（化工过程机械专业论文）pdm应用系统的开发及其相关技术的研究.pdf

浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 y 4 2 3 3 9 8 摘要 本论文是围绕山西经纬纺织机械股份有限公司和浙江大学化机研究所c a d 实验室合作开发的“山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统”这一课题而展 开的。产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，简称p d m ) 是从工程图档 管理发展起来的，后来逐渐成为了门管理所有与产品相关的信息和所有与产品 有关的过程的技术。本论文针对产品数据管理这种技术进行分析和研究，芽将它 应用到实践中，从而构建山西经纬纺织机械股份有限公司的p d m 系统。体文主 要阐述以下几个方面的内容： 、 ：在分析和总结当前国内外制造企业现状的基本上，提出了使制造企业迅 速摆脱困境的方法建立企业的产品数据管理。 对国内外p d m 的发展情况及其现状进行研究，指出国内开发的p d m 系 统的弊端，并对国内p d m 的发展提出了美好的期望。同时，研究与p d m 系统相关的一些技术及其最新发展情况，为系统开发做准备。 总结p d m 系统的一般体系结构和应该具备的主要功能。在此基础上提 出自主开发的系统的体系结构和应该具备的功能模块。 分析和研究面向对象技术，并用这种先进的工程软件开发技术对山西经 纬纺织机械股份有限公司的p d m 系统进行建模。对于不同的功能模块分 别进行建模，构建系统的基本框架。 研究数据库技术的发展和目前具备的水平，应用成熟的关系数据库构建 山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统的电子仓库的数据结构，为其 它功能模块的实现奠定基础。 具体介绍整个系统的开发过程和它所采用的思想和方法，并着重介绍系 统的几个主要子系统的开发和实现。 专对系统的开发工作进行阶段性总结，指出不足之处，作为以后开发的借 鉴。 最后对系统的进一步开发和维护提出个人的一些建议，同时展望国内 p d m 的发展。一 、 、- 关键词：产品数据管迎，计算机辅助设计，面向对象，体系结构，框架，数据 库，工程软件。 k 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 a b s t r a c t t h i sp a p e ri sb a s e do nt h ep r o j e c t “s h a n x ij i n g w e i1 - e ) ( t l i em a c h i n e r yc o l t dp d m s y s t e m ”w h i c hi sd e v e l o p e db yc a d r e s e a r c hr o o ma tt h el n s t i t u t e o fc h e mj c a fm a c h i n e r yo fz h e j i a n gu n i v e r s i t ya n ds h a n x ij i n g w e i1 - e x t e m a c h i n e r y c o l t di nc o m m o n p r o d u c td a t am a n a g e m e n tb e g i n sw i t h d r a w i n g f i l e s m a n a g e m e n t a n d d e v e l o p s ak i n do f t e c h n o l o g y a b o u t m a n a g i n ga l | i n f o r m a t i o na n dp r o c e s sr e l a t e dt ot h ep r o d u c t t h i st i t l ea n a l y s e s a n dr e s e a r c h e st h i sk i n do ft e c h n o l o g yo fp r o d u c td a t am a n a g e m e n ta n d c o n s t r u c t ss h a n x i j i n g w e i t e x t i l em a c h i n e r yc o l t dp d m s y s t e mb ya p p l y i n g i nt h i st e c h n o l o g y t h ec o n t e n to fl h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e s ： 专a n a l y s ea n d s u m m a r i z et h ec u r r e n ts t a t u so ft h em a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e i n s i d ea n do u t s i d e c o u n t r ya n db r i n g f o r w a r dak i n do