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企业PDM系统基本模块的研究
作者:朱燕
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PDM/PLM/CAPP展厅
图文档管理系统, CAPP...
PDM是Product Data Management(产品数据管理)的缩写,是20世纪80年代后期才发展起来的一项新的管理思想和IT技术。它是以产品为中心,通过计算机网络和数据库技术,把企业生产过程中所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文件、数据库记录等)和与产品相关过程(包括审批/发放过程、工程更改过程、一般工作流程等)以及相关资源进行集成化管理的技术。它是企业实现信息集成的桥梁和纽带,也是企业设计、工艺和制造部门的数据管理中心和流程管理中心。

PDM系统提供产品全生命周期(包括市场需求调研、产品开发、产品设计、销售、售后服务)的信息管理,并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境,能够很好地促进企业提高其产品质量、缩短研制周期、提高工作效率、加快产品投放市场速度,从而提高产品的竞争能力,因此,PDM技术近年来在国内外制造企业中取得了广泛的应用。

1、系统的结构与功能

1.1开放式体系结构

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PDM系统的开放式体系结构(如图1)以网络环境下分布式数据库技术为支撑,采用C/S(客户杉V服务器)体系结构和面向对象的方法,实现产品全生命周期的信息管理。其内部构造是层次化的,它的开放性主要体现在:

1)支持多种硬件平台,如UNIX,Windows,Macitosh等。
2)支持多种数据库系统,如Oracle,Sybase,MicrosoftSQLServer等。
3)支持多种Pi络协议,包括TCP/IP,NetBIOS,HTTP等。
4)采用了Cilent/Server,Web/Intenret,Object-Orient等先进技术。
5)具有友好的用户界面和多语种支持。

1.2系统的基本功能

PDM系统为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品相关的信息机制。一般说来,一个集成的企业级应用的PDM系统应具有以下几个基本功能:

1)电子图文档管理功能;
2)工作流和设计过程管理功能;
3)产品结构和配置管理功能;
4)查看和圈阅功能;
5)设计检索和零件库功能;
6)项目管理功能;
7)电子化协作功能;
8)工具和“集成件”功能;
9)扫描和成像服务功能。

以上这些功能可以概括为PDM的两大方面功能:一是产品数据生成过程的管理,即管理企业从下达新产品研发任务书到所有与该产品相关的图文档全部生成的全过程;二是图文档生成后,如何进行有效的存储和管理,实现图文档的保密、共享、查询、汇总、统计等,以便为今后的设计工作提供便利。

2、基本模块的实现

企业应用PDM系统,能为企业的工程数据管理与过程的自动化控制提供统一的支持环境,并以它作为工程部门的集成框架,支持各类异构式计算机系统的要求,以便满足不同企业或用户的需求,因此,在PDM系统开发过程中,必须充分考虑PDM系统的各功能模块的实现方法。本文重点探讨其工作流程管理、电子图文档管理和产品结构与配置管理等几个基本模块的设计和实现。

2.1工作流程管理

在产品设计过程中,工程设计一般表现为创建、发放及更改设计数据。作为PDM系统的重要组成部分,工作流程管理的任务是对产品的整个形成过程进行控制,并使该过程在任何时候都可追溯。

为了有效地进行工作流程的管理,必须建立一个包括产品形成过程中所有重要特性的结构化的过程模型,该过程模型描述了构成工作流的各过程步骤在逻辑上的串/并行关系,为此,首先必须确定所有有关的过程步骤,并通过对过程步骤的分析,将它们抽象成一些构成产品开发过程的基本的任务单元(UnitofTask),通过对这些基本任务单元的有机连接来构造不同的产品开发过程,如工程图发放、产品数据的更改过程等。过程模型确定以后,则可以将过程模型中的每一个过程步骤与功能对象相关联,并通过功能对象来对工作流程中的各过程步骤进行控制。同时,每个功能对象也需要同能执行或接受这项任务的系统用户、用户组或角色等相关联(如图2所示)。

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通过PDM系统的工作流程管理功能,用户可以对产品形成过程中各种复杂的设计、更改和发放过程进行管理,图3显示了一个典型的更改管理过程。在该工作流程中,更改过程的发起者如某个个人、某个小组或某个部门发出更改申请书,工作流程管理模块将更改申请书发送给有关的PDM用户,进行更改批准的过程。假如更改申请没有获得批准,工作流程管理模块将会向更改过程的发起者发送有关信息,整个过程就此结束。如果更改申请得到批准,工作流程管理模块将会向经授权的更改执行者发送更改任务单。接下来更改执行者根据更改任务单对需要更改的对象进行修改。更改过程结束后,再经过产品检验的过程,如果检验得到通过,工作流程管理模块修改被更改对象的相关属性,重新存人档案库,同时向可能使用该对象的所有用户发放更改通知书,若检验失败,工作流程管理模块将向更改执行者反馈有关信息。

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同时,在工作流程管理模块中运用并行工程的思想,通过分析和修改传统的串行工作流程方式,对产品形成过程中的各个工作步骤进行更改有效控制,可以使一些复杂的工作过程得以并行执行,从而大幅度缩短产品开发或设计周期,提高工作效率和企业竞争能力。

