（机械电子工程专业论文）基于pdm的项目管理集成技术的研究.pdf

南京航空航天大学硕士论文 摘要 随着项目管理技术在制造企业中应用的不断深入，在产品数据管理系统中扩展项 目管理功能已经成为制造企业产品开发过程管理和企业信息化的重要组成部分。本文 着重研究了基于p d m 的项目管理系统集成技术，用来扩展p d m 中项目管理的功能， 为制造企业基于p d m 的项目管理提出了新的思路。主要的研究成果有以下几点： ( 1 ) 分析了p d m 系统和项目管理系统的结构和功能模型，提出了基于p d m 的项 目管理系统集成框架。 f 2 ) 深入研究了基于p d m 的项目管理系统的文档集成接口模型、资源集成接口模 型和过程集成接1 2 1 模型，并提出了基于组件技术的集成方案。 f 3 1 探讨了s m a r t e a m 和m s p r o j e c t 9 0 0 0 的二次开发过程，详细给出了基于 s m a r t e a m 的项目管理集成系统的实现过程。对上面提出的方案进行了验证。通过实 际产品开发项目数据的验证，本文的研究成果是有效的。 关键词：产品数据管理，项目管理，文档集成，资源集成，过程集成，组件技术 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 a b s t r a c t w i t ht h ef l i r t h e rr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fp r o j e c tm a n a g e m e n t ( p m ) t e c h n o l o g y , e x t e n d i n gf u n c t i o no f p mi np r o d u c td a t am a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e c o m ea ni m p o r t a n t p a r t o fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ni nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yd u r i n gt h ep r o c e s so fp r o d u c t d e v e l o p m e n t 1 1 1 et e c h n o l o g yo fi n t e g r a t i o n i np m p d mi ss t u d i e dw i t he m p h a s i st o e x t e n dt h ef u n c t i o no fp m ，w h i c hw i l lg i v ean e wi d e ao fp mi nm a n u f a c t u r e s e v e r a l a s p e c t sa r es t u d i e d i nt h ep a p e r f i r s t ，s t r u c t u r e sa n df u n c t i o n so fp m p d ma r ea n a l y z e dt o b u i l daf r a m e w o r ko f i n t e g r a t i o ns y s t e m t h e nt h r e ei n t e r f a c e so fp d m p m a r el u c u b r a t e dw h i c ha r ei n t e r f a c eo f p r o j e c t - d o c u m e n ti n t e g r a t i o n p r o j e c t r e s o u r c ei n t e g r a t i o n a n dp r o c e s si n t e g r a t i o n t h e s c h e m eb a s e do nt h ec o m p o n e n to b j e c tm o d e li sp u tf o r w a r d f i n a l l y , t h ei n t e g r a t i o no fm s p r o j e c t 2 0 0 0b a s e do ns m a r t e a mi sp r a c t i c e dt ov e r i f y t h r e ea s p e c t su p w a r da tt h ee n do f t h ep a p e r i tp r o v e dt ob ef e a s i b l ea n dv a l i d ， k e yw o r d s ：p d m ，p m ，d o c u m e n ti n t e g r a t i o n ，r e s o u r c ei n t e g r a t i o n ，p r o c e s si n t e g r a t i o n ， c o m 南京航空航天大学硕士论文 1 1 项目管理 1 1 1 项目管理简介 第一章绪论 项目管理( p r o j e c tm a n a g e m e n t ，p m ) 就是为了满足甚至超越项目涉及人员对项目 的需求和期望而将理论知识、技能、工具和技巧应用到项目的活动中去”。