f m e t h o dw h i c hm a k e st h e md oa w a yw i t ha n yd i f f i c u l t i e s c o n s t t u t e p r o d u c td a t am a n a g e m e n to f e n t e r p r i s e r e s e a r c ht h ed e v e l o p m e n ta n dt h ec u r r e n ts t a t u so fp d mi n s i d ea n d o u t s i d ec o u n t r y p o i n to u tt h es h o r t a g eo ft h ed e v e l o p m e n to fp d m i n s i d ec o u n t r ya n de x p e c tt h en i c ed e v e l o p m e n to fp d m a tt h es a m e t i m e w o r ko v e rs o m es k i l l sr e l a t e dt op d ms y s t e ma n dd i s c u s sl h e i r n e w l yd e v e l o p m e n t i no r d e rt od e v e l o pt h i ss y s t e m 专s u mu pt h eg e n e r a ls y s t e ms t r u c t u r ea n dm o s t l yf u n c t i o n so fp d m s y s t e m b a s e do nt h i s ，p u tf o r w a r ds y s t e ms t r u c t u r ea n df u n c t i o n so f p d m s y s t e m 。w h i c hw i l ib ed e v e l o p e d a n a l y s ea n ds t u d yo b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y b yw h i c he s t a b l i s ht h e m o d e lo fs h a n x ij i n g w e i1 - e ) ( t e m a c h i n e r yc o l t dp d ms y s t e m f o u n dd i f f e r e n tm o d e i a c c o r d i n gt o d i f f e r e n tf u n c t i o nm o d u l ea n d c o n s t i t u t et h eb a s i cf r a m eo ft h es y s t e m s t u d yd a t a b a s et e c h n o l o g ya n d f o u n dt h ed a t av a u l to fs h a n x j j i n g w e i t e ) ( t l i em a c h i n e r yc o l t dp d m s y s t e mb yt h em a t u r er e l a t i o n s h i p d a t a b a s e 1 tb e c o m e sab a s eo ft h eo t h e rf u n c t i o nm o d u l e d e t a i l e d l yj n t r o d u c et h ep r o c e s so fd e v e l o p m e n ta n dt h eu s e dt h i n k a n dm e t h o do ft h ew h o l es y s t e m m o s t l yj n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n t a n dr e a l i z a t i o no fs o m ec h i l ds y s t e m ：s u m m a r i z et h ef i n i s h e dw o r ka n d p o i n to u tt h ed e f i c i e n c y a tl a s tp u tf o r w a r ds o m e p e r s o n a ip r o p o s i t i o n sf o rt h ef u t u r ew o r ka n d a n t i c i p a t ea f u t u r eo fp d m s y s t e mi n s i d ec o u n t r y k e y w o r d ：p d m c a d ，o b j e c t - o r i e n t e d ，s y s t e ms t r u c t u r e ，f r a m e ，d a t a b a s e e n g i n e e r i n gs o f t w a r e 1 1 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 第一章绪论 【本章摘要】本章首先从分析制造企业的现状入手，然后提出了p d m 技术 对于企业发展的重要性，进而分析了p d m 技术的现状以及与p d m 技术相 关领域的发展状况，提出了本论文所要研究的内容、研究的方法、特色和 创新。 