（航空宇航制造工程专业论文）pdm系统中的编码研究与实现.pdf

摘要 fp d m ( p r o d u c t i o nd a t am a n a g e m e n t ) 系统中的编码技术是产品数据管理 ( p d m ) 系统中必不可少的一部分，编码的优劣直接影响整个系统的运行效率。 作者在总结国内外有关编码技术的基础上，结合苏州医疗器械总厂( 简称苏 医厂) 对产品数据管理的需求，设计一套适合于苏医厂产品编码系统，并用 d e l p h i 在w i n d o w s g x n t 平台上开发了p d m 系统中的编码模块。目前，该编 码系统已用于实际生产应用。) 本文主要研究内容有： 1 p d m 系统功能模型的设计。 2 p d m 编码系统的设计与应用。 3 根据苏医厂的具体要求，对企业p d m 中的编码系统进行了研究。 4 对数据库设计的讨论和用d e l p h i 开发编码系统的研究。 文章最后给出了些关于p d m 编码系统的应用实例。 关键词：p 功也d e l p h i ，管釜编码，数据库 a b s t r a c t t h ed e s i g nf o rt h ec o d es y s t e mi san e c e s s a r yp a r ti nt h ep r o d u c t i o nd a t a m a n a g e m e n t ( p d m ) s y s t e m t h ed e s i g nd i r e c t l y a f f e c t st h ee x e c u t i v e e f f i c i e n c yo f t h ep d m s y s t e m o nt h eb a s i so f t h ea b r o a da n dd o m e s t i cr e s e a r c h o nt h ec o d e s y s t e m o fp d ma n d c o m b i n i n g t h e r e q u i r e m e n t o fs u z h o u m e d i c a li n s t r u m e n t sg e n e r a lf a c t o r y ，t h ea u t h o rh a sa c c o m p l i s h e dt h ed e s i g n f o rt h ec o d es y s t e mu s i n gd e l p h if o rt h ew i n d o w s9 x n to p e r a t i o ns y s t e m a t p r e s e n t ，t h ec o d es y s t e mh a sb e e na p p l i e di nt h em a n u f a c t u r ep r a c t i c e t h e m a i nr e s e a r c hc o n t e n ti n c l u d e s ： 1 t h ed e s i g nf o rt h ef u n c t i o nm o d e l so fp d m s y s t e m 2 t h ed e s i g na n dt h ea p p l i c a t i o no ft h ep d mc o d e s y s t e m 3 t h er e s e a r c ho ft h e f a c t o r y s p d mc o d e s y s t e ma c c o r d i n g t ot h e f a c t o r y ss p e c i f i cd e m a n d 4 t h ed i s c u s s i o na b o u tt h ed a t a b a s ed e s i g na n dt h er e s e a r c ho f d e v e l o p i n g t h ec o d es y s t e m b yd e l p h i t h e r ea r es o m ea p p l i c a t i o ne x a m p l e sf o rp d m c o d es y s t e mi nt h el a s tp a r t o f p a p e r k e y w o r d ：p d m ，d e l p h i ，m a n a g e m e n t ，c o d i n g ，d a t a b a s e 南京航空航天大学硕士学位论文 1 1p d m 起源 第一章概述 在2 0 世纪的6 0 、7 0 年代，企业在其设计和生产过程中开始使用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来了新的挑战。