（信号与信息处理专业论文）基于并行工程的产品数据管理.pdf

青岛海洋大学学位论文 摘要枣。3 3 9 9 6 s 文章介绍了基于并行工程的产品数据管理，讨论了并行工程的基本理 论、关键技术和对产品数据管理的需求。提出基于并行工程的产品数据管 理参考模型，详尽的探讨产品数据管理技术的基本内容、功能及其功能扩 展，着 能，力 第 支撑平台的新的特点和功 关键技术和体系结构。探 讨了产品数据管理技术的现状和主要内容，突出了产品数据管理在并行工 程实现中的重要性。第二章结合工程实践和理论知识提出了基于并行工程 的产品数据管理的参考模型，详细的介绍了参考模型的特点、功能和管辖 范围。提出全生命周期的版本管理，给出了版本从创建到发行的控制流图。 在本章内还讨论了面向对象的思想在产品数据管理中的应用。第三章提出 了基于工作流使能器的工作流管理基本体系结构。提出了以该结构为指导 的工作流软件应具各的基本功能。结合笔者的工程实践提出了基于任务模 型的工作流实现机制。第四章讨论了产品结构及其功能扩展。探讨了产品 结构的不同种类和表现形式。讨论了物料清单在联系阿) m 和皿p ；。，( m 瞰) ) 中的纽带作用。研究了产品结构的功能扩展，给出了它在工位 ：j 和工装安排中的辅助作用。最后一章讨论了产品数据管理在企业中的实施 ，步骤、注意事项等内容式 关键词：并行工程、产品数据管理、工作流、产品结构 童曼塑堂查兰兰壁堡壅 。o ( 、 a b s 打a c t t l l i s 砌d e 赫。e s 胛d 如dd a t a 础呦8 响e r 吐b a s e d0 l lc o n a 删衄咖e 舐n 岛 m s c u s s 瞄也e b a s i c l h e o f i 链础c a l t e c 妇d i o 彰柚d 唧正咖e i 如o f 】册吐 朋g i 】e f i l l g 妇姗d a 晚m 锄昭咖咖hg i v 鹊p r o 蛔d a t a m 如姆锄脚【飑陌舶c e m o d e lb a s e d o n 城翘弛m 舶西璀她d i 筑u 船瞄吐砖融t h 画崴向眦妇姐d 矗l 删0 n 积p a n s i 0 吗s t r 器瞄t i l e 姗c h 船l 曲懿曩n d 血皿i o 珊o f p 玎妯j c 【d a t am 姐叼锄脚吐 觞廿砖剐珥唧五1 1 9m 蜘no f c 0 雎珊删铡_ g i 鹏醯l 吕如d 们髑幻i l i b i 】廿l e 吲随a n d 删c a l 呲t h e 砌e i s w m m 丘、，e c h a 舯懿 c l l a 陴呲龇t h eb a c l 驴u n d ，砥c 咖哪硎捌恻髂a i l d 蜘血i m o f c 0 堪加他m 锄l g i 珊莉n gd i 黜s s 器妇p f 删嘲：i e a n d m 由c o 删o f p r 加d a 扭m 鲫叼脚n e 咄蚰潮吐l ei 驴圳孤o f 伽砌臌d 如m 蜘鹅黜e m t 。 。o 椒删画晦c 坼钾帕g i v e s t h e 托国撇删d o f p m d 如 m 鲫a g e f n e n t b a s e d o n 叽咖g i 】鸲鲥1 1 9 m 岫锄画n 鲥n gp f & 柏8 n d 岫岫d d u o e s 她c l l a 嗽曝f 砌瞄a 1 1 d 酬n gs c o p e o f l l l e d e l 啦c 1 1 a 陋 妇a k i n d o f v e n 洒删删b a s 。d 唧腧训岛g i v e s t h e 晌 劬 o l n 删c 嘶丘o m 。砒i 鸣t 0 呻h 她ha l ! 的d i 脚t h e 印p h d o r t o f o b j e 出 删i d e a s i l l 脚d a t a 瑚删删啪t l 豫删1 l i e 咖咖妫n o f 删o w b a ! ；e d 傩肌捌i l l g 胧i c l l 衄，曲，e s 妇b a s i c 缸崩帆s o f s 0 i h a m d 枷b y t h i s 咖l 咖r e ，a n dg i v e s a 妇do f 蒯咖咖蹦蛔硫b a s e d t 咄删 c o 咄i l l i n g w i f l l 删s 舯【击c a l 啪嗽c h 印时南岍d i 咖s 翳p 础c t 咖j 曲聆a l l d 缸 劬幽n 唧孤衄d i s 黜恤懒蛐a n d 蛳o f 证m 抽劬抵o f 砌 o f 删蛔训m n l b 埘1 1 9 职i m a n d e r p 唧i sd i 湖s 刚i i i 廿蠡姗瓯t h e 聊h 例i o n o f 印讪- c t 咖曲鹏m t l l e 眦a l l | 删o f w 酞刚a n d 伽l 瞅邮i s g i 啪恤蝴1 l l ep t o 岫m u 血睇血渤麟p a n 妇他出t 1 1 ei m 珊m 嘲i 日缸l 舯劬隅蛐d 撕咖咖s 玳姗s 酣i l l t h e 蛔岫魍 k qw o r d s ：g 加跚州吐朗幽鲥n 吕舯0 血dd 啦m 锄a g 印獭屯w 删b wf 姗 d n 】c 缸姑 青岛海洋大学学位论文 第一章绪论 并行工程是一种新兴的产品开发的哲理和技术，得到了普遍的关注和 重视，产品数据管理( p d m ：胁d u c td 如m 锄a g 锄e m ) 作为并行工程的 关键技术和支撑平台有较高的研究价值。