（机械电子工程专业论文）基于pdm技术的协同设计系统的研究与实现.pdf

ad i s s e r t a t i o ni n m e c h a n i c a ld e s i g na n d t h e o r y t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no f p r o j e c t c o o p e r a t i v ed e s i g ns y s t e mb a s e do np d m b yx uh e x u a n s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rx i a op i n g y a n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 i_p口丑 ，似，r _ t 弋 1 7 - 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使 用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北 大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 一，一uf廿一。， j哼，f，jn- 基于p d m 技术的协同设计系统的研究与实现 摘要 协同设计指一个产品开发团队，在计算机通信网络提供的协同支持环境 下，以工作目标为核心，并行、协同地设计产品的过程。协同设计对缩短产品 的开发周期，提高产品质量，降低设计成本，增强企业的核心竞争力具有重要 的意义，它己经成为国内外学者和企业研究的一个热点。 本文分析了p d m 系统中的数据版本管理的基本功能，结合东大设计院协 同设计系统的实施，对支持协同设计的产品数据管理的关键技术进行了深入系 统的研究，并探讨了将p d m 中的版本管理技术运用于协同设计系统中的方法， 进而建成一个基于组件的协同设计环境。本文完成的主要研究工作如下： 论文对协同设计中的产品数据管理的功能需求进行了系统的分析和研究， 对p d m 中的关键技术进行了分析，在此基础上提出了基于p d m 的协同设计系 统体系结构。 分析了东大设计院协同设计中的数据版本管理的特点，结合p d m 中的数 据的版本管理，利用有向无循环图的版本管理模型，在版本信息的设计上提出 了一种版本号变迁的方式，灵活地解决了版本号的升级并用此方式进行版本生 成、保留历史版本及修改记录、跟踪版本的演化历史、确定当前有效版本等问 题。动态分配用户权限。采用分布式电子保险箱管理档案以及数据资料的版本 与权限。 从面向对象分析与设计的角度，利用统一建模语言u m l 对协同设计系统 划分系统功能模块并对版本管理部分建模。开发工具是v c + + ，c 捍和s q l s e r v e r 。 关键词：a u t oc a d ，产品数据管理( p d m ) ，工程图档，图纸检索，版本管理 i i ，i，h-ilf， -。t， 产 ， 1 0 t h er e s e a r c ha n dr e a l i z a t i o no fc o o p e r a t i v ed e s i g n s y s t e mb a s e do np d m a bs t r a c t c o o p e r a t i v ed e s i g ni sap r o c e s si nw h i c had e s i g nt e a md e s i g n sap r o d u c t s i m u l t a n e o u s l y ，t a k i n ga i ma tat e a mw o r k ，a n dw i t ht h ea i do fad i s t r i b u t i v e c o i l a b o r a t i v ee n v i r o n m e n to fc o m p u t e rc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k i tc a ng r e a t l y s h o r t e nc y c l eo fd e s i g na n dm a n u f a c t u r eo fap r o d u c t ，i m p r o v et h eq u a l i t yo f p r o d u c t s ，r e d u c ep r o d u c t i o nc o s t s ，i m p r o v es e r v i c e ，a n d e n h a n c et h e c o m p e t i