1 1 制造企业的现状 随着全球经济一体化的到来，制造企业的处境变得越来越艰难，随时都面 临着一个紧迫的问题生存与发展。【1 】1 4 】为了能够摆脱这一困境，人们提出了 通过先进的现代化信息技术改造和提升制造业，将信息化和工业化结合，这样一 条出路。为此，利用信息化技术缩短产品研究开发和生产制造的周期、降低成本、 提高质量，使高新产品尽快地占领市场，就成为现今企业寻求发展的目标。然而， 目前制造企业的现状是：企业不断的盲目引进各种c a d 软件，然而各种高度专 业的c a x 系统不断的形成“信息孤岛”，在从产品开发到投入市场的过程中形成 的繁多数据，类型各异，彼此之间缺乏信息交互，使得生产过程链中上游的数据 很难传递到下游。因此，如何管理和重用好各个系统产生的数据，使得他们在整 个的生产过程中都能发挥作用，成为企业首要解决的问题。 1 2 p d m 技术的发展及现状 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，简称p d m ) 出现于2 0 世纪 8 0 年代初期，从开始的工程图档管理逐渐扩展，迅速成为- - 1 7 管理所有与产品 相关的信息和所有与产品有关的过程的技术。【2 】他的广泛应用重新给制造业注入 了新的活力。 p d m 技术的发展可以分三个阶段：配合c a d 工具的p d m 系统、专业的 p d m 产品产生和p d m 的标准化阶段。 1 3 1 配合c a d 工具的p d m 系统指各c a d 厂家配合自己的c a d 软件推出的第 一代p d m 产品，这些产品的目的只是解决大量电子数据的存储和管理问题，提 供的仅仅是“电子绘图仓库”的功能。第一代p d m 产品在一定程度上缓解了“信 息孤岛”的问题，但是仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度低等问 题。 专业的p d m 产品产生通过对第一代的p d m 产品功能的不断扩展，出现了 专业化的p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 和u g s 的i m a n 等都是第 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 二代p d m 的代表产品。第二代p d m 产品与第一代p d m 产品相比在功能上有 所增强，在技术上取得巨大的进步的同时，在商业上也获得了很大的成功。p d m 逐渐成为了一个产业。 p d m 的标准化1 9 9 7 年2 月，o m g ( 对象管理组织) 组织公布了其p d m e n a b l e r 标准草案。作为p d m 领域的第一个国际标准，它的提出标志着p d m 技 术在标准化方面迈出了崭新的一步，为新一代标准化p d m 产品的开发奠定了基 础。p d me n a b l e r 是基于c o r b a ( 公共对象请求代理体系结构) 技术，就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间的相互操作提出了一个标准。 1 2 1 国外p d m 技术发展及现状 1 9 9 5 年，主要致力于p d m 技术和计算机集成技术的国际权威咨询公司 c i m d a t a 公司总裁e dm i l l e r 给p d m 的简单定义：p d m 是一门用来管理所有与 产品相关信息( 包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限等) 和所 有与产品相关过程( 包括过程定义和管理) 的技术。【8 】同时，g a r t n e rg r o u p 公 司的d a v eb u r d i c k 给出了满足企业各方面应用的p d m 产品应该具备的九大功 能：文档管理工作流和过程管理产品结构和配置管理查看和批注扫描 和图象处理设计检索和零件库项目管理电予协作工具与集成功能。这些 概念和功能的确定奠定了p d m 技术发展的基石。 据美国c l m d a t a 公司调查，全球的p d m 业软件和服务市场年增长率达到 3 0 。在调查的公司企业中有9 8 都希望实施p d m ，许多世界知名大公司( a b b 、 b oe i n g 、b m w 、s u n d 等) 纷纷开始在企业内部着手实施p d m 计划。1 9 9 7 年福特汽车花费上亿美元购买了s d r c 公司的m e l a p h a s e ，构建了自己的 p d m 系统，由此引发的“福特效应”使得许多的汽车制造商同时投资建设自己 企业的p d m 系统。p j 与此相呼应，p d m 系统开发成为软件业新的增长点。据美国的c i m d a t a 公 司的调查报告，1 9 9 5 年全球p d m 软件与服务市场规模为6 8 4 亿美元，1 9 9 6 年达到8 5 0 亿美元，估计到2 0 0 1 年可达2 5 亿美元。