（机械制造及其自动化专业论文）基于teamcenter+engineering的机电产品数据管理系统研究与实现.pdf

摘要 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 l d ) 是一项较为成熟管理思想 和技术，它依托当前迅猛发展的信息技术，结合管理知识对产品相关信息( 电 子文档，数字化文件，数据库记录，等等) 和产品开发相关过程( 工作流程及 更改流程等等) 进行管理的技术。然而当今市场上的p d m 系统多专注于机械产 品的数据管理及对其开发过程的支持，如零部件结构均按它们之间的装配关系 来组织。但是现今产品日益复杂化，智能化，其中使用到了越来越多的电子原 器件，这些电子器件由硬件和软件构成，其间相互紧密联系。但这种联系在如 今的p d m 系统中尚未能表达出来，更不用说有效管理，由此造成了机电产品开 发过程中的许多问题。 本文使用三层v 模型对机电产品开发过程进行了分析，明确每个开发阶段 对产品数据管理的要求，并由此建立了一个机电产品系统结构和产品集成的逻 辑模型，并用u 扎2 将整个模型描绘出来。之后在对t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统进行分析研究的基础上进行配置及二次开发，将整个机电产品数据管理模 型在t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 中实现，研究开发了一个基于t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 平台的机电产品数据管理的原型系统，该系统成功实现了对其中的 电子元器件的描述，克服了之前p o m 系统中元器件数据没有关联，数据孤岛等 弊端。在最后。用汽车的刹车系统来验证整个原型系统的实际效果。验证表明， 该原型系统达到了预期功能目标。 关键词：p d m ，t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g ，三层v 模型，眦。2 ，机电产品 p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) i sam a t u r e dm a n a g e m e n ti d e a sa n dt e c h n o l o g y , w h i c hb a s e do nc u r r e n tr a p i dd e v e l o p m e n t si ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , i nc o n j u n c t i o n w i t ht h er e l e v a n tk n o w l e d g eo np r o d u c ti n f o r m a t i o n ( e l e c t r o n i cf i l e s ，d i g i t a lf i l e s ， d a t a b a s er e c o r d s ，e t c ) a n dr e l a t e dp n x h c td e v e l o p m e n tp r o c e s s ( w o r k f t o wa n d p r o c e s sc h a n g e s ，e t c ) f o rt h em a n a g e m e n to ft e c h n o l o g y b u tt h et o d a y sp d m s y s t e m so nt h em a r k e t a r ef o c u s e do nm e c h a n i c a lp r o d u c td a t am a n a g e m e n ta n di i t s d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，a n do r g a n i z e dc o m p o n e n t sa c c o r d i n g t ot h e i rr e l a t i o n s h i pt ot h e a s s e m b l yo r g a n i z 靠o n s b u tt o d a y si n c r e a s i n g l yc o m p l e x i t ya n di n t e l l i g e n c eo f p r o d u c t s ，w h i c hu s e dt oag r o w i n g n u m b e ro f e l e c t r o n i cc o m p o n e n t s ，t h e s ee l e c t r o n i c d e v i c e sc o m p o s e do ft h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r e , w h i c hc l o s e l yi n t e r r e l a t e d b u tn o w s