（机械工程专业论文）pdm系统的基本原理与实施建模方法探讨.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 p d m 系统和其它的数据库应用系统一样，它可划为四层模型，其中用户层是最直 接反映用户要求，最有个性特点的一层。p d m 实现的目标就是将工厂产品数据管理的 实际业务流程进行优化和模型化，并且利用系统前三层所支持的a p i 来对该模型实现计 算机化：因此，研究与总结p d m 用户层中的各实体、的概念及相关操作、各实体之间的 关系、建立业务流程模型并对其评估与优化，是实施一个具体p d m 系统的主要内容， 也是开发一个通用的p d m 管理系统的基础。 国内的p d m 系统大部份是由p d m 开发商与企业合作，结合p d m 理念，以一个商 品化文档管理系统为基础，结合企业的实施实践，逐步发展而来。8 6 3 c i m s 重大目标 产品i n t e p d m 的研究与发展就经历了一个典型的发展过程，我参加这个全过程，我的 研究集中于用户层的概念实体、操作与关系、业务流程的整理与归纳，以及系统业务模 型的建立与归纳、实施方法的研究与实践。本文将结合我的工作，具体阐述这些原理。 本文的绪论和前三章将阐述p d m 的核心产品零部件管理及如何围绕产品零部 件管理来组织产品数据与产品结构管理。 本文第四、第五章将重点介绍p d m 中的工作流管理与任务流管理，并由此组织设 计发布、设计变更流程和开发项目及p d m 中的权限体系； 本文的第六部分将介绍p d m 实施的理念与我们在项目中采用的p d m 业务模型的 建立的具体方法一面向过程的建模方法； 本文的最后将感谢在我项目工作中的其它同事，并且介绍本文的引用资料。 关键词：p d m产品蝽构b o b l 多视圈面向过程的系统建模方法 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t a so t h e rd a t a b a s ea p p l i c a t i o ns y s t e m ，p d ms y s t e mi sa l s od i v i d e da s4l a y e r sm o d e l t h eu s e r l a y e r i sm o s tc h a r a c t e r i s t i cl a y e r ；i td i r e c t l yp r e s e n t st h eu s e r sr e q u i r e m e n t p d m s e t si t sg o a li no p t i m i z i n ga n d m o d e l i n go f t h ef a c t o r yp r o d u c t sd a t a b a s em a n a g e m e n ti nt h e p r o c e s s i n go f t h ep r a c t i c a lb u s i n e s sc y c l e b yu s i n g a p i ，s u p p o r t e db yt h eo t h e rt h r e el a y e r s ， p d ma l s oc a nb ec o m p u t e r i z e d t oi m p l e m e n ta ne x a c tp d m s y s t e m ，t h em o s ti m p o r t a n tw a y i st or e s e a r c ha n ds u m m a r i z et h eo b j e c tc o n c e p ta n dc o n c e r n i n go p e r a t i o ni nb s e rl a y e r , t h e r e l a t i o n s h i p w i t h i nd i f f e r e n t o b j e c t ，s e tu pb u s i n e s sp r o c e s sm o d e l ，e v e ne v a l u a t ea n d o p t i m i z e t h em o d e l t h i si sa l s oab a s i co f d e v e l o p i n gag e n e r a lp d m m a n a g e m e n ts y s t e m i nc h i n a ，m o s to fp d m s y s t e mi sg r a d u a l l yd e v e l o p e du n d e rt h em o d e lo f c o - w o r ko f p d md e v e l o p m e n tv e n d e ra n d e n t e r p r i s e c o m b i n e p d mi d e a la n dac o m m e r c i a l d o c u m e n t a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，a l s oe n t