（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）基于pdm的舰船设计流程控制研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 舰船设计过程中将产生大量的技术文件和数据，设计人员相互之间进行协 同工作的必要条件是保证协作数据的有效性、一致性，并行协同工作环境需要 对产品数据和相关文档进行有效组织和存取、版本控制、技术状态管理以及维 护产品数据之间的关联关系。因此，迫切需要对产品数据和相关的设计文档进 行有效的组织与管理，设计人员能够根据管理指令快速、及时地获得正确的型 号舰船设计任务信息，作为完成其工作任务的依据，并及时将设计结果提交给 系统，为后续流程的参与人员及时提供共享信息。产品数据管理( p d m ) 系统就 是为了满足上述需求而提出的一种解决方案。它通过网络技术，把舰船设计、 工程、制造、紧密地联系到一起，形成一个协同设计制造和管理的网络平台， 将达到降低成本，缩短舰船建造生命周期的目标。 要提高舰船设计企业的设计能力，除了要不断地进行技术革新，努力地解 决技术难题以外，对于设计管理也是尤为重要的。建立先进的舰船设计流程管 理系统，对于促进舰船设计各个环节有效衔接，提高舰船设计效率，进而缩短 舰船研制设计的周期，其意义无疑是非常重大的。 针对舰船设计流程管理的需要，本文对舰船设计流程的建模、设计以及运 行进行了研究，构造了一个先进的舰船设流程实例。本文首先介绍了本课题的 研究背景以及当前国内外发展现状，并且表述了本课题的研究意义；接下来， 介绍了本课题的技术基础以及理论基础：采用基于j a v a 语言的w i n d c h i l l 系统 作为开发平台，并使用工作流管理技术对舰船设计流程进行抽象建模。 文章的关键点在于，将舰船设计流程抽象建模，并用w i n d c h i l l 软件的生 命周期管理器和工作流编辑器，将舰船设计生命周期做了定义，与其设计过程 中的工作流进行了有机的集成。文章对w i n d c h i l l 的建模技术，客户化技术进 行了研究，最后选取整个舰船设计流程中个小的流程作为实例，通过客户化 的系统使设计文档的审签流程能够正常运行，使设计文档按照“编辑一校对一 审核一标检一审定”的流程运行，其系统对于文档的审签流程的周期缩短是显 而易见的。由此可见，对于舰船设计流程的控制研究，对于舰船设计周期的缩 短其意义重大两深远。 本文的最后，对全文做了总结，并对其后续工作做了展望。 关键字：舰船设计，产品数据管理，工作流，文档审签 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t d u r i n gt h ep r o c e s so f s h i pd e s i g n , al o to f t e c h n o l o g i c a ld o c u m e n t sa n dd a t aw i l l c o m eo u t i ii sq u i t en e c e s s a r yt h a tt h ed e s i g n e r s m u t u a lc o o p e r a t i o ns h o u l di n s u r e t h ed a t a sv a l i d i t ya n dc o h e r e n c e p a r a l l e la n dc o o p e r a t i v ee n v i r o n m e n tc o u l dt r e a t w i t hd a t aa c c e s sa n do r g a n i z a t i o n , e d i t i o nc o n t r o l , c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta n d m a i n t a i n a b i l i t yo fa s s o c i a t i o nr e l a t i o no ft h ep r o d u c td a t aa n dc o n c e r n e dd o c u m e n t s t h e r e f o r e ，i t sq u i t en e c e s s a r yt oe f f e c t i v e l ym a n a g ea n do r g a n i z ep r o d u c td a t aa n d t e c h n o l o g yd o c u n m e n t s c o n s e q u e n t l y , d e s i g n e r sc o u l df l e e t l ya n dd u l ya c q u i r er i g h t a s s i g n m e n ti n f o r m a t i o no fm o d e ls h i pd e s i g n , w h i c hi st a k e na st h eb a