是在一定 的约束条件下，为了有效的完成项目目标而进行的一系列活动，它以项目的内部逻辑 进行任务计划，跟踪，控制核算和资源调配，从而达到高效的利用资源，提高工作效 率和降低项目风险的目的。 项目管理作为现代管理科学的一个重要分支，最早出现在2 0 世纪3 0 年代的美 国，是伴随规划和管理大型项目的需要而产生的，到了2 0 世纪5 0 年代，在西方工业 发达国家，项目管理已经成为一个重要的管理手段，广泛应用于航空航天，其他国防 项目，建筑工程和科学研究中。 最早的项目管理软件以关键路径法c r m 和计划评审技术p e r t 为核心，但是随 着计算机技术、价值工程和行为科学等理论在项目管理中的应用，极大地丰富了项目 管理的内涵，促进了项目管理的发展。先后出现了各种各样的项目管理软件，如 p r i m a v e r a 公司的p 3 和s u r e t r a k 、s y m a n t e c 公司的t i m el i n e 、g o m s 技术公司的a r t e m i s 、 m i c r o s o f t 公司的p r o j e c t2 0 0 0 等。在项目结构的定义，计划优化技术，进度和投资的 跟踪控制等方面有了更为成熟的项目管理技术 2 1 ，主要有：工作分解结构w b s ( w o r k b r e a k d o w n s t r u c t u r e ) ，责任矩阵( r e s p o n s i b i l i t ym a t r i x e s ) ，甘特图( g a n t tc h a r t s ) ， 网络计划技术( n e t w o r k ) ，投资计划( c o s ts c h e d u l e s ) ，项目控制技术( p r o i e c tc o n t r 0 1 ) 等等。 1 1 2 项目管理在制造企业中的研究状况 产品是联系企业与市场的纽带，是企业的生命线，产品是否先进实用，关系到 企业的经济效益，也关系到国民经济是否健康发展，市场经济的发展，已经使我国由 过去的卖方市场转为买方市场，而且，随着我国加入w t o ，企业面对的竞争是全球 化的激烈竞争，不断开发新产品才是企业在未来竞争中立于不败之地的唯一法宝。因 此企业中的项目管理的应用多是集中在产品开发过程中。产品开发过程实施项目管 理，可以在充分论证的基础上，确定产品开发是研制一种新的产品还是改善现有产品 功能，从而逐步改变我国现有产品“几十年一贯制”的状况，满足国内外市场变化和 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 发展外向型经济的需要。同时可以对新产品开发过程中需要的技术、资金、人员等资 源管理实施有效的管理，对开发过程中不可避免的困难提供解决途径和方法：确保企 业在一定的开支预算条件下、一定的开发周期内完成新产品的研制任务，提高企业市 场竞争力。目前国内外对于企业中项目管理的研究工作，主要体现在以下几个方面： 1 先进制造理念下项目管理的研究： 自从哈林顿在2 0 世纪7 0 年代提出c i m s 概念以来，围绕这一概念发展了丰富的 先进制造模式的理念，其中较为有影响的有精益生产( l e a np r o d u c t i o n ) ，敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ) ，动态联盟( v i r t u a le n t e r p r i s e0 r i e n t e di n t e g r a t e dp r o d u c td e v e l o p m e n t ) 并行工程o r t c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 。 ( 1 ) 面向流程企业的项目管理：精益生产的基本思想是剔除企业中生产过程中一 切多余的环节，以追求高的生产率，好的质量以及最大的生产柔性【3 】；敏捷制造核心 思想是利用先进的计算机技术对企业中的资源一人、资金和设备集中管理实现它们的 优化利用1 3 j 。流程企业是连续型和半连续型的生产过程的企业，在这样的企业中，先 进生产模式的优点尤其显著。在流程企业中，项目管理是一个集成系统，在项目管理 中不仅要考虑设备维修，还要考虑库存和备品和采购信息等等。目前，流程企业主要 研究方向是企业的生产过程的建模和优化【4 j ，以实现技术及企业生产管理全方位集 成。 ( 2 ) 支持并行规划和设计的项目管理：并行工程作为一种产品开发哲理，其核心 是产品的并行开发，强调在产品的概念设计阶段就综合考虑产品全生命周期中后续阶 段各环节的影响【5 j 。它涉及到多形式、多领域、多学科知识的集成，并行工程中的产 品开发过程不再是设计领域内一个孤立的技术问题，而是综合了产品各相关领域、相 关过程、相关技术及相关组织形式的系统化组织管理问题。目前企业中对并行环境下 的产品开发提出了一些模型，如基于p e t r i 网的项目管理模型利用p e t r i 网描述并 发事件的能力，分解项目管理模型以解决项目管理系统的并行规划和设计。 ( 3 ) 虚拟企业下的项目管理：动态联盟的基本目的是企业间为了共同的利益暂时 结成同盟，以充分发挥各企业间的技术优势，提高行业竞争优势，随着共同利益的消 失，该联盟也随之解散。