t i o na b i l i t yo fe n t e r p r i s e s c o o p e r a t i v ed e s i g nh a sb e c o m er e s e a r c h s p o ta m o n gr e s e a r c h e r sa n de n t e r p r i s e s b a s e do nt h ep r o j e c to fc o o p e r a t i v ed e s i g nm a n a g e m e n ts y s t e mo fa r e s e a r c hi n s t i t u t e ，t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h ea n a l y s i so ft h eb a s i cf u n c t i o n so f p d ma n di t sa p p l i c a t i o nm e t h o df o rt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ta n dd a t a p r o d u c t s v e r s i o nm a n a g e m e n t a n dt h e n ，t h ek e yt e c h n i q u e so fp d m s u p p o r t i n gc o o p e r a t i v ed e s i g na n dt h em e t h o do fw o r k f l o wt e c h n i q u e sa n d v e r s i o nm a n a g e m e n ti np d ma r ed i s c u s s e d t h i st h e s i sa r i a ly z e sa n dr e s e a r c h e so nt h ef u n c t i o nd e m a n da n dk e y t e c h n i q u e so fp d m i nc o o p e r a t i v ed e s i g ns y s t e m ，p r e s e n t sas y s t e ms t r u c t u r e o fc o o p e r a t i v ed e s i g nb a s e do np d m f o rt h ed a t av e r s i o nm a n a g e m e n tb a s e do np d m ，t h i st h e s i sa n a l y z e st h e c h a r a c t e r i s t i co fd a t av e r s i o nm a n a g e m e n ti nt h ep r o j e c t ，c o n s t r u c t sam o d e l o fv e r s i o nm a n a g e m e n tb a s e do nd a g ，a n dp u tf o r w a r dan e wm e t h o df o r v e r s i o nt r a n s i t i o nw h i c hc a ns o l v et h eu p g r a d eo fd a t av e r s i o na n dm a k e e m c i e n tm a n a g e m e n to fp r o d u c td a t a k e y w o r d s ：a u t o c a d ，p r o d u c t i o n g d a t a m a n a g e m e n t ( p d m ) ，e n g i n e e r i n g d r a w i n gd o c u m e n t s ，d r a w i n gr e t r i e v a l ，e d i t i o nm a n a g e m e n t i i i l 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1p d m 技术概述1 1 2 机械产品p d m 研究的必要性2 1 3 国内外p d m 技术研究现状2 1 4 协同设计研究现状5 1 5 课题来源及论文的主要内容5 1 5 1 课题来源9 1 5 2 论文的主要内容9 1 6 本课题的解决方案9 第二章系统的总体框架设计1l 2 1p d m 功能分析1 l 2 1 1 文档管理1 l 2 1 2 结构化产品数据管理1 2 2 1 3 工作流程管理1 