PDM系統(tǒng)實(shí)施的模型方法

1、 . PDM進(jìn)化論衛(wèi)、海峰、曉東 PDM起源近幾年，CADCAM技術(shù)為企業(yè)創(chuàng)造出了一年開發(fā)幾十個(gè)新產(chǎn)品的效益。但隨著新技術(shù)的發(fā)展，它們也帶來了新的問題。當(dāng)CAD技術(shù)推廣開后，企業(yè)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)爆炸、數(shù)據(jù)混亂的問題：如各種零件信息特征（設(shè)計(jì)特征與制造特征）數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)意圖和工藝要求數(shù)據(jù)與產(chǎn)品整個(gè)生命周期中各個(gè)過程的數(shù)據(jù)等等，它們的管理以與不同的CAD應(yīng)用平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的傳遞、共享由于沒有一個(gè)系統(tǒng)工具而顯得極為混亂且極為不便。這于企業(yè)“想方設(shè)法縮短企業(yè)中產(chǎn)品的研制開發(fā)和生產(chǎn)制造周期，降低成本，提高質(zhì)量，改善產(chǎn)品性能，使新產(chǎn)品盡快和盡早地進(jìn)入市場(chǎng)，以贏得競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)和優(yōu)勢(shì)”的宗旨大大不利。為了完全解決企業(yè)在

2、研制開發(fā)和生產(chǎn)過程息共享程度低、數(shù)據(jù)傳遞速度慢、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)難以集成、管理水平落后等問題，PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，從而找到了一條能夠真正集成化地管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程，有效地提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的技術(shù)道路。PDM簡(jiǎn)介PDM是以產(chǎn)品為中心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期保持一致、最新和安全，為工程技術(shù)人員提供一個(gè)協(xié)同工作的環(huán)境，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量，為企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。一般而言，與產(chǎn)品相關(guān)的信息包括項(xiàng)目計(jì)劃、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、工程圖紙、技術(shù)規(guī)

3、、工藝資料等等；與產(chǎn)品相關(guān)的過程包括工作流程、機(jī)構(gòu)關(guān)系等過程處理程序。PDM技術(shù)就是將它們集成并管理起來，使企業(yè)的并行工程能夠真正發(fā)揮效益。PDM的基本功能包括：（1）基本信息維護(hù)：包括工藝類型、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型、材料類型、標(biāo)準(zhǔn)件等信息庫的維護(hù)；（2）項(xiàng)目管理：項(xiàng)目的建立、人員的組織、人員的角色指派等；（3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理：建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，實(shí)現(xiàn)零部件的裝配功能；（4）多維的權(quán)限管理：不同的用戶在不同的工作組中有不同的權(quán)限；（5）圖紙和文檔管理、瀏覽批注：對(duì)各種圖紙和文檔按零件族分類管理，提供多種查詢手段和紅線批注；（6）可定制的報(bào)表生成：將結(jié)果輸出到Excel環(huán)境中，由用戶進(jìn)行格式定義；（7）可定制

4、的工作流程：產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中的流程由用戶定義。PDM可以適用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包括：（1）制造業(yè)：機(jī)械、電子、輕紡、化工、電力、航天航空；（2）設(shè)計(jì)行業(yè)：建筑、港口、服裝、美工、藝術(shù)、交通設(shè)施；（3）圖書檔案：圖書館、檔案館、；（4）信息業(yè)：軟件開發(fā)?？傊?，凡是在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中有大量產(chǎn)品信息產(chǎn)生，都可應(yīng)用PDM的思想對(duì)這些信息加以統(tǒng)一管理。PDM作為CADCAM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不僅將改善原有的企業(yè)管理體系，也將做到CAD、CAM以與CAE、CAPP的真正集成化管理，發(fā)揮并行設(shè)計(jì)模式的優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)，CAD應(yīng)用推廣正沿著“甩圖板集成化產(chǎn)品信息管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成CIMS”的技術(shù)路徑，分階段、有步驟地全

