（机械电子工程专业论文）pdm中产品结构管理和面向重用的零部件库研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 目前企业广泛采用c a d 技术后，虽然提高了绘图速度，但由于缺乏产品信息的有 效管理，使得设计过程出现设计效率低下、文件数据查找不便、共享困难等方面的问题。 如何管理产品设计过程，管理产品数据，提高设计效率成为当前研究的要点。产品数据 管理( p d m ) 是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。本文分析了 p d m 系统的一般体系结构，围绕p d m 中产品结构管理的关键技术进行了研究，实现了 p d m 中产品结构管理以及面向重用的零部件库管理系统。 通过分析国内外p d m 和零部件库的研究现状以及p d m 系统的功能设计和体系结 构，提出c s 模式的产品结构管理的功能模块、基于j 2 e e 平台的关联文档功能模块和 b s 模式的零部件库管理系统，并从软件开发和功能实现的角度研究了系统实现的关键 技术，给出系统的总体解决方案。 根据p d m 中的产品结构模型，系统以文本文件为描述产品结构信息的数据源，利 用树结构来表现产品结构，形成产品结构树。通过电子仓库来建立元数据和物理文件之 间的联系，在产品结构和文档关联方面采用数据表的外键来建立逻辑链接。把构造产品 结构树划分为自动读取产品信息并入库、自动构造、手动构造三个步骤，并将相关文档 关联到产品结构树节点上，以便查询和操作该文档。系统提供b o m 接口，能够将产品 结构信息以两种格式( e x c e l 和f o x p r o 文件) 导出，生成企业需要的四种类型的b o m 表 ( 产品明细总表、独立件明细表、外购件明细表和协作件明细表) 。 完成了面向设计重用的零部件库的建立，实现了对可设计重用的零部件的优选功 能。开发了基于w e b 的零部件库管理系统对需要设计重用的零部件进行统一管理，该 系统包括用户管理、零部件管理、零部件目录树浏览等模块。 最后，以系统在企业运行的应用实例，说明了开发的产品结构管理模块和支持产品 设计重用零部件库管理系统在p d m 系统中的设计和实现过程，验证了系统软件的正确 性和有效性。 关键词：产品数据管理；产品结构管理；物料清单：设计重用；零部件库 p d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 r e s e a r c ho fp r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n ti np d m a n dr e u s eo r i e n t e d p a r t sl i b r a r y a b s t r a c t a l t h o u g hc a dt e c h n o l o g ya d o p t e de x t e n s i v e l yi ne n t e r p r i s e sa tp r e s e n t r a i s e sp a i n t i n g s p e e d ，i ta p p e a r sm a n yp r o b l e m ss u c ha sl o wd e s i g n i n ge f f i c i e n c y ，i n c o n v e n i e n ts e a r c h i n g f i l e s ，d i f f i c u l ts h a r i n gd a t a ，a n ds oo n ，b e c a u s eo fl a c k i n ge f f i c i e n tm a n a g e m e n to fp r o d u c t i n f o r m a t i o n s o ，h o wt om a n a g et h ep r o c e s so fp r o d u c td e s i g na n dp r o d u c td a t a , i m p r o v e d e s i g n i n ge f f i c i e n c yi sa ni m p o r t a n tt h i n gt or e s e a r c h p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) i s a t e c h n o l o g yo fm a n a g i n g a l lo fp r o d u c ti n f o r m a t i o nc o n c e r n e da n dp r o d u c tp r o c e s sc o n c e r n e d t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e so nt h ek e yt e c h n o l o g i e so fp r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n ti np d m ， a n a l y z e st h ea r c h i