3 2 1 4 项目管理与电子协作功能13 2 1 5 组织与资源管理13 2 1 6p d m 系统与应用软件的集成l3 2 2 本系统的需求分析1 4 2 3 系统总体结构设计17 2 4 系统集成方案17 2 5 系统流程分析1 8 2 6 ，j 、l ；1 9 第三章系统设计的关键技术2 1 3 1 系统数据库设计2 1 3 1 1 数据库管理系统的选择2l 3 1 2 数据库丌发工具的选择2 2 3 2 动态权限分配2 4 i v 3 3 分布式电子保险箱技术2 4 3 4 基于组件的开发方法2 5 3 5 版本管理思想2 6 3 6 小结2 7 第四章系统的功能设计2 9 4 1 协同设计信息管理功能2 9 4 1 1 协同设计信息的分类管理与浏览2 9 4 2 客户服务器结构31 4 3 多层体系结构3 2 4 3 1 基于c o m 的多层软件体系结构3 3 4 3 2 多层体系结构的优点3 5 4 4 协同设计软件体系结构3 6 4 5p d m 中的版本管理模型3 7 4 5 1 线性版本管理模型3 8 4 5 2 树型版本管理模型3 8 4 5 3 有向无环图版本管理模型3 9 4 6 主要功能底层函数实现3 9 4 6 1 版本号的变迁3 9 4 6 2 版本管理的实现o 4 0 4 7 小结4 9 第五章系统总体功能与实现5 l 5 1 用户管理模块5 l 5 2 图档生命周期管理5 2 5 3 版本管理5 4 5 4 小结5 6 第六章总结与展望5 7 6 1 总结5 7 6 2 展望5 7 参考文献5 9 致谢6 3 v 1 1p d m 技术概述 第一章绪论弟一早珀。了匕 在二十世纪的六七十年代，企业在其设计和生产过程中开始使用 c a d c a m 等技术，新技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。 对于制造企业而言，虽然各单位的计算机辅助技术己经日益成熟，但各单位自 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，许多企业己经意识到，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。 著名的工业咨询公司c i m d a t a 对p d m 的定义是：p d m 是一门用于管理所 有与产品相关的信息( 任何描述产品的信息，包括零件、配置、文档、c a d 文一一 件等) 和所有与产品相关的过程( 包括过程的定义和管理) 的软件的总称【2 1 。 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 ，p d m ) 正是在这一背景下产生的 一项新的管理思想的技术。p d m 可以定义为以软件技术为基础，以产品为核o 心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术p d m 明确定位 为面向制造企业，以产品为管理的核心，以数据、过程和资源为管理信息的三 大要素。p d m 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，这也是p d m 系 统有别于其它的信息管理系统，如管理信息系统( m i s ) 物料管理系统( m r p ) ， 项目管理系统( p r o j e c tm a n a g e m e n t ) 的关键所在。p d m 系统中数据、过程、资 源和产品之间的关系如图1 1 所示。作为上世纪末出现的技术，p d m 继承并发 展了c i m 等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念 对产品设计数据和设计过程进行描述【3 】【4 1 。 图1 1产品，过程，数据和资源的关系图 f i g 1 1t h er e l a t i o nc h a r to fp r o d u c t ，p r o c e s s ，d a t aa n dr e s o u r c e 1 经过近些年来的发展，p d m 技术已经取得了长足进步，在机械、电子、航 空航天等领域获得了普遍的应用。p d m 技术正逐渐成为支持企业过程重组、 实施并行工程、c i m s 工程和5 1 0 9 0 0 0 质量认证等系统工程的重要技术【5 1 6 1 。 1 2 机械产品p d m 研究的必要性 当前工业企业正面临着市场全球化、制造国际化和产品多样化的新挑战， 各企业间围绕着时间、质量、成本和服务的竞争越来越来激烈。