对 于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，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。特别是近几年，c a d c a m 技术为企业创造出了一年开发几十个 新产品的效益。但随着新技术的发展，它们也带来了新的问题。当c a d 技 术推广开后，企业出现了数据爆炸、数据混乱的问题： ( 1 ) 设计制造信息激剧增加，检索费时 c a d c a m 的应用领域正在不断扩大，其范围从设计上游开始，直至制 造、维护等各个环节。由于广泛使用具有方案构思、工程分析、辅助绘图、 技术资料生成等功能的c a d c a e c a m 系统，系统的运行产生了大量的电 子数据。据统计每种中等规模的机械产品的数据存贮约需1 0 0 一1 5 0 m b 容 量，加上品种不断增加，其数据量之大是可想而知的。而且由于电子数据与 纸张上的数据不同，它们是不可见的，因而给数据应用和维护带来了新的困 难。例如在图形管理方面，设计时经常要检索所需图形，由于相似图形的增 加，使检索效率降低并易发生差错。 ( 2 ) 数据分散化、多样化 有些企业由于历史原因，先后引进了多种c a d c a m 系统，造成数据分 散化，数据文件格式多样化。 ( 3 ) 数据维护、备份工作量大 设计中的重要数据需要进行备份，以便长期保存，其工作量很大。 ：4 ) 设计更改频繁 在产品开发过程中，设计更改是必然要发生的，特别是在市场竞争日益 激烈化的今天，要求产品能动态地适应市场的变化，从而使用设计更改的频 率进步加快。由于产品是一个有机整体，任何局部更改必然会影响到相关 部分。因而要求在短期内确定某一部分的更改将影响到哪些相关零部件，怎 p d m 系统中的编码研究与实现 样对这些零部件作相关修改，并正确地分析这种修改是否可行是有一定难度 的。 ( 5 ) 设计信息的正确及时传输有一定困难 设计信息需要经过设计、确认和发放等过程，为此不仅要求在设计部门 内部将信息从设计者顺利地传送到审核者、批准者手里，而且还要跨部门地 向制造、质量检测、生产管理部门发送。是否会在某个环节发生信息传递的 阻滞? 传送过程中是否会发生新老版本的混淆等现象? 都是需要认真对待的 问题。 事实上，除了上述设计信息外，还有如工序、可行性分析、试验等信息。 目前多数企业的c a d c a m 系统对这些信息还缺乏有效的管理手段，设计者 每天都要产生c a d c a m 数据，这些数据杂乱地存贮在硬盘中，出现了如下 问题： ( 1 ) 不了解过去是否有人进行过相似的设计及其他图档，是否有可供 使用或参考的图档。 ( 2 ) 没有简明的检索手段，不知道所需的图档存贮在什么地方。 ( 3 ) 弄不清楚所找到的图档究竟是属于哪个版本? 其可靠性如何? ( 4 ) 图形的复用很困难，有时甚至宁愿重画。因而过去所积累的设计 资料不能得到有效利用，造成很大浪费。 ( 5 ) c a d c a m 数据未能严格管理，分别属于设计者个人所有，杂乱地 分散在各处。对于这些数据，只有生成者自己了解，时间一长，易于发生差 错，有时这些差错直至制造装配时才被发现。 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因素。据统计随着c a d c a m 普及，设 计制造信息管理的问题越来越突出。这于企业“想方设法缩短企业中产品的 研制开发和生产制造周期，降低成本，提高质量，改善产品性能，使新产品 尽快和尽早地进入市场，以赢得竞争的主动权和优势”的宗旨大大不利。为 了完全解决企业在研制开发和生产过程中信息共享程度低、数据传递速度慢、 业务数据难以集成、管理水平落后等问题，p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ， 产品数据管理) 技术应运而生，从而找到了一条能够真正集成化地管理产品 数据和过程，有效地提高企业市场竞争能力的技术道路。 南京航空航天大学硕士学位论文 1 2p d m 简介 p d m 是以产品为中心，通过计算机网络和数据库技术，把企业生产过程 中所有与产品相关的信息和过程集成起来，统一管理，使产品数据在其生命 周期内保持一致、最新和安全，为工程技术人员提供一个协同工作的环境， 从而缩短产品研发周期、降低成本、提高质量，为企业赢得竞争优势。一般 而言，与产品相关的信息包括项目计划、设计数据、产品模型、工程图纸、 技术规范、工艺资料等等；与产品相关的过程包括工作流程、机构关系等过 程处理程序。p d m 技术就是将它们集成并管理起来，使企业的并行工程能够 真正发挥效益。 