虚拟企业( v e ) 是敏捷制造模式的核心内容，它在动态联盟的 基础上，采用灵活、多交的动态组织机构，以最快的速度集成企业内部优势和外部公 司的优势，组建动态联盟去响应市场机遇1 6 】。在v e 环境下，项目管理过程要支配多 个分布企业组织、协调复杂的工作流和合理配置资源。目前对虚拟企业环境下的项目 管理的研究主要集中在v e 的模型设计和过程集成对其优化以求达到项目任务调度和 执行策略的合理性。 2 项目计划模型优化及其工作流规划技术的研究：随着企业集成化管理概念的逐 步深入和制造企业先进制造模式的发展，企业产品开发模式的转变。使得项目管理的 任务计划模型和过程流优化技术在不断发展，主要集中在以下几点： ( 1 】企业组织从传统的模式转变为先进制造环境下的模式，可能面临那些问题， 2 南京航空航天大学硕士论文 应该采取的措施和方法。 ( 2 ) 任务集成算法方面：通过求解某一任务节点的最早完成时间和最晚完成时间， 求得项目的关键路径，如微软的项目管理工具就能根据用户定义的网络图自动生成关 键路径等路线。 ( 3 ) 项目计划模型及工作流模型优化：主要集中在对研究企业产品开发过程模型 的研究，以便于更深入的了解影响企业新产品开发过程的有利和不利因素。其中有部 门模型，活动阶段模型，决策模型影响等著名的研究模型等f 】。国外的d i c e 计划 p p o 模型( p r o d u c t ，p r o c e s s ，o r g a n i z a t i o n ) 试图通过引入标准( p d e s s t e p ) 为产品、 过程、操作建一个集成模型，然后以关系矩阵的方式组织和管理全过程。 ( 4 ) 冲突和仲裁技术方面 2 0 l ：利用通信和多媒体技术，进行管理约束和过程跟踪。 3 产品开发项目评价模型的研究；产品项目开发可行性的诸多因素中，就具体的 项目而言，有的因素是有利于项目开发的，而有的因素是不利与项目开发的，人们无 法根据这些因素的具体情况完整地、科学地评价开发项目地可行性，而只能是根据具 体情况给出个大致的印象，这种方法科学性不强，比较片面，常带有很大地偶然性。 项目评价模型的研究主要是根据模糊数学的理论，提出一种开发项目的模糊综合评价 方法，通过对影响开发项目的诸多因素的优劣程度的量化，从而得出评价指数来更准 确的衡量项目的可行性。 目前企业中项目管理的应用，虽然取得了不少的成果，但是仍然存在一些尚未 涉及的研究领域和存在研究深度不够的问题，总结如下： ( 1 ) 企业项目管理体系理论研究。提供一套系统化的方法论并行工程环境下的产 品开发项目管理是一个复杂的系统工程，需要有一个清晰的、通用的过程管理参考体 系结构来指导不同应用领域的项目管理研究和实现，目前虽然有一些文献对此有所论 述，但是并未有深入的研究。 ( 2 ) 过程管理支持功能。目前对过程管理的研究与开发大多集中于过程建模工具， 缺乏对过程管理工具研究的投入。而且目前一般项目管理软件缺乏过程管理的功能。 目前的项目管理不支持象并行工程环境下产品开发这一类具有复杂任务关系的项目， 也不能为任务的启动与结束设置逻辑条件，而这恰恰是工作流管理的长处。尤其是工 作流管理联盟提出的工作流管理系统的参考模型、接口定义及分布式体系结构等可以 为项目管理软件所借鉴。 ( 3 ) 缺乏项目文档的有效管理【”。技术性文档存储在p d m 系统中，但是与项目管 理相关的文档只能以其他的方式存在。查询、统计等管理，安全性管理方面还需要傲 大量的工作。 1 2 产品数据管理 产品数据管理( p r o d u c td a t am a n g e m e n t ，p d m ) 是以产品为中心，通过计算机 3 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 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和过程集成起来，统一 管理，使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全，为工程技术人员提供一个 协同工作的环境，从而缩短产品研发周期、降低成本、提高质量，为企业赢得竞争优 势。 1 2 1 产品数据管理的定义 p d m 目前还没有统一的定义。按照专业从事p d m 和c i m 相关技术咨询业务的 国际公司c i m d a t a 公司总裁e d m i l l e r 在“p d m t o d a y ”一文中给出的p d m 的定义 是：p d m 是管理所有与产品相关的信息和过程的技术【8 j 。与产品相关的所有信息， 即描述产品的各种信息，包括零件信息、结构配置j 文件、c a d 文档、审批信息等； 与产品相关的所有过程，即对这些过程的定义和管理，包括信息的审批和发放。这一 定义意味着p d m 在工业上的应用范围非常广阔。 1 9 9 5 年9 月g a r t n e rg r o u p 公司的d b u r d i e k 在所作的“c i m 策略分析报告”一 文中定义为：“p d m 是企业设计和生产构筑一个并行产品设计环境( 由供应、工程设 计、制造、采购、销售与市场、客户构成) 的关键使能技术1 9 。一个成熟的p d m 系 统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个信息生命周期中自由共享 和传递与产品相关的所有异构数据”。 