（机械制造及其自动化专业论文）企业pdm系统中产品结构管理模块的研究与开发.pdf

摘要 摘要 在当今市场经济体制下，如何准确地把握第一手市场信息，并及时地做出响 应，越来越成为当今企业，尤其是制造企业之间竞争的焦点。信息已经成为企业 生存的关键所在，企业信息化是企业发展的必然趋势。 随着科学技术的飞速发展和进步，在制造业领域，c a d c a e c a m c a p p 等 计算机辅助技术得到了广泛应用，在促进社会生产力发展的同时，也给企业的发 展带来了新的挑战。由于新技术的应用，大量的产品数据信息产生出来并存在于 不同网络体系上的计算机中，形成一个个所谓的“信息孤岛”。如何在企业内部 将这些宝贵的产品信息资源形成统一的管理体系，在企业范围内得到充分的共 享、利用和交流成为企业迫切需要解决的问题。产品数据管理( p r o d u c td a t a m a l l a g e m e n t ，简称p d m ) 就是在这个背景下产生的一项管理思想和技术，是一门 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。 企业实施p d m 技术可以重用以往产品设计优良成果，提高产品设计效率， 缩短产品上市时间，加速产品对市场的响应速度，占领市场先机：并且集成所有 与产品相关的信息和过程，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，在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 本文以北京北重汽轮电机有限责任公司( 以下简称“北重”) p d m 系统产品结 构管理模块的开发为背景，以该模块的功能实现为目的，探索企业p d m 系统中 的产品结构管理技术。本论文包括以下内容： ( 1 ) 根据北重对产品设计数据管理实际需求的调研分析，建立北重p d m 系 统产品结构管理模块的体系结构和功能结构。 ( 2 ) 基于北重大量产品设计数据文件的研究分析，实现北重产品设计数据的 大批量自动入库，为北重p d m 系统产品结构管理模块奠定基础。 ( 3 ) 基于对北重产品设计数据和“北重产品零部件明细表”的分析，实现产 品结构目录树的生成和b o m 表的管理： ( 4 ) 实现对北重入库产品设计数据日常管理工作，维护整个p d m 系统中产 品数据管理系统的一致性和完整性。 关键词产品结构管理；b o m 表；产品数据管理；协作环境 北京工业大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t u n d e r 廿l ep r e s e n tm 缸k e te c o n o m ys t e m ，h o wt o 鲫s pe x a c ya 1 1 d 尬s p o l l dq u i c k l yt ot h e 1 a l e s tm a r k e ti i l f 0 咖a t i o n 伊a d u a l l ye v 0 1 v e si n t ot h ec o m p e t i t i o nf o c u sb e t w e e ne n t e r p r i s e s ， e s p e c i a l l y 幽e s eo n e s i i l m a n u f a c t l l r i n g f i e l d f 0 rac o m p a n y 曲t o d a y sb u s i n e s s w o d d ， i 1 1 f b r i i 】a 廿0 ni s 也ek e yt os u i v ea n dd e v e l o p ，a i l di i l 】b n i m t i z a 廿o ni st 1 1 eb e s tp a mt of o l l o w w i l l lm er a p i dd e v e l o p m e n ta i l dg r e a ta c h e v e i n e n t si ns c i e m i f i ck i i l g d o mt o d a mc o r n p u t e r a i d e dt e c h n 0 1 0 西e s ，s u c h 弱c a d ，c a e ，c a m ，c a p p e t c ，a r ew i d e l yu s e di nm a n u f a c m 血gf i e l d ， w h i c hi i in m la c c e l e r a t et l l es o c i a lp r o d u c 6 “t yd e v e l o p m e i l t ，a n di i lt l l em e a i l w h i l eb r i n gs o m e n e wc h a l l e n g e sa sw e l l m o r ea n dm o r ep r o d i l c td e s i g nd a n l ma r ea c c i i n t u l a t e d 州t h 也e a p p l i c a t i o no ft h e s en e wt e c