目前有5 0 多个公司已出 售他们的p d m 解决方案，这其中包括硬件公司、系统集成商、独立咨询公司和 c a d c a m 供应商。【10 】现有的成熟的p d m 系统产品有：原s d r c 公司的 m e t a p h a s e ，p t c 公司的w l n d c h i l l ，e d s 公司的i m a n ，a u t o d e s k 公 司的a u t o d e s k w o r k c e n t e r 等。 1 2 2 国内p d m 技术发展及现状 我国p d m 技术的开发和应用都处于起步阶段。国内一些科研单位和高等院 2 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 校在概念引入的同时，对概念进行深层次的探讨，并且作了大量的理论研究。在 消化和吸收国外的成熟的p d m 产品的基础上，根据我国企业的实际水平，在已 有的自主版权的c a d 软件的基础上开发适合自己国情的p d m 系统。国内现有 的p d m 系统有：高华c a d p d m 系统、开目c a d p d m 系统和浙江大学人工智 能研究所开发的g s 系列c a d i c a p p i c a e p d m 系统。 国内的一些企业如：上海三菱电梯、航天部二院、齐齐哈尔车辆厂和上海 家化有限公司等等都根据本企业的实际情况建立起了自己的p d m 系统。【1 q 然而 这些系统还存在着严重的不足之处：应用规模局限于部门，严重的阻碍了部门之 间数据的共享：在部门内部，应用范围也仅在一级的计算机网络，也未实现数据 共享；在应用层次上还停留在p d m 的基本框架上，应用功能还需要深化。到1 9 9 8 年为止，在国内还没有出现真正成功的企业级p d m 系统。【1 列 国内的开发p d m 的企业存在的弊端主要表现如下： 与国外相比，计算机应用特别是c a d 普及的时间短，经验少，对计算 机技术的了解也不如国外透彻，因此对p d m 的认识还只停留在文档资 料的管理阶段。 市场意识浅薄，对先进制造技术缺乏足够的认识，满足于企业陈旧管理 模式。 由于缺乏正确的引导，片面强调技术先进，引入的p d m 系统不适应企 业的管理模式，因而也无法收到好的效果。 没有认识到p d m 系统是一个开放系统，需要企业自己不断完善、进化， 仅仅强调一次性购入“交钥匙工程”，而忽略了长远计划的重要性。 总的看来，p d m 技术在国内企业还处于初级阶段，进展也很缓慢。但是我 们相信：随着中国信息化进程的发展，国内应用p d m 系统的企业会越来越多， p d m 系统的开发和应用也会进入快速发展的时期。虽然目前国内的p d m 产品 在功能、性能和稳定性方面与国外的p d m 产品还存在着差距，但是在适应企业 需求、价格及技术支持等方面具有定的优势。只要国内的p d m 生产厂家能够 不断的努力，国内的p d m 产品还是会有美好的发展前景的。 1 3 p d m 相关技术的发展及其现状 1 3 1 面向对象( 0 0 ) 技术的发展及现状 面向对象( o b j e c to r i e n t e d ，简称0 0 ) 的技术是软件工程学发展的结果。 它从结构化技术上发展起来，不是对结构化技术的全面否定，而是进一步的发展。 面向对象技术起源于6 0 年代末期，从1 9 7 0 年以来，人们从思想理论和设计方 法学等各个方面对面向对象技术进行了广泛而深入的研究和探讨，取得了丰硕的 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技才专鲍j 理窭 成果。 面向对象的思想以对象的观点表达信息以及信息之间的关系，对象代表数据 和行为的封装，对象之间通过消息传递信息。面向对象技术将行为和数据联系在 一起，通过一个个对象来表达客观世界，这也正是现实生活中我们考虑问题的方 法。面向对象的三大特性封装性、继承性和多态性，使得我们能够通过面向对象 技术更好的模拟现实世界中的客观事物和它们之间的联系。 总之，面向对象技术的出现改变了结构化技术给开发带来的被动局面，它不 像结构化技术以系统功能和数据为核心，分解与集成为主要技术手段，而是以系 统涉及的对象为核心，以封装、继承、派生、重载和虚拟等为主要技术手段。 目前，面向对象的软件开发方法已经取代传统的结构化方法而成为当今软件 开发的主体方法。使用结构化方法开发的大型软件易造成软件开发周期长，难以 维护，甚至导致软件规模越来越大，进而失控的局面。而采用面向对象的方法开 发的软件具有良好的可扩展性、适应性和维护性，因而采用面向对象的分析和设 计方法已经成为大型系统软件设计开发和实施的大势所趋。现今又在面向对象的 基础上进行了更高层次的抽象，提出了基于主题与主题框架的面向对象软件开发 方法。 1 3 2 数据库技术的发展及现状 1 3 2 1 传统数据库的发展及现状 自6 0 年代末出现数据库管理系统以来，数据库无论在理论上还是在技术上 都有了很大发展，其应用领域也日益广泛。 6 0 年代末层次型数据库的出现，使应用程序和数据得以分离。它的主要优 点是结构简单，便于开发相应的查询语言、查询优化、约束检查和基本存储管理 控制等功能，其模型是面向记录的，在每个域中有一个独立的数据项。稍后又出 现了网状数据模型，既可以表达层次数据，也能表达非层次数据。 7 0 年代晚期出现的关系型数据库，在8 0 年代得到了飞速发展。