5、面展開。目前國(guó)大部分企業(yè)CAD已得到初步應(yīng)用，或已列入發(fā)展規(guī)劃，而PDM系統(tǒng)恰好滿足企業(yè)在“甩圖板”、消滅藍(lán)圖之后，規(guī)基礎(chǔ)技術(shù)信息、發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)效益、共享工程數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)CAD應(yīng)用上層次、上臺(tái)階，為企業(yè)進(jìn)一步推廣和深化計(jì)算機(jī)信息管理打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。PDM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用剛起步，對(duì)于它的技術(shù)思想、涵、地位、應(yīng)用情況、發(fā)展方向，還須不斷進(jìn)行探討。PDM發(fā)展隨著PDM技術(shù)的推廣應(yīng)用，它的發(fā)展也越來越為大家所關(guān)注。從目前的趨勢(shì)來看，PDM將會(huì)在以下三方面有較大的突破：一、應(yīng)用系統(tǒng)的封裝PDM作為CIMS應(yīng)用系統(tǒng)的集成框架，要能夠集成不同環(huán)境下的應(yīng)用系統(tǒng)。由OMG（對(duì)象管理組織）制訂的CORBA（Comm

6、on Object Require BrokerAr chitecture）技術(shù)的成熟為實(shí)現(xiàn)這一要求提供了一個(gè)較好的平臺(tái)。OMG目前正在制定一個(gè)規(guī)，即“PDM使能部件（PDM Enabler）”。它是制造業(yè)的第一個(gè)規(guī)。所謂使能部件，指的是實(shí)現(xiàn)或者支持一種特定的抽象處理過程的物理實(shí)體，它通過提供共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)的靈活方式來增強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)的能力和效率。OMG的目標(biāo)是定義八類使能部件（工程活動(dòng)需求、工程變更、制造實(shí)現(xiàn)、文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義、配置管理和測(cè)試維護(hù)等），使它們能夠支持企業(yè)在制造過程模型中的整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程。鑒于以上情況，通過CORBA規(guī)以增強(qiáng)PDM系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和與其它系統(tǒng)的集成能力，已經(jīng)

7、成為評(píng)定PDM系統(tǒng)是否成功的標(biāo)準(zhǔn)之一。在“PDM使能部件”規(guī)制定工作完成之后，遵循該規(guī)中的使能部件對(duì)象界面描述和對(duì)象模型的PDM系統(tǒng)之間將能夠?qū)崿F(xiàn)：1將一個(gè)PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)PDM系統(tǒng)之中；2實(shí)現(xiàn)PDM系統(tǒng)的聯(lián)邦機(jī)制，也即一個(gè)PDM系統(tǒng)能夠管理另一個(gè)PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過該規(guī)定義的統(tǒng)一的對(duì)象界面，其它制造系統(tǒng)中涉與的軟件系統(tǒng)（如CAD、CAM和ERP等）可以調(diào)用這些對(duì)象界面所定義的服務(wù)而不必關(guān)注所對(duì)應(yīng)的具體PDM產(chǎn)品，從而極方便系統(tǒng)的集成。由于在目前情況下，OMG的“PDM使能部件”規(guī)尚未最終形成，因此，PDM系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)基于CORBA規(guī)的PDM服務(wù)封裝機(jī)制：一方面向用戶提供符

8、合標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)訪問機(jī)制以利于二次開發(fā)和系統(tǒng)集成，另一方面為實(shí)現(xiàn)最終的“PDM使能部件”標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。PDM系統(tǒng)對(duì)集成的支持，首先表現(xiàn)在應(yīng)具有最小集成，即集成CADCAM產(chǎn)品和MRPIIERP軟件；其次在集成的深度和魯棒性上，不但能在PDM系統(tǒng)中啟動(dòng)應(yīng)用軟件，而且對(duì)于完全的集成而言，應(yīng)能在PDM系統(tǒng)中直接進(jìn)行PDM操作，如Checkin、Checkout等，并能在兩系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和消息傳遞；最為重要的一點(diǎn)是PDM跟蹤應(yīng)用軟件的能力，這要求應(yīng)用軟件廠家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)集成手段的在線支持。二、Web使能技術(shù)InternetIntranet技術(shù)的迅速發(fā)展、日益普與已經(jīng)對(duì)企業(yè)信息化的開發(fā)和應(yīng)用產(chǎn)生巨大的沖擊。P