1 2 2 产品数据管理的研究进展 2 0 世纪的6 0 、7 0 年代后，随着c a d 、c a m ) 、c a p p 在企业产品设计和生产过 程中的应用，企业出现了大量需要共享信息的异构数据，虽然各单元的计算机辅助技 术已经日益成熟，但各自动化单元自成体系，彼此之间缺少有效的信息沟通与协调， 这就是所谓的“信息孤岛”问题。在这种情况下，许多企业已经意识到：实现信息的 有序管理将成为它们在未来的竞争中保持领先地位的关键因素。 p d m 正是在这一背景下产生的一项新的管理思想和技术。它是以软件技术为基 础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。p d m 面向制造企业，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。它进行信息管理的两条 主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕 产品设计展开的。p d m 用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述，规 范产品生命周期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。p d m 的核心思想是设计 数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。 经过几年的发展，p d m 技术已经取得了长足的进步，在机械、电子、航空航天 等领域获得了较普遍的应用。p d m 技术正逐渐成为支持企业过程重组( b u s i n e s s p r o c e s sr e o r g a n i z e ，b p r ) 、实施并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e r r i n g ，c e ) 、c i m s 工程 4 南京航空航天大学硕士论文 等系统工程的使能技术【l 。】。 p d m 技术的发展可以归纳为以下三个阶段： ( 1 ) 配合c a d 工具的p d m 系统8 0 年代初，第一代p d m 产品问世，其目标主 要是解决大量电子数据的存储和管理问题，提供了维护“电子绘图仓库”的功能。第 一代p d m 产品仅在一定程度上缓解了“信息孤岛”问题，仍然普遍存在系统功能较 弱、集成能力和开放程度较低等问题。 ( 2 ) 专业p d m 产品第二代p d m 产品是通过对早期p d m 产品功能进行扩展而 出现的专业化的p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 。在第二代p d m 产品中出现 了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与 配置的管理、对电子数据的发布和更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查 询等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高，少数优秀的p d m 产品可以 真正实现企业级的信息集成和过程集成。 ( 3 ) p d m 的标准化阶段1 9 9 7 年2 月，o m g 组织公布了其p d me n a b l e r 标准草 案，由许多p d m 领域的主导厂商( 如i b m 、s d r c 、p t c 等) 参与制订的p d m 领 域的第一个国际标准。p d me n a b l e r 的公布标志着p d m 技术在标准化方面迈出了崭 新的一步。p d me n a b l e r 基于c o r b a 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 系统间的互操作提出了一个标准。这一标准的制订为新一代标准化p d m 产品的发展奠定了基础。 目前，p d m 是相当热门且快速成长的技术，得到美、欧、日等工业发达国家企 业界的高度重视。国际上的一些知名的软件公司纷纷推出p d m 软件产品，除了s d r c 公司的m e t a p h a s e 以外，还有u g s 的i m a n 、p t c 公司的w i n d c h i l l 、i b m 公司的p m 和s m a r t e a ms o l u t i o n 公司的s m a r t e a m 等专业化p d m 软件。这些专业化软件，不仅 在欧美等工业发达国家的企业中得到了很好的推广应用，在我国的一些大中型企业中 也有不少应用。 近年来，p d m 在我国也得到了飞速发展。在国家“8 6 3 ”计划的指导下，许多 企业纷纷开始实施p d m ，从而大大加速了我国企业信息化的进程。同时，我国也大 力开发自主版权的p d m 软件。清华大学艾克斯特公司的e p d m 、华工科技开目公司 的开目p d m 、上海交通大学思普公司的s i p m p d m 、南京新模式软件公司的c p d m 等都是我国自主版权的产品数据管理软件。国内开发的p d m 产品具有了p d m 基本 功能，相对国外的p d m 产品价格低廉，其管理模式更加符合国内企业的实际情况， 并且能结合企业实际提供深入、全面的技术支持和服务。因此，在国内p d m 市场上 占有了一定的市场份额，特别是我国中小企业的最佳选择。 