它的主要优 点是有助于开发具有较高数据独立性的应用程序。关系表达式( 即表) 也容易被 理解，操作方式也为大多数人所熟悉，并且有一套较为成熟的关系理论支持数据 分析方法的形式化。这些优点使得关系型数据库得以被应用在许多领域。 层次、网状和关系型数据库被称为传统的数据库。传统数据库可以被看作是 文件系统的继承和发展，克服了文件系统的些固有的缺陷，摆脱了由各个应用 程序自行定义自己所用的文件的状态，向用户提供了统一的数据模型和相应的数 据库语言，从而为数据的共享创造了条件。在数据管理的发展史上，这是一个质 的飞跃。【3 j 但是由于历史原因和当时的技术条件的限制，使得传统的数据库带有 4 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 很多的文件管理的烙印。对于传统的事务处理领域来说，还是可以适应的。但是 对于非事务处理领域来说就存在着很大的不足之处，主要表现为： 以记录为最基本的独立数据表达单元，不能很好地面向应用。 不能以自然地方式表达实体之间的联系。很难从数据模式中直接地看出 全局的结构。 语义不够丰富。记录只是标识符的集合，很难直接从记录的结构中看出 语义。 数据类型过于简单。传统数据库只是提供一些简单的数据类型，如整数 型、实数型等，并且不提供新类型的定义和生成能力。 正是因为传统数据库在处理非事务领域的缺陷，阻碍了数据库在这些领域的 充分应用，所以寻求新型的数据库模型以适应非事务领域的应用就成为数据库研 究的必然方向。 1 3 2 2 “后关系数据库”的发展及现状 8 0 年代以来，数据库技术得到了极大的发展。主要表现在两个方面：数 据库技术的发展有可能涉及到各种应用( 工程与科学) 领域，如工程数据库，它 们都继承了传统数据库的理论和技术，同时也改造和扩充了数据库的理论和技 术，以适应新的应用要求；改用新的数据模型，例如面向对象数据模型，对象 关系数据模型，基于逻辑的数据模型等，来研制新型的数据库。目前，在这两个 方面都取得了很大的进展，人们期盼这一个“后关系数据库”时代的到来。 随着应用程序对数据库的要求的不断提高，数据库必须对可扩充的复杂数据 结构、复杂数据访问和较高的访问效率提供支持。这也正是面向对象型数据库 ( 0 0 d b m s ) 出现的推动力之一。 面向对象型数据库与传统型数据库相比，主要特点表现为： 从表达手段上来说，面向对象型数据库具有更强的语义表达能力，能表 达对象间各种复杂的联系。 从适用领域来看，面向对象型数据库适用于强调对象本身的那些领域， 即面向对象型数据库擅长数据间的组织，而关系型数据库则适用于数据 本身的组织。 正是由于以上的特点决定了面向对象型数据库适用于工程领域的原因，因此 人们又提出将面向对象数据库与工程数据库结合产生了面向对象工程数据库的 思想，以更好地满足工程领域的需要。 目前，面向对象数据库的最大的问题是没有一个统一的标准，并且缺乏一个 完善的理论来指导，因此面向对象的数据库更多地带上领域的印记，在不同的领 域中有着不同的表现。【l 6 j 浙江大学硕士论文- - p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 1 3 2 3 工程数据库( e d b ) 的发展及现状 工程数据库( e n g i n e e r i n gd a t a b a s e ，简称e d b ) 是为了工程应用的特殊要 求而发展起来的数据库。与一般的数据库相比，它还需要解决的问题有：复杂的 工程数据的表达和处理问题；大量工程数据的访问效率的问题；数据库与应用程 序接口问题。 工程数据库是随着数据库应用的日益广泛深入而发展起来的。从7 0 年代中 后期开始，数据库大量的被应用于工程领域，如c a d 、c a e 等。由于这些领域 的数据模型的复杂性，传统的数据库无法满足要求，因此，专为工程领域而设计 的工程数据库作为数据库的一个分支产生了。目前，工程数据库已广泛应用于各 主要工程领域。 1 4 论文的研究意义、研究内容、特色及创新 本论文认为，p d m 技术之所以在国内发展缓慢，没有很好的得到应用的因 素是很多的，其中最关键的是国内企业没能深入理解和领会p d m 思想的精髓， 无法系统全面的把握p d m 的整个体系结构，因而无法提出适合本企业的p d m 实施方案。国内有些企业只是花巨资盲目的引进国外的p d m 产品，结果并未对 企业产生良好的经济效益，反而使企业的管理处于一片混乱状态。最终只能将引 进的p d m 产品丢弃一边，造成资源的极大浪费。这是因为国内企业没有认识到 p d m 是一个大型的系统更是一个应用的过程，在消化和吸收国外p d m 产品的 同时，要根据国内企业的自身特点，开发具有本企业特色的p d m 系统，并且在 应用的过程中不断的完善，而不是盲目的照抄照搬国外的p d m 产品。 1 4 1 研究意义 山西经纬纺织机械股份有限公司是纺织行业的一个几十年的老企业，在长期 的产品开发中积累了许多的经验，同时产生了大量的数据信息资料，包括电子文 档、不同类型的图纸等等。这些对于一个企业来说是宝贵的经验资料，可以为以 后的产品开发工作提供了不少的借鉴。因此，如何管理和利用好这些宝贵的数据 资料成为一个迫切需要解决的问题。 早在1 9 9 0 年，该公司就引进了c a d 系统，并配置了具有8 0 年代先进水平 的e d l 软件，它是p d m 的早期产品。