本章首先阐述了并行工程的背景 和意义，提出了并行工程的体系结构和关键技术，引出m m 对支持并行 工程的重要作用和意义。接着阐述了p d m 的现状以及主要内容，讨论了 并行工程对p d m 的要求，提出若干问题，对支持并行工程的产品数据管 理参考模型的提出有重要的指导意义。本章最后阐述了本文的背景和主要 工作。 在 类进 二十一世纪的今天，随着全球经济一体化、市场多元化的 格局形成，面对日益激烈的市场竞争，各个国家，各种类型的企业，为了 提高产品质量，降低成本，缩短产品的开发周期，提供优质的服务以迎接 新的挑战和机遇纷纷寻找有效的方法。于是各种新的思想和理念不断出 现，如精良生产( h 觚卵d d u c t i ) 、敏捷带啦盏( 舢如m 砌如n 而n g ) 、供 应链管理( s 叩p bc h a 证础呦辨m 舶1 ) 等。 最初是在美国，由于在很长时期来设计部门和制造部门是独立工作， 缺少有效的协作，造成了设计周期长，设计不符合常睹要求的现象非常多。 几十年来传统的抛过墙式的工作方法“产品设计 工艺设计一 计 划调度_ 生产制造”的进行过程中会出现下面两个问题： ( 1 ) 设计出的图纸不符合制造工艺，或是根本不能实现；或是制造 工程师主观修改可能会影响产品质量；或是设计工程师和制造工程师互相 推卸责任，延误了产品交货期。 ( 2 ) 串行的工作方法需要按一定的步骤协商、讨论，按固定的程序 一步一步地执行，交叉的时间太长，很难及时、准确的反馈信息，很难保 青岛海洋大学学位论文 证新产品按时保质上市。 在这种条件下，在一系列科学管理方法和计算机工具的基础上，“并 行工程”( c o n a l r r e i me n 曲l e 响g ) 的理念诞生了。 并行工程并非一种全新的方法。早在二十年前，就有人提出这种方法， 但在当时环境下，并行工程由于多种条件的限制下不能发挥其应有的作 用。随着企业向柔性化、集成化、智能化发展，并行工程的作用才得以施 展，使企业如虎添翼。 目前，并行工程的应用已相当广泛，不仅用于军，也用于民，就行业 而言，并行工程已应用于电子计算机、商用飞机、机械、汽车制造等许多 行业：就产品而言，已从简单零件应用到复杂系统( 如飞机、计算机等产 品) 的开发，从生产批量来看，已从单件或小批量生产的产品( 如航天飞 机) 发展到大批量生产的产品( 如汽车) 。世界性的跨国公司如福特( f 0 r d ) 、 a t & t 和 乎等成功开发了并行工程的工具和技术，并在产品设计开发和 工程制造中获得有效的应用。并行工程的思想和理念在企业界和学术界引 起了极大的兴趣和关注。 并行工程对缩短产品开发周期、提高质量、降低成本有着重要意义， 是当前的研究热点之一。下面笔者从工程实践出发结合有关文献产品讨论 并行工程的基本概念和关键技术，并提出并行工程的参考模型，为产品数 据管理的引出埋下伏笔。 在美国，并行工程这一问题最早是由国防部提出的。在其第一届专题 研讨会上，对这一问题作如下定义： “并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程( 包括制 造过程和支持过程) 的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开 青岛海洋大举学位论文 始就考虑产黼整个生命周期中从概念形成碧i 产品报废处理的所有因素，龟 据矮曼、成本、避发计划窝震产要求。” 从这一个定义中我们可以明白以下几个概念： 并行工稷需要在设计中全面地考虑至d 设计及其相关过程的各种问题， 毽并 錾包含铡造过程等其绝过程。褪反，痰强疆的是敷有设诗王作要在生 产开始射完成，而不要求设计产品的同时就进行生产。 并行工程不是指同时或交错地完成设计和生产任务，而是指对产品殿 英下游过程势行设计，它并不麓随意清除令完整工程过程率现存的j 羲謦 的、向翦的传递信息的任必要阶段。 a ) 串行开发流稔 ( ) 势蜇嚣发流纛 圈1 1 串彳亍设计过程和并行设计列怨的流程对比图 黠卷| 造部门来说，劳弦过程意喏羞为获褥簸低的生产成本和最嘉的 3 脊岛潞洋大学攀位论支 产龋覆煎丽翻定新产晶的技沭要求和公差，由于铡造过程经避了严镦的论 证。著盟应矮了过瑕统计控制积全蒸覆燕管理( 残黝；稻隧 q l l a l 姆 鹾嘲籀嗣鞭糠) 王具对其进行控铡，产燕在提交牵l 遮郯 爱，产基能缀快褥 至饱和值。 并行z 疆意味饕另些耀关部门瓣现场维护、震量、枣燃秘裁造郝门 对凝产晶的设计和技术要求的毒l 定氇窍贡献，谴嚣】礁傺产丞膏好蕊保惨水 平、易维护和可测试性。这些传统上认为在产品设计过程中无足轻薰的部 门炎设诗提爨羧溅懿度量薅标，浅爽黟晶磊檬确定过程熬重要参与翥。 并行正程的产鹣开发流程将设计、锖l 造、修改丈循环分群终若干“小 簇环”，使掇美太曼及早会入产鼹开发，在产晶嚣发的较早阶段，褒更小 静循环内发魏耩解决阊蘧。采焉信患羧发布技术，旁下游过獠发布产品信 惠，利瘸预发蠢信息，下游过糕褥蘸佟好准备，及嚣重反馕意觅。