p d m 的基本功能包括： l 1 ) 基本信息维护：包括工艺类型、产品结构类型、材料类型、标准 件等信息库的维护； ( 2 ) 项目管理：项目的建立、人员的组织、人员的角色指派等； ( 3 ) 产品结构管理：建立产品结构树，实现零部件的装配功能； ( 4 ) 多维的权限管理：不同的用户在不同的工作组中有不同的权限； ( 5 ) 图纸和文档管理、浏览批注：对各种图纸和文档按零件族分类管 理，提供多种查询手段和红线批注： ( 6 ) 可定制的报表生成：将结果输出到e x c e l 环境中，由用户进行格式 定义； ( 7 ) 可定制的工作流程：产品在设计过程中的流程由用户定义。 p d m 可以适用的领域相当广泛，包括：( 1 ) 制造业：机械、电子、轻纺、 化工、电力、航天航空；( 2 ) 设计行业：建筑、港口、服装、美工、艺术、 交通设施；( 3 ) 图书档案：图书馆、档案馆、出版社；( 4 ) 信息业：软件开 发。总之，凡是在产品生产过程中有大量产品信息产生，都可应用p d m 的 思想对这些信息加以统一管理。 p d m 作为c a d c a m 技术的进一步发展，不仅将改善原有的企业管理 体系，也将做到c a d 、c a m 以及c a e 、c a p p 的真正集成化管理，发挥并 行设计模式的优点。在我国，c a d 应用推广正沿着“甩图板一集成化产品信 息管理一网络系统集成一c i m s ”的技术路径，分阶段、有步骤地全面展开。 目前国内大部分企业c a d 已得到初步应用，或已列入发展规划，而p d m 系 统恰好满足企业在“甩图板”、消灭蓝图之后，规范基础技术信息、发挥网络 p d m 系统中的编码研究与实现 效益、共享工程数据，从而促进c a d 应用上层次、上台阶，为企业进一步 推广和深化计算机信息管理打下扎实的基础。p d m 技术在我国的应用逐渐推 广和深化，对于它的技术思想、内涵、地位、应用情况、发展方向，还须不 断进行探讨。 1 3p d m 发展 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 将会在以下三方面有较大的突破： 一、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 me 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 a 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 d m 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 d m 系统的联邦机制，也即一个p d m 系统能够管理另一个 p d m 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 d m 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 4 南京航空航天大学硕士学位论文 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 k i 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。 二、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 d m 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：二是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间结果：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 m a 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 p d m 系统中的编码研究与实现 格式c g n ，前台通过浏览器，采用a 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 d m 向三层结构发展将是未来必然趋势之一。 三、与图形核心系统的集成 企业引入c a d 的目的不应是只为了“甩图版”，在产品数据模型之上， 进行产品的外型设计、应力分析、强度分析、有限元分析、产品预装配、生 成n c 代码等才是c a d 应用的真正目的。这需要从中端实体造型系统所用的 核- 1 1 , 系统中实现p d m 集成实体造型系统数据。目前中端实体造型系统的核 一1 1 , 系统不外乎两种：p a r a s o l i d 、a c i s ，把实体模型的特征和特征值提取出来， 变成表格的形式，存储在数据库中，是实现p d m 实体造型系统数据的较好 途径。对于高端的c a d 产品，如u g i i 、iud e a s 等可采用同样的技术进行 处理。