1 3 基于p d m 的项目管理集成技术研究的意义 目前p d m 软件已经初具规模，其主要功能集中在对产品开发过程中产品的结构 5 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 信息，产品相关文档的管理和共享，对实现与某一产品形成相关的过程的协同工作的 也提供支持。但是随着个性化和品种多样化产品的需求的增多，对缩短产品开发生命 周期的要求的增高，面向项目的p d m 势必对产品开发过程中的资源优化和过程优化 提出越来越高的要求。同时，由于敏捷制造和虚拟制造思想的提出，面向企业级的 p d m 也将成为一种趋势，为了提高产品适应市场的需求，企业的经营过程变化和过 程重组，都要求需要一种强有力的项目管理技术和管理建模工具作为支持。因此扩展 p d m 中项目管理的功能势在必然。 当前项目管理技术日新月异，以先进项目管理技术为核心的项目管理软件也品 种繁多，在对产品开发过程中的资源优化，开发项目的进度控制及成本管理等方面都 提供了足够的支持。但是在产品信息共享和过程集成方面没有太多的优势，因为这本 身就是p d m 的管理范围，通用的项目管理软件不可能考虑到面向制造企业的管理要 求。 p d m 技术是制造企业信息化的基础和平台，面对制造业中项目管理的需求，一 种做法就是在p d m 中开发项目管理功能，目前在国内的p d m 产品中，南京东大软 件工程有限公司自主开发的东大p d m 2 0 0 0 软件就是这样的个例子，此系统的核心 是项目管理，它提供了对项目进行立项，任务分配，人员组织，进度调度等功能，能 够对企业产品活动中所需要的有效资源进行合理的调度，同时也能够对多个的并行项 目进行统筹规划，统一调度。但是对p d m 功能要求的增加必然引起p d m 系统庞大 和系统实施的不灵活。目前国内外许多公司都在研究企业中的项目管理问题。文献【1 1 】 给出了p d m 中项目管理和工作流管理的一般原理和方法。文献 1 2 】针对由于项目管 理软件本身功能的通用性而不能满足企业特有的需求的情况，讨论了如何在现有的信 息化基础上，整合项目管理软件与企业内部信息系统。文献【1 3 】研究了在c i m s 环境 中，新产品开发阶段项目管理功能的开发和与c i m s 中其他功能单元的信息共享和关 键技术。文献【1 4 】研究了过程模型与成熟的项目管理过程之间的相互映射关系，从项 目管理角度分析了企业的经营过程，介绍了过程管理与项目管理的集成方法。文献 1 5 1 研究了企业中资源设备重构的项目管理，并基于统计分析学和人工神经网络技术给出 了企业中关于资源设备重构的项目管理的模型。 上述文献大都是根据企业的实际情况讨论研究项目管理原型系统的框架，或是 在原有的系统基础上开发项目管理的功能。本文提出基于p d m 的项目管理集成技术， 旨在从集成的角度架构一个基于产品数据管理平台与项目管理系统集成的通用框架， 以此充分调用两大系统的功能，集成它们的优势，使项目管理支持并行工程的过程管 理、提供项目文档管理功能；使p d m 支持产品开发过程或企业级项目管理的计划和 成本控制以及资源优化等等功能。从而为制造企业中基于p d m 的项目管理提供一条 新的思路。 南京航空航天大学硕士论文 1 4 本文研究的主要内容 本文分以下几个章节展开对基于p d m 的项目管理集成技术的研究。 第一章综述了项目管理和产品数据管理的研究发展情况，分析了企业产品开发 中实施项目管理的理念和趋势，并介绍了国内外的研究现状；阐述了基于p d m 的项 目管理集成技术研究的意义，并对论文的内容进行了安排。 第二章研究产品数据管理和项目管理系统的体系结构和功能模块，重点探讨两 大系统集成的切入点和集成模式。 第三章针对项目管理在p d m 功能模块中的位置和作用，研究了基于p d m 的 项目管理系统集成的总体框架，提出三大集成接口：文件集成接口，资源集成接口和 过程集成接口。并深入研究了集成接口的内容和方法。 第四章研究了采用基于组件技术的集成方案，介绍了c o m 技术内涵，并给出 基于c o m 的集成接口d l l 的创建和在v b 中的调用。 第五章针对三大集成接口的提出和基于c o m 的集成方案，给出具体集成的步 骤，并针对s m a r t e a m 和m s p r o j e c t 2 0 0 0 给出了实施实例，以验证方案的可行性。 第六章总结与展望。 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 第二章p d m 与p m 系统的体系结构和基本功能 市场上的p d m 和p m 软件种类繁多，按其功能主要分为核心功能软件，核心应 用软件和应用软件。本章通过对p d m 和p m 核心功能软件进行分析，旨在寻求两大 系统集成的切入点。 2 1p d m 的体系结构和功能 2 1 1p d m 体系结构 p d m 系统的体系结构如图 2 1 所示，可分为四层，它们是用 户界面层与开发工具层、功能模块 甩9 界面屠 层、框架核心层和系统支持层。 一 f 1 、用户界面层：向用户提供交 互式的图形界面，包括图示化的浏核心瞥醒 览器，各种菜单，用于支持命令的 操作与信息的输入输出。开发工具 系绕支撑屡 层是为了满足不同用户在不同计 算机上的操作，利用该功能，可以 开发出用户化的人机界面，同时可 用户界面层及开发工具层 可r 删篙胪鹱构庠冀搿器降i 七嚣d 可r 舛象管理层 以满足用户某种特殊要求。 