u c hal i n ki nt h ep d ms y s t e m sh a v en o tb e e na b l et oe x p r e s s ，n o tt om e n t i o nt h e e f f e c t i v em a n a g e m e n ta n dr e s u l t i n gm a n yo f t h ep r o b l e m si nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s o f e l e c t r o m e c h a n i c a lp r o d u c t s i nt h i sp a p e r , w eh a v et h ed e v e l o p m e n tm d c c s so ft h ee l e e t r o m e c h a n i c a lp r o d u c t s w i t h3l a y e rvm o d e la n a l y s e sa n dm a k ed e a r l yo fp r o d u c td a t am a n a g e m e n t r e q u i r e m e n t si n e a c hd e v e l o p m e n ts t a g e ，t h u st h ee s t a b l i s h m e n to fas y s t e mo f e l e c t r o m e c h a n i c a lp r o d u c t sa n dp r o d u c ti n t e g r a t i o n sl o g i cm o d e l ，a n dp o r t r a y e di t 谢t hu m l 2 r j g h ta r e rt h ea n a l y s i so f t e a m e e n t e re n g i n e e r i n gs y s t e m , o nt h eb a s i s o fc o n f i g u r a t i o na n ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n ta c h i e v e dt h ee n t i r ed a t am a n a g e m e n t m o d e lo fe l e c t r o m e c h a n i c a lp r o d u c t si l t lt e a m e e n t e re n g i n e e r i n g l a s t l y , w eh a v ea p r o t o t y p es y s t e mb a s e d0 1 1t h et e a m c e n t e re n g i n e e r i n gf o rt h ee l e c t r o m e c h a n i c a l p r o d u c td a t am a n a g e m e n td e v e l o p e d ，w h i c hw a ss b c c c s s f u l l y a c h i e v e df o rt h e d e s c r i p t i o no fe l e c t r o n i cc o m p o n e n t s , t oo v e r c o m eb e f o r ep d ms y s t e mc o m p o n e n t d a t ai sn o tl i n k e dt os u c hp r o b l e m sa si s o l a t e di s l a n d so fd a t a i nc o n c l u s i o n u s eo f t h eb r a k i n gs y s t e mt ov e r i f yt h ee n t i r es y s t e mp r o t o t y p eo ft h ea c t u a lr e s u l t s c e r t i f i c a t i o ns h o w st h a tt h ep r o t o t y p es y s t e mi se x p e c t e dt or e a c ht h et a r g e tf u n c t i o n k e yw o r d s ：p d n l t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g3l a y e rvm o d e l ，u m l 2 ， e l e c t r o m e c h a n i c a lp r o d u c t s 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月 日年 月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 年月日 第1 章绪论 1 1 课题背景及其意义 第1 章绪论 全球经济一体化的深入，企业面临来自国内和国际的竞争。