这需要对核一1 1 , 系统确深入的了解，才能作到p d m 在各种c a d 应用系 统间进行数据的转换和交互。因此，p d m 必须与图形核心系统进行集成。 1 4 研究工作内容 基于p d m 的编码研究是p d m 中的重要一环。 企业中常采用文档编号、图纸编号、商品编号等编码系统，对信息进行 单项管理，p d m 系统中提供的编码系统采用位定义方式，对信息进行顺序编 码，还没有一种企业内部统一的编码方法，以适应产品在其生命周期中的计 算机管理。 编码在p d m 系统中的作用主要体现在： ( 1 ) 企业中的管理是以产品为核心的管理，产品的信息分布在企业内 的各个职能管理部门，需要进行统一的编码标识。 ( 2 ) 产品过程如开发过程、制造过程及销售过程，是以人为主体的活 动，采用统一的编码可以方便地了解生产过程的细节，提高管理的效率。 ( 3 ) p d m 的基础是数据库技术，信息的统一编码可以方便数据的存储 与提取。 ( 4 ) p d m 也可以说是一种典型的群件，对产品信息的统一编码有利于 各功能软件的集成和有效地开发。 6 南京航空航天大学硕士学位论文 1 4 1 选题依据和课题来源 1 本文选题主要考虑下列因素： ( 1 ) 编码是人们统一认识、统一观点、交换信息的一种技术手段，是 企业信息化的基础。它作为某种实体或媒体的代号，已广泛地应用于国民经 济的各个部门、各个行业，如档案部门的文档编号、技术人员的图纸编号、 各种商品的条码等。在企业中，由于使用人员范围的区别，一般均同时并存 几种编码体系：劳资部门采用的是人员代码，用于对人员信息的计算机处理； 财务部门采用的是商品代码，用于标识产品中各零件在生产过程中发生的一 切费用以计算其成本；技术人员采用的是产品及其零部件的隶属码，用于表 示产品的结构及设计信息。 ( 2 ) p d m 的出现，对企业信息在计算机中的表示提出了新的要求，主 要体现在：从p d m 管理的对象已从单一的数据管理拓展为对各种媒体，如 图像、声音等信息的多媒体管理。这些媒体的提取和存储的完备性标识方法 有所变化。p d m 管理的结构已从平面的数据库管理方式变为多模块、多层 次的交汇、协调处理的立体方式，需要对信息的标识统一性和科学性。从 p d m 管理的深度上看，p d m 是一个不断发展的动态概念，它的内容随管理 对象的不同内涵而变化，要求对信息的标识要能扩充，以适应企业发展的变 化。总之，企业的信息化程度越高，对信息编码的要求越高。 2 课题的来源： 苏州医疗器械总厂是我国生产眼科诊疗手术器械的骨干厂，生产的“鹤” 牌眼科医疗器械有光学诊察器械、电子治疗器械、手术器械和人工晶体等四 大类，共1 5 0 多个产品4 5 0 多个规格。近期完成了c a d 、c a m 以及企业信 息网络的建设工作，正在积极筹划p d m 工程，同时也提出了信息编码的需 求。在产品信息管理中目前采用的是企业标准，采用隶属码结构，仅对设计 部门设计的零件进行编码( 编制图号) ，显然己不适应p d m 的要求。故它 需要全厂的编码统一，使编码能够起到组织和调度全厂生产的作用：并且编 码要简洁，代码要短；在对产品信息分类编码的同时，要考虑到实施方案， 即对于产品生产过程中信息的各种关系要能较好地处理和表示，以便于进行 管理；编码时要有发展的眼光，要考虑到厂里产品的开发和产品方向的拓展， 编码要留有扩充的接口。 p d m 系统中的编码研究与实现 1 4 2 课题研究的主要内容 1 本课题并不是专门开发p d m 系统，而是对应用于p d m 系统的编码 技术进行研究，为特定的p d m 系统找到最优的编码解决方案。 2 重点研究与p d m 相关产品编码技术。本论文重点研究r ： ( 1 ) p d m 系统功能模型的设计。 ( 2 ) 现有的p d m 编码的特点和不足， ( 3 ) p d m 编码系统的设计与应用。 ( 4 ) 根据苏医厂的具体要求，。对企业编码系统进行了研究。 ( 5 ) 对数据库设计的讨论和用d e l p h i 开发编码系统的研究。 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章p d m 功能模型的设计 2 1p d m 管理的结构及目标 产品数据管理( p d m ) 是近年来在制造业中兴起的使能技术，是企业信 息化工程的基础。它主要是对产品在设计、制造等过程中产生的相关数据的 管理，这种管理又是根据相关数据含义的不同和管理层次及要求的变化而不 断更新本身的含义。从p d m 的出现到其概念完整形成的过程可以看出，p d m 与其它先进制造思想的区别在于其动态性和逐步完善性。p d m 不仅仅是一门 技术，也是一种理念，它使企业中的信息进行最优配置和最佳应用。 