（道路与铁道工程专业论文）基于产品数据管理（PDM）的设计院信息化的研究与实施.pdf

北方交通夫学硕i 学位论文 摘要 摘要 随着信息化时代的到来，信息化水平已经成为一个国家现代化水平和 综台国力的重要标志，作为我国建筑业中坚力量的设计院面临着加速推进 信息化进程的紧迫任务p d m ( 产品数据管理) 以其强人的数据集成管理 能力，成为了设计院信息化朐发展方向。 本文从研究与实施两个角度，对p d m 在设计院的应进行了全面的 论述，主要内容包括： 1 通过总结目前龟些i 皇丝的现状，分析了现阶段企业信息化所存在 的问题，以建筮世的建让陆作为切入点，指出了设计院的信息化方向 p d m ( 产品数据管理) 。 2 介绍了p d m 的基本概念、体系结构和发展趋势。着重从管理对象 和管理方法方面研究了产品数据管理中数据仓库和文档管理研究与一作流 f 程管理并且引入统一建模语言建立了项日管理对象模型和。r 作流管理对 象模型。 3 最后论文根据以上研究，编合北方交通人学勘赉设计研究院信息 化的实践对p d m 的实施作了研究，完成了殴计院实施p d m 的第一阶 段的i ：作。 ， 关键词：息花厂产品数据管理& 施 北方交通大学硕士学位论文摘要 a b s t r a e t w i t ht h ec o m i n go fan e we r ao fi n f o m i z a t i o n ，t h el e v e lo fi n f o r n i z a t i o n h a sb e e nv i e w e da sac r i t i c a ld e s i g n a t o rr e f l e c t i n gt h em o d e r n i z a t i o nd e g r e ea n d c o m p r e h e n s i v ep o w e ro fac o u n t r y a st h em a i n s t r e a mo fc o n s t r u c t i o ni n d u s t r y d e s i g ni n s t i t u t e sa r ec o n f r o n t e dw i t ht h ec o m p e l l i n gn e c e s s i t yo fa c c e l e r a t i n g t h ei n f o m i z a t i o np r o c e d u r ei nc h i n a n a t u r a l l y , p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) h a sb e e ns e ta st h ed e v e l o p i n gg o a lo ft h ei n f o r n i z a t i o ni nd e s i g n i n s t i t u t e sd u et oi t ss t r o n ga b i l i t yi nd a t ai n t e g r a t i o nm a n a g e m e n t f r o mt h e p e r s p e c t i v e s o f i n v e s t i g a t i o n a n d i m p l e m e n t a t i o n ，t h e a p p l i c a t i o no fp d mi nd e s i g ni n s t i t u t e si sd i s c u s s e do na no v e r a l lb a s i s ，w h i c h i n c l u d e s ： 1 b ys u m m a r i z i n gt h eo n g o i n gi n f o r n i z a t i o ni ne n t e r p r i s e s ，p r o b l e m s c u r r e n t l ye x i s t i n gi ne n t e r p r i s ei n f o m i z a t i o na r ea n a l y z e d t h eo r i e n t a t i o no f i n s t i t u t ei n f o m i z a t i o n - - p d mi sp o i n t e do u ts p e c i f i c a l l yc o n s i d e r i n gd e s i g n i n s t i t u t e si nc o n s t r u c t i o ni n d u s t r y 2 t h eb a s i cc o n c e p t 、s y s t e m a t i cs t r u c t u r ea n dd e v e l o p i n gt r e n do f p d m a r ei n t r o d u c e d b o t ho f t h ed a t as t o c ka n dd o c u m e n tm a n a g e m e n ta n dt h ew o r k p r o c e d