由此出现了一 系列先进的设计制造技术和生产管理方法，如并行工程、及时生产、精良生产、 敏捷制造和虚拟现实等，这些技术和方法都是在原有c a d 技术基础上实施的， 可以看作是c a d 技术向产品全生命周期的扩展，同时也是对传统c a d 技术系统 提出了建立产品统一信息模型的要求，该模型可用于产品生命周期从概念设 计、结构设计、详细设计到工艺设计和数控编程的不同环节，能够支持产品及 其相关过程的集成、并行设计、并要充分考虑产品信息的继承性和标准化，为 c a d 系统提供配套的、实用的产品信息基因库一一数据库和知识库。在建立和 实施产品统一信息模型的过程中，产品数据管理( p d m ) 技术必不可少【i z 。 产品数据管理( p d m ) 技术作为一门管理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) 和所有与产品相关的过程( 包括工作流程和 更改流程) 的技术，它提供产品全生命周期的信息管理，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坏境【1 4 】。p d m 技术可以很好的覆盖产 品的整个生命周期，有效的将产品数据从概念设计，详细设计，加工制造直至 产品消亡的整个生命周期内及其各个阶段的相关数据按照一定的管理模式加 以定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持一致、共享和安全。 所以，p d m 技术与c a d 系统的集成就为c a d 系统的发展提供了一个很好的解决 方案，很容易实现产品信息模型在生命周期各个不同环节中的转换，为产品研 制提供一个设计制造的并行化环境。 1 3 国内外p d m 技术研究现状 p d m 技术最早出现在2 0 世纪8 0 年代，它的发展可以分为三个阶：配合c a d 工具的p d m 系统、专业p d m 系统产生和p d m 的标准化阶段。配合c a d 工具的 第一代p d m 产品，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。 专业p d m 系统通过对早期p d m 产品功能的不断扩展而产生，如s d r c 公司的 2 m e t a p p h a s e 和u g s 的i m a n 等就是第二代p d m 产品的代表。它们解决了对产品 生命周期内各种形式的产品数据的管理、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问题，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。p d m 的标准化阶段始于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。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 系统问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【1 6 】【18 1 。 由于产品数据管理蕴含着巨大的潜在效率，受到许多国家和组织的重视， 纷纷投资进行相关领域研究，并推广实施，有的是系统研究，有的是分项研究。 d i c e 计划：d i c e ( d r a p ai n i t i a t i v ei nc e ) 计划是美国国防部先进研究计 划局( d r a p a ) 投资，通用电气公司的飞机发动机部门作为主要承接单位，并 有西弗吉尼亚大学等多所大学参与的对并行工程进行较为全面和系统研究和 实现的重大计划。d i c e 计划研究一个虽然用集中数据库存储全部设计，但各 a g e n t 有自己本地数据库的分布式并行设计环境。它注重解决异构环境下数据共 享的问题，通信机制用黑板( b l a c k b o a r d s ) d i c e 计划认为当今的多功能数据是 用专有格式和不同的表达法收集的，因此它只关注怎样最好地在设计组之间共 享产品信息d i c e 计划虽然没有明确提出产品数据管理地概念，也没有意识到 以产品数据为中心可以给出产品一个完整的视图，以解决设计中存在的问题， 但它的p p o 模型和通畅的信息交流渠道为提高设计效率和加快开发周期提供 了必要的基础。另外，d i c e 对s t e p 标准重视不够【4 6 1 。 c o n s e n s 计划：c o n s e n s ( c o n c u r r e n ta n ds i m u l t a n e o u se n g i n e e r i n g s y s t e m ) 是欧洲e s p r i tc i m 计划中的一个子题，是由西门子的f r a u n h o f e r 技术 研究所与德国航空公司及a e g 合作研究开发的不同厂家的软件之间进行数据 交互的软件环境，其中主要内容是p i a ( p r o d u c ti n f o r m a t i o na r c h i v e ) ，该系统 具有两个特色：1 ) 用框架集成了平行的工作组间信息流，便于相互间的交互：2 ) 建立了内部数据模型，并建立工具集成描述语言t i d l ( t o o li n t e g r a t i o n d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，用于指导相关的数据库建模【9 】。