p d m 系统是以网络环境下的分布式数据处理技术为支持，采用客户机 服务器体系结构和面向对象设计方法，为开发网络和数据操作接口的模块提 供底层服务的支持，并提供产品数据组织与管理功能及用户前端软件工具集， 实现产品全生命周期的信息管理，协调控制工作流程和项目进展，在企业范 围内建立一个并行化的产品开发协作环境。p d m 系统的结构如图2 - 1 所示。 l用户界面 内内内内离去 r r ri ll 产品模型ll 集成数据管理系统l l i f数据库管理系统操作系统 ll 网络环境 图2 1p d m 系统结构 p d m 管理的目标是实现制造业设计制造全过程的无纸化，在产品的整个 生命周期中，管理和传送产品的所有信息，即能“在必要时刻，将所需的信 9 p d m 系统中的编码研究与实现 息高效率地正确地传送到指定的工作地点。”，因而需要对从设计信息生成到 废弃的全过程进行管理，以缩短产品的生产准备周期，降低成本和提高质量。 设计者在接受新任务时，根据用户所提出的设计要求，一边发挥创造性 构思，一边在c a d 系统的辅助下完成设计任务。一旦设计结束，按规定的 手续，由信息管理部门将图形底图进行登录，一旦被审核、批准为正式设计 资料后，就完成了其生成过程。 经过登录审批的设计资料，可在原图不被更改、不泄密的前提下，供其 他设计人员参考，并提供了检索、拷贝等功能，以便使现有设计资料得到最 充分的利用，直至完成历史使命而废弃。 2 2p d m 管理的内容 在设计部门，随着规模扩大，管理工作量大大增加，p d m 管理工作主要 包括： 一般技术信息管理：包括发明文献、竞争对手产品状况、零件材料规 格、标准件产品目录、研究报告、实验数据等的管理。 设计标准管理：包括国家标准、工业规范、行业及企业标准等的管理。 零件信息管理：包括零件清单、产品图及零件图、产品零件规格书、 质量及成本方面的信息管理。 出图及设计更改管理：包括设计更改记录及其管理、出图及废弃管理、 设计指示、发放管理等。 设计计划管理：主要有开发计划管理、项目进度管理、经费管理和备 件管理等。 以上这些信息管理非常重要，但其实施并非容易。主要困难在于：设计 人员中熟悉工程数据管理的较少；工程数据管理系统还处在发展阶段，其实 用性和操作方便性等都有待于进一步改进。当前比较切实可行的是采取分阶 段渐进的方法。 作为第一步是研究本企业工程数据管理工作中存在的问题，确定应引进 哪一种形式的数据库管理系统。例如最初可从对c a d 图形文件管理入手， 容易获得短期见效的成果。接着可将其管理范围逐步扩大到零件规格管理、 图形之外的其他文件管理等；最终发展到对整个工程过程的管理，并实现与 制造部门数据库的连接。 南京航空航天大学硕士学位论文 2 3 设计p d m 的功能模型 由于对p d m 系统的要求与工作方式不同，其实现也有较大的差异。但 就其功能而言，一个完整的p d m 系统是由下述几部分组成( 如图2 2 ) 。 图2 - 2 图档管理系统的组成 操作系统的支持。目前流行的操作系统有：w i n d o w s9 5 9 8 n t ，u n i x 及自由软件的l i n u x 等，为了能满足所有用户的要求，p d m 系统应尽量支 持上述各种操作系统。 系统核心。它为图档库提供各种数据描述、管理与操作功能的程序组。 为能支持用户数据库，系统应支持常用的数据库系统，如：d b a s e 、 f o x p r o v i s u a lf o x p r o 、p a r a d o x 、a c c e s s 、o r a c l e 、s q ls e r v e r 等。 输出、输入与显示。p d m 系统应为用户提供友好的工作界面r 对于国 内用户应是中文版) ，并为验证图档库文件的正确性提供一定的检测手段。从 而对图形文档进行显示、修改，对图纸的参数信息列表输出，并可打印成报 p d m 系统中的编码研究与实现 告。 数据的传输与转换。在p d m 系统中，存在许多不同格式的文件；如： a u t o c a d 中的d x f 、d w g 等，图像文件b m p 、g i f 、j p g j p e g 、p c x 、p d f 、 t g a 、t i f 等，文本文件t x t 、c 、c p p 、d o c 等等。上述各文档需通过数据 传输达到集中管理的目的。为了保证数据的一致性，尽量将文档格式转换成 同一格式，如文本文件统一成t x t 格式。 高级用户接口。由于用户的背景各不相同，操作界面如菜单、工具条 等应允许用户定制即充分支持系统客户化配置；提供二次开发接口，便于用 户开发出适合本企业特点的p d m 系统。 2 4 系统模块构成 苏州医疗器械总厂是专业生产眼科治疗手术器械的厂家，近期完成了企 业信息网络的建设工作，该厂的技术中心等部门已经开始应用计算机辅助设 计与制造( c a d c a m ) ，并作为设计和制造的主要手段，使得设计流程和产品相 关数据的管理模式有了很大的变化，迫切需要对各种媒体图纸、文档资料进行 统一管理，充分发挥计算机在信息管理方面的能力。