h n o l o 西e sa n ds t o r e d 证d 1 丘h e n tc o m p u t e r si nd i i k e 嫩w e bs y s t e n l s ， a n di s o l a t e d 硒me a c ho m e rh o w n 觞“i s o l a 吐锄i s l a l l d so fi n f b 唧a d o n ，i t sa nu 唱e n ti s s u et o a r r a n g ea i l dc a t “o g u em ev a l u a b l ep r o d u c ti n f o i i n a d o ni nl i n es ot 1 1 a ti tc a i lb ea b s o l u f e l ys h a r e d ， p r o p e r l yu s e da n dm 1 i yc o 删m i i l i c a t e d 。u n d e rs u c ha b a c k 铲o u n d ，p d m ( p r o d u c td a t a m 锄a g e m e n t ) c o m e si i l t ob e m gw l l i c hn 瑚a g e sa l lt l l e 幽皿a l i o na n dp r o c e s s e so fo rr e l a l i n gt o p r o d u c t a p p l i c 撕0 no fp d mc a i lf 缸订i t a t ee n f e r p r i s e st or e u s e 也ep 肼l o u sp r e c i o u sp r o d u c td e s i g l l r e s u l t ，e n h a n c ep r o d u c td e s l g np r o d u c 石v i 吼s h o n e np r o d u c tm a r k e t i i l g 岫e ，e x p e d i t er e s p o n s et o m a r k e t a n dt 呔em ei n i t i a n v ei nb t l s i n e s sc 。r r p e 娃蛀o n ；i ta l s oc a ni n t 。萨a t ea l lm ei n f o m l a t i o na n d p r o c e s s e so fo rr e l a t i n gt op r o d u c ti ng o o d 妇i n s ，k e e pt h ep r o d u c td e s i 印d a t u mc o n s i s t e n t ，l a t e s t a n ds 如吼a 1 1 de s t a b l i s hac o n c 啪tc o u a b o r a n v ee 眺n i n e n ti 工1e n t e i p r i s e s t h i sp a p e rb a s e so n 妞s t u d ya n dd 掌l o p m 。n to f 血ep r o d u c ts 订u c t u r em a 工l a g e m e n tm o d u l e 血p d mo fb e 乜m gb e i z h o n gs t e 挑m b i n eg 鼢e r a t o rc o ，l t d ，i 1 1 s i g t 1 1 en a 嘶o ft h e t e c l m 0 1 0 鳜a n da 1 1 1 1 sa tt h e 胁c 曲n a lf u l 舢m e n to fp r o d u c td o c 岫e i l tm a n a g e m e n ts y s t e m i t c o n t “n s ： ( 1 ) e s t a b l i s h 也es y s t e m a t i ca n d 血n c 石o n a ls 订u c t u r e 。f 血ep r o d u c ts m l c t u r em a l l a 2 e m e n t m o ( “eb a s e do ni n v e s t i g a 矗o na 1 1 da 1 1 a l ”i so f 1 er e a ir e q u e s t sf o r 血em o d u l eo f b e l z h o n gp d m 2 ) f u l f i l la u t o m a 矗cs t o r a g eo f p r 。d u c td e s 诤d a t i l i 工1 ，a n ds e tu pm e 啪t e r i a lf o u n d a t i 。