图2 - ip d m 体系结构模型 ( 2 ) 功能模块层：除了系统管理以外，p d m 为用户提供的主要功能模块有电子仓 库与文档管理、工作流程管理、产品结构与配置管理、零件分类与检索、项曷管理、 工程变更管理、集成工具等。 f 3 1 核心管理层：提供实现p d m 各种功能的核心结构与架构，由于p d m 系统的 对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用系统的各种 功能时实现了对数据的透明化操作，应用的透明化调用和过程的透明化管理。 ( 4 ) 系统的支撑层：以目前流行的关系数据库系统为p d m 的支持平台，通过关系 数据库提供的数据库操作功能支持p d m 系统对象在底层数据库的管理。 2 1 2p d m 系统的功能分析 按照软件功能模块来看，p d m 软件主要有以下几大基本的功能模块【m 1 南京航空航天大学硕士论文 f 1 1 电子仓库和文档管理模块：电子仓库是在p d m 中实现某种特定数据存储机制 的元数据( 管理数据的数据) 库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文 件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针。该指针指向存放物理数据的数据库记 录和存放物理文件的文件系统和目录。电子仓库是p d m 系统中最基本、最核心的功 能，实现p d m 系统中其他相关功能的基础。 p d m 能够建立元数据与物理数据的联系，并把这种联系与元数据保存在电子仓 库中，从而达到快速检索与节省存储空间的目的。由于历史的原因，一般计算机操作 系统目录下的物理文件往往是各式各样的，包括普通的文本文件，图形图像文件，电 子表格和多媒体文件等，日积月累需要相当大的存储空间。用元数据对它们进行管理， 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 存储路径赋给元数据对象，同时建立与该物理文件的链接，就能保证元数据与相应物 理文件的对应关系，通过元数据就能找到所需的文件，而不必了解文件的物理位置。 这种数据组织方式使得用户查询，获取信息，更加快速有效，实现了信息透明与过程 透明。 在p d m 中，电子仓库主要被用来管理文件对象，如图形、文本等。用户打开电 子仓库看到的是电子仓库中包含的对象集，该对象集屏蔽了对象存储的实际物理位 置。当用户想获取该对象的备份时，只需将该对象拷贝或检出到自己的用户空间即可。 在这一过程中用户关心的是对象是否从电子仓库中导出，而不是了解文件实际存储的 物理位置。只有具有合法权限的用户才能在权限许可的范围内使用存放在电子仓库中 文件，从而避免非授权用户或非法的访问，使数据库中所有文档与图档得以完整的控 制。 电子仓库的类型有三种：集中式、分布式与虚拟式。集中式电子仓库是将物理 数据集中于中心服务器上进行管理，元数据库与存放物理数据记录的数据库以及存放 物理文件的系统和目录位于同一台计算机上，数据的唯一性自然得到保证，安全性好。 但由于网上用户均需要通过远程登陆来获取数据，故速度慢，效率低。分布式电子仓 库具有文件系统分布与电子仓库之间互联的特点。同一个电子仓库可以对应多个分布 在不同计算机上的文件系统和目录：同一个物理数据库可以对应多个不同的电子仓 库，并且它们之间的元数据共享。虚拟式电子仓库是在分布式电子仓库的基础上，不 仅做到文件系统分布，而且做到元数据与物理数据库分布，即只有一个面向全企业的 虚拟电子仓库，而实际中的元数据却分布在多个电子仓库中。目前，大多数p d m 系 统提供集中式或分布式管理方式，少数系统提供虚拟式电子仓库管理方式。 为了保证数据的安全性、正确性和一致性，用户在存取p d m 系统中共享数据时， 都要通过检入和检出操作以及相应的权限检验。检入操作主要实现将用户设计的文档 数据放入电子仓库，而检出的功能主要是实现将电子仓库中的信息检出到用户个人工 作区进行修改。只有对该电子仓库有修改权限的用户，才能对电子仓库中的内容进行 修改，当用户需要修改电子仓库中的对象时，必须将对象从电子仓库中检出，放到个 9 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 人工作区中进行修改，此时，电子仓库对该对象加锁，其他用户只能浏览对象内容而 不能进行操作。经过用户修改的对象再次放回到原来的电子仓库中时，并不覆盖原有 对象，而是生成新的版本，此时原对象才能解锁。这种权限许可机制为p d m 系统控 制其内部管理环境和外部应用之间的数据提供了一种安全的管理手段。归纳来说，电 子仓库提供给用户的主要数据操作功能包括： 数据对象的检入与检出； 改变数据对象的状态； 按对象属性和对象名称进行检索； 数据对象的动态浏览： 数据对象的安全控制与管理功能。 文档管理功能即是在电子仓库的基础之上对各种文档进行的检入检出、浏览检 索、和安全控制与管理功能。第四章中，探讨文档集成接口时，将基于p d m 中电子 仓库和文档管理技术详细讨论在p d m 中管理p m 文档的接口内容。 ( 2 ) m 作流管理模块：工作流就是由一系列相关活动组成的有机序列，它的核心 就是活动及活动之间的时序和逻辑关系。在制造企业中通过对企业产品开发过程模型 的定义，运行并控制工作流状态，从而达到高效，有序和并行工作的状态。