u r em a n a g e m e n ti np r o d u c td a t am a n a g e m e n ta r es t u d i e d l a r g e l y a c c o r d i n gt om a n a g e m e n ts u b j e c ta n dm e t h o d 3 f i n a l l y , a c c o r d i n g t ot h ea b o v e i n v e s t i g a t i o n ，a l o n gw i t ht h e i n f o r n i z a t i o np r a c t i c i n go fs u r v e ya n dd e s i g ni n s t i t u t ea tn o r t h e r nj i a ot o n g u n i v e r s i t y , t h ei m p l e m e n t a t i o no fp d mi ss t u d i e da n dt h ef i r s t p h a s et a s ko f p d mi m p l e m e n t a t i o ni nt h ed e s i g ni n s t i t u t ei sa c c o m p l i s h e d k e yw o r d s ：i n f o m i z a t i o np r o d u c td a t am a n a g e m e n t i m p l e m e n t a t i o n i i 北方交通大学硕+ l ：学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 当前，一场正在全面改变世界面貌的、前景极其辉煌的信息技术革命， 随着以微电子、计萍机、软件、通讯技术为代表的信息收集、处理、加工、 传输等技术的发展，正以人们意想不到的速度席卷全球，使人类跨入了一个 崭新的时代信息化时代。自从】9 9 2 年美国总统克林顿宣布实施“信息 高速公路”计划以来，欧、美、洲各国纷纷制定或实施自己的信息化计 划，在全t i = 界范围内掀起了一股异常汹涌的信息化浪潮。 信息化的概念起源于6 0 年代的日本，它是从 t 会产业结构演进的角度 提出来的，实际上反映了当时起源t - 日本的有关社会发展阶段的一种新学 说【”。信息化是一个内涵深刻的概念，其内涵包括两个方面：一方面指利 用信息技术改造国民经济各个领域，加快农业的 业化和r 业的信息化： 另一方面是利用信息技术提高国民经济活动中信息采集、传输和利用的能 力，提高整个国民经济系统运行的生产率和效率，加强国k 经济的国际竞 争能力。所谓信息化，是指人们凭借现代电子信息技术等手段，通过提高 自身开发和利用信息资源的能力，推动经济发展、 会进步乃至人 f j 自身 生活方式变革的过程。 进入9 0 年代，随着世界经济和技术的飞速发展，信息化已成为一个国家 经济和社会发展的关键环节，成为了衡量国家现代化和综合国力的重要标 志。一些国家相继制定并实施了“信息高速公路”计划，力i 划推动本国经济 的增长，提高国家的综合国力和国际竞- 争力，为下一似纪的生存和发胜争取 主动权。信息革命所激起的惊涛骇浪不仅从根本上改变着人们的生产方式， 而且也在不断改变蓿人们的生活方式、思维方式雨) 价值观念，从而引起社会 北方交通人学硕卜学位论文 第一章绪论 的深刻变革，促进人类社会巨大进步。在下一世纪，谁率先学握并高度利用了 信息资源年l i 技术，跬就将在发展和竞争中掌握主动权，t 领制高点。 面对这场席卷而米的信息化浪潮，我国也竹常重视“信息高速公路” 的建设。我n a - 1 9 9 3 年1 2 月成立了“国家经济信息化联席会议”。随即在 经济，贸易、金融等部门实施“金字系列1 ：程”。“联席会议”的成立和“金 字系列 稃”的陆续启动，标志着我国的信息化掀开了新的一页，开始进 入全面推进的新阶段。1 9 9 6 年5 月2 7a ，在“联席会议”的基础上成立 了“国务院信息化 j 作领导小组”，并于1 9 9 7 年4 月在深圳召开了首届全 国信息化： 作会议。进一步推动了全国信息化j ：作的发展l ”。挑战与机遇 并存，我们要抓住机遇迎接挑战。2 11 i t 纪中国要成为白立 - - l i t 界民族之林 的人国，必须加速推进信息化进程，这是1 j = 纪之交我国发展战略的重要选择 之一，也是我国社会经济发展的迫切需要。改革开放以米，我国社会主义现代 化建设和经济发展取得了巨人的成就，信息化建设有了一个良好的开端。根 据中国国情和现有基础，广泛采用电予信息技术，大力开发信息资源，积极推 进我国的信息化进程，对我国顺利实现第三步战略a 标，达到世界发达国家 水平只有重人的现实意义和深远的历史意义。 在信息化浪潮中，企业信息化的建设和发展十分迅速，美国在2 01 h ：纪 9 0 年代已基本完成了企业信息化建设，在企业生产和经营活动中，基本实 现了企业生产过程的自动化、管理方式的网络化、决策支持的智能化和商 务运营的电子化。通过信息化建设带来了巨人的经济和社会效益。目前， 美国企业近7 0 的业务行为，欧洲企业近5 0 0 的业务行为都是通过互联网 上完成的。