t e c t u r eo fp d ms y s t e m ，a n da c h i e v e sp r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n tm p d ma n dd e s i g nr e u s eo r i e n t e dp a r t sl i b r a r ym a n a g e m e n ts y s t e m a n a l y z i n gt h er e s e a r c hs t a t u sq u o o fp d ma n dp a r t sl i b r a r y ，a n dt h ef u n c t i o nd e s i g na n d a r e k i t e c m r eo fp d ms y s t e m t h ed i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r dt h ep r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t f u n c t i o nm o d u l eb a s e do nc sm o d e l t h ed o c u m e n tr e l e v a n c yf u n c t i o nm o d u l eb a s e do n j 2 e ep l a t f o r m ，a n dt h ep a r t sl i b r a r ym a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nb sm o d e l i tr e s e a r c h e s t h ek e yt e c h n o l o g i e so ff u n c t i o nd e s i g nf r o mt h ea n g l eo fs o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n df u n c t i o n i m p l e m e n t a t i o n ，a n dg i v e st h es y s t e ma t o t a ls o l u t i o n a c c o r d i n gt ot h ep r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n tm o d e l i np d m ，u s i n gt e x tf i l e sa sd a t a s o u r c et od e s c r i b et h ep r o d u c ts t r u c t u r ei n f o r m a t i o ni ne n t e r p r i s e ，t h ed i s s e r t a t i o nn s e st h et r e e s t r u c t u r et or e p r e s e n tp r o d u c ts t r u c t u r e a n dc o n s t r u c t sp r o d u c ts t r u c t u r et r e e t h er e l a t i o n s h i p o ft h em e t a d a t aa n dp h v s i c a lf i l ei se s t a b l i s h e db yd a t av a u l t t _ i i ef o r e i g nk e yo fd a t a b a s e t a b l ei su s e dt om a k el o g i c a ll i n kb e t w e e np r o d u c ts t r u c t u r ea n dd o c u m e n tr e l e v a n c y 1 m e c o n s t r u c t i o no fp r o d u c ts t r u c t u r et r e ei sd i v i d e di n t ot h r e es t e p s ，t h ef i r s ts t 印i sr e a d i n g p r o d u c ti n f o r m a t i o na n dp u tt h e mi n t od a t a b a s ea u t o m a t i c a l l y ，t h es e c o n ds t e pi sc o n s t r u c t i n g p r o d u c ts t r u c t u r et r e ea u t o m a t i c a l l y ，t h e l a s ts t 印i sc o n s t r u c t i n gp r o d u c ts t r u c t u r et r e e m a n u a l l y t h e n ，t r e en o d e sa r er e l a t e dw i t hd o c u m