nf o r 血ee x e c u 乜o no f t h e 讲l o l ep d m s y s t e n lo f b e i z h o n g i i ( 3 ) c r e a t e 廿1 et r e es 廿1 l c t l l r ev i e wa n dm a n a g e 山eb o m sa c c o r d i n gt ot 1 1 ea n a l y s i so f 廿1 e p r o d u c td a 诅a 1 1 d “b e 曲衄gp r 0 血c ta n dp a n1 i s t s ” ( 4 ) f u l f i ur e 9 1 l l a rr 工1 a n a g e m e n tw o r ko fp r o d u c td e s i 弘蛐趾dm a i n t a i l lc o h c r e i l c e 觚d i n t e g r i 母o f t l l ew h 0 1 ep r o d u c ts 虮l c n l r em a n a g c m e n ts y 吕t e m k e y r d sp r o d u c ts t m c 衄em a n a g e m e n t ；b o m ；p d m ；c 0 1 l a b o r 撕v ee n v i r o m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。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了谢意。 签名：名型篷吞日期：2 型：蔓芝 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 邋嗍坐啦 第l 章绪论 1 1 引言 第1 章绪论 产品数据管理( p d m ，p r o d u c td a t am a n a g 锄c ) 是以产品为核心，以软件技 术为基础，通过计算机网络和数据库技术，在逻辑上把企业生产过程中所有与产 品相关的信息和过程有机集成起来，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，实现在正确的时间，以正确的方式，将正确的信息传递到正 确的地点，以实现正确的操作管理和决策，是在企业范围内为产品设计与制造建 立的一个并行化协作环境的关键使能器u l 。 p d m 明确定位为面向制造企业，毗产品为管理的核心，以数据、过程和资 源为管理信息的三太要素。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 系统有别于其他的信息管理系统，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 t ) 的关键所在【2 1 。 1 2p d m 技术产生背景 8 0 年代初，由于科学技术的飞速发展，人类在计算机技术领域取得了长足 的进步，基于计算机系统的c a d c a p p c a m 等技术已广泛应用于企业的设计和 生产过程中，有效地提高了产品制造的效率，极大地促进了生产力的发展。然而， 与此同时，新技术的应用在促进生产力发展的同时也给企业带来了新的挑战。 首先，电子数据资料的剧增。考虑一种制遣产品的整个流程：从市场调研、 可行性分析、图纸设计、制造、销售以及到售后服务都要产生大量的相关数据信 息：市场分析报告、设计信息、加工图纸、零件加工工艺、数控加工程序清单、 仿真测试结果分析、一些音频、视频资料以及各种说明书等，数据量相当之大； 如何去处理如此众多的产品数据信息成为各大企业所面临的一大难题。 其次，各种信息数据共享程度低，信息传递速度慢。企业的计算机辅助工具 都是一些离散孤立的系统，由这些互不兼容的软件产生的数据不能统一由个企 业级的计算机软件系统来管理，无法有效地实现信息共享与传递，形成了所谓的 “信息孤岛口j 问题。而且大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电 话联络方式，无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息，不能实时地反映设计 过程中的信息变化情况，甚至随时跟踪整个产品的设计和制造的进展情况。很多 已经广泛深入计算机工程应用领域的企业发现，企业的发展正受到以纸质文件为 基础的数据管理系统的严重阻碍。 基础的数据管理系统的严重阻碍。 北京工业大学工学硕士学位论文 再者，设计的重用程度差。各种格式的图形、数据、文本等文件还是沿用过 去对纸质文件的管理方法，对文件缺乏有效的版本管理，造成不必要的重复设计。 由于缺少迅速有效的产品数据的检索手段，也造成设计的重用程度差，应用集成 系统效率不高，几乎任何两个不同的应用软件都不可直接分享或交换。 最后，业务管理落后虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了产品 设计开发的计算机化，但是有关产品的其他技术资料依然采用手工管理的方式。 p d m 系统的出现恰恰迎合了目前国内外众多企业在”甩图扳”、消灭蓝图之 后，规范基础技术信息、发挥网络效益、共享工程数据，从而促进c a d 应用上 层次、上台阶的需求，为企业进一步推广和深化计算机信息管理打下扎实的基础。 1 3 p d m 系统体系结构 随着计算机软硬件技术的进步，w 曲技术、面向对象技术的不断发展和应用， p d m 系统体系结构由原先的c s 结构发展到c b s 结构，编程技术从最初的结 构化编程发展到完全的面向对象技术，采用的数据库从关系型数据库到对象关系 数据库以及与其它应用软件的集成能力不断增强，功能组件不断丰富和发展，使 得其核心功能日趋成熟、趋于完善。