e r p r i s ei m p l e m e n tp r a c t i c ee x p e r i e n c e ，p d m c o m ei n t ob e e n 8 6 3 c i m s sm o s ti m p o r t a n tp r o d u c ti n t e p d mh a se x p e r i e n c e dat y p i c a l d e v e l o p m e n tp r o c e s si ni t sr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t i v ee x p e r i e n c e da l lt h ep r o c e s s m y r e s e a r c hi sf o c u so nt h ec o n c e p t u a lo b j e c t ，o p e r a t i o na n dr e l a t i o ni nu s e rl a y e r b u s i n e s s p r o c e s ss e t t l ea n dc o n c l u d e ，s y s t e mb u s i n e s sm o d e l s e tu pa n d c o n c l u d e ，i m p l e m e n tm e t h o d r e s e a r c ha n d p r a c t i c ei sm y m a i n p r o j e c t t h i sa r t i c l ew i l ld e t a i le x p l a i nt h ep r i n c i p l eb a s e d o nm y w o r k i n ge x p e r i e n c e t h e p r e f a c ea n dt h ef i r s tt h r e ec h a p t e r sw i l le x p l a i nt h ec o r eo fp d m - p r o d u c t sp a r t s m a n a g e m e n t ，a n dh o w t o o r g a n i z ep r o d u c td a t a b a s ea n dp r o d u c ts t r u c t u r a lm a n a g e m e n t a c c o r d i n g i t t h ef o r t ha n df i f i h c h a p t e r w i l li n t r o d u c et h ew o r kf l o w m a n a g e m e n ta n dt a s k m a n a g e m e n t ，t h e nf o l l o w e dw i t ho r g a n i z a t i o no ft h ed e v e l o p m e n tr e l e a s e ，d e s i g nc h a n g e p r o c e s sa n dd e v e l o p m e n tp r o j e c ta n d e c c e s sc o n t r o l s y s t e m i np d m t h es i x t hc h a p t e rw i l li n t r o d u c ep d mi m p l e m e n t a t i o ni d e a la n dt h ed e t a i lm e t h o d ：t h e p r o c e s sb a s em o d e l ，w h i c h i sp r a c t i c a l l yu s e di nt h ep d mb u s i n e s sm o d e li no b r p r o j e c t a tl a s ti l lb ev e r ya p p r e c i a t e dt h eh e l po f m yc o l l e a g u e si nt h ep r o j e c t ，a n di n t r o d u c e t h er e f e r e n c ei nm ya r t i c l e k e yw o r d s ：p d m ，p r o d u c t s t r u c t u r a l ，b o m m u l t i - v i e w , i m p l e m e n t a t i o nm e t h o d o l o g y i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位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，除文中已经标明引用的内容外， 木沦文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对 本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标l 蝈。