该系统借鉴了s t e p 建 模方式进行了系统建模，但并没有规定产品数据表达用s t e p 标准：该系统极为 重视不同的c a e 工具间的信息交流并设计了相互之间的接口，但并未就此给出 彻底的解决方案：另外，从其它的e s p r i i 计划如m a r lt i m e ( m o d e l i n ga n d r e u s eo fi n f o r m a t i o no v e rt i m e ) 可以看出他们仅把产品数据管理看作未来的 解决方案。 p d ms c h e m a 的研究情况：i s o1 0 3 0 3 w 9 3 正在讨论制订p d ms c h e m a ，目前 着重在讨论畏盖全生命周期产品的概念与结构的概念，初步认定为p d m 3 s c h e m a 所覆盖的产品模型包括a p 214 ，a p 2 3 2 ，a p 2 0 6 等协议。p d ms c h e m a 由p r o s t e p 和p d e s 公司合作开发，目的是要在产品数据管理领域提高s t e p 应用协议 与a p 之间的互操作性。目前发展情况为p d ms c h e m a 只涉及a p 2 1 4 和a p 2 0 3 的 e n t i t y ，即把所涉及的e n t i t y 全部分组，进行命名以及定义的归纳和统一，有许 多分组则需要进一步讨论，而有些分组仅仅提出了名称，还没有解决。 o m g 的p d me n a b l e s 研究情况：o m g 在1 9 9 6 年为了建立o m g 的 o m a ( o b j e c tm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ) 上的p d me n a b l e s 向p d m 开发商提出了需 求征询r f p ( r e q u e s tf o rp r o p o s a l ) ，目的是要建立c o r b a 之上的可互操作的p d m 统一操作接口。根据o m g 的资料已有包括d e c 、富士通、i b m ，m e t a p h a s 等六 家厂商提出t 他们的建议，但他们不保证在他们的产品中实施。0 m g 寻求建立由 p d m 提供服务的标准接e l ，适用于o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 的这些接口将提 供所需要的标准以及支持分布式产品数据管理环境及对不同的p d m 系统提供标 准接口。对o m g 给出的八个需求，六厂家共给出1 2 个接口描述，该方案的系统 研究正在进行j 。 近年来，国内p d m 系统的研究、开发和应用方兴未艾。国家8 6 3 设立了c i m s 关键技术攻关项目，该项目结合并行工程对p d m 的方法和技术进行了系统的研 究、开发与应用，由清华大学、航天工业公司第二研究院、北京航空航天大学、 华中理工大学和上海交通大学共同承担协作完成。其研究目标为：改进某结构 件开发过程，建立相应的多功能产品开发队伍，利用并行工程和p d m 技术缩短 产品开发周期3 0 4 0 ，降低废品率5 0 ，同时降低产品成本，提高产品质量， 解决一批关键技术的研究、开发、验证和应用工作。工程设计分系统以c i m s 信息集成和c a e c a d c a p p c a m 为基础，实施基于产品数据管理系统( p d m ) 的并行设计和产品生命周期的数据定义。 p d m 技术的一个突出特点是对本地化有很大的依赖，任何p d m 产品都需要 根据企业的实际进行二次开发和配置；同时由于国内外的p d m 产品尽管功能齐 全，但价格高，国内的中小企业难以承受。这就为国内的p d m 产品提供了发展 的机会。国产p d m 产品在国内p d m 市场上已经有了一席之地，但大多是用在文 档管理上，尽管在软件的功能、性能及稳定性方面与国外软件还有一定差距， 但在符合企业需求、价格优势及技术支持等方面己明显地显示出了国产p d m 系 统的优势。国产p d m 产品大多从面向文档管理和面向简单的工作流程管理入 手，侧重于将现有的人工管理转变为计算机管理电子文档，并逐渐增加功能， 满足企业级产品数据管理的需求。 