用户需求多样 化和个性化也逐渐成为世界的潮流，产品的生命周期缩短，交货期成为了非常 重要的竞争因素。与此同时，计算机和通信技术的迅猛发展极大地拓展了制造 业的广度和深度，产生了一批新的制造理论和制造技术，使制造业正发生着质 的飞跃用信息技术促进制造业的发展己成为时代潮流。为了在激烈的市场竞 争中求得生存和发展，企业必须顺应快速多变的用户需求，迅速做出反应，不 断采用新技术，加快产品的更新换代。以高质量、低成本，快速开发新产品等 手段占领市场，这已成为企业共同追求的目标0 1 。 在这种背景之下，对企业进行信息化改造是很多企业的必然选择。同时许 多国内外有名的公司都提供了优秀的产品，来应对制造企业所面临的问题，如 u g s 的t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g ，p t c 公司的w i n d c h i1 1 等等，并经历大量用户的 验证，证明这些系统在解决产品数据管理，远程协同，避免信息孤岛等方面有 极其明显的效果，但同时由于这些系统专注于产品开发过程管理( 如版本管理， 工作流管理，项目管理) ，对产品数据管理多以产品结构( 如装配关系) 为核 心建模，所以对产品的多样性，及产品的复杂性这方面估计不足。 由于当前产品越来越智能化，柔性化，其中用到了越来越多的电子电气系 统，因而造成产品数据内部关系日益复杂，其中主要表现在产品数据类型的多 样化与产品数据之间的关联的复杂化。这些问题给当前的p d m 系统提出了新的挑 战，同时也在实际生产中造成了许多问题。 综上所述，加快对p d m 系统在复杂产品数据管理方面的研究，特别是机电产 品数据管理方面的研究是非常迫切而又有着重要的理论和现实意义。 1 2p d m 综述 第l 章绪论 1 2 1p 明的发展历史 p d m 技术的发展可以分为以下三个阶段：配合c a d 工具的p 1 ) m 系统、专业p d g 系统产生和p d m 的标准化阶段。 1 合c a d 工具的p d m 系统 早期的p 叫产品诞生于2 0 世纪8 0 年代初。当时，c a d 已经在企业中得到了 广泛的应用，工程师们在享受c a d 带来好处的同时，也不得不将大量的时间浪 费在查找设计所需信息上，对于电子数据的存储和获取的新方法需求变得越来 越迫切了。针对这种需求，各c a d 厂家配合自己c a d 软件推出了第一代p d m 产 品，这些产品的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。1 。 2 专生p d m 系统 通过对早期p d m 产品功能的不断扩展，最终出现了专业化的p i ) m 产品， 如s d r c 公司的m e t a 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。与第 一代p 蹦产品相比，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“1 。第二代p d m 产品在技术上取得巨大进步的同时，在 商业上也获得了很大的成功。p d m 开始成为一个产业，出现了许多专业开发、销 售和实施p d m 的公司。 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 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订，如i b m 、s d r c 、p t c 等。p o m e 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 m e 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。 6 第1 章绪论 p 嗍新技术的背景9 0 年代末期，p d m 技术的发展出现了一些新动向，在企 业需求和技术发展的推动下，产生了新一代p d m 产品。新的企业需求是产生新 一代p d m 系统的牵引力。长期以来，人们对于企业功能的分析主要采用这样的 方法：首先界定企业的职能边界，确定哪些是企业本身的职能，哪些不是企业 的职能。然后对于企业的职能采用“自顶向下”逐层分解的方法，将企业的功 能按照从粗到细进行分解形成企业的功能分解树。随着现代科技飞速发展，任 何企业要想建立一个大而全的体系都越来越难，任何企业都要经常与其它企业 进行联合，甚至许多来自不同企业的职能部门临时组织在一起，组成所谓“虚 拟企业”，共同完成某项社会生产任务。这些新的社会生产方式要求人们对于 企业功能的分析思路和方法也有所改变。如果说第二代p 叫产品配合了“自顶 向下”企业信息分析方法的话，第三代p d m 产品就应当支持以“标准企业职能” 和“动态企业”思想为中心的新的企业信息分析方法。新技术的发展是产生新 一代p 叫产品的推动力。近年来，i n t e r n e t 获得了巨大的发展，i n t e r n e t 已经 深入并影响到我们生活的方方面面，“电子商务”的概念也已经深入人心，我 们正在迎来一个网络时代。i n t e r n e t 的广泛普及，给企业传统经营管理方法带 来巨大冲击。