本 人完全意识到本声i ! j ：| 的法律结果山本人承担。 学位沦文作者签名：赙f 硐 1 3j j ：j ：p 仁年v - 月刀臼 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， b l 】：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交沧文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采刚影日j 、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权二 本沦文属于 不保密口。 ( 请在以上方框l 勾打“巾) 学位论文作者签名：簿嘲 e l 期：妒乒年毕月砖1 3 指导教师签名，爰勺k i _ - 3 ；i i 】：驴k 每妒弱强e l 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 p d m 的概念与国内外p d m 研究情况 第二次世界大战以来。市场经济的发展促使制造企业去适应不断变化争环境。进入 到二十世纪八十年代，市场竞争模式发生了如下变化： ”经济全球化的趋势越来越明显，其中，追求加快市场反应速度，不断满足产品 客户化的需求； 2 1 进一步减低制造成本已成为这一时期的市场竞争目标。 产品数据管理系统的概念( p d m ) 就是在这一时期问世，在国外，8 0 年代出现第 一代商品化软件并开始在企业中实践，9 0 年代中期在一些大企业( 如波音、克莱斯勒、 i b m 等公司) 产生效益。 p d m 指的是一类软件的统称。在1 9 8 0 s ，人们最早开发这一类软件用于解决i t 技 术广泛应用后的电子数据管理与信息交换问题，逐步扩展到企业产品开发的三个重要领 域： 1 ) 设计文档与电子数据管理； 2 1 明细表管理( b o m 管理) ； 3 ) 工程变更控制( e c o 控制) 。 p d m 系统在不同的时期，不同的应用环境解决问题的侧重点有所不同，因而这类 软件又呈现出不同的特点。 国际上著名的p d m 实施咨询公司c i m d a t a 公司对p d m 有一段描叙，翻译过来 如下：“p d m 是帮助企业工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具，p d m 系统确保跟踪设计、制造所需要的大量数据与信息，并由此支持和维护产品。” 2 1 从这段话里，我们理解到： 1 ) p d m 管理的重点是企业的产品；p d m 帮助组织产品设计、完善与控制产品结构 的修改，跟踪不断变化的设计概念，及时方便的存档和利用产品相关数据： 2 ) p d m 协调整个产品生命周期，诸如：设计审查、批准：工作流程、及产品设计 发布与工程变更等过程和事件： 3 ) p d m 将与产品相关联的所有信息与企业整个业务流程集成在一起；这些信息包 括：产品的模型、c a d c a m c a e 数据、工艺信息、b o m 、产品配置规则、技术文件 等：这些过程包括设计、工艺过程；有关批准、权限控制；工作流程、项目组织等与产 品生命周期相关的各个过程； 华中科技大学硕士学位论文 4 ) p d m 服务于工程设计人员、工艺人员、财务、销售与维修、采购、质保等企业 各类人员： 因此：我们可以用下面一句话来总结一下p d m 的概念： p d m 是指对企业内部分布于各种系统和介质中的产品数据及其应用过程的管理与 集成【1 1 p d m 的概念最早是在上世纪8 0 年代初提出，8 0 年代末出现商品化的软件，9 0 年 代在一些大的企业中实施、实现。国内最早在8 4 - 8 5 年开始有了对p d m 原理的研究与 认述的文章，在本项目开始以前，国内有4 5 家院校和软件公司有号称为p d m 的软件 原型系统，但几乎所有的系统都没有工程实施的实例，基本上软件体系结构都是照搬国 外p d m 理论，同国内企业实际有很大的差异，并不适合企业应用，其大部分还只能称 为文档资料管理软件。本项目过程中，通过在江铃、江淮等企业中实施实践和总结创新 与完成后在其它十几家企业的推广应用，证明了该p d m 软件能真正应用于企业实践， 并成为目前事实上的国内p d m 系统的工业标准。 1 2 项目的由来、过程 天喻公司( 现华中科技大学c a d 中心) 是我国最早研究p d m 理论的单位之一，8 0 年代末9 0 年代初，开发了一个原型系统i n t e p d m 2 6 ，1 9 9 5 年赢得了承担国家8 6 3 目标产品p d m 系统开发的合同，天喻公司希望同一个i t 应用条件好、有一定规模 和影响的制造企业作为合作平台，结合这个企业的实际情况，完成系统开发。 江铃汽车股份公司是一个大型国有企业，公司于9 5 年同福特汽车公司通过股权合 作建立了战略合作，采用了先进的距阵式的管理模式和项目经理制的产品开发方式，企 业不断在产品设计开发过程中采用计算机辅助技术，随着各种先进技术的运用，企业产 品开发周期在缩短，但信息量却在成倍增加，信息在企业中已占据愈来愈重要的位置。 