该软件需要对从设计任 务书下达开始，直至产品设计完毕，以及在产品制造过程中的各种信息实施 全面有效地管理，使企业能提高产品质量，缩短研制周期，提高工作效率， 加快产品投放市场速度，从而提高企业的市场竞争能力。 该系统包含了设计流程管理、图档管理、版本管理以及编码管理等功能 模块，具体工作流程见图2 3 。 * * # * * p * 图2 - 3p d m 系统数据流图 南京航空航天大学硕士学位论文 第三章p d m 编码系统的设计与应用 3 1 概述 编码是将事物或概念赋予一定规律性的、易于人或计算机处理的符号、 图形、颜色、缩减文字等，是人们统一认识、统一观点、交换信息的一种技 术手段，是企业信息化的基础。企业中常采用文档编号、图纸编号、商品编 号等编码系统，对信息进行单项管理，p d m 系统中提供的编码系统采用位定 义方式，对信息进行顺序编码，还没有一种企业内部统的编码方法，以适 应产品在其生命周期中的计算机管理。 p d m 编码系统实际上是成组技术( g r o u pt e c h n o l o g y ) 的应用，利用事物 相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案， 从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。尽管这个定义十分广泛，但 人们通常仅仅将成组技术同生产应用联系在一起。在生产系统中，成组技术 可以应用于不同领域。对生产系统来说，产品图纸是工厂组织生产的主要技 术依据，必须建立严密、高效的管理系统，为整个生产的组织、管理服务， 确保出厂产品的质量。设计和工艺信息是p d m 的主要信息源，p d m 应与 c a d 、c a m 、c a p p 管理模式保持一致性，在系统中必须采用g t 技术。 编码在p d m 系统中的作用主要体现在： ( 1 ) 企业中的管理是以产品为核心的管理，产品的信息分布在企业内 的各个职能管理部门，需要进行统一的编码标识。 ( 2 ) 产品过程如开发过程、制造过程及销售过程，是以人为主体的活 动，采用统一的编码可以方便地了解生产过程的细节，提高管理的效率。 ( 3 ) p d m 的基础是数据库技术，信息的统一编码可以方便数据的存储 与提取。 ( 4 ) p d m 也可以说是一种典型的群件，对产品信息的统一编码有利于 各功能软件的集成和有效地开发。 3 2 产品编码模型 1 信息分类 p d m 系统中的编码研究与实现 p d m 管理的信息范围广泛，种类繁多。从信息在企业中的功能分： ( 1 ) 设计信息：主要来源于c a d 系统的产品设计，包括设计图纸和设 计文件。 ( 2 ) 制造信息：主要来源于c a p p 系统的工艺规程，包括材料、工装、 设备等信息。 ( 3 ) 生产管理信息：主要来源于m r p e r p 系统，包括生产管理和财务 管理、营销管理等。 ( 4 ) 行政管理信息：主要来源于办公自动化系统，包括人事档案、会 议文件、公关资料等。 根据信息的属性又可分为： ( 1 ) 产品信息：指与产品及产品中零部件相配套的信息，产品信息中 包含非标准件( 设计人员用图纸表述的零件) 和标准件( 采用标准代号表示 的零件) 。 ( 2 ) 非产品信息：指产品之外的，多数为产品的生产、销售等环节的 管理而生成的信息，它是对产品设计过程、生产过程、销售过程等的说明性 文件、资料等。 2 编码模型 企业中对各类信息的编码可以抽象为图3 。1 所示的编码模型。 s s l ，s 2 ， j r 剐_ 2 f ( x ) w w 1 ( x ，) ，w 2 ( x ，) ，w n ( x ，) ) 图3 - 1 信息编码模型 图中s 表示企业中所需编码的信息集。x 表示编码所采用的符号集，一 般采用数字或字母表示，若采用数字表示则m = l o 。f ( x ) 是编码规则集， 针对不同类型的编码，它分为树式结构、链式结构以及混合结构三种编码方 式。w i ( x r ) 是对应于s i 的信息编码( r m ) 。本文根据p d m 的特点，采用以产 品信息为主体的主辅码结构产品编码模型( 即以产品信息为主体码，决定产 1 4 南京航空航天大学硕士学位论文 品的结构树，非产品信息则附属于某一产品信息) ，不仅可以提供产品设计、 工艺设计、生产管理等方面的主要信息，还能在产品的整个生命周期内保持 代码的唯一性和信息的关联性，满足企业信息化工程对产品的编码要求。 3 3 编码工具模块 由于产品编码是在设计过程中逐步形成的，一旦进入使用阶段可借助于 编码工具，即建立一个在线编码数据库，将编码的规则、系统中各种编码对 象的字典、各应用系统中编码的关联关系等集成在该数据库中，使用过程中 不需要键盘输入编码，只需要鼠标检取即可。