如何面对网络时代的挑战，已经成为了企业信息化过程中必须面 对的问题。 1 2 2p 明的最新技术 1 分布式技术基于网络的分布式计算技术也是近年来获得很大进步的技术 之一。以分布式计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化 的系统体系结构。在分布式计算技术的标准方面，一直存在着两大阵营，一个 是以o m g 组织为核心的c o r b a 标准，另一个是以微软为代表的基于d c o m 的 a c t i v e x 标准。近年来，0 婀组织在c o r b a 标准的制定和推广方面付出了巨大的 努力，同时许多c o r b a 标准的产品也在逐渐成熟和发展；同时由于微软在操作 系统方面的绝对统治地位，a c t i v e x 标准在w i n d o w s 系列平台上显得更加实用， 相应的工具也更加成熟。目前这两大标准的争夺仍然没有结束，许多商品化软 件多是同时支持两个标准。 2 j a v a 语言j a v a 从出现的第一天就成为计算机界的一个热点。j a v a 语言 具有高度的可移植性、稳定性和安全性等优点，这些使它一经推出就获得了广 7 第1 章绪论 泛的支持。j a v a 不仅仅是一种新的计算机语言，同时还是一种移动式的计算平 台。j a v a 语言的“一次编程，到处可用”的特点使它成为了编写网络环境下的 移动式构件的最佳选择。将分布式计算框架和j a v a 技术结合起来将是构造网络 信息系统最理想的模式。 3 基于w e b 的p d m 系统为了满足电子商务时代企业的需求，p d m 系统必须 架构在i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t 之上，必须提供企业产品开发的电子商务 解决方案。这是新一代p d i i 技术和系统p 咖i i ( p r o d u c td e v e l o p m e n t m a n a g e m e n t ) 的目标，也是解决国内企业采用p 叫系统时所遇问题的基础。这 类系统是跨越延展供应链的产品信息和生命周期过程管理的全面解决方案。它 们使企业能够以i n t e r n e t i n t r a n e t 的发展速度快速超越其竞争对手，得到重 要的战略利益。 2 3p 叫发展趋势 目前p 阴软件主要分为p d m 核心软件、应用p d m 核心软件、p d m 应用软件。p d m 核心软件是指先开发出p d m 完整的核心框架之后。才向应用层面开发的软件， 以p d m 框架作为其主要的软件开发与维护方向旧。应用p d m 核心软件是由p 咖 应用系统的子系统为基础而开发的软件，之后再加上p d m 系统的框架，并且以 此框架与其它系统去做集成，也就是说，软件的重点并非着重于p d m 的框架。 而是其应用面的范围与功能的完整性。 p d m 应用软件原则上是属于p d m 的应用，但是它框架在p d m 的基本核心 之上。它不具有完整的p d m 核心，但在特定的应用功能上可以和其它具有p 嘲 核心的软件集成而成为正式的p d m 系统。因此，p d m 核心软件、应用p d m 核心 软件的发展方向决定了p d m 行业的发展趋势，以下就对两种p d m 核心软件的发 展趋势做一简单的介绍。在介绍的过程中，我们会特别说明各刖发展方式的不 同发展概念。必须在此先说明的是，由于p d m 应用系统的开发者多半是非p d m 软件的专业开发厂商，因此，所开发出来的p d m 应用系统经常会是框架上完全 错误，集成性能差的非专业p d m 系统，这种p d m 应用系统应该不属于p d m 核心 软件系统的范围之内。这种现象，特别是某些c a d 软件公司所开发的p d m 系统 尤其严重。也就是说，一些c a d 软件厂商所推出的p d m 软件，我们一般称之为 设计管理软件，其框架与企业中其它信息系统集成的可能性极低，和其它信息 第1 章绪论 软件如m r p ，m i s 等也是局限在特殊的数据库数据转换的层次。因此，比较从正 统p d m 软件框架上所开发出来的设计管理模块，有相当大的框架差异。由应用 系统向核心系统发展。许多的e r p ，m r p ，m i s 软件开发公司，近年来逐渐体会 到p d m 系统对信息系统的重要性，而纷纷在其所开发的应用软件之下，开发一 套p d m 软件去做信息管理的平台此种框架的优缺点，简述如下：优点是使用 者可以直接在实施p d m 的过程当中，同时实施某一种应用系统：无需花时间了 解p d m 框架，只需使用应用系统即可。缺点是此类p d m 系统的应用范围通常较 小，不太可能在上面开发其它应用系统出来；与其它应用系统之间的界面大多 透过d a t a b a s et a b l e s 完成，不但集成性较差，而且也需要花费许多开发人力 或是财力去加以完成；群组设计( 跨应用系统项目) 的能力较差，使用上较为困 难：总体来说，这种p d m 软件的发展趋势是不太乐观的。 由于从应用系统去做 p d m 系统开发的软件厂商愈来愈多，再加上多数的这类厂商所开发出来的p d m 软 件在框架上，无法符合正规的p d m 软件规格，因此，应用的范围仍旧是其应用 软件过去所涵盖的应用面。