实瑰并发 终避，嚣l ，l 是建绕的串纷设计过程黎莽行设黼鳆漉凝对比匿。 并嚣工程搀为一_ 静薪的理念，以鳞短设诗周裳、降蠛产品娥本、提赢 整予工俘溅技术豹过程警l a 妇彭懈协嗣工作繇壤 管理与璇譬分系统王稷设诗努系统籍遗分系统 q f 燕模 过程d f x0 盎p pr p 酗棼蓬与 磅究协调繁理湃e pe a f 臻e a xr 8 p臻淫 数蒸露 i计算枫弼络 | 黼1 2 并行工嫒瓣总体体系缨擒 青岛海洋大学学位论文 产品竞争力为目标。它是整个企业的集体行为，需要材效的管理和软硬件 支持。是以信息集成为基础，先迸的管理思想为指导，利用企业的一切潦 滚获簿最大酌效盏。基蓠瓣支持著毒亍工程的框絮模型谤法不，笔者结合 蒋关文献和项耳实践，提出一种并行工程的总体体系结构，谨供参考，如 上图1 2 所示。 基子王豫流技术的过程管璎耘致朗醯瞄嚣协溺工作嚣凌是著行王程的 控制鄹实现屡，通避工豫流管理技术对作业的控制和l 。t u s 触搬s 创造协阉 正作的环境兜成团队成员之间的交流和合作实现并行工程的备项工作。 管理与质量分系统；应用计算梳手段髯争集成产品开发醋陵( 粉) 产 潞开发过程进行管理秘控制；剿用先进的建模王舆仿莫工作漉程，优化过 程，协调各部门之间的工作。通过质量功能配置的方法保证用户需求在产 晶开发阶段樗到满足。 王程设诗分系统：数e 融零信息集成和c 毒d 醇盎e 懿盎糟酡矗必基醛， 扩展面向装配的设计( 1 a ) 瓤面向制造的设计( d 】m d ) 功能；基于s 1 l 舻 标准并利用计算机工具支持产品的概念设计、结构设计、详细设计和工芑 过程竣诗，赛现全数字纯产品定义。 制造分系统：加工并装配出合格的机械结构件。该分系统作为并行工 程的最终加工环境，为设计开发提供制造系统资源模型并介入设计时期 的决策。 支持环境分系统：利用残) m 系统构造产品舞发圈队，共享产品数据 平台：建立客户机服务器( c h 咖，s 啊) 结构的计算机系统和广域网络 环境，使异地分布的产晶开发 i 气伍髓够遥过既) m 和群组协同工作系统进 行协撵完成产品秀发。 并行工程是一种产龋开发的新的哲理和方法，要成功地实施并行忑 程。需要全丽地、系统地实行方法学上的需要。并行工程的实施徽大程度 上依赖于餍密的诗划，完善的部署，有力的领导，恧不象其他技本仅是俊 青岛海洋大学学位论文 靠资金的大量投入。实际上，并行工程成功与否的关键是能否实现正确的 管理方法、组织人事和工程工具、技术、方法的精心组合，下面笔者谈一 谈实施并行工程的部分关键技术： ( 1 ) 产品数据管理( p d m ) 咒i m 是一种平台和框架技术，它能够提供一种结构化方法，有效地、 有规则地存取、集成、管理、控制产品数据和数据的使用流程。 p 【) m 系统支持技术包括：大容量数据存储、工作流管理、远程数据 管理系统( i u 强b ) 、图形与图象转换、分布式网络环境、a 嫱眺e 九憎计 算机结构、友好的用户界面、数据完整性和并发控制。 基本功能主要如下：电子仓库、产品结构定义、配置管理、工作流管 理、组织资源管理、文档管理等。 ( 2 ) 群组协同工作框架 基于客户服务器结构的协同工作平台，客户服务器这种结构体系的 出现，使用户在访问数据时，客户端首先向服务器发出访问请求，服务器 根据请求对数据库中的数据进行相关处理，并将处理结构返回客户端。这 种模式充分利用了服务器的处理能力，提高了系统的柔性。 先进的通讯手段，如e 衄a i l 、多媒体会议、电子论坛等，并行工程需 要协同开发团队经常保持联系，往往由于时间或空间上的原因，团队成员 很难同时召集在一起，所以提供e 锄a j l 、多媒体会议、电子论坛等交流媒 体是必须的。 先进的管理手段，如工作流管理、项目协调板、电子评审等，并行工 程管理的项目多，人员分属与不同的部门，必须要进行有效的管理和协调， 工作流管理、项目协调板、电子评审对于并行工程的顺利实施很有帮助。 ( 3 ) 数字化定义与信息集成 并行工程是需要部门参与才能顺利的实施，不同的部门的技术人员所 需要的信息是不同，他们只关心与之相关的信息，国际上已提出许多标准， 其中s t e p 标准目前较为普遍，它是中间标准层，其他的模型向它转化， 再由它转化成各个部门所需的视图。并行工程的主要目的之一是缩短产品 的设计周期，基于特征的g 奴慨【等设计工具有助于尽可能的增加预发 毒惑海洋太学学位论文 布，提蹇并行度。 ( 4 ) 质遗功能配置( q f d i ：f u n 砸o n 脯p l o y m e n t ) q d 是种把用户需求作为最终质量保证因素并映射到产品开发活动 去鲮系统纯方法，它逶避对产鹣并发器逯程的基本元素、基本事搏、基本 活动的分析及它们之间关系的描述，实现对产品模型中涉及用户最终要球 的因素进行控制，以保证最大限度地满足用户需求。它利用一系歹关系矩 簿( 震釜震) 来搐述土蕊酶这些关系，把瘸户需求转换成一系列搿检查、 聪操作的事传、活动或攒标。 1 3 产晶数据管理( h ) m ) 宿婚肇出、现状与主要内容 产品数据管理是从工程实践中产生和发展起来，随着计算机技术的发 展和普及，发挥着越来越重要的意义，本节从它产生的必然性出发，探讨 了它的瑶获释主要内容。