s i so ft h e a s s i g n m e n t ，i ns u c c e s s i o n , t h ec o m p l e t ep r o j e c tc o u l db ec o m m i t t e di ng o o dt i m e ， p r o v i d i n gp a r t i c i p a n t sw i t hs h a r ei n f o r m a t i o n p d ms y s t e mi ss u c has o l v e rf o ra b o v e n e e d s i tc l o s e l yc o m b i n e ss h i pd e s i g n , p r o j e c ta n dm a n u f a c t u r ew i t hi n t e r n e t t e c h n o l o g y , w h i c hf o r m sai n t e r n c tp l a t f o r mf o rc o o r d i n a t e dd e s i g n , m a n u f a c t u r ea n d m a n a g e m e n t a n dr e d u c e sr e d u c i n gd e v e l o p m e n tc o s ta n dl e a dt i m e 。 i no r d e rt oi m p r o v et h ed e s i g n i n ga b i l i t yo ft h ee n t e r p r i s e , t h em a n a g e m e n to f d e s i g np r o c e s si sa l s oq u i t ei m p o r t a n tb e s i d e st h eu n c e a s i n gt e c h n i c a li n n o v a t i o n t h e s i g n i f i c a n c ei sv e r yg r e a to ft h ea d v a n c e dd e s i g n i n gp r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e m s e s t a b l i s h m e n t i ti sn o to n l ya s s u r e d l yi n t e n s i f yt h el i n ko f t a c h e sa n dh e i g h t e nd e s i g n e f f i c i e n c y , b u ta l s oa n dr e d u c et h ed e s i g nc y c l e i na l l u s i o nt ot h er e q u i r e m e t so fs h i pd e s i g n i n gp r o c e s sm a n a g e m e n t ，aa d v a n c e d i n s t a n c ei sc o n s t r u c t e di nt h ep a p e rb yt h em o d e l i n g , d e s i g n i n ga n df u n c t i o n i n go f t h e s h i pd e s i g n i n gp r o c e s sa b o v ea l l ，t h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n dt h ec u r r e n ts i t u a t i o n a th o m ea n da b r o a da r ep r o p o s e d a sw e l la st h es i g n i f i c a n c eo ft h ep a p e r i n s u c c e s s i o n , t h et e c h n o l o g yb a s i sa n dt h ea c a d e m i cb a s i sa r ei n t r o d u c e d ：t h ew i n d c h i l l s y s t e mb a s e do nj a v aa r et a k e na sd e v e l o p i n gp l a t f o r ma n dw o r k f l o wt e c h n o l o g yi s t a k e na sm o d e l i n gt o o l sf o rt h es h i pd e s i g np r o c e s s t h ek e yp o i n to ft h ep a p e ri st h a tt h es h i pd e s i g np r o c e s si s a b s t r a c t