对于市场愈来愈大的集成需求，这些公司只好用 d a t a b a s et a b l e 的转换方式，去对其它领域常用的应用软件去做集成在p 阴 应用系统界面开发的需求呈现指数增长的状况下， ) p e nr p p l i c a t i o ng r o u p 这 个国际组织，定出了一套统一的界面标准，去对应用模块问所需要传送的信息 内容、种类以及格式定义出一套标准。由核心系统向应用系统发展。这一类软 件厂商，多半是以p d m 软件开发厂商以及没有客户包袱的应用软件开发厂商为 主。他们可以平心静气的设计一个最为未来所接受的p d m 软件框架以及核心软 件，以作为所有日后应用软件的开发平台。在1 9 9 3 1 9 9 5 年间，这一概念仅在 市场上以学术性讨论的方式呈现，而1 9 9 6 1 9 9 8 之间，核心系统软件陆续推出， 一直到今年，终于要大放异彩。也就是说，所有框架在此类p d m 核心上的应用 软件模块，将会以一般人无法想象的速度推出到市场。这种应用软件，广泛的 采用分散式数据库，分散式电子资料室，分散式w e bs e r v e r ，是分散式p d m 框 架，将过去其它传统应用软件所无法想象的大量信息，分散到企业的不同服务 器中，并且以无法想象的集成性，提供给企业的每一个部门必要且即时正确的 信息。因此，p d m 发展趋势将会呈现这类软件逐步取代传统应用软件所附带开发 p d m 软件的格局，将p d m 软件的框架，提高到专业p d m 软件的层次。除此之外， 传统上由c a d 软件公司所开发出来的p d m 系统的价位也会被打破。由于集成的 方便，以及开发流程的缩短，传统上一套动辄数百万的p d i i 系统，将会成为历 9 第1 章绪论 史。 随着p d m 技术的推广应用，它的发展也越来越为大家所关注。从目前的趋 势来看，p d m 将会在以下几方面有较大的发展： l 、应用系统的封装 p d m 作为c i m s 应用系统的集成框架，要能够集成不同环境下的应用系统 由o m g ( 对象管理组织) 制订的c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u i r eb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 技术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。o m g 目前正 在制定一个规范，即“p d m 使能部件( p d m e n a b l e r ) ”。它是制造业的第一个规 范。所谓使能部件，指的是实现或者支持一种特定的抽象处理过程的物理实体， 它通过提供共享产品数据的灵活方式来增强产品开发团队的能力和效率。o m g 的 目标是定义八类使能部件( 工程活动需求、工程变更、制造实现、文档管理、 产品结构定义、配置管理和测试维护等) ，使它们能够支持企业在制造过程模 型中的整个产品开发过程。 鉴于以上情况，通过c o r b 规范以增强p d m 系统的可扩展性和与其它系统的 集成能力，已经成为评定p d m 系统是否成功的标准之一。在。p 叫使能部件”规 范制定工作完成之后，遵循该规范中的使能部件对象界面描述和对象模型的p d m 系统之间将能够实现：( 1 ) 将一个p d m 系统的数据转移到另一个p d m 系统之 中；( 2 ) 实现p 明系统的联邦机制，也即一个p d m 系统能够管理另一个p 蹦 系统中的数据。 同时，通过该规范定义的统一的对象界面，其它制造系统中涉及的软件系 统( 如c a d 、c a m 和e r p 等) 可以调用这些对象界面所定义的服务而不必关注所 对应的具体p d m 产品，从而极大地方便系统的集成。 由于在目前情况下，o m g 的。p d m 使能部件”规范尚未最终形成，因此，p 嗍 系统将实现基于c o r b a 规范的p d m 服务封装机制：一方面向用户提供符合标准 的服务访问机制以利于二次开发和系统集成，另一方面为实现最终的“p d m 使能 部件”标准奠定基础。 p d m 系统对集成的支持，首先表现在应具有最小集成，即集成c a d c a m 产品 和m r p i i e r p 软件：其次在集成的深度上，不但能在p d m 系统中启动应用软件， 而且对于完全的集成而言，应能在p d m 系统中直接进行p d m 操作，如c h e c ki n 、 c h e c k o u t 等，并能在两系统间进行数据交换和消息传递；最为重要的一点是p d m 跟踪应用软件的能力，这要求应用软件厂家对标准集成手段的在线支持。 1 0 第1 章绪论 z 、w e b 使能技术 i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展、日益普及已经对企业信息化的开发 和应用产生巨大的冲击。p 叫技术也必将向i n t e r n e t i n t r a n e t 方向发展，并 充分利用网络技术优势，使它更具有扩展性和共享性。 在传统c s 体系结构中，数据库应用的客户端软件包含两个主要功能：一 是处理数据：根据用户的动作，向数据库服务器发出数据请求，并返回处理结 果；控制处理的结果显示。