9、DM技術(shù)也必將向InternetIntranet方向發(fā)展，并充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使它更具有擴(kuò)展性和共享性。在傳統(tǒng)CS體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的客戶端軟件包含兩個(gè)主要功能：一是處理數(shù)據(jù)：根據(jù)用戶的動(dòng)作，向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并返回處理結(jié)果；控制處理的結(jié)果顯示。因此，在客戶端的軟件中包含處理數(shù)據(jù)的邏輯和結(jié)果顯示的功能，數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果顯示緊密結(jié)合。而這種密切的聯(lián)系，使得用戶的需求的任何變化，包括處理邏輯或用戶界面，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序需要重新編譯、安裝，使得CS數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)可維護(hù)性差。而在Web系統(tǒng)中，服務(wù)器上的文件通過HTML語言決定了它在Web瀏覽器上的顯示。瀏覽器只是解釋這些HTML的標(biāo)

10、記，使得產(chǎn)生處理的結(jié)果和結(jié)果的最終顯示分離出來，從而避免了CS結(jié)構(gòu)的局限，盡管它本質(zhì)上也是CS模型。導(dǎo)致截然不同結(jié)果的原因是客戶端軟件和服務(wù)器端軟件功能劃分的不同。在CS數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，服務(wù)器不能控制它返還給客戶端的數(shù)據(jù)將被如何處理與顯示，它只管提供所需數(shù)據(jù)，對(duì)于最終用戶來說，服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)還只是中間結(jié)果；而在Web瀏覽器服務(wù)器模式中，服務(wù)器控制返回的結(jié)果，同時(shí)控制了這些結(jié)果在瀏覽器上如何顯示?，F(xiàn)在發(fā)展的三層應(yīng)用模式則融合了Web服務(wù)和CS數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。通過Web平臺(tái)，采用Email、電子公告欄、新聞組等先進(jìn)的通信手段可以迅速地在企業(yè)員工之間、企業(yè)和企業(yè)之間方便地獲取信息，節(jié)省企業(yè)開支。I

11、nternetIntranet在企業(yè)應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)品圖形信息的傳輸，解決圖形在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速度問題才能使InternetIntranet在企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前，已經(jīng)有多家CAD廠商支持適于網(wǎng)上圖形傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式CGN，前臺(tái)通過瀏覽器，采用ActiveX、Java等技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖形在瀏覽器中的瀏覽和輸出。因此，PDM向三層結(jié)構(gòu)發(fā)展將是未來必然趨勢(shì)之一。三、與圖形核心系統(tǒng)的集成企業(yè)引入CAD的目的不應(yīng)是只為了“甩圖版”，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型之上，進(jìn)行產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)、應(yīng)力分析、強(qiáng)度分析、有限元分析、產(chǎn)品預(yù)裝配、生成NC代碼等才是CAD應(yīng)用的真正目的。這需要從中端實(shí)體造型系統(tǒng)所用的核心系統(tǒng)中實(shí)

12、現(xiàn)PDM集成實(shí)體造型系統(tǒng)數(shù)據(jù)。目前中端實(shí)體造型系統(tǒng)的核心系統(tǒng)不外乎兩種：parasolid、scis，把實(shí)體模型的特征和特征值提取出來，變成表格的形式，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，是實(shí)現(xiàn)PDM實(shí)體造型系統(tǒng)數(shù)據(jù)的較好途徑。對(duì)于高端的CAD產(chǎn)品，如UGII、IDEAS等可采用同樣的技術(shù)進(jìn)行處理。這需要對(duì)核心系統(tǒng)有深入的了解，才能作到PDM在各種CAD應(yīng)用系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和交互。因此，PDM必須與圖形核心系統(tǒng)進(jìn)行集成。PDM系統(tǒng)實(shí)施的模型方法清華大學(xué)國(guó)家CAD支撐軟件工程中心 王建民 家廣 今天，信息技術(shù)已成為企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)的入場(chǎng)券。源于制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(ProductDataManagement)技術(shù)經(jīng)