国内的企业信息化进程也得到了圊家、 t 会承l 企、世的高度重视， 随着一些重人信息i ：科建没的陆续实施企业信息化建殴取得了快述的发 展和喜人的成绩。尤其在c a d c a m 推，“廊川方面成绩斐然，目前我国全 国人中耻建筑规划设计院己基本普及rc a d 技术，在建材、冶金、化一r 、 一2 一 北方交通大学硕j 二学位论文 第一章绪论 机械等行业的：川k 窑炉大都实现了计算机控制，取得了良叟，的社会效益和 经济效铺。但是我国的企业信息化总体水平与国外相比还比较低，在新世 纪里，如何加快我国企业信息化进程，努力缩小与外国发达国家的先进水 平，是进入w t o 后企业全面参与国际竞争所面临的一个迫切的现实问题。 建筑业是国民经济的支柱产业之一，我国每年建筑【州定投资都在万亿 元左右，据不完全统计，2 0 0 0 年全国共有勘察设计机构1 0 7 5 3 个，共完成 初步设计投资额9 6 4 4 亿元，完成施工图设计投资额1 3 8 4 0 亿元【“。要保证 如此巨大的固定投资获得应有的社会和经济效益，工程没计是其中十分关 键的一环，冈此在勘察设计行业进行深化信息化建设是非常有意义的。经 过十儿年的努力，l l | j 察设计行业的信息化建殴取得了很人的成绩，日前人 多数设计院的计算机已经普及，辅助设计( c a d ) 、i i 科分析( c a e ) 、办 公自动化( o a ) 和信息管理系统( m i s ) 等技术已经应川。特别是c a d 的鹿 ；l 在设计中发挥了巨大的作朋，全行业白8 0 年代后期开始推广c a d 技术以来，到现在c a d 山图率已达到9 5 以上，不仅彻底把i ：程设计人员 从传统的绘图中解放出来。而且大大缩短了设计周期，提高了设计质量， 经济效益十分显著。但是随着技术的发展和设计院管理水平的提高。原有 的各自独立的麻刚系统越来越满足不了形势的需要，i 蹬i ：l - 院的技术人员和 管理人员迫切希望住内部实现对人员、资料、作业和办公等全面综合管理， 实现各部门之间的信息共享和信息的综合分析，提高办公效率和质量，提 供领导决策依据，最终实现提高设计院的一 作效率和市场竞争力。冈此寻 求一个合适的勘察殴计院整体解决方案是一个迫在眉睫的问题。 在这种情况下，p d m ( 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 ) 技术 戍运而生了，p d m 是以软件为基础，以企业自身的管理模式为依托协助 企业实现产r ； 设计贼项目设计相关信息( 包括】：程规范、电子文档、扫描 图像、c a d c a e c a m 文件、产品结构、产品定单、统计信息、供商状况 一1 一 北方交通人学硕i ：学位论文第一章绪论 等) 及相关设计过程( 包括工作流程、审批发放过程、i ：程更改等) 计算 机网络化管理的软什技术。但p d m 系统起源丁制造企业的信息系统集成， 目前对p d m 的研究也主要集中在制造业( 主要是机械行业) 的企业中， 对： 程规划、勘测、设计的设计院所所作的研究很少，推 u 适用于设计院 所的p d m 系统更是少之又少，由于行业和需求的不同，适心于机械行业的 p d m 系统不能用_ 丁勘察设计行业，因此研究p d m 系统在勘察设计院的廊用， 不仅可以丰富p d m 的理论与应用，而且可以深化设计院的信息化水平，并 且对r 提高建筑行业和社会信息化水平都有着重要意义。 1 2 研究的目的和工作内容 勘察设计院竹为我国建筑设计的主体，侮年完成的没计投资额十分巨 人它的信息化水平对于我国建筑业乃至全社会的进步都具有十分重要的 作州。 基t a - 程规划、勘测、设计的设计院所的工程数据管理有其自身的特 点，本文首先分析了现阶段企业信息化现状及存在问题，研究了以完成i ： 料项i = j 开发没计为核心目标的勘察设计院的项目没计开发过转汲设计数据 管理的方法，进而提出一个通j h 于勘察设计院的产品数据管理系统，) f 结 合北方交通大学勘察设计研究院的实际情况完成了p d m 系统的第一阶段的 实施l ：作。 本文的主要i ：作是： ( 1 ) 针对企业信息化，搜集技术资料 往这个阶段，主要对国内外企业信息化的实施情况进行资利搜集，在 此基础上对现状进行分析，找出现阶段信息化建设方面存在的问题。 ( 2 ) 介绍p d m 系统，对设计院实施p d m 进行研究 在这个阶段，介绑了p d m 系统的基本概念及特点。并对设计院实施p 跳 一一 北方变通大学顶i ：学位论文第一章绪论 中的文档管理和t 作流程管理进行了研究。 ( 3 ) 针对p d m 系统，j 1 u m l 进行系统建模 在这个阶段，介量f 了统一建模语言( u m l ) ，f ：对p d m 系统进行面向对 象建模。 ( 4 ) 对设计院进行p d m 的实施研究 在这个阶段，针对北方交通大学勘察设计研究院的实际情况提出了 实施p d m 系统应该结合自身实际情况，实行多阶段持续投入，稳步发展。 分步推进的发展战略，并完成了勘察设计院p d m 第一阶段的实施一f 作。 1 3 论文的组织 本论文主要完成了p d m 系统应川丁勘察设计行业的研究，计且在北方 交通人学龇察设计研究院完成了p d m 的第一阶段的实施i ：作。 第一章主要介纠了论文研究的背景、口的和研究内容。 第二章对目前企业信息化现状进行了分析并且提h l 了现阶段存在的 问题。 