系统黥奔绥了产繇数撬管理的主要功能，俸褒了 作为支持荠行工程的框絮技术的重要作用。 随着企业信息化程度的提高，企业的数据管理成为越来越迫切的阀 趱。d 技术的诞生使删抛开了圈纸和丁字尺，面鞋高效、高质量盼 砖产品进行数字化鳇定义。电子他鳇设计学段对图纸警理煞凄量鸯着更褰 的要求。睫澍企业规模的扩大，产品种类的增多，开发周期的缩短，要聪 对产品的文档、图纸等数据文件的管理提出更高的要求。工程师们希望在 疆确斡黠滴、正确静地患我爨正确酌数据。隧着产蘸个性纯熬发装，造裁 产品的神类数量葚量常庞大，然顾它们许多都是从晕中基本型巾引伸出来的 交型产品。简单的如不阑的客户对汽车的颜色有着不同的要求，但不同的 需求会导致不同的配置，影响物料清单的缝成、生产计划的安j 。翔俺管 理这一系列化的产晶? 企业的产品薅发过程往缝要经过多次反复迭带过 程，图纸通常要经过一系列改燮，如何保证制造工程师和设计工稷师是获 青岛海洋大学学位论文 得一致的数据? 随着开发队伍的扩大，开发项目的增多，如何有效的管理、 控制和按期保质的开发出产品? 产品数据管理正是在这种背景和前提下产生的，它最早出现在八十年 代早期，是为了解决工程图纸、文档数量多、管理难的问题，然后在产品 开发过程的三个领域逐渐扩展： ( 1 ) 电子文档管理：管理与产品相关的图纸、数据和与产品过程相 关的数据，这是p d m 技术的一个最基本、最成熟的部分，它提供文档的生 成、编辑、出入库等操作，提供安全机制保证数据的安全性。可以屏蔽用 户的物理位置，进行全局存储，迅速访问全局资源。 ( 2 ) 产品结构和配置管理：以产品的物料清单( b o m ) 为核心，把 产品相关的数据集中起来统一进行管理。它包括结构生成、结构变化、数 据跟踪、产品系列化、产品实例化等功能。对于杂乱无章工程数据的组 织和浏览，产品的追踪和控制，产品的更改部很有帮助。 ( 3 ) 工作流管理：利用流程的思想协调、控制各个职能部门之间的 工作。它的出现等于在工程设计、制造、管理等各个自动化孤岛之间架起 桥梁，在企业的设计、生产、管理中发挥着越来越重要的作用。 既) m 技术的研究和应用在国内外已相当普遍，目前全球范围内商品 化软件有上百种，象m 嘲p h a 公司的m 哟p h a ，) 凡好公司的讧a n ， p 1 公司的珂d 矗血，山哟d e 出公司的w b d t 。p d m 的应用领域十分广 泛，包括机械、电子、汽车、航空僦天以及非髑造业中。阻) m 的发展范 围除了美国和欧洲外，在其他地区也发展的非常迅速。它在文档管理、结 构管理、流程控制等方面得到广泛使用，是支持并行工程的框架平台。 我国从九十年代初也开始研究和发展咒i m 技术，8 6 3 ，i ：m 岱项目指南 也把阳m 作为重大关键技术进行研究。各高校、研究所也投入较大的精 力进行h 胤i 研究和应用工作。但总体来说，我国的既) m 技术还基本处于 初级阶段，有许多问题值得我们去探究，需要建立一种符合中国企业特色 毒蒜海洋丈学学缀论文 懿产鼎数摄管理模式。 嗍系统给企业提供了种机制，使之能对与产品相关的信息进行 管理鞫控制。c 王稻& 纽公司撩羧m 瀣。r 夜琢瓤蛐一文书给残瓣 僖出了蠡下定义：“残默是种曩寨管理所翥与产品摇关慧怠( 龟摆零件 信息、配置、文档、a 文件、结构、权限倍息等) 和所有与产品棚关 过程( 包括过程定义和管理) 的技术。”在这里p i ) m 不仅管理产品数据， 嚣显管理与产晶糍关匏过程数摇；不仅营建设计信息，雨量管理与产晶糨 关的所有信息。搬据e 逃定义并作相应扩展，归纳综合出艘) m 的主要功 能如下： ( 1 电子仓库璃魏( 毯e c l 潮巍魄馥) ：毫予惫瘁是疆) m 最基本的功 能。它提供生残、存储、查询、控制存取、恢复、编辍所存与产潞相关灼 数据。并记录与产品相关的数据对皴的历史及通用文件。利用先进的计算 枧、数据库技术淹鬻户和应鬻之阁静数据传递提供一种裣蠢验证簪段，徐 涯系统静安全挂。客户德务器式结构体系、势布式数撂瘁、全髑信息模 型的建立容许用户迅速访问企业的产品信息，耐不必考虑用户和数据的物 理位麓。 ( 2 ) 王俸流或过程警理功麓( w 碡蹬辩甜羚d 。e 豁麓黼窘窭删) ：它 是用来定义翻控制人们怠8 建秘修改数据的方法，生要管理当一个用户对数 据进行活动时的结果，对象之间的数据流动以及在一个项嚣的生命周期内 罪踪所有事务稀数据活动。它给纷繁复杂携设计活动摄供了控制手段，为 产丞嚣发过程的盎动管理提供了缳涯。王作流蟹理的动态性、灵滔性有效 的支掩了企业产龋开发过程的动态冀组，以获褥最大的效益。 ( 3 ) 缮构管理功煞( s 缸咖m 锄a g e 础j n t ) ：它容许生成、命名、导 兢器橱靛结构酶产品数据集，殴匿尚对象鲮恩想舞搔导对数援巢进李亍操 纵。多级的编制一对一、一对多的产品对苏关鏊以及控镪麟予关系的产品 结构对象，进行标准亿、系列化的管理。这种能力通常通过个遇用韵可 露造产晶的结稳颂( 蠢# 物辩渍单) 实现的。 4 ) 熬鐾管理功裁( c c 攫l 螽g l l 聪燃o l lm 鼬a g 嗣凇e 啦) ：它是以电子仓库为 底层支持，以系列化产品的相关数据作为管理对象。