【1 但是随着应用范围的迅速扩大，数据 的急剧膨胀，管理中存在的种种问题逐步暴露，数据的经常性意外丢失和更改， 给企业造成了不必要的损失，严重阻碍了c a d 技术的健康发展。再加上计算机 硬件和软件水平地不断提高，使得现有的计算机处于淘汰的边缘，软件也需要更 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 新换代，以适应发展的需要。因此，企业专门成立了p d m 课题组，并与浙江大 学化机c a d 实验室合作，重新构造企业的管理模式，开发适合该企业的p d m 系统，力图从根本上扭转数据管理混乱低效的被动局面，为今后进一步提高c a d 应用的深度和广度奠定坚实的基础。 1 4 2 研究内容 p d m 系统的开发和实施是一个非常复杂的系统过程。必须要考虑到本企业 的实际特点，结合该企业的经营理念和现有的、可实施的计算机技术，从p d m 的基本思想入手，建立企业p d m 系统的基本框架，在此基础上分阶段的实施具 体工作。 本论文主要研究以下几方面的内容： 1 ) 第一章绪论 首先简述制造企业面临的现状，提出了实施p d m 的重要性，然后分析了国 内外的p d m 技术的发展现状及其相关技术的发展现状，在此基础上提出了学位 论文的研究意义、研究内容、特色及创新。 2 ) 第二章产品数据管理( p d m ) 技术概论 较系统地阐述了产品数据管理( p d m ) 技术。首先介绍了p d m 技术产生的 背景及其发展趋势，然后介绍了p d m 技术的基本原理、体系结构和其应具备的 主要功能，其次简要介绍了p d m 技术所涉及到的几项相关技术，最后阐述了企 业实施p d m 所能取得的效益。通过第二章的介绍，能够对p d m 技术有较为全 面、系统地认识和了解。 3 ) 第三章山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统建模 为了构建山西经纬纺织机械股份有限公司的p d m 系统，首先要对整个系统 进行建模。通过比较各种建模方法，阐述了应用面向对象技术建模的必要性。然 后在简要介绍面向对象技术的基础上，具体介绍面向对象建模的方法。最后应用 面向对象建模方法建立该系统中的几个重要模块的对象模型，为系统的成功开发 奠定良好的基础。 4 ) 第四章山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统的数据库设计 在分析p d m 系统中数据的重要地位及其类型的基础上，决定去构建系统的 数据库，它是p d m 系统功能得以实现的基础。为了构建系统的数据库，首先研 究了数据库技术的发展及其最新的进展，主要介绍了工程数据库的概况及其最新 7 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 的技术。接着结合面向对象的系统建模，设计山西经纬纺织机械股份有限公司的 p d m 系统的数据库，具体介绍了数据库的创建过程及其最终的实现。最后结合 该企业的实际情况，决定该系统的数据分布采用分布式。 5 ) 第五章应用实例一山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统 以应用实例一山西经纬纺织机械股份有限公司p d m 系统为背景，运用上述 的方法和技术，建立符合该企业发展需要的p d m 系统。首先分析了企业的实际 情况，确定系统所要达到的目标，拟定总体方案。然后对p d m 系统进行整体设 计，确定p d m 系统的整体框架，设计的总体思路，步骤和分工。最后有重点的 具体介绍了p d m 系统中几个子系统的开发设计过程。 6 ) 第六章总结和展望 对全文内容进行了总结，并提出了开发研究工作中的弊病和不足之处，对未 来的工作进行了展望。 1 4 3 特色及创新 本论文在以下方面有自己的特色和创新： 较为系统全面的介绍了当今已具有的p d m 技术水平。 较为系统全面的介绍了p d m 系统的体系结构和功能。 运用面向对象的思想对p d m 系统的对象进行建模。 在深入研究数据库技术的基础上，结合面向对象建模，更好地构建p d m 系统的数据库电子仓库。 较为系统地论述了面对工程实例，p d m 系统开发和实施的方法和步骤。 通过理论指导实践去构建一个大型制造企业的p d m 系统，它的成功实 施将为其它制造企业开发本企业的p d m 系统提供一个良好的工程范 例。 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 第二章产品数据管理( p d m ) 技术概论 【本章摘要】本章首先介绍了p d m 技术产生的背景，分析了p d m 技术发 展的一般趋势。然后深入地阐述了p d m 的基本原理及其重要地位，接着又 剖析了p d m 系统的一般体系结构及其主要的功能。其次，较为简单地介绍 了p d m 系统得以实现的几项主要支持技术。最后论述了p d m 实施将给企 业带来的效益。 2 1 p d m 技术产生的背景及其发展的趋势 现行的c a d 系统暴露了一些设计上的弊端企业出现数据混乱问题，企 业中的信息流( 如图2 1 所示) 项目计划、设计数据、产品模型、工程图 纸、技术规范、工艺资料等等，因缺乏统一机制进行管理而显得极为混乱和不便。 