e n t sc o n c e r n e dt om a k et h ed o c u m e n t s q u e r ya n do p e r a t i o nc o n v e n i e n t t h es y s t e ms u p p l i e sb o mi n t e r f a c e t oe x p o r tp r o d u c t s t r u c t u r ei n f o r m a t i o ni nt w of i l ef o r m a t s ( e x c e la n df o x p r of i l e ) ，c r e a t eb o m i nf o u rt y p e s ( t h ew h o l eb o m ，t h ea s s e m b l yp a r t sb o m ，t h eo u t s o u r c i n gp a r t sb o m ，a n dt h ec o l l a b o r a t i v e p a r t sb o m ) t om c e tt h ed e m a n do fe n t e r p r i s e t h ed i s s e r t a t i o ne s t a b l i s h e so n ed e s i g nr e u s eo r i e n t e dp a r t sl i b r a r y ，a c h i e v e st h ef u n c t i o n o fc h o o s i n go p t i m a ld e s i g nr e u s ep a r t t om a n a g ea l lo ft h ed e s i g nr e u s eo r i e n t e dp a r t s ，t h e 大连理工大学硕士学位论文 d i s s e r t a t i o nd e v e l o p saw e bb a s e dp a r t sl i b r a r ym a n a g e m e n ts y s t e m w h i c hi n c l u d e st h e m o d e lo fu s e rm a n a g e m e n t , p a r t sm a n a g e m e n t ，a n dp a r t sn a v i g a t i o nt r e e f i n a l l y t h es y s t e m sa p p l i c a t i o nj ne n t e r p r i s ee x p l a i n s t h ep r o c e s so fd e s i g na n d i m p l e m e n to ft h ep r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n tm o d e la n dt h ed e s i g nr e u s eo r i e n t e dp a r t s l i b r a r ym a n a g e m e n ts y s t e mi np d ms y s t e m i tp r o v e st h ec o i t e c t u e s sa n dv a l i d i t yo ft h e s y s t e m k e yw o r d s ：p d m ；p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n hb o m ：d e s i g nr e u s e ：p a r t sl i b r a r y i l i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：蝴日期： 卯2 茹 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：虹溘 导师签名 斛啦 a 型年盟月鱼日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究背景 1 1 1p d m 的产生发展及意义 在现代科技飞速发展、民族工业繁荣昌盛的今天，我们共同肩负着中华民族伟大复 兴的重任。中国，改革开放以来，尤其自2 0 0 1 年底加入w t o 以后，已经成为世界的制 造工厂，从某种意义上来说，制造业信息化水平的提升将影响到中国国际地位的提升。 企业由于信息技术和网络技术的应用，大大提高了产品研发能力和市场竞争能力， 促进了生产力的发展，取得了显著的效益。在产品研发过程中的设计数据和技术文档信 息呈现爆炸性的增长趋势之时，也产生了新的问题：( 1 ) 信息共享程度低。企业各个部 门使用不同的应用系统，如工程数据系统( e d m ) 、文档管理( d m ) 、产品信息管理( p i m ) 、 技术数据管理( t d m ) 、技术信息管理( 1 r i m ) 、图像管理( i m ) 等，信息在它们之间缺乏有 效的传递和转换，因而易形成“信息孤岛”，不易管理。( 2 ) 不方便查询有效的产品信 息。