企业产品开发过程逐渐实现计算机信息化，产品信息由开发部门创建，成为一种新的资 源，以下四项工作：成为企业开发部门的新任务： 1 ) 提高信息共享程度； 2 ) 提高信息传递速度； 3 ) 实现有效的信息管理； 4 ) 提高应用集成系统效率。 因此，迫切需要一个p d m 软件平台来支持江铃的产品开发，江铃开发部门和天喻 公司经过多次接触后决定合作，结合天喻所承担的8 6 3 软件平台开发任务，按江铃实际 需求共同开发实施适合于江铃的p d m 系统，这就是本项目的由来。 华中科技大学硕士学位论文 1 3 p d m 的4 层模型 框架可以分解为以下四个层次的内容 数据仓库工作流产品结系统集 系统管理零部件管理 ( 文档管理)管理构管理成工具 文档零部件产品结构工作流e c o 图卜lp d m 的数据框架模型【4 l 第一层是支持层。指的是通用商业化的关系型数据库、数据库管理系统和在其 基础上建立的用于描述产品数据、过程和关系的几十个，甚至几百个二维关系型表 格。 第二层是对象层。p d m 用一组组二维数据表、数据窗、过程、函数封装成一个个 对象，实现面向产品对象管理的要求。如对文档这个对象，可以用一个二维表记录产 品的全部文档目录，再用一个二维表专门记录文档的版本变化过程。用一系列的表描 述产品文档的更改流程等等。 第三层是功能层，利用对象层提供的描述产品数据的数学模型，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。一类是基本功能模块，包括文档管理、 产品配置管理、工作流程管理、零件分类和检索及项目管理等；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。工作环境主要保证各类不同的用户能够正常地、安 全地、可靠地使用p d m 系统，既要方便、快捷，又要安全、可靠。 华中科技大学硕士学位论文 第四层是用户层，包括开发工具层和界面层。p d m 的实施是企业的具体实际同p d m 管理系统融合的过程，不同企业对p d m 的业务模型、工作方式乃至术语、人机界面都会 有不同的要求。因此，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，还要提供用户定置，以满足各类用户的专门的特殊要求a p i 接口和人机界面。 整个p d m 系统和相应的关系型数据库( 如o r a c l e ) 都建立在计算机的操作系统和网 络系统的平台上。同时，集成有各式各样的应用软件，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a t 、 文字处理、表格生成、图象显示和音像转换等等。在计算机硬件平台上，p d m 构成了一 个大型的数据库信息管理系统，以有效地对各类信息进行合理、正确和安全的管理。 1 4 作奢承担的主要研究工作 项目于1 9 9 8 年开始启动并赢得国家8 6 3 目标产品p d m 系统的开发合同，2 0 0 1 年 软件系统通过国家8 6 3 鉴定2 0 0 2 年项目实施通过江铃汽车股份公司的鉴定注：( 国家 8 6 3 重大目标产品，合同号：8 6 3 1 5 1 1 8 2 0 - 0 0 1 ，8 6 3 研究项目；号：9 8 4 2 0 1 5 ) 【9 】 作者在项目中的研究主要负责建立p d m 应用层面上的实体概念、操作与逻辑整理 与归纳p d m 应用层各实体之间的各种关系，分析具体的业务流程，以及建立系统业务 模型、软件系统实施和实施方法的研究与总结归纳。 本文论述的主要是作者该项目开发与实施、实现过程中的研究内容。 作者在项目中的研究内容是： 1 ) 提出了“零部件”这一p o m 逻辑实体的概念，总结抽象出p d m 中零部件管理 的系统模型并实现围绕产品零部件管理来组织产品数据与产品结构管理并按工厂的实 际需要多视图输出b o m 表； 2 ) 总结了p d m 中的工作流管理与任务流管理模型，并由此组织实现江铃p d m 的 设计发布、设计变更流程和产品开发项目管理； 3 ) 总结p d m 中的权限体系的设置机理并在江铃实践中实现； 4 ) 总结了p d m 实施的理念并将目前正在研究的i t 系统建模方法引进p d m 的实施、 实践中。 1 5 本章小节 本章对p 眺进行了概要性的介绍，包括p d m 的概念、发展、国内外p d m 的研究状况， p d m 的4 层模型等，随后重点介绍了承担的项目和项目中的主要工作，阐述了全文的要 点。 华中科技大学硕士学位论文 2p d m 中的产品数据蕾理和产晶结构蕾理 2 。1 产品电子数据管理 2 1 1 引盲 产品电子数据管理是p d m 最基础的功能。 产品数据从功能上来划分，可以分成产品描述信息、制造工艺信息与产品维护( 采 购、销售和售后服务) 信息，从形式上可以分为文字档案、图形档案以及数据库记录等 如：设计文本、产品规格与技术要求、c a d 文件、几何模型、图像文件( 扫描文件，照 片等) 、工程分析模型与分析结果、制造程序规划、n c 程序档案、产品的性能、标注以 及关联性的电子形式的信息( 属性) 、声音与影像、纸张形式的文件或是微缩片( 索引目 录控制) 、项目规划等。p d m 提供管理、控制这些信息的有效方式，这些管理的和控制 方式包括了对上述信息的修改、维护、版本控制和权限管理，使任何p d m 系统的使用 者，在任何时问下，都可以在权限的允许之下，采用某种方式，找到正确版本的这些信 息。 