第二章介宝：i 了设计院信息化的解决方案一一产： 数据管理系统 ( p d m ) ，研究了设计院p d m 系统的技术问题。 第四章基丁u m l 的p d m 系统面向对象建模。 第五章分析了设计院产品数据管理的实施情况，爿：介绍了p d m 系统第 一阶段的开发情况。 第六章介童 了论文得出的结论以及未来需要继续研究和探讨的问题。 北方交通大学硕：学位论文 第二章企业信息化现状与问题的分析 第二章企业信息化现状与问题的分析 2 1 企业信息化概述 企业信息化实质上是将企业的生产过程、物料移动、事务处理、现金 流动、客户交互等业务过程数字化，通过各种信息系统网络加丁生成新的 信息资源提供给各层次的人们洞悉、观察各类动态业务中的一切信息， 以作山有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，以使企业 能适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益l ”。 第一次提出信息化这个概念是在1 9 7 6 年。当时还很难看山信息化的本 质年它与自动化之间的区别，随着技术潜力的日益发挥，信息化的概念才 慢慢地开始确定下来。在8 0 年代中期和后期，随着网络、集成、存取和友 好界面等技术融合到一起，信息化的概念就越来越有力地得到了阐明。 企业信息化具体可以分为三个层次。 第一层是企业在生产当中广泛运坩电子信息技术，实现生产自动化。 如生产设计自动化、自动化控制、智能仪表、单片机的运i 等等，凡是川 到电子信息技术的都起企业信息化的一部分。 第二二层是企业数据的自动化、信息化。h l 乜予信息披术对生产、；a 信、 财务等数据进行处理，这是最基础的、大赞的数据信息化过程。 第三层是更高层次的辅助管理、辅助决策系统i n t r a n e l 、制造资源规 划( m r p i i ) 、计算机集成制造系统( c i m s ) 、办公臼动化( o a ) 等都是 j | j 米辅助管理、辅勘决策的，这是更高层次的信息化。 近1 5 年米，世界箨国的企业界都在致力_ 丁- 企业的信息化，世界经济正 在走向全球化、多元化。全球竞争加上信息化使 仆界箨囤从l ：业经济走向 信息经济，摆脱：i ：业化模式，探索信息化途径。信息技术的迅猛发展，既 6 一 北方交通人学硕二l ：学位论文 第二章企业信息化现状7 j 问题的分析 为我国企业带米发展的契机，又使我国企业面临严峻的挑战。未来社会是 一个信息社会、网络社会，准在这场信息革命中领先一步，谁便能在朱米 的国际竞争中、据优 冉。近年来，我国政府高度重视信息化r 作，国民经 济信息化和企业信息化有了较快的发展。到1 9 9 9 年8 月底，我国英特网h 】 户已达5 0 0 万，在国有火中型企业中，大约有1 0 的企业基本上实现了信 息化，运川信息手段较好，7 0 的企业拥有一定的信息手段或着手向实现 企业信息化方向努力，但目前与国外榻比还存在很人差距，尤其是入关以 后对企业信息化的要求更为紧迫。田为今天的竞争不再是规模经济的竞 争。而是速度经济的竞争，只有实现企业信息化，才能快速响廊市场，赢 得竞争的主动权。此外，企业信息化足围【t 经济信息化的基础，企业信息 化发展的水平刁：仅直接关系到国家信息化战略的顺利实施，还将商接影 响列国民经济的持续稳定发展。因此，必须加快企业信息化建设的步伐， 通过企业信息化，推动企业全面的管理变革。提高企业骼体素质，最终提 高企业竞争力，赢得竞争优势。 2 2 我国企业信息化发展现状 对美国等发边国家而言甲在九十年代初、中期，许多企业，特别是 一些大企业，都已完成了本企业“计算机化”的过程，已经建立了不同管 理层次上的计算机信息系统。目前，他们正在此基础上进一步向更高的虑 刚层次发展。我国企业信息化从7 0 年代才开始起步，在8 0 年代有个高潮， 9 0 年代进入了新的阶段。发展过程中，国家计委、国家经贸委、原国家科 委科技部、信息产业部及各产业部fj f f - t ；仟少推动：l 作取得了一定成效。 但总的米看，目前我国企业信息化的总体水平还比较低，与国外相比仍有 很火著距。 现阶段我国企业信息化有以下特点： 一 北方交通大学形! ：学位论文第二章企业信息化现状j 问题的分析 第一，基本认识惜遍提高，但重视程度相差很人。随着体制转轨，市 场化乐力的逐渐增人企业深切体会到了信息的重要性，对信息化可以促 进企业的发展也基本上达成了共识。从总体上看，认识在不断提高，但在 实际操作上的重视样度各个企业相差很火。 第二，基础麻川的普及面较宽，但重火信息j r 科建设相对滞后。日前 我国荐种规模的靠：业绝火部分都用上了微机，利j f j 计算机技术进行信息处 理和辅助管理。许多大中型企业拥有相当多的信息技术设备。但重火信息 ：f 程建设如m i s 、m r p i i 、e r p 、c i m s 等普及率低、水平也相对落后n 第三，信息化水平和普及程度因行业、地区经济发展水平而存在差异。 总的米石，技术含龄高的行业和经济发展水平及市场化程度高的地区，企 业管理水平高的企业，信息化水平利普及f ￥度相对较高；技术含量低的行 业年经济发展水平及市场化程度低的地区，企业管理落后的企业，信息化 水5 f 和”i 1 及稗度相对较低。 第四，新成k 企业信息化建设起点高，老企业信息化基础相对薄弱。 