由于产品信息的爆炸性增长，技术人员在设计新产品时需要查询类似产品的设计资 料，而此时在传统工作模式下，整理、查询旧数据就占用了很多的设计时间。( 3 ) 产品 信息的安全性。产品信息是企业的重要财富，领先的技术是企业的核心竞争力之一。随 着文档电子化和网络技术的发展，产品信息的安全性也越来越引起人们的重视1 1 j 。 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 ，简称p d m ) 正是在这一背景下应运而生的 新的管理思想和技术。1 9 9 5 年2 月，c i m d a t a 总裁e dm i l l e r 对p d m 的定义是：p d m 是用来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。与产品相关的所有 信息包括：零部件信息、产品结构、结构配置、文件、c a d 文档、扫描图像、审批信 息等；与产品相关的所有过程包括过程( 生命周期、工作流程、审批发放、工程更改等) 的定义与监控瞄j 。 p d m 的发展经历以下三个阶段，配合c a d 工具的p d m 系统、专业p d m 产品和 p d m 的标准化阶段i ”捌： ( 1 ) 配合c a d 工具的p d m 系统 早期的p d m 产品诞生于二十世纪的八十年代初。在当时，c a d 己经在企业中得到 了广泛的应用，工程师们在享受c a d 带来的好处的同时，当不得不将大量的时间浪费 在查找设计所需信息上时，对电子数据的存储和获取新方法的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。 p d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 第一代p d m 产品仅在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，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。 ( 2 ) 专业p d m 产品 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 d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 和e d s 的i m a m 等就是第二代p d m 产品的代表。与第一代p d m 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、对产品结构的配置和管理、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p d m 产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。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。这一代p d m 产品明确了p d m 在企业中的地位，即p d m 系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据集成平台，p d m 系统和其他管理系统如m r p 、m i s 等是相互协作的关系。 ( 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 me 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，该草案由许多p d m 领域的主导厂商参与制订，如m m ，s d r c ，p t c 等， p d me 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 me 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。这一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。 实施p d m 系统可以提高企业的核心竞争力，表现在以下几个方面【1 】： ( 1 ) 全面提高产品开发效率。企业引入p d m 系统，可以避免技术人员花费大量时 间查找信息，通过数据检索就能迅速得到相关的产品数据信息，从而把更多的时间和精 力用在创造性的设计和开发方面。同时，p d m 系统还支持并行设计，能显著缩短设计 周期，提高设计效率，从而使产品更早的投入市场。 ( 2 ) 保证产品数据的准确性和一致性。, p d m 系统的版本管理使所有用户达到数据 共享，并能做到实时同步更新，从而避免重复设计或数据矛盾的问题，而且涉及的历史 变更情况均有记录，能做到有据可查并且保证完整一致。 ( 3 ) 具备有效的职权管理机制。p d m 系统允许生成和保存任何一个设计文本的多 个修订版本或改型设计，用户可以生成同一个设计的多个演化方案，每个版本和修订方 案都纳入严格有序职权管理机制之下。 ( 4 ) 保证有效的项目过程控制。项目实施中的过程控制是p d m 系统的又一重要功 能，常见的产品开发过程中的失控或相互牵制现象不再频繁发生，能大大降低因失误或 大连理工大学硕士学位论文 返工导致的延误工期现象。