PDM工作流在企业中的实施

作者：袁焕武 樊红丽

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 1、引言 PDM（产品数据管理）是当今计算机应用领域的重要技术之一，它是一种帮助管理人员管理产品数据和产品研发过程的工具，是一项管理所有与产品相关的信息和过程的技术，其核心是使所有与项目相关的人在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的异构数据。近些年来，PDM 技术在国外得到了广泛的应用。在美国CIMdata 公司调查的企业中，98% 的企业都在实施PDM。企业实施PDM 的最终目标是达到企业级信息集成的目的。 PDM 系统的主要功能是数据管理和工作流程管理，工作流管理作为PDM 系统的重要组成部分，本文将介绍我们在一家大型军品制造企业中实施PDM 系统时其工作流的建制过程，重点介绍并行工程在流程构造过程中的引入，并以工程图纸为例，定义了其在PDM 系统中的工作流程模型。 该企业人员结构和业务过程都比较复杂。企业产品类型繁多，市场效益好，经常出现订单多、时间紧的情况，按照企业传统的工作模式，很难使工作效率大幅度提高。为有效解决这些问题，企业有必要实施PDM 系统以缩短产品开发周期、快速应对市场需求的变化，提高产品竞争力。 2、PDM 系统软件及其功能 美国EDS PLM Solution 公司的企业级PDM系统——Teamcenter Enterprise，具有成熟的工作流管理模块，该软件可以按照客户的需求很方便地对自身系统进行裁减、修改和增加功能，并且为其它外部系统提供了开放的标准接口。该企业选用了Teamcenter Enterprise 作为其PDM 系统的开发平台。Teamcenter Enterprise 的工作流管理模块可以管理产品生命周期内的整个工作流程。它提供了一种可视化的过程编辑器来定义工作流程，使设计过程直观、灵活、易于表达。该软件提供了六个基本任务单元以完成工作流程的定义： （1）进入条件单元：设定进入工作流的许可条件； （2）任务分配单元：将具体要完成的工作分配给用户； （3）任务签审单元：指定签审人员（用户/ 用户组/ 角色/ 动态参与者）。在数据被提交到一个新的生命周期状态前对数据信息进行审核，并签署意见（通过投票表决的方式表达同意或否决意见）； （4）自动处理单元：对工作流中的运行对象自动执行的经过二次开发的程序； （5）数据传递单元：将数据从一个地方传递到特定的数据仓库中； （6）信息通知单元：在产品数据对象的生命周期内，向相关人员发布各种信息或通知。 3、工作流的定义 3 .1 并行工程的引入并行工程是一种系统化的技术模式。它着眼于产品开发的整个过程，设计初期的设计人员即考虑这种设计的工艺性、可制造性、可生产性、可维护性等，工艺人员也同样要考虑其它过程。它强调产品全生命周期中从需求分析、概念设计、初步设计、详细设计、生产制造、产品支持等各个相关阶段过程的集成、并发与优化。在传统串行工程中，它追求的是单个部门、局部过程和单个部件的最优。与之相比，并行工程在追求全局最优和产品整体竞争力方面更为有效。而实现并行产品的开发，必须采用各种计算机辅助工具（即广义的CAx / DFx 数字化集成工具），还要采用统一的产品数据交换标准、设计标准化和产品全生命周期数据库技术，以及建立合适的人员组织结构。本文将引入并行工程的思想对企业业务流程进行构造。 3 .2 企业现状流程分析按照PDM 实施的一般方法和步骤，在确定过程定义的范围后对企业过程建模相关的数据进行收集和分析。工作流的定义需要反映产品的开发过程和数据的审批过程，因而数据的收集也应包括产品研发的整个过程。基于企业现状定义出具有层次结构的产品研发宏观工作流程如图2 .1。 从图中可以看出，新产品的样机研制过程复杂，完整的样机研制分三轮进行：原理样机、初样机和正样机，至于具体进行几轮样机研制视情况而定。每轮样机研制又分为六个小阶段：总体方案设计和评审、工程设计和评审、工艺设计和评审、生产准备、产品试制试验和工厂鉴定。每个小阶段又可细分，直至一个具体的工作流程（如一个设计文件的审批流程），从而形成了层层嵌套的分支流程。产品修改过程可追溯到样机研制阶段前，并贯穿于整个产品研发的宏观流程中。图还表示了企业传统的产品开发模式：分管设计、工艺、制造和采购的各部门人员总是在产品设计中独立工作，因而在产品出现设计缺陷时往往造成耗费时间的修改大循环，这无疑严重影响产品的上市时间、质量和成本。 并行工程思想的引入，可以让设计人员在进行产品设计时就考虑产品生命周期的后续过程（制造、装配、检测、使用、维修等），工艺人员、生产准备人员等也应如此，这样就可以减少修改的次数并加速产品上市，赢占市场先机。