按整个系统功能实现方式来分，p d m 的体 系结构包括以下四层( 如图1 - l 所示) ，用户界面层、功能模块及开发工具层、框 架核心层和系统支撑层【j j 。 用户界面层 功能模块及 开发工具层 框架核心层 系统支撑层 图l 一1p d m 系统的体系结构 f i g 1 1s y s t 锄缸i e w o r kf o rp d ms y s t e i n ( 1 ) 用户界面层 向用户提供交互式的图形界面，通过p d m 系统提供的图 视化用户界面，用户可以直观方便地完成管理整个系统中各种对象的操作。它是 实现p d m 各种功能的手段和媒介，处于最上层； ( 2 ) 功能模块及开发工具层除了系统管理外，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、零件分类与检索、工程变更管理、 产品结构与配置管理、集成工具等； 2 第1 章绪论 f 3 1 框架核心层 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异构操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用p d m 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 明化管理等； f 4 1 系统支撑层 以目前流行的关系数据库系统为p d m 的支撑平台，通过 关系数据库提供的数据操作功能支持p d m 系统对象在底层数据库的管理。 1 4p d m 技术功能概述 p d m 系统以产品为整个系统的管理核心，所有与产品相关的信息和过程是 p d m 系统管理的根本对象，同时也是p d m 系统管理的功能基础。尽管目前国内 外p d m 的开发与研究日趋成熟，但在基本核心功能上都是大同小异，主要围绕 p d m 的电子仓库与文档管理、工作流程管理、项目管理、版本管理、产品结构 管理与产品配置管理、工具与集成件等等几个部分【4 】： ( 1 ) 电子仓库与文档管理电子仓库( d a t av m l t ) 是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，保存所有与产品相关的物理数据 和文档文件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针；该指针指定存放物理数 据的数据库记录和存放物理文件的文件系统与目录，从而可以很方便地进行数据 对象的检入和检出、归档、状态的改变、属主关系的转换、检索、动态浏览与导 航及其安全控制与管理等等数据信息操作。 ( 2 ) 工作流与过程管理以过程模型的计算机实现为基础，对任务的分配和 监控、信息的管理和设计决策提供支持，主要管理当一个用户对数据进行操作时 会发生的情况、人与人之间的数据流动以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事 务和数据的活动，包括工程数据的提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、 自动通知等。它主要包括审批流程管理和更改流程管理两个部分。 ( 3 ) 项目管理是一种为了在确定的时间范围内，完成一个既定的项目，通 过定的方式合理地组织有关人员，并有效地管理项目中的所有资源( 人员、设 备等) 与数据，控制项目进度的系统化管理方法，即是在项目实施过程中实现其 计划、组织、人员及相关数据的管理与配置，以及对项目运行状态的监视和对完 成计划的反馈。项目管理包括项目组织和项目控制两个方面的内容。 ( 4 ) 版本管理通常产品的设计过程是一个连续、动态的过程，版本反映了 在整个产品设计过程中设计对象不断演变的动态变化情况，不仅包含了设计对象 在当时的全部信息，而且还反映了该版本的设计对象和其它相联系的对象的联 系，是对整个设计过程、设计历程的追溯以及设计方案的比较和设计方案的多种 选择等。 北京工业大学工学硕士学位论文 ( 5 ) 产品结构和配置管理以电子仓库为底层支持，以材料清单b o m 为组织 核心把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，以实现对产品数据的有效 组织、控制和管理，主要包括产品层次关系管理、基于文件夹的产品文档关系管 理和版本管理等内容。b o m 作为企业进行设计、生产和管理的核心，不同部门 有不同形式和内容的要求，必须将产品结构中零件按照一定的条件进行重排，得 到该条件下的特定的产品结构，称为为配置，其中的条件称为配置条件。用各种 不同的配置条件形成产品结构的不同配置，称为产品结构的配置管理。通过产品 的配置管理使得对同类产品的管理从无序变为有序，按照不同的配置条件，可以 沿着不同的分支快速地组成新产品，快速地查找到特定的产品代号和特定的零部 件。产品配置规则分为变量配置规则、版本配置规则和有效性配置规则三种方式。 ( 6 ) 工具和集成件支持各种应用工具封装、集成到p d m 系统中，以及实 现与其它管理应用系统之间的数据交换和传递。