p d m 系统能通过自动数据发布和电子审签程序来有效控制 项目进展过程，可避免被忽略或遗忘导致的弊端，使项目科学有序地如期完成。 ( 5 ) 提高企业的标准化水平。实施p d m 系统能提高零部件的标准化水平和重用率， 降低零部件库存，提高资金利用率。 文档管理、工作流程管理、产品结构管理及系统集成是p d m 系统基本和核心的功 能，目前企业实施p d m 也主要是体现在这些应用功能上。 1 1 2 企业应用p d 8 系统的需求分析 企业采用c a d 技术后，提高了绘图速度，使设计人员从图板中解脱出来，但不能 解决复杂产品的设计、设计的优化、零部件之间的关系和产品全部数据问相互关系等问 题。另外，由于产品设计周期中产生的c a d 文件大量存入计算机的硬盘上，给图形文 件的管理带来了诸多问题：( 1 ) 文件查找困难；( 2 ) 大量的异构产品数据间转化和传递困 难：( 3 ) 无法实现版本的管理；( 4 ) 无法保证文档的安全和保密；( 5 ) 数据共享实现困难； ( 6 ) 电子图档与纸质图档一致性难以保证。 上述c a d 技术中存在的普遍问题，暴露了c a d 技术的快速发展与落后的数据管理 手段之间的矛盾，迫切地需要一个产品数据管理系统来保证以上问题的解决。 p d m 是帮助管理人员、工程技术人员以及其它人员管理产品与开发步骤的一种软 件系统，其基本原理是，在逻辑上将各种c a x 信息化孤岛集成起来，利用计算机系统 控制产品的整个开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描 述、生产过程描述以及生产过程控制数据。 立足企业需求，在系统开发过程中，要求系统具有： ( 1 ) 实用性。能解决企业开发中所遇到的问题，真正提高产品开发效率，并为以后 的发展打下基础。 ( 2 ) 数据一致性。建立统一的数据模型和必要的环节来保证数据的一致性。 ( 3 ) 可靠性。保证系统和信息的可靠性。 ( 4 ) 信息安全性。保护系统、数据的安全，防止无关人员使用数据，使有关人员能 够各司其职。 ( 5 ) 可扩展性。充分考虑现有信息及接口要求，正确估计今后企业发展和系统扩展 的需要，在系统软硬件配置、网络选型、数据库选择等方面预留可发展的空间，保证系 统的柔性、开放性和可扩展性。 ( 6 ) 易维护性。具有友好的用户界面，便于企业人员自己对系统进行维护和管理。 p d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 1 2 课题研究目的和意义 根据太原某减速机公司的需求，项目的主要目的是开发一套包括文档管理、产品结 构管理、工作流管理和权限管理等模块的产品设计管理系统。而产品结构管理作为系统 的重要功能模块，是确保系统其它功能模块顺利完成的基础。 本文在对系统进行总体方案设计的基础上，重点对产品结构管理和面向设计重用的 零部件库进行了详细的研究。其目的主要是围绕p d m 中产品结构管理模块，进行产品 结构管理关键技术的研究以及系统的开发。研究和开发的系统基于c s 和b s 的混合模 式，在数据库系统、w e b 服务器和应用服务器的支撑下，能够管理与产品相关的数据和 过程，保证数据的一致性、安全性和共享性，在体系架构方面支持开放平台，具有可移 植性、可扩展性、支持异构环境等特点。 系统应用到太原某减速机公司对减速机产品的设计管理当中，产品结构管理将减速 机及其零部件的结构信息以产品结构树的形式进行描述，相关的各类文档关联到产品结 构树的各个节点上，完整的产品结构可以输出企业所需的各类b o m 。面向设计重用的 零部件库为产品结构树的构造和产品的建模提供数据支持，零部件库管理系统对参数化 建模后的零部件进行统一管理。这对企业有效地管理产品数据和设计过程、提高产品设 计效率、实现信息集成都有十分重要的现实意义。 1 3 相关技术国内外研究现状 1 3 1p d m 系统研究现状综述 国外p d m 研究早在2 0 世纪8 0 年代初期就开始了，目的是解决大量工程图纸文档 的管理困境，然后逐渐扩展到产品开发整个生命周期的产品数据管理问题。在2 0 世纪 9 0 年代得到了迅猛发展，它是在数据库基础上发展起来的一门新兴的数据管理技术。从 国外现有的产品来看，p d m 技术和相关产品的发展已经在企业的实际应用中展现出信 息集成、提高企业管理水平及产品开发效率等方面的优势，他们也代表了现今p d m 的 最高水平。 s d r c ( s t r u c t u r a ld y n a m i c sr e s e a r c hc o r p o r a t i o n ) 的m e t a p h a s ee n t e r p r i s e i ，涵盖很 宽的企业需求范围，能够与其他的数据管理系统无缝集成。e ! v i s t a 是m e t a p h a s e 基于j a v a 客户端界面的用户接口产品，有了这个功能齐全的用户接口，m e t a p h a s e e n t e r p r i s e 的所 有p d m 功能就都能为具有w c b 浏览器的用户所用，只要把j a v a a p p l e t s 下载到用户的 浏览器即可。