中不再是杂乱无章的，而是按照文档类型有序管理，从而使得产品信息的描述更直观、更清晰。产品及其所属的所有零部件、零部件的描述文档都与该项目存在着联系，所以，在进行查询时，可将项目名称或项目编号作为索引键，从而提供快速、有效的信息访问，实现信息透明。 2-2 电子仓库与文档管理的关系 电子仓库是一逻辑单元，它连接数据库与文件系统，通过建立在数据库之上的关联指针，建立不同类型的或异构的产品数据之间的联系，实现文档的层次和联系控制。 由于PDM 系统管理的物理文件往往是各式各样的，管理和查找起来非常困难。如果用数据库对它们进行管理，只需将文件的描述信息，如文件名、文件长度、类型、创建日期、版本、所有者以及存取路径提取出来，添加到数据库表格中，就可以建立数据库表格中每一条记录与一个物理文件的连接，从而保证记录与相应物理文件的对应关系，如图3 所示。因此，通过电子仓库可以比较方便地实现文档的分布式管理与共享。 原则上每一种文件对应一个数据库表格，但是具体到企业，例如，哈尔滨电机责任有限公司的文档种类繁多，为了便于用计算机管理，不可能对每一种文档都在数据库中单独建立一种文档类型与其相对应，但可对各种文档进行分类管理，如可以将任务书、说明书、计算书、技术条件、报告、一般资料等文档统一归为Word 文本文档，对应数据库中一个专门记录Word 类的表格。 这样，PDM系统的设计屏蔽了文件存储的实际物理位置。当用户进入系统界面后，单击某一文件对象时，便获得了操作该对象的指针。在对该对象进行拷贝、签入和签出等操作时，PDM 系统自动到相应的表格中进行记录的修改和增加，来跟踪文件信息的变化，把文档的原数据存入元数据库中，相应的具体文件则放入指定的某一文件系统的相关路径中。这种文档管理的优点是： ①用户无需了解应用软件的运行路径、版本、版次以及文档的物理位置的信息，就可以利用电子仓库来管理存储异构介质上的产品电子文档，实现产品数据的无纸传送； ②生成的文档存入时，首先要通过规则约束检查，只有符合操作权限的用户才能将文档存入电子仓库中； ③在用户界面上，可以实现文档信息的快速查询和检索，这些信息包括文件描述、作者、部门、版本号和零件与项目间的联系关系等，并能保证数据的一致性、完整性和安全性。 2-3 文档管理的对象模型 企业在生产经营过程中是依靠产品信息流动来运转的。企业的各种信息是以文档的形式存在的，PDM 的文档管理就是把这些文档的内容作为管理的对象。文档的管理包括： ①对文档的操作，如文档的创建、查询、编辑、捕捉，外来文档的注册、注销； ②文档的复制、删除、移动、移交，签入、签出； ③文档的版本控制，如文档的冻结、修订、版本的增加和扩展；④审核时文档的格式转换、圈阅、浏览等。文档管理的状态图如图4 所示。 当在PDM系统中创建一个用户后，该用户就可以创建其用户工作空间，并指定与其对应的文件系统(一般文件系统由项目负责人或系统管理员创建，该个人工作环境由系统管理模块管理) 。在个人工作环境中涉及的主要操作有产品或过程对象的创建、删除、注册和签入等。 功能模型可以指明对象模型操作与约束的涵义和动态模型中活动的涵义。下面给出在个人工作环境中签入操作的功能模型，如图5 所示。 2-4 产品对象和文档的关系 在产品的生命周期内，为了完整地描述产品或组件、部件、零件等管理对象，软件系统提供了可将描述有关管理对象的所有文件集中起来管理的功能，称为虚拟文件夹，虚拟文件夹的属性和状态记录在数据库的表格中。与普通文件夹不同，虚拟文件夹并不是用来保存文档，而是对文档进行分类的工具，只有与物理文档相关联的引用指针，每一个虚拟文件夹还可以包括其他的虚拟文件夹。这使得在所设计的PDM 系统中，产品对象与文档并不直接发生联系，往往将虚拟文件夹作为连接零部件对象与文档的桥梁，通过对虚拟文件夹的分类来达到对各种不同文档的分类管理。产品以及零部件可以有多个虚拟文件夹，这些文件夹管理着多个不同的文件。采用这种虚拟文件夹，不仅提供了一种无限制的文档分类手段，而且还可以建立文档结构与产品结构之间的对应关系，图6 表示了对象、文件夹、文档的关系。 3 文档的版本管理 文档的版本管理是一项重要的工作，它不但能够记录文档版本的变迁，便于对文档进行分类归档保存，还可容易地追溯和快速检索文档版本的变化。在PDM系统中采用电子仓库进行文档的版本管理。