改革开放屙新成k 起来的企业由于技术裟备智能化水平高、市场观念平现 代管理意识强，其信息化建设基础较好，很多企业在创建时就把信息化建 设考虑在内。这些企业无论在信息化水平还是任信息化应川设果方面都比 传统老企业具有明显优势”i 。 第五，“信息孤岛”现象日茄突出。随着企业计算机技术运川的不断深 入，不同软q l ：问，尤其是不同部门间的数据信息不能共享，没计、管理、 生产的数据不能进行交流，数据山现脱竹，即产生“信息孤岛”问题。这 个问题已经严巫的阻僻了企业信息化建设的整体进科。 第八，企业内部信息化建设分布不均衡。企业的中问技术层，尤其是 i 2 i ：i 部fj 平财务部fj 已经初步实现计算机管理；但企业的决策部门的信息 化建设依i r l 醍薄弱。 一r 一 北方交通人学硕l 学位论义第二章企业信息化现状与问题的分砸 第七，企业信息化建设有个性化需求。由于所处的行业及历史背景各 不相同，企业的运作模式虽有雷同，但企业在信息化建没过程中的需求是 互异的，需要“龄身定制”。 第八，信息化发展势头良好。随着信息技术的成熟和成本的下降，企 业提高信息化水平的积极性进一步提高。许多大中型企业在制定中长期发 展规划中都把信息化建设作为今后儿年要抓好的重点任务。与此同时，网 络化发展为中小企业利用信息，迅速崛起创造了极为有利的条什。 2 3 设计院信息化过程中存在的问题及分析 2 , 3 1 设计院信息化中存在的问题 ：程勘察设计是计算机应用起步早、发展快、效黼高的先进行业之一， 中、小勘察设计单位c a d 应j j 已取得显著成效，一些人型l 。程 l | j 察设计 单他正在制定网络化币集成化发展规划。这些系统的建立与麻川，对提高 设计院的管理起到了不可忽视的作川，不仅规范了内部管理，也提高了管 理的效率和质量。但是目前设计院的信息化建没还存在以_ 卜问题： 第一，戍h j 系统集成度差信息共享利度低 目前，设计院的计算机辅助工具都是一些离散孤立：的系统，这些互不 兼容的软什所产生的数据不能统一由一个企业级的汁算机软件系统米管 理，而常常以不同的格式利介质存储，特别是数据存储丁不同的汁锋机系 统中。现在项目开发没计通常是由多专业不同层次人员协调配合完成，在 设i - i 过程中各专业问时常需要进行信息沟通、没计参考、资料互提等，由 丁各种交流信息相对独立存在，这在信息交流等方面带米了一定的障d ：扎 使信息交流无法做剑实时性，这势必会造成时问上的浪费，无形中延长了 设计周j f j 。 筇二，人力资源调配方式落后 一9 一 北方交通人学硕i 。学位论文第二章企业信息化l 见状j 问题的分析 人力资源是项目开发顺利完成的重要保证之一，冈此对人力资源信息 的维护管理，了解各个设计阶段人力资源使丌j 状况显得1 | i 常重要。目前设 计院对敬汁人员的任务分配一般在项目的开始阶段进行调配，管理人员不 能有效地在项目的进行中实时地了解项目开发人员的项a 参与状况，田而 不能有效地使j r 作任务合理分配，真正做到人力资源的合理利用和及时调 配，影响了箨项设计任务顺利展开和完成。 第三，项目过样管理方式落后 目前设计院火多还是下达书面的设计任务件。随着设计院现阶段不断 优化完善其设计过程，以及t s o 标准在企业内部的山台和贯彻执行，项e t 设计过程逐渐形成标准化、规范化，这一切使得 ：科项目设计任务f 发及 执行可以走向更加先进的电子化之路。通过计算机网络系统应川使标准化、 规范化的项目任务下发、可以使执行过程得以进一步优化，简化项目没计 过程，根据未米的实际需要及时调整、修改项目设计过程的各个环饥有 效地提高一i ：作效率缩短设计周期，为企业赢得市场。 第四，项目执行过程的监督体制落后 目前殴计项目管理人员还是采刚询问的方式j i 在督项日的执行情况。不 能随时了解设计的进度和质量。在市场经济环境下对丁殴计院来说，必需 采埘更加有效的监督控制机制米保证按时按质完成设计任务。 第五，设计资料管理方式落后 虽然企业采埘了计算机辅助工具，在一定程度上实现了绘图和设计的 计算机化，但是，有关产品的其它技术资料依然采_ l j 手i ：管理的方式。另 外，在c a d 等技术的推广应删中各种格式的图形、数据、文本等文i 1 还是沿川过去对纸质文件的管理方法，对文f l ：缺乏有效的版本管理造成 了不必要的重复设计。同时，由丁缺少迅速有效地检索产晶数据文仆的手 段，从而造成了设计的复用性筹。 一1 0 一 北方交通人学硕卜学位论文 第二章企业信息化现状与问题的分析 2 3 2 设计院信息化建设存在问题的分析 目前设计院的信息化建设已经取得了很火的成就，但是从上一节所论 述的问题可以看出。没计院的信息化道路还有很k 一段道路要走。目前没 计院信息化最为关键的问题是“信息孤岛”问题，对丁i 设计院来说随着 c a d 应h l ：i ：程的普及和推广，c a d 技术使企业逐步从手i ：绘图转为计算机 制图，缩短了项目设计周期，提高了企业市场竞争力。然而随着c a d 技术 的发展和应用的深入，又出现了许多新问题。项目设计缺乏完善的数据管 理和过程管理，使得越来越多的电子图档处于无序状态；各部问信息传 递缓慢，数据的一致性、安全性得不到保证：信息集成化程度不高，信息 交换标准不统一，共享程度低，形成信息孤岛，这样就使c a d 产生的效a 无法延伸，给企业造成了许多损失。 