丹麦的d a n f o s sd r i v e s 已经实施了s d r c 的m e t a p h a s ee n t e r p r i s ep d m 系统 - - 4 大连理工大学硕士学位论文 来管理s a p 的e r p 、c a d c a m c a e 图纸以及各种文档，这一系统使整个企业的运作 效率得到极大提高。 u g s ( u n i g r a p h i c ss o l u t i o n s ) 公司的i m a n 6 。该产品包括两种模型：i m a n w c b b r o w s e r 和i m a n w c br e v i e w e r 。n i a n w e bb r o w s e r 适合于那些不生成数据的用户，他 们只用它来浏览已经存放在数据库中的信息。i m a n w e br e v i e w e r 能使一些用户增加与 存放在i m a n 数据库中信息的交互。位于加拿大m a n i t o b a 的m o t o r c o a c h j n d u s t r i e s ( m a ) 公司借助于u g s 的i m a np d m 系统，大大减少了制造工时、物料清单、零件数和产品 的生产周期。i m a n 也常用于销售工程和区域服务管理。 p t c ( p a r a m e t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ) 的w i n d c h i l l l 7 1 。该产品被认为是最先进的 p d m 系统之一，它把客户端朋艮务器的能力与因特网技术易实施、易管理和易使用的优 点有机地结合在一起，全面支持整个产品生命周期中有关产品结构和变化的管理和信息 通讯。w i n d c h j l l 的服务器技术基于j a v a 技术，服务器流程以开放灵活的结构隔离了产 品数据的商业行为，从而使得那些数据可供各种网页，j a v aa p p l e t s ，或采用h t m l 、j a v a r m i 以及c o r b a 或c o m 技术的外部系统所使用。b m wr o l l s r o y c e ( b m wr r ) a e r o e n g i n e s 选择了p t cw i n d c h i l l 系统作为他们集成产品开发环境的工具，在不增加成 本的情况下保持更快的产品交付能力。 另外，还有i b m 的e n o v i a p m ，w t c ( w o r k g r o u p t e c h n o l o g y c o r p o r a t i o n ) 的p r o d u c t c e n t e r 等等。这些产品在世界各地的企业中应用着，并发挥着越来越重要的作用。 在中国，p d m 是2 0 世纪9 0 年代兴起的一项新技术，因其在国外企业实施的经验 和有效性，在国内也得到了广泛的应用。目前对于国内企业，工程设计部门的c a x 应 用己经普及并逐渐成熟，己具备了实施p d m 的条件。随着企业需求的扩大，国内许多 软件厂商也纷纷开发出自己的p d m 产品 6 , 8 1 。 清华同方软件公司承担了国家8 6 3 自动化领域c i m s 主题重大目标产品一“基于 c o r b a w e b 的产品数据管理系统”，j 亥项目在c o r b a 、j a v a 、产品结构和产品配置 管理等方面进行了深入研究，力争使国产p d m 产品进入国际先进水平行列。 华中科技开目信息技术有限责任公司的k m p d m 系统，其基于三层体系结构，具有 项目管理，权限管理，任务管理，产品配置管理，图文档管理，邮件管理，工作流程管 理功能和曰志管理等功能。在国内首先实现了产品的自动参数化配置，通过模块化大量 使用通用件，大幅提高了设计效率。利用j a v a 和中间件技术开发的基于浏览器的p d m 服务功能，使得企业能够进行分布式跨区域的管理工作。 i d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 浙江大天公司的产品数据管理系统( g s p d m ) 是一个真正意义上面向企业级的、通 用的、开放式的、柔性产品数据管理平台。主要适用于机械、电子、电力、建筑、化工 等各类应用c a d 和需要产品、项且统筹管理的行业。 北京艾克斯特公司的x t p d m 解决了异构平台的集成性问题。对于如u g ，p r o e ， i - d e a r s ，s o l i d w o r k , s o l i d e d g e 等平台己经基本实现了集成，同时，对于基于这些平台的 c a m ，c a p p ，c a e 等系统也实现了有效的集成。已在江苏牧羊集团成功应用。 另外还有欧磊科技有限公司的s m a r g r o u p ，清华英泰t i p d m ，华中理工大学华中软 件公司的i n t e p d m ，北京大恒公司的d h p d m ，上海思普信息技术公司的s i p m p d m 软 件，中科院的凯思公司、南京同创公司、清华高华公司及东北大学的阿尔派公司的p d m 软件等等。 与国外的同类产品相比，国内的p d m 产品酱遍存在功能不够完善、开放性不高等 缺点。要想真正和国外产品竞争，必须在功能、稳定性、开放性和引入新思想、新技术 等方面做进一步的努力。 