2 1 2 产晶电予袖理存储横式电予数擐仓 在p d m 系统中，产品电子数据本身很大一部分是普通文本文件、e x e c l 表格和 c a d 模型、多媒体文件，这些文件的数据量非常大，为了提高数据库的效力，大部分 将产品电子数据物理文件用加密和压缩的方式存放在操作系统的某个由p d m 控制下的 目录中，借助于操作系统的强大文件管理机制，来管理这些物理文件，而在数据库中建 立一个称为“元数据”的逻辑对象，将文件的描述信息，如：文件名( 文件号) 、文件 长度、类型、创建日期、版本、所有者、以及存储路径作为属性赋给“元数据”，同时 建立其与物理文件的链接，这样，通过检索“元数据”，可以快速找出p d m 所管理的属 性，同时通过链接获取物理文件，提高了系统效力【l ”。 电子数据仓指的是在p d m 中实现某些特定存储机制的“元数据”库及其管理系统。 它保存所有的“元数据”以及相应的指针，如图2 1 所示，这样，用户打交道的是电子 数据仓的“元数据”。而不需要了解电子数据的物理形式和存储位置，屏蔽了数据信息 传递的真实过程。 9 华中科技大学硕士学位论文 数据交换 敷据库 着；统 数据库中的物理 数据项 图2 - 1 电子数据仓示意图o j 电子数据仓有集中式和分布式两种。 集中式数据仓将文件系统与数据库系统放置于同一台服务器上，优点是安全性得到 保证，不需要考虑通讯协议的转换，但对服务器要求高，网络速度的影响大。分布式数 据仓将数据分布在物理上多个分布( 可能在不同的服务器上) 的数据仓上，客户端通过 访问服务器来访问数据仓。i n t e p d m 支持集中式数据库、集中式数据仓和分布式数据 仓三种数据管理模式，设置监控模块来集中控制对数据库的访问请求，并进行不同配置 机器的通讯协议转换。 2 1 3 电子数据管理的逻辑对象及其描述 文档( d o c ) ：文档p d m 电子数据管理的基本单位。狭义的文档是指一个计算 机文件，它们通常由c a d 、c a m 、m i s 等系统及各种应用程序生成。广义的文 档是个逻辑对象，指的是文件及其属性( 如名称、描述的对象等) 。在p d m 中， “文档”指的是广义的文档，它是文件及其属性的复合体： 文档夹( f o l d e r ) ：用户可以用文档夹将多个具有某种关联的文档组织在一 起，就象操作系统中的“目录”，文件夹中可以包含子文件夹。文件( f i l e ) ： 文件对应于操作系统的文件，文件加上其属性就是p d m 中的文档。在操作系统 中，文件是可以分类的，如图形文件、字处理文件、文本文件等，不同类型的 文件有不同的处理工具。 文件( f i l e ) ：文件对应于操作系统的文件，文件加上其属性就是p d m 中的文 档。在操作系统中，文件是可以分类的，如图形文件、字处理文件、文本文件 等，不同类型的文件有不同的处理工具。属性( p r o p e r t y ) ：文档资料需要在p d m 中管理的特性，如文档名、i d 、设计者、设计日期等。 属性集( p r o p e r t ys e t ) ：文档属性的集合。 文档类( d o cc l a s s ) ：它是有相同的属性集的一类文档的抽象，为创建文档实 华中科技大学硕士学位论文 例提供模板。 版本、版本序列( v e r s i o ns e r i e s )由某文档经过工程变更产生的文档称为该 文档的下一个版本其构成的序列称版本序列或变更历史。 文档状态：将工厂中文档生成过程划分为不同的阶段，每一阶段的文档具有不 同的使用功能和权限控制方法、设计发布与变更流程；如江铃将设计图纸分为 工作状态( w ) 、设计状态( d ) 、验证状态( v ) 、批生产状态( p ) ； 项目文档工作区( w o r k i n ga r e a ) ：这是一个逻辑上的概念，它对应于项目组成 员用来存放用户工作状态文档的区域。项目文档工作区中的文件既可以是项目 组成员自己创建的，也可以是通过检出或读取操作从文档库中得到的副本。 文档库( p u n i ca r e a ) ：这是个逻辑上的概念。对应于企业的档案室或资料库。 用户不能直接创建和修改文档库的文件，文档只能通过设计发布与变更流程， 然后提交到文档库。 2 1 4 电子敦据管理的主要操作 属性的操作 1 1 定义属性 将属性的名称与数据库字段联系起来，并定义其类别；如： 图号：t u h a o 编码类； 在i n t e p d m 中，类型包括：字符、实型、日期、枚举、编码 2 ) 定义属性集 定义属性项、内部属性值、长度、显示格式、是否主键、确省值、是否为空 文档操作 1 ) 定义文档类； 选择属性集、选择空文档模板； 文档夹操作 生成、生成子文件夹； 删除文件夹； 维护文件夹的属性；名称、权限、所有权与共享( 特指项目工作区) 维护文件夹层次关系； 文档的加入、移出及通过w i n d o w st r e ev i e w 定位文档 维护、查寻与零部件等其它实体的逻辑关系； 3 、文档操作 生成、删除； 文档的修改；( 名称、属性修改、文档内容更换) 1 1 华中科技大学硕士学位论文 权限控制： 查寻、维护与零部件等其它实体的逻辑关系； 多种模式的查询：( 按属性、按关系、准确、模糊等) 文档的版本维护、变更历史查寻： 文档的批量输入、输出 文档的预览、打印、处理工具的集成；( 控件方式、o l e 方式) 文档设计发布、变更与状态维护、c h e c ki n o u t 、归档e t c 。 