以一轮样机的研制为例，构造产品研发流程（如图2 . 2），其实多轮与一轮样机研制流程基本相同，没有必要重新构造。 也可以以一个具体的设计文件审批过程来分析流程的优化。通过PDM 系统的引入并与其它一些计算机辅助设计工具（如AutoCAD、UG、Ansys、XTCAPP 等）的集成，产品研发过程中由这些设计工具生成的产品数据可以以一定的标准格式纳入到PDM 系统中管理，也使得流程优化并缩短审批时间成为可能。在流程定义中相邻活动间的逻辑关系有以下几种（如图2 . 3）：串行反馈、串行耦合、并行和并行耦合。其包括了活动间存在依存关系，即活动A 的输出信息是活动B 的输入信息时，采用串行结构；不存在依存关系，即两活动间不存在输入、输出信息的对应关系时，采用并行结构；当出现两任务的输出信息分别是对方的输入信息时，可用耦合的逻辑形式表示，无疑，串行耦合和并行耦合分别是串行和并行结构的优化。以产品的工程图为例，就局部而言，流程可以在工艺检查和标准化检查处采用并行耦合的结构；全局来看，设计初期，即考虑后续工作人员的意见，可以采用多活动间的串行耦合结构，这样可以提前发现设计缺陷，减少修改频率并缩短设计周期。优化的电子化产品数据审批流程使得产品开发进程大大加快。 3 .3 工作流信息模型 以前面分析和收集到的数据为基础定义工作流的信息模型。PDM 系统中工作流的建立需要三方面内容的有机结合，除了建立上述工作过程模型，还需要建立人员模型和数据模型等。人员模型包括用户、用户组、角色和动态参与者，用于给任务指定执行者；数据模型用来定义提交给工作流的数据对象的类型。本节将详细介绍过程信息模型的建制。 企业文档种类繁多，如果按照每份文档对应一个流程进行设计，那么在系统中搭建和维护流程的工作量都将非常大。为优化流程并减轻工作量，我们根据这些文档审批流程的特点对其进行了文档审批流程分类：按照设计文件和工艺文件进行划分，定义了设计文件审批流程和工艺文件审批流程；按照文件所属部门不同进行划分，定义了质量部文件审批流程、军品部管理文件审批流程等；按照设计更改和工艺更改进行划分，定义了产品设计更改流程和产品工艺更改流程；另外还进行了一些特别划分，如工程图纸流程、打印审批流程、动态授权流程等，分类方法有很多种，视实际业务情况需要而定。 文档审批流程划分完毕后，设计每种流程时要处理好流程中每份文档的审批特性，即提交进该类审批流程的文档都必须能在流程中找到自己的签审步骤或处理操作，此时流程设计我们采用了可配置的方式。比较两份文档的审批过程，仅是多或少一个工艺会签的差别，可配置流程处理如图4 所示（斜线方框中的数字表示流向该标号的步骤）。在创建两份文档时，分别在需要工艺会签的地方指定人员，文档进入工艺会签流程后判断该步会签是否已指定人员，若没有指定，该签审环节就跳过，进入下一判断环节，如图中步骤1 的失败出口直接连接到了步骤3。同理，步骤3 判断没有审批人员就进入步骤5。这样两份文档提交进相同的流程就形成各自所需的签审步骤。 下面结合Teamcenter Enterprise 工作流管理模块提供的功能，以工程图纸为例说明如何定义详尽的工作流程。由于各种工程图纸的审批流程既有共性也有个性，我们在PDM 系统二次开发的数据模型中定义了工程图纸类，流程也定义为“工程图纸审批流程”，流程结构设计中主要包括一种嵌套的分支选择结构，以供各种图纸进入对应的分支流程。 工程图纸的审批流程（图5）中每个任务单元均有两个出口，S 和F 分别代表真和假，“修改中”和“审核中”等标识则表示流程对象所处状态，任务单元下方的箭头指明了该节点的参与者。标识“修改中”的后面连接修改时的任务单元。由于进入条件单元“判断是否总体方案图”后面的嵌套流程与判断是否总图类似，其细节在该流程略去。 PDM 系统中至少建有两个数据仓库（共享库和归档库）。共享库为一个共享区域，工程图纸设计完后需放入共享库中，便于其他人进行签审；而归档库有如企业档案管理部门的档案柜，保存着企业的知识财富，经审核后用于指导生产的工程图纸就存放其中。流程中图纸经过审批后，还有将图纸归档到归档库并冻结的子流程、工程图纸所描述零部件归档发布的分解流程、通知相关人员的任务等。 流程为各节点的参与者（包括动态参与者、角色、用户和用户组）服务，用户模型定义的好坏直接影响流程使用的方便性。比如校对人员会经常变动，为了灵活指定流程中校对的审批人员，我们将其定义为动态参与者- = obj . ReviewLis（t 动态校对人员）。当然根据需要还可以定义其他动态参与者。角色的定义随项目而定，如项目负责人、设计人员、工艺人员均定义为角色。用户组的定义则是为了便于用户的管理、任务的分配以及流程权限的控制。 