以产品的物料清单 青岛海洋大学学位论文 ( b o m ) 为其核心，把定义最终产品的所有数据和工程文档联系起来， 实现产品数据的组织、控制和管理，并在一定目标或规则约束下向用户或 应用系统提供产品结构的不同视图和描述。 ( 5 ) 项目管理功能( 喇e c tm 如a g 锄e n t ) ：解决并行工程环境下任务 多、资源紧的情况，有效的协调和控制项目的执行，反馈项目的状态信息。 它主要包括任务和资源的分配、项目的协调和监控、项目的评价等功能。 强的项目管理能够给管理者提供到每分钟项目和活动的状态信息，通过 p d m 与流行的项目管理软件包相集成，还可获得资源规划和重要路径报告 能力，项目管理现已成为并行工程的一个重要功能。 ( 6 ) 接口和集成功能( i n l e 血锄di n t e g r a t i 锄) ：在c 飘b 环境下， 信息的集成是以准确性和稳定性为基础的。在我们进行设计时非常重视系 统的开放性。要能提供接口和a p l 支持系统的集成和二次开发。为了使不 同的应用系统之间能够共享信息以及对应用系统所产生的数据进行统一的 管理，就必须把外部应用系统“封装”到p d m 系统之中，并可以在p d m 环境下运行，保证数据源的唯性。 并行工程实旌要求多功能开发团队协同有效、快速地开发出高质量的 产品，需要制造、销售、管理等部门在产品开发的早期就参与进来。这种 协同工作的工作模式是一种全新的概念，和传统的工作模式有很大区别， 在实施过程中会有这样或那样的问题。那么要能使功能开发团队( 并行工 程的直接执行者) 有效地开展工作，必须解决以下几个问题： ( 1 ) 提供一个统一的产品开发模型，向工程设计、制造、销售等部 门映射不同的视图，确保产品开发的一至t 性，保证不同的部门只得到它所 关心的数据，避免数据冗余带来的负作用。 ( 2 ) 随着企业向集团化和国际化方向发展，电子文档数量的呈几何 级数增长，计算机、网络技术的发展使异构的平台之间能够自由进行存取， 如何管理和控制这么多的数据，使正确的人在正确的地点在正确的时候找 青翁海洋大举学位论文 蒯正确的数播，成为一个遥切酌问题。 ( 3 ) 王程项臻静增多，羚发人员魄缺乏，设各熟不足，使共行过毽 执行过程中需要强有力的管理和协调，解决冲突和矛盾。如何有效地组织 产品开发队伍? 如何监督产品的开发进度? 重日何有效、合理酌分配资源都 怒覆l 嶷在我钠嚣嚣的逵切海题。 ( 4 ) 激烈的市场经济使企业的生产模式转变为市场导向型，客户化 的、商晶化的商品需求，产品的种类不断膨胀。但是产品之间总会有这样 或器样的联系，翔俺奢蔑墙进行组缀和合理的琵蓑，如舞按耀户要求迅速 的投入生产? ( 5 ) 随瞢全球市场的形成，异地设计、配套生产、动态联盟成为一 个发展趋势，褥络和计算枫技术的发震使位子不阉国家的设计久荧冒浚协 弱进行设计，充分剩用务皇的优势髑力量，缩短产品开发周期，降低成本。 如何有效、快速组织开发，迎接新的市场挑战? 从国内外的有关资枣； 和项爵实践中，我们发瑰残靖证正是提供了一种 框架技术，剩震现今懿计算罄谤芝本、管理憨怒构造实蕤并行忑程熬运行醛 境，是一种使能技术，能麟解决上述问题。硒i m 为产品整个生命周期需 瓣服务，从产品概念设计开始、原型制造，一直到用户服务，提供大量的 技术去支持并幸亍工程。 隧企韭信意纯程凄黪：野震襄深入，越来越多媳企娩意识剃先避的计算 机技术对于提高企业综合素质潮捕掘市场机遇的能力的重要意义。在高校 和研究所的大力推动下，我豳现代集成制造系统c ：m 略( c c 嘞湘p 嘶叫 融辨埔曝醚销函瞄函珏g 姆蹴藏) 王携褥龚了摇当程度盼普及爨发袋，取褥 了梗当好的经济效益。鞭羝i 俘为c 飘悠的重要单元技术和支持并行工程的 框架技术得到了普遍的重视，它直接解决了产品数据的共享、人员的协调 叛及过程控翱闭纛，扶焉解决了缩短产品歼发周期、降低成本、全蟊爱囊 管理等重要| 羽题。但它毕竟是近几年才出现的蟒新的技术，嗣内已经开始 青岛海洋大学学位论文 应用但缺乏理论框架的指导，特别是在支持并行工程等新的制造业运行模 式时还存在许多问题和争议，需要做大量的研究。 笔者研究生阶段一直从事与c m 悠工程相关的企业信息化的学习和研 究，参加了8 6 3 c 腑s 示范工程青岛整流器厂c 蛳s 总体规划以及p d m 分系统的设计和开发工作，并帮助实施了海尔模具产品数据管理系统和维 坊巨力集团产品数据管理系统。 在结合工程实践和理论知识的基础e ，研究和探讨了既) m 作为支持 并行工程框架技术的理论框架和相关技术，并作有关的延伸和扩展。笔者 所做的工作主要分两部分。第部分是理论部分：笔者提出的基于并行工 程的参考模型，它从工程应用和软件工程的角度出发，屏弃了以往模型中 重理论而轻工程应用的不足，新增加了支持并行工程的特点如多方位的映 射机制，是现今笔者所见的文献中所没有的。此外，笔者还从项目实践中 总结和归纳出来全生命周期的版本管理、基于任务模型的工作流实现机 制、产品结构关系在工位和工装中的扩展应用等产品数据管理的新的功能 扩展。第二部分是实践部分：笔者参加了青岛整流器厂c 瓢b 工程总体规 划以及p e ) m 分系统的项目设计和开发工作，并以上述理论部分为依据成 功的完成了软件开发工作。这一部分的工作作为理论部分的实例说明在全 文展开。文章的组织结构如下。 