2 1 5 i n t e p d m 对于文档的管理 在i n t e p d m 中，对文档或文件夹的查询是根据它们的属性进行的，而不同的文档 或文件夹有不同的属性，例如：为了描述设计图纸类型的文档，需要有图号、图名、图 幅、比例等属性，这些属性的集合就构成了图纸类文档的属性 集，对图纸进行的所有查询都是针对这些属性的。而对于说明书类型的文档，可能包括 标题、作者、摘要、关键词等属性，对该类文档的检索也就针对这些属性进行。 文档类是独立定义的对氦但彼此间可以有继承关系，新文档类可以通过继承关系， 自动拷贝其父文档类的所有属性，根据需要再增加相应的属性，。 文档类在i n t e p d m 中有广泛的用途，如在检索中根据类型进行检索，以便缩小查询 范围，提高查询效率；流程管理中通过指定任务类的输入输出文档类来进行控制，以便 在实例化任务时对任务的输入输出文档进行控制。文档类的另一个重要应用是工具集 成，通过定义处理文档类的应用工具，系统在处理文档时能自动激活相应的工具软件。 具体的文档属于哪个文档类是在创建时指定的，此后任何时候都不能修改这个属性。 在i n t e p d m 中，通过两种方式管理电子文件：文件方式和o l e 方式。o l e 方式局 限予w i n d o w s 平台，它可以充分利用w i n d o w s 丰富的应用软件，使i n t e p d m 能够很方 便地与许多工具软件集成。所有文件的内容都存放在数据仓中，i n t e p d m 不管理存放在 用户本地的数据。 在逻辑上。i n t e p d m 将数据仓分成项目工作区和文档库。系统管理员或项目负责 人可以在项目工作区为用户建立私有目录，用户可以在项目工作区自己创建，或是修改 通过检出并按某种操作获取从文档库中得到的文档副本，形成工作文档。用户可以在工 作区启动设计发布和工程变更流程，将工作文档归档到文档库。文档库由p d m 系统所 有，用户对其中的文档没有操作权限。 在i n t e p d m 的版本序列管理中，只建立备版本之间的导出关系，而不记录其具体差 别，也就是说，序列的每个版本都是完整的，而不是差分版本。版本之间的导出关系如 图2 - 2 所示，假设某设计的变更经历了a f 六个版本，从图上可以看出，b 、c 是a 华中科技大学硕士学位论文 的修订版本，d 是b 的修订版本，e 、f 则是c 的修订版本。但a f 都是可以独立存 在的文档。 图2 - 2i n t e p d m 的文档版本关系示意图1 9 i i n t e p d m 不仅对文档进行存储和检索，而且对其状态进行控制。随着设计项目的 进展，文档在流程中会经历不同的状态，具体如下： 工作状态( w o r k i n g ) ：设计项目正在进行。文档尚未完成设计的状态。用户可 以随时修改处于工作状态的文档，系统不进行控制，也不作版本记录。 设计状态( d e s i g n ) ：设计项目已经完成，设计文档经过首次发布后的状态。处 于d 状态的文档要修改，仅仅需要再一次发布，而不须启动工程变更。 验证状态( v e i l f y ) ：设计项目进入到验证阶段时文档的状态。如果处于验证状 态的文档需要修改，应该启动工程变更。 批生产状态( p r o d u c t ) ；设计项目以关闭，进入生产状态，如果处于批生产状态 的文档需要修改，应该启动工程变更。 文档状态的变化是由系统控制的，必须通过设计发布、变更工作流来完成。用户定 义文档的工作流时，可以指定归档步骤，该步骤完成后，文档发生状态改变，系统将该 操作通过日志功能记录下来。 2 。2p d m 中的零每件管理机理 零部件是p d m 的核心对象。在p d m 中，零部件代表了产品在设计、制造、维护等 过程中的一系列组成要素，是真实零部件概念的抽象与扩展。p d m 管理的零部件对象 在内涵上既包括零部件本身的抽象，又包括p d m 所需要管理的零部件特征，及属性： 在范围上，既包含实际存在的零部件，又包含为了表达设计意图而生成的虚拟件装 胃与总成、物流中的过程件、颜色件；制造中所消耗的辅料等等。 在p d m 中，产品是由零部件构成的，产品本身也可视为一种特殊的零部件；零部 华中科技大学硕士学位论文 件之间存在装配关系，形状、配合和功能相同或相似的零部件之间还可能存在互换或选 装关系。同一零部件在同一个产品的生命周期内又有不同的工程变更，也就是说零部件 内部有时间、批次有效性关系。p d m 的产品结构与产品生命周期管理主要管理零部件 的在产品内部的这两种关系：零部件之间的结构关系和零部件内部的时间、批次有效性 关系，系统对零部件的描述通过文档来完成，p d m 的文档管理可以通过零部件来组织， 而p d m 所管理的任务与工作流程都与零部件的状态变化关单邑因此，零部件是p d m 的 核心概念。 2 2 1 零部件f 曩的也曩对象墨其描述 零部件( p a r t ) ：产品在设计、制造、维护等过程中的一系列组成要素及其特征， 零件按装配关系组合成部件。 零部件属性( p a r tp r o p e r t y ) ：p d m 需要管理的零部件的具体特征。