采用先进的c a d p d m 技术，是提高产品竞争力的必由之路。在美国，近 5 0 的企业已采用了p d m 技术，其航空发动机、燃气轮机和火箭发动机等复杂 机械的计算机辅助设计管理集成系统己进入实用阶段，提高了产品的质量，缩 4 短了产品研制周期，降低研制成本从而提高产品的竞争力，例如波音公司设计 波音7 7 7 飞机时，采用了计算机集成管理系统等技术，与波音7 6 7 的研制对比减 少了9 4 的花费，9 3 的设计更改，同时缩短研制周期5 0 。而对于拥有百万 企业的中国来说，随着信息化进程的推进，越来越多的企业将意识到采用p d m 技术来存取和管理生产的重要性，预计在今后几年内，我国将有相当比例的企 业会使用p d m 技术。可见，p d m 技术在我国企业中有着非常广阔的应用前景。 1 4 协同设计研究现状 计算机支持的协同设计是计算机支持的协同工作的一个重要研究领域和 应用方向，国外在协同设计系统研究和实践中处于领先地位的是欧美等国，这 得益于他们在包括c s c d 在内的c s c w 领域进行了较广泛的研究。部分著名 的研究工作有v i d e o d r a w 支持二维草图共享( 洲：美国伯克利加州大学的集成 制造实验室在美国国家科学基金美国国防部先进研究计划代理 ( d e f e n s e a d v n a c e d r e s a r c h p r o je c t s a g e n c y ) 和福特汽车公司的资助下开展了一 个名为e y b e r c u t 的研究项目，建立了世界上第一个基于w e b 的设计和制造系统； 以及与波音公司合作的c o c o u n t 系统，c o c o u n t 是一个开放分布式环境，支持 异地的设计人员合作协商共同完成同一产品的设计制造，此项目以协同设计为 出发点，进行了并行工程支撑环境的研究，b o e n i g 公司从9 0 年代初开始开发 b o e i n 9 7 7 7 时，使用跨国家、洲际的先进的网络环境，保证不同地点的开发部 门能在同一环境下进行协同工作，实现数据共享。国内对协同设计技术的研究 起步不久，l9 9 7 年底，国内有关单位和学者成立了”现代设计与产品研究开发 网络虚拟异地合作设计组织 ，随后国家自然科学基金和8 6 3 计划开始鼓励研 究网络化设计与制造领域，现在国内有很多学者、企业正在掀起网络化设计与 制造的研究与应用热潮。 1 5 课题来源及论文的主要内容 在工程设计领域，随着计算机在产品生产过程中的广泛应用，传统的手工 制图已经被计算机制图所取代，大量的数据文件等通过计算机生成、保存和传 递，企业的各个部门( 尤其是设计部门) 逐年积累了数据庞大的电子图纸等文 档。图档资料的数量迅速增长，保存、管理和检索的工作量越来越大，在人工 管理的模式下极易差错，甚至会造成图档资料的遗失。在如此巨大的数据信息 库中，如何准确、快速的找到所需信息，如何减少数据的冗余，如何缩短产品 设计周期，是企业面临的一个重要问题。 5 企业开发新产品过程中，还需能够继承老产品工程图档有用信息的有效手 段。c a d 技术的广泛应用，已经使很多企业受益匪浅。随着时间的流逝，许多 企业积聚了大量的工程图档，尤其是应用a u t o c a d 生成的大量图形格式( d w g ) 工程图样文件。这些工程图样存储于不同的介质，彼此相互独立。设计师们若 要使用这些图纸信息，必须凭借记忆进行搜索。 另一方面，由于c a d 技术的全面推广，一个产品会产生大量的文件和图纸， 而一系列的新产品必须承袭老产品中大部分的成果，所以需要经常查阅老产品 的设计图纸。实际上，设计师们在设计新产品的过程中，“8 0 的新设计是基 于以前的老图纸，可见老图纸中的产品信息很重要。国内外许多企业都使用 a u t o c a d 做为c a d 平台，大量的设计信息以d w g 文件的形式存在，这些图纸 和文本信息可能存放在某些设计部门计算机的某些目录下，使用者如果用手工 方式查询有关资料，往往要花费大量的时间和精力。据统计和测算，一个工程 设计人员约有3 0 的时间花费在从以各种形式( 如图纸、光盘、磁带、磁盘等) 存放的工程及管理档案信息库中查找和验证自己所需的信息【7 】。寻求科学、有 效的途径，将工程设计人员从繁琐的图档搜索工作中解放出来、帮助工程设计 人员快速地从大量图纸中搜索出自己所需要的图纸，提高信息利用率和工作效 率，迫在眉睫。 由此引发了一系列的新问题摆在了企业的面前，这些问题又主要集中反映 在四个方面：资料管理、计划管理、产品配置管理、更改管理。要解决这些问 题，很自然地便引发了企业对开发和实施产品数据管理系统的需求。 从图纸管理系统发展起来的p d m 系统能够很好地解决上面所提到的这些 问题，用户可以使用p d m 系统根据图号、项目名称、设计人、工作阶段、审批 情况、日期、类型以及预先定义的各类参数( 如材料、重量) 作为条件进行查询。 