1 3 2 产品结构管理研究现状综述 。 p d m 的主要功能模块有项目管理、文档管理、产品结构管理、工作流管理等，其 中产品结构管理是p d m 的重要组成部分，它以电子仓库为底层支持，以b o m 为其组 织核心，把定义产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理与控 制，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， 如设计视图、装配视图、制造视图、计划视图等1 6 】。 文献【9 】中，阐述了基于二维机械工程图的产品结构树的建立，通过对产品总装图、 部件装配图、零件图及装配图明细表的分析，以建立临时中间表的方式，建立产品结构 树。 文献【1 0 】中，通过合适的物料编码方法在p d m 系统中创建产品结构树和b o m 表。 不但实现了产品结构树在设计时自动生成，还实现了产品结构树的灵活修改、添加和维 护，为非产品的其它对象的管理带来方便。 文献【1 1 】中，介绍了产品结构树在关系型数据库环境下的组织方式，给出了在该数 据结构上支持循环检查的遍历算法。 文献【1 2 】中，提出了一种基于分段代码自动生成产品结构树的算法，充分利用编码 本身的结构信息解析字符串，有较好的通用性。 大连理工大学硕士学位论文 1 3 3 面向设计重用的零部件库的研究现状综述 1 9 9 8 年在英国b r u n e l 大学召开了设计重用的国际会议，m r r ，s t a n f o r d 等著名大学 都宣读了有关论文。但由于设计重用涉及的内容十分广泛，加之研究还刚网起步，人们 对设计重用中的许多问题的认识尚在进一步探索之中，目前尚未形成一致的思想和理论 体系。设计重用是计算机辅助设计领域一个新兴的研究热点，设计重用正在成为c a d 领域一个新的研究热点【1 3 , 。 文献 1 s l o e ，在对现有设计重用系统分析研究的基础上，识别概括出设计重用中的 若干重要问题，诸如设计重用的概念、过程模型、重用层次和类型、关键技术及支持重 用的设计历史建模等，并对各个问题做了深入系统地研究，给出了有关概念定义，建立 了相关模型，从而为基于计算机的设计重用研究提供了一致的理论体系框架。提出了设 计重用的四种相关技术。 文献 1 6 l q = ，预言设计重用将成为未来c a d 系统的一项关键功能( 现行的c a d 系 统一般来说不支持设计重用【”】) 。 文献【1 8 1 中，将重用的范围扩展到产品的广义设计领域，用系统和集成的观点对设 计重用技术的理论体系及其系统的组成进行了研究。将设计重用技术的研究内容粗略的 划分为三个方面：可重用集成设计单元建模技术，可重用集成设计单元的重用技术，设 计重用技术实施策略和方法。 文献【1 9 】中，对设计资源重用的过程框架和基本方法进行了研究，把设计资源重用 的过程分为资源的创建、资源的管理、资源的集成三个部分，并且指出创新的5 种模式 l 刎( 综合、转换、类比、开发、第一原理) 大多以重用为支持，还分析了产品设计重用与 软件重用的区别和联系。 文献【2 1 】中，详细的讨论了产品设计重用技术支持体系，如计算机辅助技术( c a d ) 、 产品数据管理( p d m ) 、人工智能( a i ) 、知识管理( k m ) ，w e b 技术等，提出了基于设计 制品理论的产品设计重用的完整技术体系以及需要解决的关键技术。 文献【2 2 】中，对设计重用系统建模、设计重用过程模型流程进行了研究，提出了由 支持库和设计重用子系统构成的设计重用模型，并给出了相应的模型流程。该研究为机 械产品创新设计平台的建立与完善奠定了坚实的基础，为制造业设计人员更充分、合理 地利用企业资源提供了理论依据。 对企业的零部件进行统计分析表明，2 0 左右的零部件属于标准件或外购件，而7 0 左右的零部件是可以通过变型设计得到的通用相似件，而只有1 0 的零部件是需要创新 设计的零部件。这1 0 的零部件在设计和生产中占用着企业大量的时间和资源。但是， 由于缺少有效的工具，如p d m 系统等，设计人员在设计过程中无法充分利用以前的设 p d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 计成果或其它企业成熟的通用相似件，而导致设计资源的浪费。建立零部件库，并对其 管理，可以解决这方面的问题。 文献【2 3 件，对基于s t e p 标准对产品信息进行规范化描述，对零件库标准( p l i b ， i s o1 3 5 8 4 ) 【2 4 l 体系结构和信息描述方法进行了详细分析，把零部件库标准分为概念描 述、逻辑资源、应用资源、描述方法学、一致性测试、视图交换协议和标准件等七个系 列。 文献【2 5 】中，在p r o e n g i n e e r 环境下，利用其二次开发工具- 族表( f a m i l yt a b l e ) 和程 序( p r o g r a m ) 建立零件库。 文献【2 6 】中，在u g 平台下，通过对零件特征的分析，给出了两种实用性的参数化 建模方法，并介绍了三维系列零件库的建立步骤。 文献【2 7 】中，研究了w e b 零件库的构建方法，包括零件族的建立、基于事物特性表 的零件描述、基于零件功能结构的语义特征的零件描述和基于本体的零件描述。并给出 了一个系统实现案例。 