一个良好 的工作流程管理系统，应该要实现工作流程的定义，流程实例的执行和流程实例的控 制管理。在p d m 系统中的工作流管理系统除了能与p d m 中其他模块很好的集成之 外，并且严格的按照w f m c 提出的工作流程管理系统参考体系结构，主要包括： 过程建模工具：以计算机能够处理的形式进行过程定义，输出能够被工作流 程服务器解释并执行的工作流程定义【”j 。 工作流程服务器：工作流程管理系统的核心。实现对工作流程模型的实例化 并执行流程实例，为过程和活动的执行进行导航，与外部资源进行交互，维 护工作流程控制数据和工作流程的相关数据。 任务表管理器：向用户提供任务项列表，记录监督工作项完成的情况。 用户界面：提供与用户操作进行交互的人机接口，接受用户对工作流程实例 的操作，实现对任务的控制和监督。 工作流f 过程1 ，是一个管理对象，在企业中按照业务流程的复杂程度，通过过程 建模工具，工作流可以被或多或少的结构化，如果过程的结构已经被确定，则可以将 过程步骤和功能对象关联起来，功能对象被用来对各个活动进行控制，将面向任务的 项目组中属于不同部门的员工联系起来。理想的工作流模型是将企业中的业务流程的 各个工作步骤建立成一个过程模型并存放在计算机中，替代原先书面形式的企业内部 通信方式，采用电子周转文件夹将有关的工作文档和信息消息传送到相应的工位。 与该过程相关的员工可以通过电子邮件系统接受其工作任务。如果某个过程步骤执行 完毕，p d m 系统就按照过程模型将周转文件夹传送给下个工位。此外p d m 系统还保 证，只有被授权的用户才能访问工作流中有关的文档。 1 0 南京航空航天大学硕士论文 目前，在企业中，工作流管理模块主要被用来管理需要经常重复的过程，如更 改过程、检验过程和发放过程等。通过p d m 中的工作流进行支持这些过程，使企业 对顾客和市场的需求变化做出快速的响应。但是，作为p d m 系统的有机组成部分如 果仅仅只能支持产品文档的更改和发放的管理，工作流管理的作用才仅仅发挥出了一 部分。工作流管理模块的更大的作用在于支持与企业级项目管理的相关过程，如产品 开发、订单处理变型设计或i 临时的活动如虚拟企业等等，在这些方面有效的利用工作 流管理模块将会给企业带来及其明显的时间、成本和质量方面的优势。第四章中，在 探讨基于p d m 项目管理过程集成接口时，将详细描述过程集成接口的工作原理和内 容，将项目管理和过程管理这两种方法集成，将会提高现代集成制造系统的效能。 ( 3 ) 项目管理模块：p d m 中的项目管理大都是对项目基本信息进行定义，添加和 编辑项目的资源和成本信息。离真正意义上的运用项目管理技术对p d m 中的项目进 行项目计划编制和控制，项目成本和进度管理等功能要求相差很远。 ( 4 ) 产品结构和配置管理：产品的结构管理主要包括产品结构层次关系的管理， 基于文件夹的产品一文档关系管理和版本管理。产品的配置管理主要是通过建立配置 规则实现对产品结构变化的控制和管理。 ( 5 ) 零件分类管理：将企业中零件按相似性原则划分若干种类分别加以管理。 ( 6 ) 集成开发工具：提供由一系列接口函数组成的函数集，以便于对p d m 进行二 次开发。 2 2p m 系统的体系结构和功能 项目管理的基本职能是：决策、计划、组织、协调和控制，要对项目的各个任 务的执行情况进行控制，使每个任务都能在最恰当的时间段内完成，保证整个项目 在规定的工期内完成。项目管理必须在整个项目的执行过程中协调好技术( 质量) 、 费用( 资源) 和进度( 时间) 这三个相互制约的因素之间的关系，合理分配每一个任 务所需的资金、人员、设备。因此项目管理软件系统应该遵循以上的原则完成项目管 理的基本职能。 2 2 1p m 系统的体系结构 目前国内外项目管理系统软件种类繁多，但其基本的功能主要有：项目计划功 能，迸度控制功能，资源管理功能和风险管理功能。项目管理的体系结构如图2 - 2 所 示【1 8 l ： ( 1 ) 用户界面层：主要提供友好的用户界面，使用户更好的进行管理。 ( 2 ) 功能层：为完成项目管理而必须具备的功能模块。 ( 3 ) 工具集层：主要是为了完成相应的管理功能系统所提供的各种工具的集合。例如 1 1 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 在m s p r o j e c t 中，对应计划编制工具有网络 计划图编制，甘特图图编制和w b s 任务分 解等工具。任务调度工具有甘特图跟踪和 w e bs t a g e 等利用邮件服务器进行的项目工 作组内的任务调度工具。人员配置工具有资 源调配工具，成本管理和风险管理工具有 p e e r t 分析等等。 ( 4 ) 网络和数据库为项目管理系统提供技术支 撑。 2 2 2p m 系统的功能分析 川i z 且集层iii t ；i l ll | | l 数据库支撑层 i 耐络和数据库系境 图2 - 2 项目管理体系模型 目前关于项目管理的功能，文献中有不同的分类，在p m b o k ( 项目管理知识体 系) 中项目管理的功能分为以下几种： 项目对间管瑾：确保按时完成项目的工作程序。包括活动定义、活动排序，活 动的时间估计，进度编制和进度控制。 项目成本管理：在法定预算内完成项目，包括资源规划、成本计划、成本预 算和成本控制。 项目质量管理：确保项目达到既定的要求。包括质量规划，质量保证和质量 控制。 项目人力资源管理：确保最大限度的调动下项目涉及人员的积极性，包括组 织规划，人员组织，团队建设。 