13、過近20年的實(shí)踐，已成為企業(yè)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)。PDM技術(shù)的研究與應(yīng)用在國(guó)外已相當(dāng)普遍，全球圍商品化PDM軟件不下百種。我們按PDM系統(tǒng)在企業(yè)信息系統(tǒng)中的地位將其分為兩類：企業(yè)級(jí)PDM和部門級(jí)PDM。起初，PDM系統(tǒng)主要解決產(chǎn)品定義和產(chǎn)品制造的集成問題，PDM系統(tǒng)主要是支持產(chǎn)品制造過程的。近年來，隨著并行工程的逐漸深入，DFX技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的廣泛應(yīng)用，PDM對(duì)開發(fā)過程的支持日趨重要，所以部門級(jí)PDM的核心功能是對(duì)企業(yè)設(shè)計(jì)過程的支持，即PDM系統(tǒng)成為企業(yè)設(shè)計(jì)過程的工具與平臺(tái)，部門級(jí)PDM系統(tǒng)的功能定位如圖1所示。圖1 部門級(jí)PDM系統(tǒng)的功能定位企業(yè)級(jí)PDM系統(tǒng)管理著整個(gè)企業(yè)的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)，支

14、持產(chǎn)品各個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)管理過程，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)、設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)等企業(yè)經(jīng)營(yíng)過程的各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都構(gòu)造在PDM系統(tǒng)之上，形成單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源。在波音公司的DCAC/MRM中，企業(yè)級(jí)PDM系統(tǒng)的引入簡(jiǎn)化了企業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)。據(jù)悉，通過實(shí)施PDM系統(tǒng)，波音公司把原來應(yīng)用的800多種軟件簡(jiǎn)化為四種主要軟件。圖2 企業(yè)級(jí)PDM系統(tǒng)的功能定位正是由于PDM系統(tǒng)和企業(yè)業(yè)務(wù)過程的緊密相關(guān)性，所以任何PDM系統(tǒng)都不可能買來即用，PDM技術(shù)一定要經(jīng)過實(shí)施才能在企業(yè)中成功應(yīng)用。而成功的實(shí)施必須有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的支持和人力、物力與財(cái)力保證。除此之外，企業(yè)實(shí)施PDM還要依靠科學(xué)、實(shí)用的方法論。本文討論基于業(yè)務(wù)過程分析的企業(yè)模型方法。根

15、據(jù)企業(yè)模型與其分析結(jié)果，規(guī)劃和指導(dǎo)PDM系統(tǒng)的實(shí)施，我們把這種方法稱為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)施的模型方法。企業(yè)建模 1模型的定義PDM系統(tǒng)實(shí)施本質(zhì)上是量體裁衣的過程，“量”的是企業(yè)業(yè)務(wù)過程這個(gè)“體”，爾后“裁”出PDM系統(tǒng)這個(gè)“衣”。所以，模型方法總體上分為兩個(gè)步驟：企業(yè)建模過程和PDM系統(tǒng)定制應(yīng)用過程，其中“企業(yè)建?！笔恰岸ㄖ茟?yīng)用”的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。一般說來，模型的作用就是使復(fù)雜的信息關(guān)聯(lián)變得簡(jiǎn)單易懂，它使我們?nèi)菀锥床祀[藏在大量原始數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，并能有效地使我們將系統(tǒng)需求映射到軟件結(jié)構(gòu)上去?，F(xiàn)在企業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的主要障礙有以下兩點(diǎn)： *計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)日趨困難； *現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)相互兼容性