一个完全开放的p d m 允许用户 查询、修改、扩充系统数据模型的能力，提供强大的应用接口函数( a p i ) ，允许 各种应用与p d m 系统之间交换产品数据，更进一步，它能够提供强大的应用集 成开发平台或工具支持用户的开发工作。 1 5p d m 技术的发展 p d m 技术是以软件为基础，通过计算机网络和数据库技术管理数据信息的 技术。计算机领域发展的日新月异，势必带动p d m 技术的不断发展和进步，p d m 技术的发展是一个动态的不断向前的过程【”。 1 5 1p d m 技术的发展概况 就整体雨言，从2 0 世纪8 0 年代初p d m 技术产生开始，发展到目前为止， 无论是从其体系结构，还是从功能结构或者是从其与现代c a x 计算机辅助软件 的集成能力上而言，p d m 技术都已经相当的发展和完善。但就整体而言，p d m 技术的发展经历了以下三个阶段【6 】： ( 1 ) 配合c a d 工具的p d m 系统阶段早期的p d m 产品诞生于2 0 世纪8 0 年代，随着c a d 在企业中的广泛应用，设计人员在应用c a d 带来好处的同时， 不得不将大量的时间浪费在查找设计所需各类信息上，因此对电子数据和文档的 存储及获取新方法的需求变得越来越迫切。针对这种需求，各c a d 厂家配合各 自已有的c a d 软件推出了新一代p d m 产品，这些产品的目标旨在解决大量电 子数据的存储和管理问题，提供了维护“电子图档仓库”的功能。主要表现形式 为各类文档管理或图纸管理软件。 第一代p d m 产品仅在定程度上缓解了“信息孤岛”问题，仍然普遍存在 第l 章绪论 系统功能较弱、集成能力和开放程度较低等问题。 ( 2 1 专业p d m 产品阶段通过对早期p d m 产品功能的不断扩展，2 0 世纪 9 0 年代初中期，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 、u g s 公司的b i a n 、m m 公司的p m ，s m a n s o l u t i o n 公司的s m a r ，r e 锄等等。与第一 代p d m 产品相比，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、对产品结构及配置的管理、对电子数据的分 布和工程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，部分优秀的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7 月，o m g 组织公布了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。本草案由许多p d m 领域的主导厂商 参与制定，如m m ，s d r c ，”c 等。p d m 基于c o r b a 技术，就p d m 的系统 功能、逻辑模型和多个p d m 系统之间的互操作制定了一个标准，为新一代标准 化p d m 产品的发展奠定了基础。 1 5 2p d m 技术的发展趋势 随着市场竞争的加剧，缩短产品上市时间、降低生产成本已经成为企业所面 临的严峻挑战，这种情况直接影响到了企业的产品全生命周期管理。而虚拟企业 概念的提出，更加要求企业具备一种信息化基础环境，使得企业能够实现与供应 商和客户之间进行多种类型的产品数据交换。各个企业之间在产品开发过程中必 须进行全面有效的协作，这种合作关系从产品的概念设计阶段就要开始，它们不 但要知道设计过程中的产品数据，而且需要访问制造过程中的产品数据，以及其 它一些在产品生命周期中涉及到的有关产品信息。但是，传统的p d m 系统局限 于设计阶段的工程信息管理，不能够很好的适应敏捷制造和虚拟环境下的产品开 发尤其是制造过程的需要。因此，在虚拟企业概念下的，面向产品生命周期的产 品数据管理系统成为研究的焦点，实现全球范围内产品数据信息共享的电子商务 和合作商务技术，在虚拟环境中的虚拟产品开发和管理技术以及支持产品整个生 命周期的供应链管理技术将成为p d m 技术开发的方向吼 1 6 国外p d m 技术的发展 p d m 技术在国外起步较早，发展与国内相比，相对完善，已经有比较成熟 的p d m 软件，在机械、电子、汽车、航空、航天以及非制造业等等各个领域应 用十分广泛 8 1 。 m m 公司的p r o d u c t m a n a g e r ( 简称p m ) 它具有良好的软件结构，其数据仓库、 北京工业大学工学硕士学位论文 工作流、配置管理和电子化协同工作环境部分都相当完善。该系统的微机版 孙4 ，p c 已经在发行，大大扩展该p d m 产品的使用范围。 p t c 公司的商用p d m 软件有w i n d c h m ，p m ，i d m 和p r o 】d t r a 】i n k ，其中 w i l l d c l l i l l 支持产品结构及相关更改信息的管理和交换。w i n d c h i u 以w 幽为中心、 基于标准的开放式体系结构。 e d su n i 铲a p m c s 公司的p d m 方面的主要产品有蹦a n ( h l f o 衄a t i o nm a n a g e r ) 和t e 锄c e n t c r ，它能使分散的知识用户和各种应用系统所组成的虚拟企业协同工 作，以便把质量更好、成本更低的新产品更快地推向市场。