解决这个问题的关键是建立起一个开发的集成模型框架，将不同环境下的独立系 统集成起来，尤其是将它们的数据信息集成起来。产品数据管理( p d m ) 就是 为解决这个问题而提出来的。【2 3 l 【z 4 】 图2 1 企业在开发产品过程中产生的各种信息流 2 1 1p d m 技术产生的背景 9 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 1 开发p d m 系统是企业寻求发展的必然之路 正如e dm i l l e r 认为的：“对一个企业来说，实施p d m 已经不再是要不要的 问题，而是在什么时候实施的问题”。可见开发p d m 系统对于一个企业发展的 必要性。开发p d m 系统之所以成为企业发展的必然之路主要表现在以下方面： 实施p d m 是企业推广c a d 技术后的迫切需要。大家知道，企业的技术部 门在应用了c a d 软件，特别是三维设计软件后，随着产品的不断开发， 电子图档的数量急剧增加，沿用简单的文件目录管理的方式管理文档就 显得远远不够了。因此，迫切需要一个系统工具，把大量的、无序的电 子图档有序地、直观地、方便地、安全地组织管理起来。p d m 的基本 功能就是数据管理，它正好满足了企业在应用了c a d 技术后的这一迫 切要求。 实施p d m 是实现现代化企业信息化的需要。随着c a d 技术在企业中应 用的深入，c a d 、c a m 、c a p p 、c a e 等系统之间技术数据交流问题 日益突出，共享程度低，形成“信息孤岛现象”；大量的产品数据伴随 着产品的整个生命周期，涉及到企业的各部门，由于数据间相互调用， 因此存在大量雷同数据，存储在不同介质、不同地点，相互独立，数据 的一致性、安全性得不到保证。这些问题严重制约了企业信息化发展。 p d m 能够很好地解决上述问题，它可以把不同硬件平台、不同软件环 境生成的数据处理得好像在一个系统中。当企业的生产管理系统( e r p 、 m i s 、m r pi i 等) 要得到所需的产品信息时，只要和p d m 系统传递信 息就可以了，起到了沟通设计部门和管理信息系统及制造资源系统之间 信息传递的桥梁作用。 实施p d m 是改变陈旧的设计开发过程和管理模式的需要。长期以来，技 术部门从事的产品设计过程一直沿用传统的串行工作方式：概念设计一 详细设计一审核发放一生产准备- 力, i n 造一样机试验一修改设计。这 种传统方式已经不符合今天激烈的市场竞争的要求。现在大部分企业通 过利用三维造型、动态仿真、各种工程分析软件和各种加工软件等先进 技术，已经能够做到在设计的早期阶段较全面地预见和解决在产品生命 周期内可能出现的问题；在设计手段和设备大大更新了的前提下，客观 上，需要技术部门的管理模式也要相应改变，变更工作流程，优化设计 过程，以适应新技术的工作方式。p d m 的工作流程管理正是满足了这 个需要。 2 数据库技术的发展使p d m 系统应运而生 在2 0 世纪8 0 年代，数据库技术尤其是关系数据库技术得到了飞速的发展。 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研褒 但是由于关系数据库在工程数据管理方面表现得力不从心，因此在数据库方面需 要作进一步的努力。工程数据库系统是满足工程设计与制造、生产管理与经营决 策支持环境的数据库系统，虽然在普通的数据技术上有所突破，但是最终并没有 在实际中得到广泛的应用。相对于工程应用而言，工程数据库仍然存在如下的缺 点： 对工程应用的数据表示不够充分，不能全面描述数据类型之间的分类、 组合、继承和引用关系。 对应用集成的支持能力不强，难于做到产品信息和应用程序的完全集 成。 应用开发接口能力差。 从工程数据库的发展历史和现状可以发现，工程数据库管理的内容是非常的 复杂多样的，只凭单独的工程数据库系统是无法胜任的，比较合理的办法是划清 功能界限，各司其职，开发一些功能相对独立的应用模块，同时采用面向对象的 技术，以面向对象技术所提供的分解、组合和继承性来描述工程数据库，实现对 数据的层次化管理。正是因为工程数据库是建立在工程领域的基础上，并且向着 能更好地模拟工程领域中的数据的方向发展，从而为产品数据管理( p d m ) 系 统的实现提供了可能。 2 1 2p d m 技术发展的趋势 在最近几年里，p d m 技术一直在快速地发展，许多新产品比前一代有了重 大改进。这些改进主要反映在产品适应能力、用户界面、功能性、体系结构和支 持平台上。这些改进成为先进p d m 技术发展的趋势。 p d m 产品适应能力不断提高。现今的p d m 系统应该能适应各种瞬息变 化的实际情况。同时，用户可以依照原有的操作风格来观察和运行这些 产品，以适应各部门的不同需要。 用户界面的继续发展。用户界面是p d m 系统的种重要工具。随着微 机的不断发展更新，有取代工作站的趋势，因此开发的p d m 系统的用 户界面需要支持微机上的w i n d o w s 和l i n u x 等操作系统的应用。 功能日益增强和增多。p d m 的功能改进主要表现在常用功能的改进和 某些重大功能的完善。目前具有的水平表现如下：晗1 数据保存和文件 管理能力在继续稳定发展，这得益于数据库技术的发展。过程和工作 流管理方面正取得重大进展，以适应不断变化的环境。产品结构管理 能力得到最大的改进。分类和检索应作一些必要的改进。计划与项 目管理在p d m 系统内仍不被重视。 