据此，项目管理系统软件有以下相应的功能模块： ( i ) 项目计划：项目计划是项目管理的基本内容。项目网络计划的形成首先要定 义项目的工作分解结构( 、b s ) ，从而任务之间按照一定的逻辑先后关系构成网络结 构。这一系列任务的执行形成了项目的流程。项目实施前，项目负责人要计划各个时 间需要进行的工作。 ( 2 ) 进度控制：项目的进度控制是以进度计划为基础，在实施过程中，预测干扰 因素，采取监控手段进行跟踪预测，一旦发生偏差，及时调整控制，使实际结果最终 达到或接近进度计划。 ( 3 ) 成本管理：项目管理软件应该为项目进行成本预测，计划，优化，控制和分 析提供手段，并通过对整个项目中的成本情况的跟踪和分析为成本的降低建立基础。 ( 4 ) 资源管理：项目管理软件应该通过为资源建立相应的记录，为决策提供参考， 在项目真正执行的时候，项目管理人员要对各个阶段的工作进行协调，进行资源的调 配，以保证项目能够以合理的费用按时按质完成。 南京航空航天大学硕士论文 ( 5 ) 风险管理：项目管理软件应能够为项目管理者提供风险管理的手段。 目前市场上项目管理软件种类较多，项目管理软件除了以上的基本功能外还具 备以下特征“刈： ( 1 ) 日历定义：主要用来对项目中各个单项资源或一组资源确定工作时间。可以 用这些日历计算出项目的进度计划。大部分系统软件都对基本工作时间设置一个默认 值，可以修改上、下班时间，按非工作时间输入公司假期，输入各种换班( 白天、夜 晚) ，包括节假日以及数量单位( 小时、天、周) 。跟踪工作进程时要用到这些日程表， 它通常可以根据每个单项资源按天、周或月打印出来，或者将整个项目的日程打印成 一份全面的项目日程表。 ( 2 ) 电子邮件：一些项目管理软件程序的共同特征是可以通过电子邮件发送项目 信息。这一功能使得项目团队成员可以直接从电子邮件中获得信息，了解最新的项目 计划或进度计划，进行交流。 ( 3 ) 可视化图形化：当前项目管理软件的一个最突出的特点是能在最新数据资料 的基础上简便、迅速地制作各种图表，包括甘特图及网络图。有了基准计划后，任何 修改就可以轻易地输入到系统中，图表自动会反映出这些改变。项目管理软件可以将 甘特图中的任务连接起来，显示出工作流程。还可以利用图形进行任务和关系的交互 式操作处理，显示任务或成本的基准对照表，突出关键路径等。 ( 4 ) 转入转出项目文件：许多项目管理软件包允许用户从其他应用程序，比如文 字处理、电子表格以及数据库程序中获得信息。可以把一定文本或表格形式的项目计 划导入到项目管理程序中，也可以把项目管理软件的一些信息输入到诸如m i s c r o s o f t w o r d 或记事本程序中去。还有一些项目管理软件程序允许把标准a s c i i 码中的信息 文件从w i n d o w sc l i p b o a r d 转出到s q ld a t a b a s e ，l o t u s ，e x c e l ，m i c r o s o f tp r o j e c t e x c h a n g e ，o l ec l i e n t s e r v e r , d d ec l i e n t s e r v e r 以及一些其他系统中。 ( 5 ) 处理多个项目：有些项目规模很大，需要分成较小的任务集合或子项目。另 一种情况是经验丰富的项目经理同时管理好几个项目，而且，团队成员也同时为多个 项目工作，在多个项目中分派工作时间。在这种情况下，大部分项目管理软件程序能 提供帮助。它们通常可以将多个项目储存在不同文件里，这些文件相互连接。项目管 理软件也能在同一个文件中储存多个项目，同时处理几百个甚至几千个项目，并绘制 出甘特图和网络图。 另外一些高级项目管理程序还具有下列功能： ( 1 1 排序及筛选：利用排序，用户可以按随心所欲的顺序来浏览信息，例如：可 以浏览已经完成的任务，正在进行的任务或按照用户定义的规则来浏览项目信息。 f 2 1 制作报表：项目管理软件除了可以指定类似总结进度计划、资源或预算的报 表外还可以根据用户的需要定制报表内容如：项目全面汇报报表、项目主要阶段( 里 程碑) 报表、一定时期内的各种信息，例如：某一个时期内完成和正在进行的任务， 以及准备开始的任务。财务报表，显示全面的信息，包括所有任务、整个项目预算、 i3 基于p d m 的项目管理集成技术的研究 超支情况、累计预算成本、实际成本以及承付款项。成本，进度控制系统准则( c s c s c ) 报表、对项目的各种或一组资源进行资源配置报表、定制的标准报表、交叉报表、变 量基准对比表。 ( 3 ) 假设分析：某些高级项目管理软件可以进行假设分析。用户可以利用这一特 点来探讨各种情形的效果。在某一项目的一些节点上，可以假设“如果拖延一周，会 有什么结果? ”系统会自动计算出延迟对整个项目的影响，并显示出结果。例如，某 个建筑项目，要研究木材消耗率上升1 5 将发生什么结果，承包商只要把这一变化输 入计算机，所有的相关费用成本就能显示出来。几乎可以对项目中所有变量( 人员、 工资率、成本) 进行测试，观察发生具体情况的影响。这种分析能使项目经理更好地 控制有关项目的各种风险。 2 3p d m p m 系统的集成方式 通过对通用p d m 系统和项目管理系统功能的分析，可以发现在基于产品数据管 理和项目管理方面，两系统都有各自独立和完整的应用模型和成熟的技术优势。要进 行应用系统之间的集成，即是在系统之间进行数据交换，而不同的系统都具有各自的