如；件号、 件名等等；有的p d m 系统将零部件属性分为：设计属性，如：设计者、设计日 期、设计生效点、发布号、变更号、安全特性等：制造属性：如：材料、重量、 工艺路线、颜色、物流生效点等；结构属性：该零部件的上一级构件、下一级 构件、产品区分码等； 零部件属性集( ( p a r tp r o p e r t ys e t ) ：零件属性的集合称为零部件的属性集。 基础结构( p a r ts t r u c t u r e ) ：部件中所有可能出现的子( 零) 部件所形成的结构， 它主要记录子零部件的i d 、引用关系的约束( 可选、互换斥、组合、时间，批 次有效性) 和引用的数量等。 配置结构( c o n f i g u r a t i o ns t r u c t u r e ) ：指零部件某种确定状态下的结构，如具体 时间、具体批次、某种确定的结构约束条件等等。 互换件( a l t e n a t e ) ：用于在某种具体结构上替换某零部件的其他零部件。 可选件、互斥件、组合件：在某种具体结构上可供用户选择的零部件， 如果选择了某零部件，则必须在该具体结构去除某些件，则称为该可选件的互 斥件，如选择了某零部件，则必须在该具体结构上增加的零部件则称为该零部 件的组合件。 虚拟件过程件在产品开发过程中，为了表达零( 部) 件的装配点而设置，但 实际不存在的零件称虚拟件，虚拟件在产品结构树上表达，但不在b o m 表中 反应。而在制造中为了表达零件的加工过程中的某一状态而设置的但实际不存 在的零件称为过程件，过程件不在设计b o m 中出现，但会出现在制造b o m 中。 零部件项目工作区同文档项目工作区； 零部件库同文档库 华中科技大学硕士学位论文 零部件状态同文档状态 零部件设计发布、设计变更流程同文档设计发布、变更流程 零部件版本序列同文档版本序列 零部件设计生效点：为一点时问，由设计者确定，在这一点以后，用新的零部 件取代设计b o m 中的这个零部件； 零部件物流生效点：为一点时间或某一制造批次：由物流部门确定，在这一点 以后，用新的零部件取代制造b o m 中的这个零部件： 2 2 2 零部件码 企业对于文档或者零部件都有自己的编码标准。每一个具体的码段都有其实在含 义。对于文档而言，如图纸、c a d 模型等的编码往往与其表达的零部件有较大的关联， 采用与零部件相似甚至完全相同的编码，而发布单、变更单则采用部f t + 日期+ 流水号的 方式，对于零部件来讲，大部企业都采用国家、行业制订的标准，部分企业采取国外标 准，这些编号与产品的结构与更改的版本有关，部分机加工为主的企业的编号与零部件 形状和加工工艺有关，大部分企业的文档与零部件的编号都采用统一的标准，但少部分 企业情况有所不同，如在江铃：五十铃系列的零部件、全顺系列的零部件、发动机零部 件采用了不同的编号标准，这样就人为的把零部件与设计文档分成三类：五十铃类、全 顺类、发动机类，但不管怎样，企业对于编码的控制都是严格的，有专门的标准规定给 号方法，有专门的部门、人员控制给号，确保编号的唯一性。 p d m 帮助企业控制编号，用流程控制给号过程，同时帮助企业检查编号的唯一性， p d m 设置编码解释模块，帮助用户意见理解编码的结构和各个字段的含义，提供对定 义编码规则、输入编码以及解释编码的支持。 2 2 3 零件族f 曩( p a nf a m i l ym a n a g e m e n t ) 零件族管理( p a r tf a m i l ym a n a g e m e n t ) 是建立在编码服务基础上的一种管理功能。 它提供零件的分类方法，这些分类方法能够支持现有产品配置数据的重复利用。通过零 件族管理，可以实现零部件分类和重复利用。 p d m 的p f m 允许用户按照业务的需要定制各种分类法，零部件将按照这些分类法 输入到零部件库里。这些类别本身还可以按照适当的大类组合在一起，这样做可以使企 业所有零部件及其加工材料按照一种易跟踪的零件族分层网络结构进行组织。每个零件 族可以有它自己的一组属性，每个具体的零件都有该属性集的一组值。p f m 提供丰富的 可对零件族的零件进行各类查询的功能。 华中科技大学硕士学位论文 2 2 4 零部件与文档的关系1 9 1 在p d m 中，对零部件部分特性的详细描述是通过一定的文档来完成的，如设计说 明书、工程图纸等，但在p d m 中，文档往往不直接同零部件发生关系，而是通过文档 夹来作为桥梁，一个零部件同一个或一组文档夹相对应，文档夹中有子文档夹或直接放 文档，予文档夹和文档继承了这种引用关系，可以通过这种关系来进行相互查询。 _ 圉堡- j 蟹丑匾五k 圃i 善的 弋五互正1 pe 圈 文件夹、塑口 图2 - 3 零部件与文档的关系 2 2 5 零部件之问的关系 复杂的部件是由相对简单的下级零部件装配而成的，这种装配关系是通过零部件的 引用关系表现出来的。 如下圈2 4 所示在i n t e p d m 中某部件的结构关系图： 图2 4 零部件之间的装配关系 1 6 华中科技大学硕士学位论文 与文档一样，用户只能在项目工作区的己授权目录下创建新的零部件或修改经某种 申请过程而获得的零部件库中零部件的参考变更副本，用户不能修改零部件库中零部 件，系统控制零部件库中的零部件，零部件只能通过设计发布、变更流程的归档过程才 能进入零豁件库。 