编码工具模块的结构如图3 2 所示。 3 4 编码方法 3 4 1 代码功能 图3 2 编码工具模块结构 信息代码一般具有以下功能： ( 1 ) 识别功能一信息是对客观存在的实体或属性的描述，因此，信息 编码应是识别某个实体或属性的唯一标识。 ( 2 ) 分类功能一当按编码对象的某种属性分类并赋予不同的分类代码 时，信息编码可以作为不同类型对象的标识。 回 臁一 甲 p d m 系统中的编码研究与实现 ( 3 ) 排序功能一当按编码对象的某种属性的顺序关系分类并赋予不同 的顺序代码时，代码可以作为不同类别对象的某种顺序的标识。 ( 4 ) 统计功能一利用代码对编码对象不同分类、不同属性的描述，可 以根据代码方便地进行各种统计。 ( 5 ) 特定含义一当由于某种客观需要，在设计代码时采用一些专用字 符或对某些字符作出一些特殊规定时，代码便具有一定的特殊含义。 在上述功能中，识别功能是编码最基本的特征与功能。任何编码都必须 具备这种功能。 3 4 2 编码原则 在进行信息编码时，应遵循以下基本原则： ( 1 ) 唯一性：尽管编码对象有不同的名称、不同的描述，但编码必须 保证一个编码对象仅被赋予一个代码，一个代码只反映一个编码对象。 ( 2 ) 可扩性：代码结构必须能适应编码对象不断增加的需要，也就是 说，必须为新的编码对象留有足够的备用码。 ( 3 ) 简短：在不影响代码系统的容量和可扩性的情况下，代码位数应 尽可能少以减少差错率，减少计算机处理时间和存储空间。 ( 4 ) 格式一致：代码格式要规范化，以提高代码的可靠性。 ( 5 ) 适应性：代码设计应便于修改，以适应分类编码对象的特征或属 性以及其相互关系可能出现的变化。 ( 6 ) 含义性：代码应尽可能有最大可能限度的定义，较多含义的代码 可以反映分类编码对象更多的属性和特征。 ( 7 ) 稳定性：代码不宜频繁变动，编码时，应考虑其变化的可能性， 尽可能保持代码系统的相对稳定性。 ( 8 ) 识别性：代码应尽可能反映分类编码对象的特点，以助记忆并便 于人们了解和使用。 ( 9 ) 可操作性：代码应尽可能方便事务员和操作员的工作，减少机器 处理时间。 上述原则中，有些是相互冲突的，需要在设计时综合考虑，以求编码的 最优政策。 南京航空航天大学硕士学位论文 3 5p d m 编码的策略 在具体的编码设计中，主要考虑了下列几个问题： ( 1 ) p d m 系统的编码与c a p p 系统中的编码在性质上有区别。c a p p 系统中的编码除了对零件进行标识外，还需要通过编码中的信息进行后续处 理，即计算机在识别编码时，不仅仅知道是某一个零件，还需要知道零件的 几何信息和工艺信息，在此基础上，系统才能够对该零件进行工艺舰程的制 定。因此，c a p p 系统中的编码的重点是表述零件的几何形状和制造资源信 息。而p d m 系统的编码主要是作为产品设计、制造过程中的一种标识，或 者是表示零件在整个制造过程中的某种状态。所以编码主要反映了产品在制 造周期中各信息媒体的存在方式。从这个角度考虑，最简单的表示代码就应 该是商品码。 ( 2 ) p d m 系统所涉及到的人员比较复杂，有技术人员、管理人员、财 会人员、供销人员、仓库人员等等。各类人员对信息的要求是不一致的，他 们都希望能从编码中直接获得自身所需要的信息。如技术人员希望能多反映 一些几何、工艺等方面的信息，管理人员则需要了解产品及零部件的状态信 息，财会人员更多地想得到产品的成本信息，供销人员关心的是产品的功能 及材料信息，而仓库人员只需要能分辨出零件即可。从编码的角度看，应该 尽量找出这些人员中所需要的共同信息部分，作为编码机构的主体信息，那 些只有某部门才使用到的信息可以采取其他手段加以处理。 ( 3 ) 从p d m 系统信息流程上分析，无论编码的结构如何，从系统生 成的角度上看，是在设计人员产品的零部件设计过程中逐步产生的。如果不 需要将现存的技术资料保存到p d m 系统中去，在代码生成的过程中，不存 在是否方便的问题。但从使用的角度看就大不一样了，对产品数据的管理是 通过代码实现的，代码的结构和长短直接影响了管理的工作效率和工作的差 错率。因此，整个编码需要尽量压缩长度，以便于人们的记忆和识别。 ( 4 ) 尽管p d m 系统涉及的人员广泛，各类人员使用编码的频度是不 同的，有些人一天只用几次，而有些人则成天与编码为伴，如生产调度人员、 仓库保管人员、材料会计等。另一方面，从编码的对象看，有些对象是经常 用到的，而有的编码对象可能很长时间都用不到，仅作为档案保存，因此， 对于那些编码表示的最多的一类对象以及日常使用的最多的那类对象的编 码设计也应该是最简洁的。 p d m 系统中的编码研究与实现 ( 5 ) p d m 系统的编码还需要满足人们的认识和记忆规律。在编码上应 考虑到使用人员的思维定势和传统习惯。将原有的标准在可能的情况下要沿 袭并尽可能兼容。