16、差阻礙了系統(tǒng)間的信息交換。企業(yè)實(shí)施PDM的關(guān)鍵就是如何將企業(yè)的各類應(yīng)用系統(tǒng)集成起來，形成協(xié)調(diào)一致的企業(yè)信息系統(tǒng)。企業(yè)模型本質(zhì)上是為了統(tǒng)一企業(yè)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的語義，只有每個(gè)應(yīng)用單元系統(tǒng)采用統(tǒng)一的應(yīng)用語義，才能在企業(yè)業(yè)務(wù)級(jí)上做到信息集成。今天，OMG組織在CORBA平臺(tái)上推出商務(wù)對(duì)象(BusinessObject)標(biāo)準(zhǔn)，其初衷也是解決企業(yè)信息集成問題。 圖3 企業(yè)模型的作用企業(yè)建模要對(duì)應(yīng)信息系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，同時(shí)還要刻劃出企業(yè)的整體需求。為了實(shí)施PDM，企業(yè)模型至少要從三個(gè)方面來描述：業(yè)務(wù)模型、信息模型和組織模型。以上三個(gè)模型互為補(bǔ)充和支撐，共同表達(dá)企業(yè)形態(tài)。2功能建模功能建模的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)以下兩

17、點(diǎn)：*把企業(yè)組織成互動(dòng)的良好定義的單元集合；*描述企業(yè)并行的業(yè)務(wù)過程與其執(zhí)行的觸發(fā)條件。功能建模的基本構(gòu)件包括：域、事件、過程和操作。域是企業(yè)中的某個(gè)子集，它在相對(duì)固定的過程支持下完成特定的目標(biāo)和任務(wù)。具體來說，域?qū)?yīng)于企業(yè)的部門，所以企業(yè)的域是市場(chǎng)部門、技術(shù)部門、制造部門和銷售部門等。域由以下方面來描述：功能描述、目標(biāo)描述、約束條件、域中業(yè)務(wù)過程、域間關(guān)系、域中對(duì)象和事件。事件是企業(yè)現(xiàn)實(shí)存在的事例和需求，它激活或推動(dòng)域中的業(yè)務(wù)過程。我們把事件分為外部事件和部事件。事件由以下方面描述：事件描述、事件來源、事件類型、事件可作用的過程以與事件附帶的信息。過程可以從兩個(gè)方面來定義：行為和功能。過程分

18、為三個(gè)層次：域過程(最高層)、業(yè)務(wù)過程(中間層)和企業(yè)活動(dòng)(最底層)。行為可以用流程圖來表達(dá)，圖中不僅表達(dá)行為的前后次序，同時(shí)還要表達(dá)行為的觸發(fā)條件。操作主要由輸入Input、輸出Output、控制Control和支持Maintenance表達(dá)，即ICOM構(gòu)件，這些操作具體確定某個(gè)活動(dòng)的特性。3信息建模信息建模的目標(biāo)是用面向?qū)ο蟮姆椒虅澠髽I(yè)數(shù)據(jù)和信息的需求，并同時(shí)確定企業(yè)的關(guān)鍵信息，明確其主要容，以形成企業(yè)信息系統(tǒng)集成的依據(jù)。信息模型的基本構(gòu)件包括企業(yè)對(duì)象、對(duì)象視圖和對(duì)象關(guān)系。對(duì)象關(guān)系又分為聚合關(guān)系和產(chǎn)生關(guān)系，產(chǎn)生關(guān)系分為強(qiáng)關(guān)系和弱關(guān)系。企業(yè)信息模型的主要貢獻(xiàn)是為PDM管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)建立正確的數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)之間的使用邏輯。對(duì)象視圖簡(jiǎn)單的說就是企業(yè)現(xiàn)存的各種報(bào)表和資料，它在功能模型中表現(xiàn)為伴隨事件發(fā)生的信息。對(duì)象視圖的描述包括三個(gè)方面：文字描述和說明數(shù)據(jù)的特性、相關(guān)的企業(yè)對(duì)象以與數(shù)據(jù)的屬性。對(duì)象視圖是信息建模的基礎(chǔ)，是企業(yè)現(xiàn)狀