巧4 a n 产品在市场上 具有很强的竞争实力，它建立在w 曲浏览器技术平台上，充分利用了b l t e m e t 的强大功能，并且该软件与u n i 目a p h i c s 软件紧密结合，具有全面的集成能力。 s d r c 公司的m e ta _ p h a s e 也是一款非常出色的产品数据管理产品。m e t a p h a s e 的分布式客户机服务器体系结构支持广泛的平台和数据库，使用户可以在分布 式环境中进行协同工作。该产品的最新版本已采用了w 曲、联邦式软件结构、 c o 执g a t e w a y 等先进技术，是支持并行工程最好的平台之一。波音、福特、 微软、a b b 、c a t e i p i l l a r 和s 1 1 n m i c r o s y s t e m 等公司都已定购了大量的m e t 印h a s e 系统用于新产品开发。 法国达索集团公司麾下的s m a 以b a m 公司是一家技术领先的软件供应商，其 前身s m a r ts 0 1 u t i o n 公司一直致力于产品数据管理产品的开发。s m a ，r e 锄公司提 供的p d m 解决方案能够帮助设计师和工程师在复杂的产品开发过程中管理相关 的数据。 c o m p u t e r v i s i o n 的p d m 产品o p t e g r a ，其目标是企业的产品数据管理，同时 支持并行工程方式的优化集成。o p t c ；r a 在统一的框架下由各功能模块分别打包 封装而成。另外，此产品具有与a u t o c a d 、c a t 认、p r q ，e 等c a d c a m 软件的 集成接口。o p t e g r a 已在福特汽车、劳斯莱斯集团、韩国大宇集团、法国空中客 车飞机制造厂等获得了应用。 此外还有s h e r p a 公司的s h e r p a p d m 系统，这些产品基本上代表了国外目前 在p d m 领域的应用水平。 1 7 国内p d m 技术的发展 国外p d m 技术的不断发展和完善，并且在生成实践中取得的巨大成功使得 国内很多软件厂商看到了p d m 市场的巨大潜力，对于p d m 技术目益重视，纷 纷开发出自己的p d m 产品，许多大学和科研院所也都开展了p d m 技术的研究。 国内的些企业如：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。 6 第1 章绪论 武汉开目公司的k m p d m ( 华中科技大学) 是制造业信息化解决方案的核心和 平台，有效集成各种主流c a d ，c a p p ，c a e 以及其它各种单元应用软件工具，统 一管理产品全生命周期的各种数据资源及其生成过程，为企业实施e r p 、s c m 、 c r m 等管理系统提供基础性产品数据资源支撑。采用面向对象的设计思想，支 持产品数据复杂关联关系的管理；采用可变产品结构( v p s ) 的机制，实现大批量 定制的管理理念和思想，提供可视化的建模工具，实现企业产品设计业务过程的 规范化和自动化。 清华英泰信息技术中心开发的t i p d m ( 清华大学) 其以零部件为核心的管理 思想改变了传统设计过程中以图纸为核心的管理模式，很好地解决了一图多件和 一件多图所带来的管理问题。 杭州大天公司的大天图档管理系统g s p d m ( 浙江大学1 系统采用了流行的三 层结构，具备良好的开放性；其强大的图档管理功能可以管理产品设计全生命周 期的所有信息；可以最大限度地保证企业的安全性；主要适用于机械、电子、电 力、建筑、化工等行业的图档管理。 上海思普信息技术有限公司的s d m p d m ( 上海交通大学) ，该系统提供三层 安全机制，确保数据保密不被非法泄露；强大的b o m 管理能力；完善的工程更 改及通知书管理；为方便产品改型设计，系统提供了派生设计；对图档等技术资 料实现全生命周期管理；设计与工艺管理基于同一产品模型，有效地保证了数据 的一致性。 武汉天喻软件有限公司的i n t e p d m ( 华中科技大学) 采用面向对象技术和客 户机服务器( c s ) 体系结构，面向管理与产品相关的所有数据及其状态变迁过 程，实现了对产品开发过程中使用的各种应用系统的协调与控制，达到将产品数 据、设计活动、人员组织及应用工具统一组织管理的功能目标。 1 8 课题背景、研究意义以及本文所做工作 1 8 1 课题背景 北京北重汽轮电机有限责任公司成立于2 0 0 0 年1 0 月，是华北地区最大的以 火力发电设备为主导产品的电工装备综合制造企业。2 0 0 3 年4 月，经北京市工 商局注册更名为北京北重汽轮电机有限责任公司( 简称北重) 。公司集电站汽轮 机、汽轮发电机、电站辅机及压容设备等产品的开发、设计、制造、售后服务于 一体，并通过与法国a l s t o m 公司合作生产，引进技术，消化吸收设计、制造、 管理技术，具备了独立开发制造机组的能力，已全部实现了国产化，其性能指标 达到了国际先进水平。 7 一 北京工业大学工学硕士学位论文 该公司很早就引进了c a d 系统，并且在长期的产品开发过程中积累了大量 宝贵的以电子文档格式存在的产品数据信息资料。