代码的编排上根据人们认识事物的一般规律应该是先主后 次、先粗后精、先宏观后微观、先外部后内在等。在代码顺序上则应由小到 大、由易到难、由简到繁等。据此，在编码的结构上考虑了模块性，将整个 编码分成主码和辅码两大块，两模块之间置一标识符，该标识符既分隔了主、 辅码，又是对主码以及辅码的说明，使用最多的信息仅用主码即可表示。 从企业发展的眼光看，编码要留有扩充的接口。主要是企业产品类型的 拓展、零部件信息的扩充与延伸等等。考虑此因素时采取的策略为：从近年 来企业发展的速度和企业中长远规划进行预测，在5 8 年内编码体系够用即 可，但要考虑信息转换的可能性，即编码体系改变时，要能够自动地转换为 新的代码。 3 6 现有零件分类编码系统 零件编码系统是由代表零件的设计和( 或) 制造的特征符号所组成，这些 符号代码可以是数字，也可以是字母，或者两者都有。在一般情况下，大多 数分类编码系统只使用数字，在成组技术实际应用中，有三种编码结构。 ( 1 ) 层次结构 层次结构也称树式结构、单码结构，码位之间是隶属关系，即除第一个 码位外，其余各码位含义根据前一个码位来确定。树式代码是一种压缩码， 因为每一个码位数是前一个码位数的延伸，由层次代码组成的层次结构具有 相对密实性，能以有限个位数传递大量有关零件信息，所以可以用较少的码 位包含较多的信息，但这种结构编码和识别不太方便。 ( 2 ) 链式结构 链式结构也称并列结构、多码结构，在链式结构中，每个码位的数字具 有独立的含义，那些有序符号的意义是固定的，与前级符号无关。链式结构 所包含的信息量比树式结构少，但结构简单，编码和识别比较容易，可以方 便地处理具有特殊属性的零件，有助于识别具有相似结构的零件。 ( 3 ) 混合结构 工业上大多数商业零件编码系统都是由上述两种编码系统组合而成，形 成混合结构。混合结构具有单码结构和多码结构共同的优点。典型混合结构 南京航空航天大学硕士学位论文 都由一般较小的多码结构构成，这些结构链中的数字都是独立的，但整个混 合代码中，需要有一个或几个数字用来表示零件的类别，这和层次结构一样。 混合结构能最好地满足设计和制造的需要。 目前，国内外已有1 0 0 多种编码系统在工业中使用，每个工业部门在选 择代码结构时，可以根据本企业的产品特点和目标需求，选择其中一种，或 在某种编码系统基础上加以改进，以适应编码表达信息的需要，满足本单位 的要求。在选择结构时，主要是以实用为基础，下面介绍人们较为熟悉的几 种编码系统。 3 6 1 0 p i t z 编码系统 o p i t z 系统是一个十进制9 位代码的混合结构分类编码系统，是由联邦 德国a a c h e n 工业大学h o p i t z 教授提出的。在成组技术领域中，它代表着开 创性工作，是最著名的分类编码系统。 0 p i t z 编码系统使用的数字序列为：123456789a bcd 前9 位数字码用来传送设计和制造信息，最后4 位数a b c d 用于识别生 产操作类型和顺序，称为辅助代码，由各单位根据特殊需要来设计安排。图 3 3 说明了o p i t z 系统的基本结构，前5 位数( 1 ，2 ，3 ，4 ，5 ) 称为形状代码， 用于描述零件的基本设计特征；后4 位数( 6 ，7 ，8 ，9 ) 构成增补代码，用 来描述对制造有用的特征( 尺寸、原材料、毛坯形状和精度) 。 n u d 0 5o 田 0 - - 9 0 - 90 - 9 一 0 外部形 内部 平面辅助 f0 5 3 j l ；状 加工加工 i _ 回 f 状及要 及要 2 转 u d ” 素 素 2 - 精 3 类 l d 2 变异 一 。一母 _ 0 - - 90 - - 9 _ 9 _ _盈翌盔 5 特殊件 0 - 9 总体 0 - 90 - - 9 0 - 9 6非 扳状零件 一 膨状 i主 平面 辅助 0 4 9 总体 7要 扭l 工 加工 形状 o - - 9 总体 聪扯 孔 回 一 0 - - 90 90 - 9o 一9 7 转 杆状零件 8 类 块状零件 零 9件 特殊件 图3 - 3 o p i t z 的基本结构 p d m 系统中的编码研究与实现 o p i t z 系统的特点可以归纳如下： ( 1 ) 系统的结构较简单，便于记忆和手工分类。 ( 2 ) 系统的分类标志虽然形式上偏重零件结构特征，但是实际上隐含 着工艺信息。例如，零件的尺寸标志，既反映零件在结构上的大小：同时也 反映零件在加工中所用的机床和工艺设备的规格大小。 ( 3 ) 虽然系统考虑了精度标志，但只用一位码来标识是不够充分的。 ( 4 ) 系统的分类标志尚欠严密和准确。 ( 5 ) 系统从总体结构上看，虽属简单，但从局部结构看，则仍旧十分 复杂。 3 6 2k k 3 系统 k k 一3 系统是由日本通产省机械技术研究所提出草案，复经日本机械振 兴协会成组技术研究会下属的零件分类编码系统分会多次