因此，在客户端的软件中包含处理数据的逻辑和结 果显示的功能，数据的处理和结果显示紧密结合。而这种密切的联系，使得用 户的需求的任何变化，包括处理逻辑或用户界面，都会导致整个程序需要重新 编译、安装，使得c s 数据库应用系统可维护性差。 而在w e b 系统中，服务器上的文件通过h t m l 语言决定了它在w e b 浏览器上 的显示。浏览器只是解释这些h t m l 的标记，使得产生处理的结果和结果的最终 显示分离出来，从而避免了c s 结构的局限，尽管它本质上也是c s 模型。 导致截然不同结果的原因是客户端软件和服务器端软件功能划分的不同。在c s 数据库应用中，服务器不能控制它返还给客户端的数据将被如何处理与显 示，它只管提供所需数据，对于最终用户来说，服务器返回的数据还只是中问 结果；而在w e b 浏览器服务器模式中，服务器控制返回的结果，同时控制了 这些结果在浏览器上如何显示。 现在发展的三层应用模式则融合了w e b 服务和c s 数据库应用的优点。通 过w e b 平台，采用e 一呻i l 、电子公告栏、新闻组等先进的通信手段可以迅速地 在企业员工之间、企业和企业之间方便地获取信息，节省企业开支。 i n t e r n e t i n t r a n e t 在企业应用中需要解决的关键技术是产品图形信息的传 输，解决图形在网络上的传输速度问题才能使i n t e r n e t i n t r a n e t 在企业中得 到广泛应用。目前，已经有多家c a d 厂商支持适于网上图形传输的数据格式c g n ， 前台通过测览器，采用k c t i v e x 、j a v a 等技术实现图形在浏览器中的浏览和输 出。因此，p b i 向三层结构发展将是必然趋势之一 3 面向对象技术的应用及信息模型的标准化 由于p i ) 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，采用o - o 方法建立系统管理模型与信息模型，并提供面向对象的建 模工具与开发工具，支持用户的二次开发。另一方面，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，不同系统信息模型差别也很大，如 第l 章绪论 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成 为当务之急。 4 p d m 与m r p i i 的功能渗透 一方面，p d m 与m r p l l 分别服务于工程设计与生产制造。p d m 系统源于c a d c a m 应用与工程设计的需要，所以它管理的重点为工程信息。而m r p i i 系统源 于制造业的经营与生产活动的管理，包括经营、生产、物料需求的计划与制造 资源的需求计划的管理。两者的桥梁纽带为b o m 表。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 厂商首先将工程b o m 与制造b o m 统一到p d m 系统中进行管理，同时将经营计 划、生产计划集成于p d m 系统中，而m r p i i 系统也在设法将p d m 系统的功能归 入其中。 5 过程管理与配置管理功能的强化 为了适应产品设计与制造过程中复杂过程变化的需要，各厂商竞相开发出 独立的工作流程管理模块，且功能不断变强，以满足工程更改、并行化设计所 必需的过程管理的需要。以配置管理为核心，将数据管理、工作流程管理与变 更控制集于一体，形成更为强大的p 叫系统 6 p d m 产品层次化、行业化和客户化的发展 p d m 系统的实施是一项复杂的系统工程，不同规模、不同发展阶段的企业 对p d m 系统有不同程度的需要；在各个行业中，由于产品、生产方式、管理模 式的不同，许多行业有特有的功能需要。p d m 产品应当更好地支持客户化开发， 对于从系统模型的改变、系统功能模块的开发到系统配置的整个流程要有很好 的支持。解决好这个问题才能真正完成p d m 技术的应用转化。 1 3 论文的主要研究内容 本文从对机电产品开发过程的分析出发，依据最新p d m 理论，提出了机电 产品数据管理的模型。同时对现有的t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统进行研究， 将机电产品数据管理方案与该系统结合，通过配置和二次开发的手段继承并扩 充了t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统的功能，实现了对机电产品数据的有效管理。 本文主要研究内容如下： 1 根据三层v 模型对机电产品开发过程进行研究，针对开发中各阶段的需求提 1 2 第1 章绪论 出机电产品结构模型和集成模型以及以此为核心的整个机电产品数据管理方 案。 z 对t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统进行分析研究。明确了其内部机制，配置 及二次开发的方法。 3 基于以上分析与研究。在继承t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统的各项功能的 基础上，对t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统进行二次开发及配置，实现一个基于 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统的机电产品数据管理原型系统。 