第一章首先阐述了并行工程的重要意义和关键技术，然后说明p e m 作为并行工程的支撑技术的重要作用以及产品数据管理技术的觋献与主要 内容，讨论了并行工程对产品数据管理的要求。 第二章提出了基于并行工程的产品数据管理的参考模型。该模型包括 服务层、核心功能层、扩展应用层、视图映射层四层，并结合笔者开发的 p d m 系统对每一层作了详尽的讨论。任何p d m 领域的活动都可归结到参 考模型的某一层上，对我们的研究和开发有一定的参考和指导作用。 第三章讨论了c 惦工程的关键使能技术工作流管理技术在 p i ) m 中的应用，讨论了工作流管理技术的基本体系结构以及支持并行设 计的工作流软件的基本功能，结合工程实践提出基于任务模型的工作流实 现机制。 青岛海洋大学学位论文 第熙章讨论了产品数据管理的中心产品结构以及其功能扩展；讨 论了产品结构杠位和工装安排中的应用；阐述了产品结构的备种转化以 及意义，产品缩构在耀) m 和琢p ( 徽) 集成串静重要作用。 第五章结会笔者在企鼗中实施实践阐述了p 燃实旅的原则、步骤以 及注意事项。 青岛潍洋大学学位论文 第二章基徽工程的产晶数据管理参考模整 产品数据管理软件目前已得到相当广泛的应用，它的主要功能融得到 普遍认同，僮一壹缺乏统一模登豹指譬，学术界对模鍪l 簇次的鲻分鞍界定 存在较大的争议。憝者提如一矛中基予并行工程的产品数据管理的参考模 型，从工程应用和软件工程的角度划分它的层次，并结合笔者所作的工程 实践对每层次作了详尽的探讨，试图明晰产品数据管瑗( p d m ) 作为支 持并行工程的框架技术嚣舆釜的孩心功能秘舞既技拳。笔者还探讨了全生 命周期的版本管理和斌向对象的思想在产品数据管理中的应用。 产晶数据管理的对象是产品数据及其相关过程的数据，是企业支持并 行工程鹃框絮技拳。在阐述圈m 酶参考模型之嚣，首先来翳晰它酶尼个 基本概念。这些基本概念露勘于我们理解残 m 所涉及的范围，更好地理 解艘) m 的核心功能。 ( 1 ) 产晶数据；砭) m 中的产品数籀是指与产品稻关的数字仡信息。 按照其存l 凄形式大致分力两类：类是与产黥握美的数攘，翔会民艾本、 c a d 设计图、f e m 分析结果报告、c 渊m 编制的n c 程序、材料清单以及 与产品稻关的财务、人事、情报、质置等数据：另一类怒与过程相关的数 据如宰擞单、批准逶躲书、开工遁熟书等。并行王程下的数据镑理应能霹 产融开发过程中的所有数掇、文档进行管理，是个全集。 ( 2 ) 项圈：项目一般是指产品从抽象的概念划详细的方案直到最终 产形成酶过程牵所进行蘸一系鳓活动韵总称。在遨差我融把顼蟊酶溉念作 延 枣，项目也可看作是在并行环境下产品开发生命周期内的有关部门进行 某方面工作的不同的产品开发过程。对项圈的划分可根据具体的情况而 定，街l 懿在一个产晶设计牵，可将各个零件酌设计对应予一个项蟊，蠢在 一个零件设计生产中，项盟露划分为设诗、王艺、检测等 见翔2 。1 ) 。这 篱岛海洋大学学位论文 种结构的划分便于管理和控制，符合并行工程团队协闻工作的模式。 霉2 1 颂嚣分瓣层次示意圈 ( 3 ) 版本；在产晶的设计过程中，经常要对产品数据进行修改、卒 充，为了管理上的方便，我们提出版本的概念，这样利用版本可以控镧或 优化产品信息的生成，另外还可以利用版本来取消设计者错误的更改。在 捺周设计环境中，对周设计对象，不同领域的专家考虑的出发点是不一 样的，就会导致统一设计对象有多令设计者产晶憋多个版本。如在一个零 件设计中，c 周睁工程筛对c 矗d 工程师的图纸作修改慧霓使之符合嚣l 遣 性，这样就形成了零件的另一个版本。在客户亿生产的前撬下，穰多产品 都是在原有的基础上稍作修改而产生的，这样在旧版本的基础上就产生了 耪的版本。 ( 毒) 携图；在支持并缸程麴协同工作的框架技术中，不同的部门 的入爨都要协同参加开发王作，产晶所氢含豹数据十分广泛，不凰豹郝门 也只关心他们所需要酶数弦，如设计部门器关心产晶的技术数据，舞| 务部 门只关心资金数据，供应部门鲐厶与原材料相关的数据，稚们表现高产品 不同的屡次的特性，这种从不同屡次抽象出产品的不同特性的数据集称之 恐视图。视图还可向下分为子视图，如不同方向的工程师对所需产品数据 屡次是不攘阉的，设计工稷烬霹熊爨要a 缈实体造型、商艰元分析方面 的数据，制造工程黼要l 可能关心鸯嚣工指令、王装指令等。 ( 5 ) 生命周期：任何拳物都有它生产、发展、淆亡的过程，产黯也 膏岛海洋大学学位论文 不例外，它已有产生、发展、消亡的过程，这就是产品的概念弗成、详细 设计、样龉试制、貔羹生产、圈羧、摄废这样个流程，我们把它称为产 品的生命周期。认识到这一点，我l f 】就w 以按生命周期的一些法则对产品 的形成、发展过程进行相关处理和运算。 段) m 作为支持并行工程的框架技术，必须要求具有集成性、开放性 和糍对独立性，它有饕塞身游体系结搀。目蔫学寒赛已基零一致认圈嬲 的基本功能，但对它的模型体系说法不一。笔者从c 飘悠项目的实践出发， 总结了鼢m 的关键技术、基本功能以及和其他c 胁幅模块的集威特性， 提悫一种萋手势行工程鳆产鑫数据管理参考模獾，潋供参考( 觅圈2 2 。 