p d m 技术作为产品数据管理在企业中的应用日益增多，其目标和功能得到 普遍的认可，是企业信息化函需普及的技术，p d m 最实用的功能是图档管理、 数据管理、配置管理，而数据管理是所有其他功能的源头和系统管理的最终目 的，也是所有系统功能的核心。但在我国，大多数企业的p d m 在应用中困难重 重，周期长，数据采集和处理难，缺乏准确性，p d m 实施成功率低成为普遍现 象。考虑到国内产品设计时直接应用p d m 平台工作流程从事产品设计的企业毕 竟属于少数，大量的中小企业仍旧把c a d 仅仅作为绘图的工具来使用，经过多 年的积累，存在大量无序的电子文档，对于这些宝贵的信息急需整理成可查阅 的电子资料库，尽管实施p d m 或e m d 不失为行之有效的办法，但鉴于实施这些 工程的高成本、高风险，不是所有的中小企业都能够立即实施。实施p d m ，企 业往往要做大量的改造，投入大量人力，甚至需要对所有现存的图纸加以“规 范 改造，可从结果上来看，即便企业百分之百地按国标和行标设计文件，依 0 然难以达到完全“规范 的标准和要求【1 3 】。 目前p d m 获得数据的手段主要有以下两种： 1 、完全手工录入，并加以规范。一些单位为了利用老图纸中的产品信息， 采用重新手工录入的方法，工作量极大，不仅浪费了大量的人力、物力和财力， 而且效率极差，往往是“费力不讨好，事倍而功半令企业处于进退两难的尴 尬处境。 2 、读取原图纸上信息，通过读图纸标题栏和明细栏内容获取信息。采用 新瓶装旧酒的思想，软件商开发出各种读取工具软件，对图纸标题栏、明细栏 以及各种参数表进行读取，明细表和其他表格由p d m 系统生成。不过由于c a d 历史的原因，c a d 种类和版本千差万别，并且大多数软件的明细栏和标题栏本 身就不是规范的数据记录，而是线条和文字组成的图形，几乎所有的p d m 厂商 都无法完全支持这些c a d 信息的自动、准确、完整地提取，这也是许多国外高 档p d m 产品不支持二维c a d 信息的自动提取的原因，c a d 和p d m 的集成难以 实现，使p d m 的实施面临着巨大的障碍。 以上这两种方法都是权宜之计，使p d m 无法走出现实的困境。在我国有很 多企业的p d m 系统这些基本功能都不能顺利实施，要花半年甚至1 年时间来加 以改造，许多企业的p d m 工程成了中看不中用的花瓶，或成了烂尾巴工程。基 于以上现实，从效益和可行的角度出发，我们认为，应该用新的思维反省p d m 研究，寻求一种现实出路，即产品数据管理再造和p d m 系统的商品化。 为了能够从c a d 中提取数据，实现c a d 和p d m 的集成，p d m 厂商的解决 方案是通过开发一个专门的工具来处理这项工作。国外这类软件中比较知名的 产品是由美国c y c o 公司出品的a u t o m a n a g e rw o r k f l o w 工程图档及工作流综 合管理系统，它是一个管理工程图纸和文档的产品。c y c o 公司已有十年从事 工程图档管理软件的经验，目前全球已有l5 0 ，0 0 0 用户，世界著名公司如波音、 东芝、a t & t 、c o m p a q 、壳牌石油等都是它的用户。c y c o 公司已成为全球 范围内工程图档管理软件的领导者。a u o t m a n a g e rw o r k f l o w 的一个基本思路是 用卡片方式存储每一张图纸，如同图书馆中每本书有一张索引卡片一样。在卡 片上，用户可以看到图纸，并且可以看到与图纸相关联的特定信息。在卡片上， 用户可作红线批注：工作组可以实现产品的流程控制。a u t o m n a g a e rw o r k f l o w 作为一个成熟软件，他的技术无疑是先进和完善的，但应用它的前提却比较苛 刻，对企业自身的管理水平、管理体制要求甚严，而且该系统基于三维c a d 设 计，在功能上对二维c a d 信息的自动提取不够理想，远不适应我国绝大部分中 小型企业的现状，没有合适的生存土壤，在实际应用过程中，a u o t m a n a g e r w o r k f l o w 难以成为发展的主流。 而国内知名的几家p d m 厂商，如英泰、开目、艾克斯特、北航海尔等也都 7 开发了这样的专门工具来进行c a d 数据的提取，提取完成后自动整理产生产品 结构关系树。不过由于c a d 历史的原因，c a d 种类和版本千差万别，并且大多 数软件的明细栏和标题栏本身就不是规范的数据记录，而是线条和文字组成的 图形，因此这些产品对大量工程图纸文件中标题栏和明细栏信息进行提取的效 果并不理想j 。 