当更改文档的版本、版次时，PDM 系统就会把文档的属性，如版本、版次、正式版本、冻结等描述写入数据库相应的记录中。 3-1 工作流程与文档的版本管理 设计对象的版本以及版本状态反映设计过程的变迁，设计过程是设计对象由一个状态向另一个状态迁移的过程。在PDM的工作流程管理中，版本具有四种状态：工作状态、提交状态、发放状态和冻结状态，对应的版本称之为工作版本、提交版本、发放版本和冻结版本。 工作版本是处于设计阶段的版本，工作版本驻留在设计人员私有的电子仓库中，被设计人员修改，其他用户不能访问，也不能引用。工作版本通常由用户的初始设计产生，也可以由其他版本导出，例如从冻结版本、提交版本以及其他工作版本均可以导出新的工作版本。提交版本是指已经完成设计，提交到公共电子仓库待审批的版本，此时该版本还未生效。提交版本不允许删除和更新，只供设计和审批人员共享，其他人员可以查看，但不能引用。提交版本通过所有的校对和审核人员在线审核、批准后，变为发放版本。在校对审核过程中，任何校对审核人员都可否定，从而使校对或审核过程挂起，提交版本重新回到工作状态，设计人员修改设计后可以再次申请校对审核，直到完成校对审核，才能进行发放处理。所有用户只能对发放版本进行查询，不能修改。在设计的某阶段时间内，若需要版本保持不变的状态，则可以将它冻结起来，成为冻结版本。提交版本是审批过程中的一种冻结版本，在生产完成后发放版本转入归档，这时该版本也可看作是一种冻结版本。不再改变的版本都需要归档保存，版本归档后称为归档版本。在工作流程运行的过程中，任何授权的用户均能看到流程执行的情况、流程中文档的确切位置、浏览过程的历史以及执行的结果注释等。 设计者有权从项目库和公共库中提取冻结版本和提交版本，并由此导出工作版本，但不影响原来的冻结版本和提交版本。要将工作版本提升为冻结版本或提交版本，必须具有相应权限的人员才能进行。若要对提交版本和发放版本进行修改，必须启动工程变更流程。上述几种版本状态的转换如图7 所示，其中字符v 表示版本， s 表示版次。 3-2 版本模型 针对设计过程中产品对象经常要修改的情况，PDM系统采用了图8 所示的版本模型。这种树形结构的版本模型，可以区分由于设计方案不同而形成的不同的替换版本。正式版本用A1 ，A2 ，A3 ，A1.1 ，A1. 2 ， ⋯，标识，并将在每个正式版本基础上所作的小范围的修改，标记为版次的变化S1 ，S2 ，S3 ， ⋯，这些版次序号按照产生的时间顺序赋值，系统将首次产生的版次记为0 ，以后顺序递增。这种管理文档的特点是将文档的版本和版次综合考虑，在同一个父版本下各替换版本编号是按时间顺序产生的，能够完全反映版本之间的前后代关系，记录版本变化历程。 4 系统应用 哈尔滨电机责任有限公司水轮发电机转子的设计过程可分为：设计、校核、审查、会签、标准化审查、审定、批准等7 个阶段，相应的人员划分为：设计员、设计组长、设计部长、主任工艺师、标准化员、副总工程师、总工程师。在任务到达时，收到的是一份任务书，设计员根据任务书进行大致成本核算后，开始设计转子，生成图纸及相应的技术文件，然后提交。提交后，这些数据文件立即被冻结，同时通知设计组长有任务到达，设计过程进入校核阶段。从该阶段开始后面的5 个阶段都可以有通过或不通过的两种选择，通过后就自动进入下一个阶段，不通过时将返回到流程定义时说明的那个阶段。各个阶段按需要可以有相应文档生成，比如在校核阶段不通过时，设计组长要求设计员进行尺寸修改，这时可生成修改示意图或建议书，附在原图纸上返回，并通知该设计员。设计员接到通知后，将图纸签出，修改，再签入，这时原先设计的图纸被存档保存。新签入的图纸替换原图纸，版次加1 成为后续版本，设计流程继续按预先定义的步骤进行。 整个流程期间产生的所有数据文件都将和图纸一同存放在描述转子的虚拟文件夹中。有权限的人员，如质量控制员、批准员等只需双击该虚拟文件夹，就可以获得描述转子的所有文档，并且可以对这些文档进行浏览、复制、圈阅等操作。文档管理窗口如图9 所示。 软件系统为用户提供了跟踪产品设计全过程的功能，上述工作流程只是电机厂的一个实例，不同的企业可根据其实际情况定制相应的工作流程。软件系统还为用户提供了跟踪文档状态的签发历史和过程历史查询，文档签发历史窗口如图10 所示。 (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)