视图映射层 产鼯视圈过程视图组织视图资源视图 f扩装痘蘑层 攘，璃瞧层 项目管理图文档篱理产品结构和配置瞥理工作流管理其他 服务层( 网络、计算机、数据库) 服务爝是指异构的计算机平台、网络和数据库，主要为上三层提供支 持，数据瘁主要对元数据( m 瞻d 溆) 进行管邂，嚣阏络主要为该框絮酶 客户服务器的体系结构提供支持。在我们给企业实施中所用的具构计算 机和操作系统包括鼠飙，! 斌翻c j s 、s ( 眦烈x 、礤彻3 、p ( 搦钿幽懈。网络 霸通信凌t 议用l s 闲、d 壤、怒m ，局域靖掰e l j 溆粥t 、k 刭玲协议。 数据库我们壤据企业的大小朔实力一般选用关系数据窿q 溅8 ，和氧瑟 毒岛海洋大学攀谴豫文 s 7 。0 e 核心功能聪：这是数据痒管理的楱心层，利用面向对象的思想对产品 数据集中、统管理，是支持扩腱应用层的运行基础，它把服务层( 网络、 搡作系统、数据库) 进行群蔽。幂l 用图形纯懿对象测览器 锄凇b l 黼程) 进行管理，用户可以方便地进行增、删、查询等操作。对象管理思想的引 入方便了查询，建立数据对象之间的联系。宦主要有以下几个部分组成： 项謦管理、图文档管蓬、产品结构释醚羞管壤、z 俸流管理、菇惑l 的其 她魏能。 扩展应用胺：扩展应用层构筑在楔心功能层之上，提供着与应用集成 的接口，最终形成企业级的咒i m ，它分为i 个层次：工具封装、信息集 成耩瘟鬟集成。王其封装指透邀嚣发接墨将应用忑具捧必一个整体嵌入 鼬m 体系，如各种软件的内嵌。信息集成是指h ) m 和威用系统在统规 划的数掭结构基础上共享俯息。应用集成是指实现应用系统和姐) m 系统 之闻双良曝作。 视豳映射联：这一层是班羝 乍戈并行正醒曼持框架的映毫寸机制。并 行正程要求肼的协同工作，如何有效的抽象出不问层次的数据是这层 要完成的主要动麓。映射盼范围楚产晶数据耧产品相关的过程数据，它毯 搔耀个方蘑：产品视图、过程视图、缎织视图、资源视图，有效的支持金 业级既) m 的爽施。 核心功能层是靴) m 最重癸的个层次，该层次的强弱直接关系到 p 礴畦系统的警毽范围鞠实现程发。它主要包括：顼嚣管理、醋文档管理、 产燕结橡与配鬻管璎、工始流瞽理等，它0 1 慝为： 充、相互配会，驱动着 产品数撅管理的有效的进彳亍。 2 囊l 项霹管理 1 7 青岛海洋大学学位论文 项目管理是p d m 的核心功能之一。由于并行工程环境下产品开发任 务多，交货期通常很短，多功能开发小组协同工作时，没有一个合理、有 效的项目管理进行监控，将很难即时、优质的完成开发任务。 项目管理有如下几个功能： ( 1 ) 组成团队：从各部门组织力量构成协同产品开发团队( y r ) ， 并行工程需要企业的各部门甚至客户的参与，需要从相关部门合理的组织 人力并赋予相应的权限和职责。 ( 2 ) 进行任务分解：将父任务分解成子任务，通过任务逐层分派， 有效的明确了权利和责任，监控小组成员完成相应的任务。 ( 3 ) 项目资源的分配：协同工作小组进行工作时需要相应的工作条 件和一定的设备，在任务分解的同时要分配一定的资源，确保协同工作小 组顺利的开展工作。 ( 4 ) 发生冲突时进行协调、仲裁：协同工作小组工作的特点是并行 性和开发周期短，开发过程中总会产生矛盾和冲突，项目管理要能提供有 效的协调和仲裁机制，保证项目顺利的进行。 ( 5 ) 对项目小组成员工作情况、业绩进行评价：为提高协同工作小 组的工作积极性，有必要进行合理的奖赏，对项目小组工作成绩要进行准 确的记录和有效的评价并作为奖罚的依据。 跨部门项目小组的组成：企业里要有效的实行并行工程，必须要组织 跨部门的协同工作小组。下面笔者结合青岛整流器厂的项目实践谈一谈如 何组建协同工作小组。我们根据整流器厂的产品特色组成这样的产品开发 小组：组长一名( 一般由具有丰富经验的高工担任) ，主任机械设计员一 名、主任电器设计员一名、工艺员一名( 由于该厂的工艺较为简单，该名 工艺员往往在另外一个小组里兼任工艺员) 、一般设计人员两名。跨部门 的协调工作小组受企业并行工程领导小组领导，负责项目产品设计、工艺 工装设计到产品试制的全过程。根据企业特色，每个开发小组还和质量、 销售、供应部门的一名成员保持协作配对关系，参与产品的开发，这些人 员平时仍在本部门工作，及时提供所需信息，定期开碰头会，提供参考意 见，并获得一定奖励。 青岛海洋大学学位论文 在我们开发的p 【) m 软件中，首先要进行项目设置，要输入它的项目 名称、项目代号、负责人、项目路径、类型、开始日期、结束日期等信息， 进行项目初始化( 见图2 3 ) 图2 3 项目初始化 项目初始化之后，要进行项目资源的分配，将符合条件的人从各部门 调出来参加该项目，同时对参加项目的人员进行角色分配我们将参加项目 的人员划分为以下不同的角色：项目负责人、设计人员、校对、审核、工 艺、标准化、审定。不同的角色在h ) m 系统中的具有不同的权限。如只 有设计人员才能改动图纸，并且只能改动自己设计的图纸，校对、工艺等 角色只有浏览的权限，不能改动。 我们根据整流器厂项目多，变型产品多，开发周期短的特点，给他们 设计套多项目管理方案。根据开发产品系列的不同，将整流器厂的4 - 5 个产品开发小组划分成两个开发大组( 见图2 4 ) 。