目前国内企业c a d 技术应用的现状是：图板甩掉了，效率提高却不充分， 远未发挥企业用于c a d 技术的投资和投入；原因是在设计工作中，绘图仅占近 5 0 的工作量，有关设计进程、产品数据及图档管理要耗去设计人员大量的时 间、精力，且经常出错，如：从项目、产品的角度来看，设计过程控制、设计 协调( 尺寸协调、标题栏明细表数据协调) 、明细表的处理( 汇总、分类、统计、 报表输出等) 、设计总结( 图样目录、设计文件目录、一些必要的报表等) 、电 子图档管理( 查询、统计汇总等) 、打印出图等环节的工作量极大。 随着计算机应用的迅速发展，采用计算机辅助技术和先进的信息管理技术 是企业更新改造、提高产品竞争力的必由之路，但要顺利实施并逐步推广p d m 系统，就必须从我国现状出发，整个过程中都要针对企业目前的管理水平，以 及财力和技术现状，围绕企业的发展规划和远景目标来制定可行的实施策略。 基于“知识重用和知识再用 的思想，将功能集中在如何利用企业已有知识， 快速有效地处理各种大量的工程图档信息，从部分应用开始，分步骤、分阶段 地制定目标，一步一步地推广实施。就本课题而言，如何才能准确、快捷地从 c a d 中提取数据，实现c a d 和p d m 的集成，尤其是如何对从大量工程图纸文件 中查询所需要的图纸，缩短开发时间，提高工作效率就成了本课题的问题关键 所在。 工程图档信息管理实现了使用电子保险箱的管理程序进行版本管理。当对 电子保险箱中的文件进行修改时，p d m 把版本的特征属性，如版本号、版本 的修改权限和版本描述等，写入这个文件的记录之中。然后通过o d b c 接口将 图纸信息数据写入到数据库中，自动生成工程设计人员所需要的便于管理和查 询的图纸数据信息。 该系统通过对图纸进行版本管理能够从现有图纸中方便，快捷，有效的提 取出设计师所需要的图纸并存储到企业的数据库中，从而为工程图档的管理和 产品数据的继承提供了有效的工具。较好地解决了设计信息和企业管理信息共 享的问题，大大提高了企业信息化的整体效率。图档管理系统的实施必将为企 业下一步成功实施p d m 、e r p 等系统奠定坚实的基础。( 注：e r p 艮p 为e n t e r p r i s e r e s u o r c ep l a n n i n g 的缩写，即企业资源规划，它是一个对企业资源进行有效共 享与利用的系统。e r p 通过信息系统对信息进行充分整理、有效传递，使企业 培 的资源在购、存、产、销、人、财、物等各个方面能够得到合理地配置与利用， 从而实现企业经营效率的提高) 。 1 5 1 课题来源 课题来源于东北大学研究设计院一一工程设计信息管理系统，主要针对协 同设计管理系统进行研究。 1 5 2 论文的主要内容 本论文在对研究背景和国内外p d m 技术研究现状综述( 第一章) 基础上， 将综合运用c 撑，v c + + 和s q ls e r v e r 建立一个工程设计信息管理集成系统，基 于p d m 思想，实现对工程设计研究院对工程项目的数据管理功能。论文的具 体内容如下： 第二章系统总体框架设计：首先对p d m 系统功能进行分析，同时根据企 业的具体情况进行系统的需求性分析，在此基础上完成系统的总体结构设计， 同时对系统各功能的最终集成方案进行了设计； 第三章系统设计的关键技术：通过对各数据库进行分析后，确定了本论文 所用数据库，同时选择了数据库与v c + + 接口，介绍了对设计图纸及文档等不 同版本的管理思想； 第四章系统的功能设计：采取面向组件的系统设计方法，依据p d m 的思想， 建立了设计图纸和文档的电子保险箱，实现了图纸和文档信息的管理及其版本 的控制、项目分类管理和用户权限的管理，同时用户可以完成工程信息的添加、 编辑和删除，浏览提取项目的数据信息和项目的工程图的查看： 第五章系统总体功能实现：最后将各功能组件进行组装，从而完成了本系 统的研制。系统的总体功能包括用户权限管理功能、项目信息，设计图纸文档 等管理功能。对系统的各个功能模块的具体功能进行了详细介绍说明，并给出 了系统实现样例： 总结与展望：归纳总结了整个论文工作的主要研究成果，在此基础上对系 统的进一步发展和完善提出了建议。 1 6 本课题的解决方案 本课题在设计过程中，以w i n d o w s 为开发平台，建立多层的分布式软件 体系结构。中间层以微软的c o m d c o m 调用为基础，设计软件的应用逻辑部 分。软件结构图如图1 2 。 膝上型 图1 2 软件结构图 f i g 1 2t h es t r u c t u r eo fs o f t w a r e 采用微软公司的w i n d o w sd n a ( d i s t r i b u t e a r c h i t e c t u r e ，分布式网际应用结构) 策略的特点是： ( 1 ) 用户界面同企业逻辑分离，独立出应用服务器， 端负担过重的缺点 i n t e r n e t a p p l i c a t