4 用现实中的机电产品对原型系统进行功能测试，分析了进步研究的可能方 向，进一步论证了本文所讨论的技术及方案的可行性。 1 4 本论文结构 本文在对机电产品开发过程分析的基础之上，明确了在机电产品开发过程 中各个阶段对产品数据管理的需求，建立了机电产品结构和装配模型，进而给 出了一个完整的机电产品数据管理方案。之后对u 6 s 公司的t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 系统进行了研究分析，明确了配置及二次开发方法及方案，将整 个机电产品数据管理方案与t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统结合，继承和扩展 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的基本功能，实现了一个基于t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的机电产品数据管理系统。 本文共分六章： 第一章绪论阐述了产品数据管理系统现状，表明了本文的研究方向及重要 意义。 第二章则对当前市场上占领导地位的t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统进行 研究分析，明确其功能及系统架构。 第三章用慕尼黑工业大学近年提出的三层v 模型对机电产品开发过程进行 分析，明确各个开发阶段对产品数据管理的要求，并由此建立机电产品结构模 型和集成模型。 第四章对t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的系统二次开发接口和配置方法进行了 分析研究，明确了二次开发和配置的方法及手段。 第五章详细论述了新设计的机电产品数据管理方案在t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 系统中的实现过程。 第1 章绪论 第六章对全文进行了总结，列出了一些本文的成果，并指出了今后发展的 可能方向。 1 5 本章小结 图1 1 论文结构示意图 本章分析了课题的研究背景，指出了针对机电产品的产品数据管理系统的 重要性和迫切性。并对国内外相关领域的现状进行了分析，进而提出了本文的 主要研究内容及本文的主要结构。 1 4 第2 章t e 锄啪时e n g m r i l l g 系统分析研究 第2 章t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统分析研究 2 1t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统简介 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 是一种较为成熟且广泛应用的产品数据管理( p d m ) 系统，它的开发商是美国的u g s 公司。t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统主要应用于 汽车、航空、机械制造和家电等行业。它是面向对象的信息管理和控制系统，由 一个窗口界面、一组实用程序、一个集成工具箱和一个关系数据库管理系统 ( o r a c l e ) 组成。在版本6 0 后，t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 包含c s 及b s 两种 结构，b s 结构是发展方向，但目前功能较弱。t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 目前广泛 应用的版本为v 6 0 - - v 2 0 0 5 。我国目前采用t c 甚m c e n t e re n g i n e e r i n g 的企业有： 海尔集团、玉柴机器、科龙集团等上百家企业。它充分利用i n t e r n e t 国际互联 网的巨大功能，为全球范围的集团级企业服务的产品。t e a m c c n t e re n g i n e e r i n g 系 统由数据仓库与文档管理、工作流程管理、产品结构管理、系统管理等几部分组 成。这些功能模块一起实现对用户的管理和对产品数据的维护。t e 细c e n t e r e n g i n e e r i n g 可以与目前常用的c a d c a m 软件( u g ，p r o e ，s o l i d w o r k s 。c a t i a 等等) 进行紧密集成，客户可以根据实际需求进行动态配置，t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 能有效地管理相关的装配件、分析数据与文档管理其主要功能有如下几点： 1 数据仓库及文档管理 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的数据管理功能既可保证产品数据的集中存储也能 保证安全性，提供多用户的并行访问和防止无权人员越权修改。