然而这些数据并没有形成统一 的管理体系结构，而是零乱地存在于公司网络中不同的计算机中，各个产品数据 信息之间没有相应的关联和沟通，信息资源不能正常的交流和共享。在这种情况 下，任何人都无法保证所取得的某个产品的数据信息是即时的、最新的和正确的： 并且数据经常意外性丢失和更改；产品信息不一致：产品开发过程的可追溯性差； 频繁的设计变更，导致开发周期的拉长和产品开发成本的增加；设计重用效果不 佳，这些都严重阻碍了公司的发展。因此北京北重汽轮电机有限责任公司与北京 工业大学c a d c 舯以中心合作，开发适合该企业的p d m 系统，力图从根本上扭 转当前数据管理混乱低效被动的局面，为企业今后的发展奠定坚实的基础。 1 8 2 研究意义 现代社会是一个高节奏发展的社会，信息( i n f o r m a t i o n ) 是贯穿于整个社会 生产与生活的中心线索。特别是在中国加入世界贸易组织后，企业面临着来自全 世界贸易竞争的大环境，产品市场竞争越来越激烈，客户对产品要求也越来越高。 任何一个企业或者是实体，要想在市场竞争中占有一席之地，必须快速而准确地 把握市场信息，并以最快的方式对所掌握的市场信息做出响应。事实证明，对于 市场信息的响应速度越来越成为现代企业在市场竞争中的核心因素【9 1 。 产品数据管理系统( p d m ，p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 是在企业范围内为设计 与制造构筑一个并行化产品协作环境( c e ，c o n c u r r e n te 州i a m e n t ) 的关键使能 器，其内涵是集成并管理所有与产品有关的信息与过程。一个成熟的p d m 系统能 够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人们在整个产品生命周期中自由共享 与产品相关的所有异构数据，包括图纸与数字化文档，c a d 文件和产品结构等。 它能以前所未有的更大更完整的视图展示产品、过程与人员的关系。它横跨企业 的产品设计开发全过程直至产品全生命周期，它纵向深入到产品结构的各个层面 直至产品零件的各个侧面，它从信息共享等方面有力地支持并行工程，它为产品 开发团队( t e a m w o r k ) 的每一个成员角色提供更加完备的服务，特别是在支持设计 重用方面它能发挥明显的优势，是加速产品开发的使能器。因此对于制造企业而 言，就越能够加速对市场的响应速度，占得市场先机，先发制人。 1 8 3 本文所做工作 产品是p d m 系统运行的核心，由它引申出p d m 系统其它的相关功能特性。 产品数据信息的统一有序管理，是进行产品数据信息资源共享、进行产品研发、 加速产品对市场响应速度、提高产品市场竞争能力的根本要求，也是整个p d m 8 第1 苹绪论 系统运行的基础。基于北重企业内部产品数据信息零乱分布现况，以及刘辉师 姐根据对北重实际情况所设计的p d m 系统为铺垫，本文主要做了以下工作： ( 1 ) 对北重企业内部大量原始产品设计数据进行分析，根据该产品设计数据 文档格式以及内容格式相对固定的特点，对其进行统一的大批量数据库入库操 作；其中文档格式为e x c e l 文档文件，内容格式皆为路线表文件。 ( 2 ) 对入库的北重原始产品设计数据进行统一管理操作，包括产品设计数据 的查询、插入、修改、删除和新建等操作，更加方便于产品数据信息资源的共 享，确保产品数据信息的统一性，准确性和即时性，为企业全面实施信息化奠 定基础； ( 3 ) 实现对北重产品的产品结构管理功能，包括产品结构查询、产品结构管 理以及产品结构的图视化浏览等功能，另外还有b o m 表的生成、输出和管理等 功能； 1 9 本章小结 基于p d m 系统的产生背景、体系结构、功能特性、发展状况和发展趋势， 结合当前国际国内贸易发展的大环境，指出了当前我国制造企业所面临的严峻局 面。企业要想求得生存与发展，在国际贸易市场竞争中立于不败之地，加强对企 业信息资源的共享与管理，提高产品质量，加速产品对市场响应速度，企业信息 化是必由之路。本文根据北京北重汽轮电机有限责任公司的实际情况，提出要开 发符合该公司生产和管理实际情况的产品结构管理系统，以切实解决企业内部在 产品结构管理方面所面临的困扰。 9 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章北重p d m 产品结构管理模块的设计 本课题主要是针对北京北重汽轮电机有限责任公司开发的p d m 系统中产品 结构管理模块部分的研究，负责该企业中大量产品数据信息的统一入库和进行有 效的原始产品设计数据信息的管理。以v i s u a lb a s i c n e t 为基础的软件开发平台 为该项目软件的正常运行提供了一个稳定、安全的工作环境氛围；功能完善的 s o ls e e r2 0 0 0 数据库技术后台数据信息支持平台，是实现该功能模块正常动 作的主要工具和手段；二者的完善结合保证了人们能够在一个健康的环境中方便 而充分地利用企业中宝贵的信息资源，也是本文产品结构管理模块运行的基础和 目的。 2 1v i s u a lb a s i c n e t 软件开发平台 s u a lb a s i c n e t 是为了使v i s u a lb a s i c 应用于m i c r o s o r n e tf r a m e w o r k 而 进行重大重组的结果，是新一版的v i s u a lb a 3 i c ，也是微软倡导的n e t 战略的一 部分。 