零部件同样拥有状态，对于状态不同的零部件其设计变更的流程不一样，零部件的 状态改变只能通过设计发布、变更流程。 零部件经过一系列的工程变更形成一个零部件序列，该序列构成了零部件的版本， 与文档不同的是，零部件采用线型的版本模型，如果一个零部件不再被任何其他产品或 部件引用，则该件为历史件，历史件不能直接被其他零部件所引用，其引用必须经过一 个确认流程。 2 2 6 零部件管理的主要操作 属性操作 1 ) 定义零部件属性 2 1 定义零部件属性类 3 ) 定义零部件类型 零部件工作区操作 1 ) 新建删除文件夹 2 ) 文件夹维护( 改名、共享、所有权、权限) 3 ) 子文件夹操作 4 ) 创建零部件，包括新建( c r e a t e ) 和拷贝( c o p y ) 两种方式。以c o p y 方式 创建的零部件具有不同零部件编号，但其它属性可以相同。 5 ) 维护零部件的属性。 6 ) 删除零部件。 7 ) 建立零部件与文档夹、文档的联系。 8 ) 定义产品结构 9 ) 定义装配条件 t o ) 定义装配约束 11 ) 启动零部件设计发布、变更流程 零部件操作 1 ) 按零部件属性用多种条件的查询 2 ) 了解零部件的产品结构、装配信息 3 ) 了解零部件的说明文档 4 ) 了解零部件的上级引用关系 华中科技大学硕士学位论文 5 ) 了解零部件的版本历史 5 ) 将部件结构以定的方式输出。 2 3 产品配置管理( p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 产品结构与配置管理实现对产品结构与配置信息和物料清单( b o m ) 的管理，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。这部分的主 要功能有；支持零部件被引用关系引用关系的查询、支持版本修改版本控制、材料清 单( b o m ) 的生成、支持装配关系、装配属性、装配约束的定义、支持规则驱动的配置 等。用户可以利用p d m 提供的t r e e v i e w 和l i s t v i e w 来对产品结构进行查看和编辑。在 p d m 系统中，零部件按照它们之间的装配关系被组织起来，用户可以将各种产品定义数 据与零部件关联起来，最终形成对产品结构的完整描述，自动生成各种形式的b o m 。p d m 系统通过有效性和配置规则来对系列化产品进行管理。有效性分为两种：结构有效性和 版本有效性。结构有效性影响的是零部件在某个具体的装配关系中的数量，而版本有效 性影响的是对零部件版本的选择。版本有效性控制有两种形式：时间有效性和批次有效 性。产品配置规则也分为两种：结构选装规则和结构互换规则。结构选装规则控制的都 是零部件在某个具体的装配关系中的数量，结构互换规则控制的是可替换件组中零件的 选择。配置规则是由事先按某种方式定义进p d m 系统中的配置参数经过逻辑组合而成。 用户可以通过确定结构装配规则的取值和设定具体的时间及序列数来得到同一产品的 不同配置。在企业中，同一产品的产品结构形式在不同的部门( 如设计部门、工艺部门 和生产计划部门) 并不相同，因此p d m 系统还提供了按产品视图来组织产品结构的功能。 通过建立相应的产品视图，企业的不同部门可以对应不同阶段的产品定义，生成相应的 产品结构视图，如设计视图、装配视图和工艺视图等。而当产品结构发生更改时，可以 通过网络化的产品结构视图来分析和控制更改对整个企业的影响。 2 3 1 产品配置蕾疆中的疋对象与关系 e 产品结构( p r o d u c ts 仃u c t u r e ) ：用于描述各种零部件如何按装配关系、装配约束 组成产品的结构。 e 产品结构树( p r o d u c ts t r u c t u r et r e e ) 在p d m 中按树状图方法反映产品、零部件 之间的层次关系，主要表现产品装配系统图、产品零部件明细表( 包括通用件、 标准件、自制件、原材料) 等内容，其中树根表示产品，枝叶表示零部件，在树 的节点上定义装配属性、装配约束( 结构有效性规则) 等等。 e产品配置：在产品结构树上，按某种确定的有效性规则得到的产品分解； 1 8 华中科技大学硕士学位论文 b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ) 表；产品零件汇总表；工厂的设计、制造、物流、采购 等部门按其关心不同属性，对按一定配置规则得到的产品配置进行分解所形成 的零件汇总表：不同的b o m 表反映同一产品结构树的不同侧面，可以有不同 的形式，也称b o m 的“多视图”管理。 装配属性：定义在产品结构树节点上，与零部件装配位置有关的属性； 如：一级构件、c p s c 号( 结构区分号) 、总装单元等； 装配约束：零部件之间，定义在产品结构树节点上，与零部件装配位置有关的 关系；如：选装关系、互换、组合、互斥关系等； 装配关系：零部件在产品中按装配次序进行的引用关系； 装配有效性：( 略) 一级构件( f i n a la s s e m b l y ) 是零部件的装配属性，代表某产品中以总成方式投 料的零部件； 产品平台：指由某一基本型产品衍生出来的全部产品的集合，这些产品之间常 常有比较多的共用件； 产品的多种配置：同一种型号的产品之间的不同种配置； 2 3 2 产品结构的定义 部件基