体系结构日趋改进。原来的p d m 数据库普遍使用商品化的关系数据库 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 管理系统，而且大多数p d m 系统仍然以r d b m s 技术为基础。但是还 是有些p d m 系统在设计上采用面向对象技术，这是一个良好的开端。 随着面向对象技术在p d m 产业中越来越被广泛地应用，扩大了面向对 象技术的应用范围，使得面向对象的数据库管理系统技术向前发展，最 终像关系数据库一样，在数据库的发展史上写下重重的一笔，体现其应 有的价值。 采用w e b 技术。w e b 是p d m 的一项重大使能技术，它与因特网 ( i n t e r n e t ) 及内联网( i n t r a n e t ) 一起，推动了p d m 的大众化。用户 通过p d m 系统中的w e b 实现全球化的信息查询、浏览、创建和更新等 等操作，并以此来支持全球化的虚拟企业的信息管理。同时，它也是一 种催化剂，促使企业更快地使用p d m ，这是因为w e b 提供了种通用 的用户界面，其支持成本低，对p d m 的应用和发展起到了促进的作用。 与m r p e r p 集成。实现基于p d m 的工程设计与m r p1 i e r p 的 集成是实现企业集成所面临的巨大挑战。p d m 涉及的是工程设计部分， 而m r pi i e r p 设计企业资源的管理。但是它们之间是相互联系的， 它们相互集成、相互补充，构成了完整的企业信息。它们之间的桥梁是 产品结构，一方面要将产品结构从p d m 中传送到m r pi i e r p 上， 另一方面还需要将产品结构从m r pi i e r p 有效地反馈到p d m 上， 以协调全企业的工程变化。因此，p d m 与m r pi i e r p 的集成已经 成为必然的选择。 平台支持朝廉价方向发展。平台支持经历了很大的变化，随着微机性能 的提高，价格的下降，使用者越来越普及，为了扩大p d m 的应用范围， 许多p d m 厂商会争着去支持廉价的用户平台。虽然工作站的u n i x 平 台继续在某些重要的场合被应用，但是转向对微机的w i n d o w s 和l i n u x 平台的支持成为p d m 系统开发的一个必然的趋势。 2 2p d m 的基本原理 p d m 的基本原理：在逻辑上将各种c a x 信息化孤岛集成起来( 如图2 2 所示) ，利用计算机系统控制产品的整个开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产 品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。技术 信息系统和管理信息系统的有机集成，构成了支持整个产品形成过程的信息系 统，同时也建立了c i m s 的技术基础。1 3 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 图2 2 pd m 系统是信息化孤岛之间的桥梁 2 2 1 狭义的p d m 和广义的p d m 一般我们认为p d m 只是管理与工程设计相关的领域内的信息，其实这只是 对p d m 的片面的理解，是狭义的。广义上我们认为p d m 是一种管理工具，它 包括两大部分的内容：一是管理与企业生产有关的所有产品的信息；二是管理与 所有产品相关的过程。p d m 管理的产品信息包括：设计任务书、产品图档、工 装图档、权限信息、零件信息、配置等。p d m 管理与产品相关的过程包括：信 息的审批和分配，如下达任务书、图档校审等。p d m 将两部分集成在一起，管 理整个产品生命周期内的所有产品信息和过程。 基于以上对p d m 的广义的定义，p d m 应该具备的基本功能包括文档管理、 零件管理、产品结构管理、工作流管理、项目管理、配置管理等。 2 2 2p d m 的应用的必要性 p d m 不仅是一个集成系统，而且更是一个应用的过程。它不是一个“交钥 匙”的工程，不是系统开发完了就算了，而是需要在应用中不断的更新和维护， 是一项长期的工程。如果一个企业要开发本企业的p d m 系统，就要明白开发 p d m 系统的长期性，而不能期望一瞬而就。 p d m 系统主要是管理企业的信息流，然而信息是随着时间在不断地变化和 更新的，如果开发的p d m 系统不能顺应时代的变化，那它只能是一个陈旧的 p d m 系统，不仅不能给企业带来任何效益反而会适得其反，所以必将被淘汰。 一个企业要使他的p d m 系统产生最大的效益，就必须在完成开发后，在应用的 过程中对它进行不断的更新和维护，以使它具有更长的生命力。因此，我们说 p d m 不仅是一个系统更是一个应用的过程。 浙江大学硕士论文p d m 应用系统的开发及其相关技术的研究 2 2 3p d m 在c i m s 中的重要地位 计算机集成制造系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ， c i m s ) 这一概念是由美国的j o s e p hh a r r i n g t o n 博士于1 9 7 3 年首次提出，在 1 0 年后得到重视并且得到大规模的实施和应用。 c i m s 的现代化特征是数字化、网络化、虚拟化、集成化和绿色化，扩展了 系统集成化的内容