冈此，如何将这些“信息孤岛”连成一个有机整体，使企业的信息资 源变得易丁存取，便丁共享，以供企业领导决策，是设计院信息化面临的 主要课题。这需要在设计院已有一定的c a d 、m i s 等的基础上，川一个统 一的i ：贝从宏观上将各种应用软件集成起来，j f 对其产生的人楚数据进行 统一管理与控制，为企业的设计、经营及高层决策服务。 北方交通大学硕，l ：学位论 第三章设计院信息化的角翠决方案一产品数据管理系统 第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 3 1 产品数据管理( p d m ) 概述 3 1 1 产品数据管理系统的产生和发展 在2 0 世纪的6 0 、7 0 年代，企业在其设计和生产过棵中开始使用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米了新的挑战， 对企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日毓成熟。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田素。 产品数据管t 里( p r o d u e td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 正是在这一背景f 产生 的一项新的管理思想和技术。1 9 9 5 年c i m d a t a 公司总裁e dm i l l e r 给p d m 一个简单定义：“p d m 是一门用来管理所有与产品相关信息( 包括零什信 息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限信息等) 和所彳与产晶相关过程 ( 包括过程定义羽l 管理) 的技术”n g a r t n e rg r o u p 公司的d b u r d i c k 则把p d m 定义为：“p d m 是为企业设计和生产构筑一个) f 行产品开发环 境( 由供应、工枰设计、制造、采购、销售、市场、客户构成) 的关键使 能技术”。也就是说：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。5 斛日关的所 有异构数据。 本文给出的产品数据管理系统的定义为：p d m 是以软什技术为基础， 以项目设计为核心，实现对项目相关的数据、过程、资源一体化集成管理 的技术。p d m 是以项目设计为管理的核心，以数据、过稗平| | 资源为管理信 息的二火要素。p d m 进行信息管理的两条主线是静态的项日结构年动态的 一1 2 北方交通大学硕：j ：学位论 第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 项目设计流张，所有的信息组织和资源管理都是围绕项目没计展开的，这 也是p d m 系统有别丁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 e n t ) 的关键所在。 3 1 2 产品数据管理系统的体系结构 p d m 系统分为4 层结构：支持层：面向对象层；功能层：刚户层。 具体框架如图3 1 所示： 工作站微机网络计算机刖户白定义 用户界面开发：i ：具 i 系统丁作文档丁作项目 l 管理环境管理流程管l g 面向对象管理系统 关系数据库管理系统 图3 1 p d m 系统的体系结构共有四层组成： 第一层是支持层。目前流行的通片】商业化的关系删数据库足p d m 系 统的支持平台。芙系4 数据库提供了数据管理的最基本的功能，如存、取、 删、改、卉等操作。 第二层是面向对象层。由于商川关系型数据席侧重管理事务性数据， 不能满足产品数据动态变化的管理要求。因此，在p d m 系统中，采_ j 若 干个二维戈系表格米描述产品数据的动态变化。p d m 系统将其管理的动态 变化数据的功能转换成二维关系型表格，实现面向产品对象管理的要求。 如可以用一个二维表记录产品的全部图纸目录，但不记录每一个图纸的变 化历科，再刚一个_ 二维表专门记录设计图纸的版本变化过程。多张表就可 下上上千i王圭 一 ，一、 压 库 具 象 层 丁 层 对 层 面 发 能 向 持 界 开 功 面 支 北方交通人学硕i 一学位论 第三章设汁院f 育息化的解决方案一产品数据管鼍i ! 系统 以描述产品设计图纸的更改的流程。 第三层是功能层，面向对象层提供了描述产品数据动态变化的数学模 邳。在此基础上。根据p d m 系统的管理目标，在p d m 系统中建立相应的 功能模块。一类赴基本功能模块，包括文档管理、| = 作流程管理及项目管 理等：另一类是系统管理模块，包括系统管理和工作环境。系统管理主要 是针对系统管理员如何维护系统，确保数据安全与正常运行的功能模块。 1 ：作环境主要保证符类不同的h 3 户能够正常地、安全地、可靠地使用p d m 系统，既要方便、怏捷，又要安全、可靠。 第四层是用户层，包括开发工具层和界面层。不同的川户在不同的计 算机上操作，p d m 系统都要提供友盘，的人机交互界面。根据各白的经营目 标，不同企业对人机界面亦会有不同的要求。冈此，在p d m 系统中，通 常除了提供标准的、不同硬件平台上的人机界面外，还要提供开发坍户化 人机界面的丁：具，以满足各类用户的专门的特殊要求。 