2 1 1 n e t 框架概述 n e t 框架是构建并运行应用程序的平台，它是s u a lb a s i c n e t 存在的前 提和基础，它不仅是v i s u a lb a s i c n e t 程序的开发平台，也是s u a lb a s i c n 】玎 程序的运行平台。如图2 1 所示显示出了n e t 框架的整体结构。从图中可以看 出，n e t 框架主要由3 个部分组成【1 0 】。 2 1 1 1 公共语言运行环境在程序设计过程中，开发者往往会因为功能需求不 同而采用不同的语言，而不同语言开发出来的程序彼此不能直接利用对方的源代 码，虽然在成熟的组件合作技术的基础上彼此可以调用，但也受限于对变量、数 据结构与调用方式的定义，也不能很方便地存取。而公共语言运行环境( c o m m o n l a l l g u a g er 1 m t i m e ，c u q 就是为了解决各种不同编程语言之间相互调用的问题 的。 公共语言运行环境首先要求程序语言符合公共语言规范，在程序经过调试成 功之后，所有符合规范的程序都可以编译成与具体语言规则无关的中间语言 ( h t e 玎n e d i a t el a n g u a g e ，i l ) ，在不同的平台上运行程序时，公共语言环境再把i l 编译成机器能懂的二进制语言。公共语言运行环境起到了翻译的作用，可以把各 种语言都翻译成相同的皿，就像在和不同国家的人开会时，大家都可以用自己 的本国语言发言，但是通过翻译就可以把自己的意思表达给别人。 - 1 0 第2 章北重p d m 产品结构管理模块的设计 在编译程序的同时，编译器会将程序执行时所需的相关信息一起放入到i l ， 这样在安装新软件时，每个软件本身都包含了公共运行环境所需要的信息，肥t 运行环境在参照到程序本身所附的信息后，再一起调用运行，这样就不必再注册 到系统数据库。 图2 1 n e t 框架的整体结构 f i g 2 1n 他f r a m e w o r ko f n e t 2 1 1 2 n e t 框架基础类库n e t 框架基础类库a s e c i a s sl i b r a r y ，b c l ) 中包 括一些基础类，这些基础类可以被任何一种基于n e t 的编程语言使用。各种不 同的编程语言使用一套通用的类库，这就给不同的编程语言之间的相互调用提供 了方便，基础类库将系统的基本功能分成几个基本类，如m t e m b t 协议、文件系 统访问和x m l 操作等，程序语言可以直接调用基本类，也可以在其基础上通过 继承建立新的类。 2 11 3 n e t 应用程序设计基于n e t 的程序开发主要分为w j n d d w s 应用程序 和a s p n e t w 如应用程序两部分。在w i n d o w s 应用程序开发中，窗体和控件是 建立应用程序的基本元素。窗体就是应用程序的界面，有了界面之后，还要在窗 体上放置控件，如在使用h n d o w s 过程中常见的按钮、单选框和复选框等。界 面建立好之后，还需要添加相应的代码来实现某些功能，从而建立个完整的 w i n d o w s 应用程序。a s p n e t 提供了一个w e b 应用程序模型，并且包含使生成 北京工业大学工学硕士学位论文 a s pw 曲应用程序变得简单的控件集和结构。a s p n e t 包含封装公共h t m l 用户界面元素的控件集。这些控件在w 曲服务器上运行，但以h t m l 的形式 将它们的用户界面显示在浏览器。 2 1 2 。n e t 框架的优点 随着i n t e m e t 技术的快速发展及全球范围内的应用普及，n e t 架构也向着更 深更高的方向发展；基于上述n e t 框架基本架构组成，有以下几大优点： ( 1 ) 基于v i s u a ls m d i o n e t ，底层集成采用诅l 架构v i s u a ls t u d i o n e t 所 提供的集成开发环境，吸收了各编程工具的优点，提供了更加有效的工具，并大 大简化w e b 和w i n d o w s 应用程序的建立过程。 o ，i j 该零部件的节点号n o d e n o i n ，将n 赋值于i n t p a t h ( t ) ，并将该零部件 代号赋值予s 仃i d ( t + 1 ) ，其父节点代号值为s 硼d ( t ) ；后再查看第s + l 行t + 1 列的 值i n t n o ( s + 1 ，t + 1 ) ，如果该值大于o ，则表示第s 行所代表的零部件为一部件， 有无子节点h a s c m l d - 1 ；否则如果等于o ，则表示第s 行所代表的零部件为一零 件，有无子节点h a s c h i l d = 0 。将s 仃i d ( 7 ) 从第1 列到第t 列的各个数字依次用“” 联接起来形成的字符串就是装配路径p a c h 的取值。 根据以上规则，对于如图3 6 所示格式1 所代表的部件中，可以得知零部件 代号为c 1 2 0 3 1 的字段n o d 斟o ( 节点号) 为“7 ”，字段p a m ( 装配路径) 为 “1 7 ”，