i v e l y m o d e l e da n dt h es h i pl i f e c y c l ei sd e f i n e db yt h el i f e c y c l em a n a g e ra n dw o r k f l o w 武汉理工大学硕士学位论文 e d i t o ro fw i n d c h i l l ，w h i c hi sa v a i l a b l yi n t e g r a t e dw i t ht h ew o r l d l o wo ft h ed e s i g n p r o c e s s i nt h ep a p e r , t h ep i v o t a lm o d e l i n gt e c h n o l o g ya n dc u s t o m i z a t i o nt e c h n o l o g y a l ed i s c u s s e di nd e t a i la n das m a l lp a r to ft h et o t a ld e s i g np r o c e s si st a k e na s 卸 i n s t a n c et h ea u d i t i n ga n da u t h o r i z a t i o nf l o wo ft h ed e f i g nd o c u m e n t sc a r ln o r m a l l y o p e r a t eb yc u s t o m i z a t i o ns y s t e ma n dd e s i g nd o c u m e n t sc a l lo p e r a t eb yt h ep r o c e s so f “e d i t - 一p r o o f r e a d - - a u d i t i n g c h e c k - r e c o g n i z e s h o r tc y c l e o ft h e a u d i t i n g a n d a u t h o r i z a t i o nf l o wb yt h es y s t e mi so b v i o u s t h e r e o u t , t h ec o n t r o lo fs h i pd e s i g n p r o c e s sh a sas i g n i f i c a n tm e a n i n gf o rs h o r t e n i n gs h i pd e s i g nc y c l e a tl a s t ，t h ec o n t e n ta b o v ei ss u m m a r i z e da n dt h ef o l l o w i n gw o r ki sa l s op r o p o s e d k e y w o r d s ：s h i pd e s i g n , p r o d u c td a t am a n a g e m e m ，w o r l d l o w , a u d i t i n ga n d s i g n a t u r e 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 舰船设计企业的现状及存在的主要问题 近年来，世界造船中心正从欧美等高成本国家向东南亚转移，我国船舶工业 正面临巨大的发展机遇和挑战。在这大环境下，依靠我国完善的工业基础和 强大的综合国力，依靠政府的大力扶持，我国船舶工业飞速发展，并已经具有 了成熟的国际市场经验，一跃成为世界第三造船大国。我国船舶工业的接单量、 造船产量连续7 年世界排名第三，出口市场已经扩大到世界6 0 多个国家和地区。 但是，我国船舶工业同样存在“大而不强”的问题，产品技术含量不高、品 牌效应较弱，中国船舶产品的附加值一直很低。在这个大的背景下，随着信息 技术、管理技术的发展我国船舶行业正在加紧对船舶行业的信息化建设，以期 提高船舶企业的竞争力。 我们对船舶设计企业信息化建设的等级作了一个划分( 如下图1 1 所示) 【l 】： 船舶设计行业企业信息化建设划分成从最低一级2 d 绘图到最高一级的集成 研制环境能力共5 个能力等级的等级图( 来源于2 0 0 3 年船舶行业信息化会议) 。 每个等级有着自己特定的核心技术能力作为标识。 图1 1 船舶设计企业信息化建设能力等级 武汉理工大学硕士学位论文 目前美国、英国和法国的少数军船制造企业已经达到了第四个等级，并正 朝着第五等级迈进：大多数军船和领先的民船达到了第三个等级，即在整个船 舶的研制过程中全砸采用三维设计和可视化技术，提高跨专业之间的协作，采 用三维技术进行仿真与干涉检查以减少后续制造过程中的返工，而国内外大多 数民船产品设计制造单位处于第一、二个等级。 信息化在改变着世界，也在改变着我国整个传统的船舶制造业。中国政府 明确地确立了“以信息化带动工业化”的战略方针。推动船舶企业信息化建设是实 现我国船舶企业实现跨越式发展的必由之路。