3 1 3p d m 技术的发展趋势 1 ) 网络技术裆ip d m 系统中的应用越米越深入 基于网络平台和j a v a 语言开发的结构灵活、刚户界面友好的p d m 系统 已成为一种趋势。庄p d m 系统中通过w e b 实现全球化的信息查询、浏览、 创建与更新已逐渐成为现实，并以此来支持全球化的虚拟企业的信息管理。 2 ) 面向对象技术的应用及信息模型的标准化 由于p d m 系统所要管理的数据类型及数据模型的复杂性要求系统有 良好的开放性，采刚面相对象方法建立系统管理模型与信息模型，井提供 而向对象的建模i ：具与开发工具，支持用户的二次开发。另一方而由于 各系统功能不一样。其信息模型也不一样，即使是相同的功能，不同系统 信息模型筹别也 酲火如何实现p d m 系统信息模型的标准化，为不同系 统之间提供信息交换带来方便是当前研究的一个重点。 4 北方交通人学形学位论第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理! 墨堕 3 ) p d m 与e r p 的功能渗透 一方面，p d m 与e r p 分别服务于工程设计与企业资源。p d m 系统源 于c a d c a m 府川与工程殴计的需要，所以它管理的重点为 ：程信息。 而e r p 系统源丁制造业的经营与生产活动的管理包括经营、生产、需求 的计划与资源的计划的管理。目前，二者之间通过相互集成，互为补充， 构成完整的企业信息系统。另一方面，二者之间又互相渗。p d m 厂商将经 营计划、生产计划集成于p d m 系统中，而e r p 系统也在将p d m 系统f l 勺 功f i j 1 入其中。 4 ) 过程管理与配置管理功能的强化 为了适应产品l 殳计与制造过程中复杂过程变化的需要，各厂商竞相开发 山独立的i ：作流稃管理块，且功能不断变强，以满足丁程更改、并行化产 品设计所必需的过程管理的需要。以配置管理为核心，将数据管理、t = 作 流程管理与变更控制集于一体，形成更为强大的p d m 系统。 3 2 设计院信息化的发展方向一产品数据管理系统 3 2 1 产品数据管理应用于设计院( 土建类) 的可行性 产品数据管理起源予制造类企业的c a d c a e 等技术的鹿。当c a d 等技术在企业中推广开后，企业山现了数据爆炸、数据混乱的问题：如各 种零什信息特征( 设计特征及制造特征) 数据、设计意图羽艺要求数据 及产舳整个生命周期中各个过程的数据等等，它们的管理以及不同的c a d 应用平台之间数据的传递、共享由于没有一个系统工具而显得混乱且极为 不便。为了完全解决企业在研制开发和生产过程中信息兆享j g 度低、数据 传递速度慢、业务数据难以集成、管理水平落后等问题，逐渐产生了p d m 技术。 产晶数据管理在制造行业主要解决了f 列问题： 一1 5 北方交通火学硕小学位论第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 i ) 以材料消单( b i l lo f m a t e r i m ，b o m ) 为组织核心的产品配置管理。 2 ) 设计过程的分派、监控管理 3 ) 设计文件的安全控制及有效版本的管理 4 ) 设计数据信息的准确传递及共享 在i ：建类的设计院中也存在着和制造类企业相类似的问题。两类行业 除了产品结构不同( 前者以项目及科研课题开发设计为企业运作核心；厉 者以产品设计、产品生产加工为核心) 外，两者的设计流程管理、人员调 配、漫计文件管理和信息共享都是相似的。冈此产品数据管理应用_ 丁i 士建 类设计院信息化建设是可行的。 3 2 2 产品数据管理应用于设计院( 土建类) 的必要性 设计院目前迫切需要解决的是信息化建设中存在的“信息孤岛”问题， 而产品数据管理系统就是为了解决这个问题产生和发展的。产品数据管理 实质上是刖先进的计算机网络集成技术建立完挫的网络戍系统米提高企 业的管理水平和综合实力，它能够解决目前设计院存在的数据综合管理问 题，现阶段p d m 系统是设计院信息化的发展方向。产t 铺数据管理戍川丁 十建类设计院信息化建设也是必要的。 目前在制造业 1 勺企业中产品数据管理进行地如火如荣，但一1 j 建类行业 中歼展产品数据管理建设只是刚刚起步。虽然两个行业有相类似的地方， 但毕竟需求有所不同，不能照搬米用。因此研究产品数据管理在勘察没计 院的麻圳，不仅司以丰富p d m 的理论与应用，而且可以为深化设计院的信 息化水平作一个有益的尝试。 3 3 产品数据管理的数据仓库和文档管理研究 数据仓库和文档管理是p d m 的一个核心功能，它允许川户迅速地沂问 设计院的设计信息，而不用考虑j j 户的数据的物理1 ：i ) = 置。它主要包括：文 一1 6 一 北方交通人学颂：学位论第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 什的检入和检山；按属性搜索的机制：分布式文件管理和分布式仓库管理； 安全机制：动态浏览导航能力等。 3 3 1 文档管理的对象 p dm 管理的是项目所包含的全部数据。这些数据包括： 狂设计与 分析数据、项e t 模型数据、项目图形数据、专家知识与推理规则等。 1 ) 图形文什 由不同c a d 产生的描述建筑目形的文件。 