用户可根据自己 的权限访问数据信息。不同的保护级别提供给不同的访问人员、工作小组或角色。 2 工作流程管理 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 工作流程模块可对企业级的工作流程进行管理它 可以创建、执行、监督和控制工作流程，用户可以建立串行或并行的工作流程， 使得工程技术人员并行地协调工作当用户打开自己的收件箱时，就可以看到最 新的工作任务清单。流程发起人或负责人可以随时查看整个项目的执行状态，直 到该流程结束。 3 产品结构管理 第2 章t e 础m n i c re n g t m r i n g 系统分析研究 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的产品结构管理提供管理产品的结构定义和配置，图 形界面使用户可以很容易地浏览和维护产品的结构( 装配、子装配和零部件) ，在 图形界面上，使用标准的工具，如拷贝、剪切和粘贴来维护产品的结构。同时用户 还可以在u g 中完成产品装配，然后系统会自动分析u g 文件，获取产品结构。当 然t e a m c e n t e re n g i n e e r i n gp s e 定义了产品的b o m ，对应于产品生命周期中不同 阶段。如“设计阶段”、“装配阶段”等不同的b o g 代表同个产品的不同角 度所定义的信息。 4 分类与追溯 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 提供零部件按属性分类的功能。在t e a m e e n t e r e n g i n e e r i n g 属性表格内存储了一套属性。根据这些属性可查到类似的对象，这相 当于提供了外部分类的界面。 5 通讯和通知 t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 的电子邮件可以发布消息和数据。t e a m c e n t e r e n o n e e r i n g 的工作流程就是利用t c a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的邮件系统和操作系统 的电子邮件给各个用户发送重要事件和必须的通知等信息。t c a m c e n t e r e n 蓟触g 中还提供与各种公共的电子邮件管理系统的通道 6 数据传递 t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 始终监视着各种数据，它随时掌握用户需要些什么数 据，在什么地方和使用什么应用软件来处理这些数据。t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 自 动地把数据从一个地方搬到需要审批的那个地方，根据用户共享数据的要求，j 般只有数据参数，而真实的数据依然存放在数据仓库内。 7 t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 分布式数据处理 在分布式数据处理过程中，t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 既能鳃决异地数据共享的 问题，同时也解决了一般分布式数据管理系统中效率太低的问题。在t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n g 中数据采用主动发布的形式( p u b l i s h ) 。区分了非共享型数据与共 享数据。 8 备份与归档 t a a m c e n t e re n g i n e e r i n g 具有专门的备份与归档功能，其中包括三种类型的备 份和恢复工具：包含o r a c l e 的备份、t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 自身备份和有选择 的备份。t e 卸m e e n t e re n g i n e e r i n g 可以用归档功能把数据存到硬盘或光盘上。 1 6 第2 章t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统分析研究 2 2t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 系统功能模块介绍 t e m n c e n t e re n g i n e e r i n g 系统中最重要的层是应用工具层，是用户直接面对 的层。应用工具层由许多模块构成，各个模块完成相对独立的不同功能，这里将 对本文涉及到的几个模块进行介绍： 1 导航器模块( n a v i g a t o r ) 导航器模块是t e a m c e n t e re n g i n e e r i n g 的核心模块，导航器是用于组织产品 信息的工作区。导航器模块包含许多常用p i ) m 功能，例如，签入签出( c h e c k i n c h e c ko u t ) 和零部件创建，访问和修改产品信息等等。在t e a m c e n t e r e n g i n e e r i n