在每一个开发大组里， 根据项目的重要性将每个项目小组的项目负责人赋予一定的权力系数，如 图中开发大组1 中开发小组1 1 的权限系数是最大的，开发小组1 3 的权限 系数是最小的。当开发大组内的开发小组之间发生资源竞争时，权力系数 大的项目负责 、有权进行裁决。实践中发现这种方法十分便于管理。 青岛海洋大学学位论文 l l 一一童一 一。毫一一 至互|l 堕町 实施并行工程的项目管理后，企业产品开发速度明显加快，后续过程 参与产品的早期设计讨论，及时反馈发现的问题，使产品能以较快的速度 秀发出来。团队式魄缀缓方式绘袋曼竣较大的积极性，专| 毫凄快速静并发是 整个团队的共同目标，开发小组的成员和他们原先的部门有着予丝万缕的 联系，当发现问题时，能够较好的利用部门的力量解决问题。实施项目管 理瑟，金照韵镶导、研究所领导麓够方便、及时的了解项目的开展情况， 实时地进行监控。 般) m 是从图文档管理中发展起来的，工数档蟹理是p d m 的核心动 能之一，它的主要任务是管理和产品相关的数据，并提供各种手段便于各 项搽作。舆体懿诞它管理懿文橙宥滋下类舅| j ：实俸模登和有限元分析文件， 口峨憾、删娅格式的文件，重a j 宦s 檬准格式的图形文馋，猕腮、诬、的( 、 1 a 、g 磷格式的图象文件，d 汀、d ( ) c 格式的文本文件。 匿文档管理的主簧功髓如下； ( 1 ) 图文档螅游览、梭囊、编辑、删除；丰攒残斌l 系统嚣要能够 鹜 毒蕊海洋大学学位论文 方便媳测览图纸，在系统内激活应弼软伴，根据摆应灼权隈进行缡辑、删 除等操作，能够根据图档的有关属性进行检索。我们的p e i m 软件可以浏 览豫oe 、u g 、e 陋盼、d x f 等多种类型的圈形文件，能够根据有关属 性热烫文摧号、龟建者、蜀勰等进行查诲，并裰据鼹声熬翁色决定用户是 否有编辑、删除等操作权限，权限不够的提醒用户申请权限i 图2 5 是图 文档瞥理主界面。 爱2 i s 爱文挡管理圭雾疆 ( 2 ) 图文档的入障出库：设计者完成工作后，可以进行入席操作。 躺篱“入痒”裁是摆把本地懿交律菱裁一份存储刭服务器上，圊羹尊文 串浚 态改为入库状态。出库是入库的逆过程，是把文件从服务器中复制份到 本地，同时文件状态改为出库状态。文档出入库期间，其他用户只能浏览 不能修改，在我翻盼软络孛称之为镬定获态。 ( 3 ) 零 掌、标准传管理：企业进行产品设计时，因为产晶的开发逶 常有定的继承性，零件的设计往往有它的原型，稍加改动成根本不改动 就可以应用，所戳零部 牛的管理相当重要，我 f j 根据产品韵系列分为大类， 青岛海洋大学学位论文 每一大类再根据功能、结构的不同蒜划分成亚类，逐层分类，从蔼使企 业所有零部件的结构对象按照一种易跟踪的分层网络结构进行组织安排。 对经常弓| 震懿零蘸孝粼】怒它鲻为厂檬件、外构件一起进行管灌。 ( 4 ) 工摆文档的分类管理；产品数据包括的范围十分广泛，不仅要 有圈纸管理，并且还有大量的文档信息需要镣理，它们和图纸信息起构 戒赘个生命周期酶竞整数据。在我们的班) m 软件中文档信息包括会议纪 要、通知、交流文件、技术资料、出厂文件、贾鳃信息、制造信息，粪芝较 为完整地表达产品全生命周期的数据，支持的文件类型有加哟c a d 文件、 贼文档、强嫩文件、b 潮文件、咖p o 妇文件( 觅圈2 6 ) 。 鬻2 6p d m 支持的文件类型 ( 5 ) 扫描与图形处理：企业会经常遇到来图加工类的项目，需要将 图纸输入副既) m 数据库中。可以采用扫描与图形处理的方式，管理该类 图纸，将耀纸捂接后经翱关处理，毖手互酶方式极大酶撬离了墨俸效率。 对予使用班) m 软件较迟的老企业，会现存大量的褥价值的旧嬲纸，可利 用该方法进行入库。 在我翻开发翡p 觏谨系统中舆备缀强的凿文档管理能力，潋产品系列 受变线，具有上述的务项功能，势有根摆用户不同的身份确定誉同门户界 面的特点。用户登陆厝，系统根据用户的角色，确寇不同的图文档管理主 赛甏，系统辗爨惩户身份校限决定舔户静揉作、浏览范围，如总工程师可 毒毫海洋大学擘蕴论文 教浏览新有的圈文档，设计员可以测菱与项闲相关麓图文档，并胃梭据需 要趣管理员申请特定图纸的浏览。这矛中门户舆西可以使用户集中于它所要 完成的工作，减少不必要的干扰，防止误操作，并利于数据保密。所有与 产晶结构树相关的搽作都需要经过操作者在项胬中酶角色和顼篝所处的状 态嚣级验迁，确定操作者是否具篱楣威的权限，如工艺员不能进行设计图 纸的增删操作，项目进入提交状态后所有与产品结构树相关的改动都被禁 止。这样可迸一步确保结构树的完整穗和安龛性。 一个产品掰苞含的数搽冒能宥足十万条乏多翔飞祝的零部件，产晶数 据的管理、浏览很礁有序的进行，在几万个数据中寻找个零件的数据宛 如大海中捞针样的困难。产品结构管理以树型结构的方式对产品相关的 数据进行管理，能够清晰、髓了的进稽查诲、浏赞等操作，并盏簸移实现 摆织的产晶和零部件的戆选和缌装，实觋类或一个产鼹系列的管璎，它 的主要功能如下： ( 1 ) 产品结构的生成和维护：产品的数据随着过程的进行而不断产 生懿，隧着顼毽分配、钰务分解、轻势完残，产燕数据蚕敝黧产品续搀懿 上的相应位置相挂，结构树不断的丰富和完整。产品结构树要能够描述以 下几方面信息：a 、产品、部件、组件、零件及其对应文档的关系；b 、产 品功骞乏结梅与功窘蓦说明