2 ) 文本文件 描述项目情况的文件，如合同、计笄说明书等。 3 ) 数据文1 ，| ： 为了设计及验证所进行的有限元分析等产生的数据文件。 4 ) 多媒体文什 为了描述建筑外观的真实形象，在计算机一l h i 渲染技术产生 l l 逼真的 图像、声音及动画等文件。 5 ) 殴计院管理信息 适_ 【i ；| 于设计院管理的各种信息，包括各种人员资料等 3 3 2 文档管理的管理方法 文仆一般可分成两种方法处理：一种方法是保持文件的完整性这些 文件中的数据不能与文件脱离，旦脱离就火去了意义即所谓的于t 包”： 另一方法是文件中的数据可以从文件中提取，这些数据都具有独立的意义， 然后将这些数据分门别类地放在关系型数据中，恻2 t t ：内容进行检索 币统计，即所谓的“打散”。 对各种文档的管理方式如下： ”对图形文什的管理。对于不同的c a d 系统产生的图形文件，各自 内部都有相应的数据管理机制，p d m 系统不能也没有必要对图形文件中的 一l7 一 北方交通入学硕：l ：学他论篇三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 各个元素分别进行管理，而只须将文仆的整体、名称代号以及标题栏中的 基本属性和特矩参数放到关系数据库中进行管理。 2 ) 对文本文 ， ：的管理。在文本文十l ：记录的各种信息中，除了个别特殊 信息( 如计算i 名称、计算人等) 需要进行分类检索和统计外，一般都按 粘体进行文r f ：管理。 3 ) 对数据文仆的管理。有限元分析等麻用程序所产生的数据文1 j | ：往往 只有数据龄火、可读性筹等特点，只有在该数据的生成环境f 才会获得清 晰的结果。因此，对这样的数据文件，除了具有特殊的特征参数外，对文 什也只能作为个牡体进行管理。在数据文什中，项日定义信息巾的数据 可以作为一种属性，肖查询时，这些属性就像关键字一样，便丁用户快速 卉洵到相成的有天文re ：。通过这些关键字可以把同类型的数据进行分类和 统计。 4 ) 对多媒体文什的管理。多媒体文什都是和产生其文什的生成环境紧 密联系在一起的，文r i ：数据脱离了原来的环境，就没有任何意义了，冈此， 多垒1 1 i 体文什只能 1 ：为一个整体进行管理。 5 ) 对下管理信息的管理。对丁这类信息，一般是将它俐“打散”，分fj 别类地放到数据库中。 3 3 3 文件的检入和检出控制 为保证数据的一致性，防止j r 授权数据的存取、修改、删除，以及对 数据的意外操作，升保证数据的安全，p d m 系统应该对数据库巾的数据进 行分类，并提供保护模式。保护方式可以采用以下两种： 静态保护模式。该模式通过授予用户一定的权限级别米实现数据的安 全检索。为此需要建立人员的角色及其相应权限表，并说明设计、校对 和计划等的读弓控制。 并发存取控制，行发存取和监控产品数据过程，支持多个j 【 = | 户对个共 一1 8 一 北方交通夫学硕士学位论第三章设计院信息化的解决方案一产品数据管理系统 享1 ：作空间中的数据对象进行并发存取，该功能可通过检入、检出( c h e c k - - i n ，c h e c k - - o u t ) 羽白锁方法来实现。 文件的检入、检山功能的“入”和“山”指的都姓p d m 的数据仓库。 要修改某个受控的文档设计者必须从共享工作空间检山该文档，此时系 统对该对象加上享锁，禁止其他用户对该对象进行修改，但允许读操作。 当设计者做完更改。进行归档操作时，再给对象加上，享锁，锁可以具体 表达为对象的控制属性。 3 4 产品数据管理的工作流程管理研究 1 ：作流程姓针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。 通过将f 作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成执行和 监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的。一个：l ：作流程包括一组活 动以及它们之间的顺序关系，过程及活动的启动莉i 终l r 条件，以及对每个活 动的描述。 7 1 1 1 ；流程管理( w o r k f l o wo fp r o c e s sm a n a g e m e n t ) 是对已建立的一【作流 科进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历史过程进行记载的管理方 式，使项目数据与j 相关的过程有机地结合起来。 3 4 i 工作流程管理的任务 j 【：作流程管理主要实现项目设计与修改过程的跟踪与控制。包括设计 数据的提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、白动通知等。它是项 目管理的基础，主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生的情况、人 与人之问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。它使参与设计的人员可以在正确的时间、以正确的方式得到正确的 任务，从而保证了企业内部工作有计划地进行。 流程控制管理的结果是每一位企业中的员j ：会针对事先定义好的企 “9 北方交通大学硕士学位论第三章设计院信息