2.2电子图文档管理

企业全面应用CAD技术后,产生大量电子图档,加上与之对应的大量技术文档及信息,原有的人工资料管理体系已经远远不能满足要求,造成电子图档不能充分利用、版本管理混乱、数据安全无法保障等问题。PDM的电子图文档管理提供了对分布式异构数据的存储、检索和管理功能,其安全机制通过角色管理来控制不同数据的访问权限。同时,PDM中电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批流程后才能生效,这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。

在PDM系统中,数据的访问对用户来说是完全透明的,用户无需关心电子图文档存放的具体位置,以及自己得到的是否是最新版本,这些工作均由PDM系统来完成。其图纸与文档管理的原理如图4所示,在目标系统中,将所有的信息数据分为两部分:一部分称之为元数据,保存在数据库中;另一部分是扩展数据,存储在电子仓库(Vault)中。扩展数据之间是孤立的,它们通过元数据建立起彼此的联系。这一设计充分结合了数据库管理和文件管理两种方式的优势,避免了数据库处理大容量数据的局限性,同时保证了数据的安全性和完整性,并支持各种查询与检索功能。

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PDM系统通过权限控制来保证产品数据的安全性。首先,要求在构造PDM系统时,需将有关人员组织结构进行重组划分,使每个合法用户分属于不同的工作组。一个工作组可以包含多个不同的用户,而一个用户也可以属于多个不同的工作组。然后,通过角色定义的方法来为不同的用户指定不同的角色,并使它们与项目关联起来。所以,我们可以根据各个成员所属用户、工作组或角色的不同,来规定其在PDM系统中所享有不同的数据操作权限和范围。

权限管理通常又是通过为用户、工作组或角色定义不同的规则来实现的。规则是用户执行某项活动必须满足的一个或多个简单的或组合的条件的逻辑集合。多种规则可以组成规则库,这样用户在访间一个文件时,系统会根据用户的权限信息和文档的属性(安全控制信息)综合判断用户是否有权利进行这次操作,从而实现对这份文档的安全控制。

此外,因为在产品设计过程中,图文档的会签是一个不可少的工作,这就要求PDM系统还要能够实现图文档的动态权限管理。如在设计过程中,该图文档的设计者拥有对图文档的修改权限,但到了签审阶段,设计者就只能拥有对其设计的图文档的浏览权限。动态权限管理的实现,能够更加有利于保证数据的一致性和安全性。

2.3产品结构与配置管理

产品结构与配置管理是实现对产品结构与配置信息和物料清单(BOM—Bil of Mateiral)的管理。

它以数据库为底层支持,以产品图纸的明细栏为其组织核心,把表示最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现产品数据的组织、管理与控制,并在一定的目标和规则的约束下,向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述,生成不同的BOM。产品是由一系列相互关联的零部件组成的,因此产品可以按照部件进行分解,部件再进一步分解成组件和零件,直到全部分解为零件。零部件按照它们之间的装配关系被组织起来,用户可以将各种产品定义数据信息与零部件关联起来,最终形成对产品结构的完整描述。在产品的整个生命周期中与产品相关的信息是多种多样的。这些信息以文件和图档的形式存在,统称为图文档,它们包括设计任务书、设计规范、二维图纸、三维模型、技术文件和各种工艺数据文件等。在PDM系统中文档与对象(产品、部件、零件)是密切关联的。把文档与产品结构中的零部件相关联,就形成了产品结构信息树,其模型如图5所示。但企业不可能将所有的产品结构都独立地存储,而是通过分类进行管理。所以,对一个宏观的产品类只有经过配置才能得到具体的产品对象而且才有实际的意义。所谓产品配置就是在满足配置条件的前提下,根据定义好的配置规则来确定最终产品采用哪些版本、可选件、替换件等。产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品模型,方便地形成变型产品,并且对应不同阶段的产品信息需求,生成适用的产品结构视图。

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在企业中,不同的部门需要不同的产品结构视图,不同的结构视图形成不同的BOM,如设计部门需要设计BOM,采购部门需要标准件和外购件BOM.PDM系统采用了视图控制法来对某个产品结构的各种不同划分方法进行管理和描述。每个视图是一个管理对象,视图中可以包括零件、部件及其之间的联系,这些构件可以同时与多个视图相关联,所以,用户可以从同一个产品结构产生不同的视图,也就是说,用户可以根据不同的需要生成各种不同层次的物料清单,例如:设计视图中包含某产品某个版本的所有零部件之间的装配关系,而采购视图只需要看到标准件和外购件就可以了,生产视图只要包含自制件即可。图6分别给出了设计视图、生产视图和采购视图的模型。

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因此,通过产品结构与配置管理功能,PDM系统可自动生成各类产品明细表和汇总清单,使用户可以利用PDM的图形化界面来对产品结构进行查看和编辑,从而有效的提高工作效率、产品质量和企业竞争能力。

3、结束语

产品数据管理(PDM)是一门用来管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。本文在阐述PDM概念、系统功能及其结构的基础上,重点讨论了企业PDM系统中的工作流程管理、电子图文档管理和产品结构与配置管理等几个基本功能模块,并对这些模块的实现方法进行了详细讨论。

这些基本模块的有效实现能为PDM系统的成功实施提供重要的基础保证。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (5/26/2008)
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