1 4 本文的主要研究内容 本文依托太原某减速机公司项目产品设计管理系统的开发，重点分析产品结构 管理的体系结构和关键技术，并在此基础上完成了产品结构管理模块和面向设计重用的 零部件库的设计与开发。主要研究内容如下： ( 1 ) 研究p d m 功能和实施的体系结构，详细分析系统开发的关键技术。系统的总 体解决方案是：综合采用c s 和b s 混合模式构架、关系型数据库技术和面向对象技术 进行软件的开发工作。 ( 2 ) 采用c s 模式构建产品结构管理模块，在以文本文件为描述产品结构信息的数 据源的基础上，采用树形结构来描述产品结构，并通过树的先根次序遍历算法构造产品 结构树，实现产品结构的展示和信息查询。对产品结构树上的关联文档进行研究，采用 j 2 e e 技术构建关联文档的体系结构。分析企业报表的形式，研究采用j a v a 语言实现读 写e x c e l ( x l s ) 和f o x p r o ( d b f ) 文件的关键技术，实现了按照企业需要输出四种类型的报 表。 ( 3 ) 研究设计重用的相关知识，包括概念、过程模型、关键技术等。研究b s 模式 下面向设计重用的零部件库的建立，及其管理系统的功能模块划分和实现。在u g 三维 软件下，进行零部件的参数化建模，并通过零部件库管理系统将其统一入库。 ( 4 ) 给出系统的开发环境，介绍产品结构管理系统和零部件库管理系统在太原某减 速机公司的应用。 大连理工大学硕士学位论文 2 系统总体设计及关键技术 2 1 系统的功能模块 根据p d m 的功能和企业的实际需求，系统包括下面几大模块：项目管理、产品结 构管理、文档管理和系统管理。其功能结构树如图2 1 所示。 i 产品数据管珲( p d m )i 卤幽卤函 国囝国园国图 f i g 2 1f u n c t i o ns t m c t u r eo f t h ep d ms y s t e m ( 1 ) 项目管理：围绕项目组织设计，利用计算机网络进行项目规划、任务分配和建 立工作流程，对产品的设计过程进行控制，支持所有任务执行者的协同工作，从整体上 提高工作效率。 ( 2 ) 文档管理：用来管理各种动态的文档，包括文档定义、文档查询、文档入库、 文档版本和文档操作功能等，为产品结构管理和项目管理提供支撑，是系统实施的有利 保证。 ( 3 ) 系统管理：完成对系统支撑环境的管理，主要包括系统文件管理( 包括主机管 理、工作路径管理、程序路径管理等) 、权限管理( 用于对用户操作权限的判断) 、邮件 管理( 用于任务分配提示、任务到期提示等) 、系统同志管理和系统数据备份管理等。 ( 4 ) 产品结构管理：实现产品结构的定义，对产品进行统一的树形结构管理。建立 产品结构树，动态关联相关文档( 包括a u t o c m 图档、说明书以及其它与产品设计有关 的数据资料等) ，有效、直观地对产品及其零部件的相关设计文档进行管理，对产品设 计资料进行检索。提供明细表的输出模块。 p d m 中产品结构管理和面向重用的零部件库研究 2 2 系统体系结构 p d m 的体系结构是p d m 系统的灵魂，决定了系统的可应用性、可扩展性等重要特 性。不同的企业应从其地域分布特点、功能需求、用户的数量等因素出发，选择那些体 系结构适合自身特点的p d m 系统，这样在实施中才能最大程度的确保系统实施的成功。 随着w e b 技术、面向对象技术的不断发展和应用，p d m 体系结构日趋先进，基于 w e b 技术、j a v a 语言、采用b s 和c s 的混合结构模式以及j 2 e e 技术的p d m 系统已 经成为主测2 引，其中c s 模式用于p d m 中产品结构管理系统，b s 模式用于零部件库 管理系统。系统的体系结构如图2 f 2 所示： 图2 2 系统体系结构 f i g 2 2t h ea r c h i t e c t u r eo f s y s t e m 表现层：拥有权限的用户可以通过浏览器或客户端打开系统交互界面，进行相关操 作，提交操作请求。通过该层的交互式图形界面，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、媒介。 业务层：企业用户的请求( 实现某特定功能) 通过该层的业务逻辑访问存储层的数据 库，响应用户的请求并返回操作结果。 存储层：用于存储企业产品相关数据。产品的所有数据都保存在数据库表中。一般 采用流行的关系型数据库系统为p d m 的支持平台，通过关系型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。该层的发展主要有两个特点：一是适应 大连理工大学硕士学位论文 能力不断扩展，能够支持越来越多的软硬件环境，二是该层朝廉价方向发展。由于p d m 系统庞大的数据量、高的性能要求，因此底层数据库集中选用了o r a c l e 、s q ls e r v e r 、 s y b a s e 等大型关系型数据库。 p d m 归根结底不是企业的经营管理模式而只是一种软件工具，它只有在先进的企 业运作模式下才能发挥作用，因此p d m 的实施离不开c e ( 并行工程) 、c p c ( 协同产品 商务) 、v m ( 虚拟制造) 、s c m ( 供应链管理) 、i s 0 9 0 0 0 、全生命周期质量保证等