信息化是我国船舶制造业加快实 现工业化和现代化的必然选择和重要机遇。利用信息技术、自动化技术、现代 管理技术与制造技术的结合，带动产品研制方法和技术的创新、企业管理模式 的创新、企业问协作关系的创新，实现从以工业化生产、粗放式管理为特征的“机 械造船”向以集成化、信息化、网络化为特征的“数字造船”的转变，大力振 兴船舶制造业，全面提高船舶制造业的能力和水平。 目前我国船舶行业已经深刻地认识到了用信息技术改造提升设计、生产、 管理的重要性，只有实现数字化造船，加快信息化建设，是提高造船质量和造 船效率，才能与世界造船大国竞争。目前，我国的舰船设计企业正在努力通过 技术革新来改变目前的设计现状。但是，船舶设计行业也存在一些问题【2 】【3 】【4 】： ( 1 ) 缺乏一体化、集成化的设计系统，与生产进程联系不够紧密。虽然国 内很多企业引进了一些集成程度较好的设计系统，但各自应用程度不一，仅仅 解决了大部分“甩图板”的工作，其生产设计图纸中物量及制造信息没能充分 及时反映，相关数据库有待建立与充实。不能自动更改设计错误，不能自动、 无缝地抽取有关信息生成b o m 表，供后续工序或软件应用。另外，对于设计的 管理也与先进的计算机辅助设计手段存在着差距。 ( 2 ) 缺乏对设计过程的控制。舰船设计是一个多专业、多系统、大规模的 协同工作过程，周期长、过程复杂。技术设计按系统，施工设计按区域并行设 计的数字化设计过程。各专业设计人员在同一时间、同一设计空间中，在计算 机网络的不同界面上设计同一产品，而且，设计过程中需要各个专业进行频繁 的设计协调。设计人员必须利用分布式的计算机协同工作机制和数据的并发处 理和控制功能，快速、及时地获得同步的产品数据和管理信息，利用管理平台 及时发现产品的设计、建造、维护过程中可能出现的冲突；管理人员能够及时 获得产品设计过程的各种信息，通过可视化的有效工具，协调设计过程中的各 2 武汉理工大学硕士学位论文 种关系，解决设计过程中出现的问题，对设计过程实施并行、动态、实时控制。 ( 3 ) 缺乏对电子数据的有效性控制和管理。舰船设计过程中将产生大量的 技术文件和数据，设计人员相互之间进行协同工作的必要条件是保证协作数据 的有效性、一致性，并行协同工作环境需要对产品数据和相关文档进行有效组 织和存取、版本控制、技术状态管理以及维护产品数据之间的关联关系。设计 人员能够根据管理指令快速、及时地获得正确的产品信息，作为完成其工作任 务的依据，并把设计结果提交给系统，为后续流程的参与人员及时提供共享信 息。 ( 4 ) 普遍存在着信息交流不畅的闯题。上游设计信息不能快速地下发到下 游流程环节的部门和相关的管理职能部门，形成信息孤岛。由于各部门的工作 之间缺乏足够信息的交流，设计部门在设计阶段对下游的加工工艺性、可装配 性、质量保证和用户要求等因素很难考虑周全，无法保证设计一次成功完成， 导致设计修改频繁，延长了产品设计、开发周期，影响产品质量的稳定性，无 法满足市场对产品的要求。在信息的完整性、有效性与即时性方面存在不少问 题。管理决策者缺乏相关实时统计信息，以辅助正确的决策。 ( 5 ) 众所周知，船舶行业的零部件数量是很庞大的，目前国内对船舶零部 件标准化程度和日韩相比差距较大，同时也缺乏真正可执行的行业统一编码， 使得各企业之间、企业内部本身无法做到信息共享和集成。因此，迫切需要形 成符合质量体系的设计流程规范。详细地定义各种工作流中角色的职能，并将 用户与角色关联，通过事件、触发器等方式，自动控制流程的启动、设计、评 审、更改等活动，保证产品数据的工作版本、提交版本、发放版本等的现行有 效性。 1 2 国内外研究及发展现状 由于产品数据管理以及信息化技术蕴含着巨大的潜在效益，受到许多国 家和组织的重视，纷纷投资进行相关领域研究，并推广实施。有的是系统研 究，有的是分项研究。 ( 1 ) 美国的发展现状【习 美国自8 0 年代开始，由国防部和军方共同制订和实施了一系列旨在以信息 化技术为主导的先进制造技术计划。美国将先进制造技术列入国防关键技术计 3 武汉理工大学硕士学位论文 划和国防科学技术发展战略中，并批准和启动了连续采购与全生命周期支援计 划c a l s 、国家工业信息基础结构协议( 舳) 研究计划、虚拟制造研究计划、敏 捷制造使能技术计划( t e a m ) 、先进制造技术( a m t ) 计划等；美国国防部的所有 采购与运筹作业必须在2 0 0 2 年底以前全面采用数字化的管理方法，1 9 9 8 年美国 又立法规定，美国国防部长每年都要为国防制造技术规划制订一份年度性的五 年计划。日本和德国也制订了相应的智能制造系统计划和工业基础技术研究计 划。这些计划的核心，就是用计算机技术、网络技术和现代控制技术以及现代 生产管理技术，改造传统制造业尤其是军工制造业，以满足现代社会生产和国 防的需要。 ( 2 ) 日韩的发展现状嘲 日本政府从1 9 9 6 年起实施船舶c a l s 计划，由本国七大造船企业及相关机 构联合承担。其重点是通过构建共同的网络系统，实现企业之间的信息共享， 促进造船生产、物料设备采购和船舶运营支持信息的综合集成，最终达到提高 全国船舶工业整体生产效率，增强国际竞争力的目标；最近，日本政府为进一 步加快信息技术在造船中的应用，正在着手制订一系列新的计划，推动“数字化 造船”的实施，其中包括建立有关造船工艺规程的信息数据库，在各造船企业中 推广。 