3 .4 工作流定义中的若干注意事项 定义工作流程的过程中应注意以下几个问题：（1）利用Teamcenter Enterprise 的过程建模工具进行流程设计时需注意并行流程与分解流程的差异。并行流程的分支流程是任务流，分解流程的分支流程则是工作流。任务流中数据的状态和所处数据仓库位置不允许发生改变，而工作流中则可以。进入并行流程各分支的数据相同，保持数据状态和位置不变才允许不同的人对同一份数据进行操作，而进入分解流程各分支的数据都不相同，不存在同时对同一份数据操作的情况，故数据状态和位置可以发生改变。 （2）实施中工作流程可分为串行式和并行式两种。传统的工作流程通常采用串行式，这种方式使得产品设计效率低下。对于企业的部分工作过程应尽量采用并行式流程以提高工作效率。并行工作流程依据并行工程思想并借助PDM 系统中的工作流管理模块和相关技术共同来完成。比如设计人员在完成图纸的设计后，需送往工艺部门进行工艺检查和标准化检查，按照传统的手工传递方式，工艺人员和标准化员只能按先后顺序工作，而在PDM 系统中借助并行化的工作流程，他们可以同时工作，节省时间；而且设计人员在设计期间可以将图纸共享给后续的相关工艺人员和标准化人员，让其提前参与后续工作，设计人员根据意见也可提前进行更改，其工作效率可想而知。 （3）实施中业务流程的优化仅限于底层小范围流程的重组，而对于大型业务流程应尽可能不去触动并保持原型，一则尊重企业在长期生产实践中积累的知识，二则PDM 系统已经让员工的工作方式发生改变，大范围变动的流程会让企业各级人员难以适应，使得流程运行难度加大。 4、工作流的搭建 这一阶段是将前述定义的详细过程内容映射到所选的PDM 软件- Teamcenter Enterprise 中，使得过程模型在PDM 系统中得以实现。可以在系统中利用其直观的过程编辑器建立所需的工作流，搭建工作流的主要步骤如下： （1）创建基本任务单元所需的全部条件、消息和消息组。 （2）创建各种基本任务单元：进入条件单元、任务分配单元、任务签审单元、自动处理单元、数据传递单元和信息通知单元，并指定任务分配、任务签审和信息通知这些流程节点的参与者。 （3）创建工作流、任务流、分解流程、并行流程和工作日历。 （4）编辑工作流的各个执行步骤：首先按照流程图将所需的任务单元与步骤相关联，并指定特定步骤成功或者失败出口处的状态变化和数据仓库变化，然后利用连接线工具将定义好的各个步骤依次连接，最后对所搭建的流程进行验证和保存。 5、工作流的测试工作流程搭建完毕并且相关的模型和功能都在系统中加以实现后，工作流程就可以进入测试阶段，以保证工作流按照设计流程正常运行，也是用户适应、调整的阶段。将要执行的原始任务或数据对象提交到对应的工作流程中，流程中各节点的用户通过查看自己的任务列表来完成工作。系统中保存了流程历史记录，以备用户查看签审情况。如图6 所示，系统也可以以图形的方式表示流程历史记录。 图形中已签审完成的任务单元显示为绿色，正在处理的任务显示为黄色，流程中有问题的任务则显示为红色，这样便于检查流程各节点是否正常运转。下面是工作流的搭建和测试过程中经常会出现的一些问题： （1）若未创建消息发送规则和位置选取规则，则会导致数据不能传进数据仓库中； （2）创建任务或条件时未选取合适的对象类； （3）任务节点出口处的数据状态或位置未设置正确； （4）创建分解流程时，关系项和选择条件未设置正确； （5）每个任务单元、工作流、分解流程和并行流程都应选上“正式运行”。工作流程测试运行无误，不代表流程可以提交正式使用。按照SDRC 公司提供的MetaSDM 实施方法学，还应通过用户的检验发现问题，重新调整原设计，循环反复，直至合乎用户先前提出的功能需求，达到预期目标并经企业管理层的认可，工作流才可以正式运行。 6、实施效果及结论 我们在该企业实施PDM 系统的过程中，构建了以企业为中心的适应企业管理模式的工作流，流程的启动以及在流程任务中业务的展开简捷而方便，实施工作流后企业设计效率得到了明显提高。通过总结PDM 工作流在企业中成功实施的过程，可得出以下几点结论： （1）每个企业独特的背景和文化决定了PDM 工作流在企业的实施过程中不可能通过通用的模型解决企业特有的问题。每种模型都有着一定的应用范围和自身的局限性，因而必须对现实企业的具体情况进行具体分析和具体设计。 （2）在工作流的分析与定义过程中，可以在尊重企业经过长时间积累而建立的业务流程基础上利用并行工程的思想进行流程建模。信息建模中合理对流程进行分类，采用工作流的可配置技术可以优化工作流结构并大大降低系统中流程的维护量。 （3）测试PDM 系统工作流是企业实施产品数据管理工作的重要一环，直接影响着实施的质量，应特别注意。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/30/2008)