韩国各大造船企业也在积极致力于信息技术的发展。例如现代重工采用的 “综合生产信息管理系统，把各个生产工序的信息变成数据库的内容，用于预测 产量和原材料需求量，提高工序自动化水平。三星重工提出了“数字化船厂”的发 展目标，拟在2 0 0 4 年前建成一套数字化造船系统，可在虚拟环境下模拟从开工 到下水的整个造船过程。通过与c a d 系统的接口，可在实际生产前对人力负荷、 建造方法、物流及自动化应用等建造过程进行快速模拟和优化，从而大幅度提 高生产效率。 ( 3 ) 我国的发展现状【7 】 近年来，我国船厂和设计院所的基础设施建设得到较快发展。主要船厂和 设计单位都逐步建立了内部网络，计算机拥有率明显提高；2 0 世纪8 0 9 0 年代， 国内造船企业先后引进了国际先进水平的造船三维软件( 如瑞典k c s 公司的 t r i b o n 软件、美国p t c 公司的c a d d s 5 软件、法国d s 公司的c a t i a 软件) 以及多种分析、计算软件( 如n a s t r a n 、p i a t r a n ) ，目前这些软件已经在船 舶设计中得到比较广泛的应用；办公自动化、档案管理、财务、人事、库存等 4 武汉理工大学硕士学位论文 应用领域的管理软件也在局部开始应用：个别单位自行开发了一些适合本单位 业务应用的设计制造和管理软件。 2 0 世纪5 0 年代以后，随着机械化、自动化技术的应用，标准化大批量生产 方式的急速发展，使得全球制造业生产能力不断扩大，生产规模和效率迅速提 高，制造业获得了较大的发展。随着科技的发展以及国内外竞争的加剧，各个 行业都开始在技术上和管理上进行创新。我国在机械制造，汽车、航空航天等 领域已经开始成功的运用p d m 系统，并且取得了不错的成果。而在船舶行业， 各大船舶企业只在企业内部使用计算机进行一般性的设计与辅助工作，在船舶 设计流程的计算机化管理的投入和使用上，近些年才刚刚开始起步。目前国内 船舶行业应用p d m 系统比较旱的有武昌造船厂，已经取得了初步的成果，在并 行设计与协同、三维可视化与c a d d s 5 的集成上，都已经开始在运行中。渤海 船厂，大连新船重工，中船重工7 0 1 所、7 1 9 所也已经相继开始实施p d m 系统。 对于造船企业的数字化建设，p d m 的实旌已经成为一种必然的趋势。 1 3 实施产品数据管理的意义 近几年来，p d m ( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ，产品数据管理) 在美国、日本等 发达国家得到了广泛的应用，在发展中国家的应用也在持续增长。随着我国c i m s 工程、并行工程、敏捷制造等的应用和推广，p d m 己在相当多的企业得到了应 用，并且正受到越来越多的关注。p d m 的实施己不是一个要不要，而是一个何 时进行的问题。 p d m 出现于2 0 世纪8 0 年代初期【8 】【9 1 ，从最开始的工程图档管理逐渐扩展，迅 速成为一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品有关的过程的技术。p d m 有十分广阔的应用领域，包括机械、电子、汽车、航空航天以及非制造业( 如交 通、商业、电子出版) 等。实；l 施- p d m 既是企业目前信息管理的需要，更是企业赢 得未来市场竞争的战略需要。据国外资料统计，在欧美地区的发达国家中，通 过实施p d m ，减少工程成本至少1 0 ，减少产品生命周期至少2 0 ，减少工程 变更控制时间至少3 0 ，减少工程变更数量至少4 0 ，并有助于减少引入新产 品时间、减少开发新产品的成本、减少新产品成本，以及改进产品和服务质量。 p d m 系统作为一种产品开发管理平台，能有效地将产品信息从概念设计、 计算分析、详细设计、工艺流程规划，制造、销售与维护，直至产品消亡的整 5 武汉理工大学硕士学位论文 个生命周期制造、销售与维护，直至产品消亡的整个生命周期内及其各阶段的 相关信息，按照一定的管理模式以定义、组织和管理，使其在整个生命周期内 保持产品信息的一致性、共享性和安全性，为企业提供一种宏观管理和控制所 有与产品相关信息的机制。作为c l m s 和并行工程的一种使能技术，p d m 系统能够 实现在分布式环境下的产品数据共享，并支持计算机异构环境，包括不同的网 络和数据库，有效地管理应用工具产生的信息，实现应用系统之间的信点传递 与交换。 将p d m 系统应用于船舶制造企业，它可以使船舶制造业中与产品相关的信 息描述产品的信息，包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、权限信息等， 易于管理和统一，防止由于信息的重复、存储格式的差别等带来的一系列重复 性的工作，从而大大提高工作效率。它还可以管理所有和产品有关的过程 包括过程的定义和管理。它可以将船舶企业的产品数据有机的管理起来，为实 施现代集成制造建立一个理想的集成框架。 对于舰船设计单位，专业科室的主要工作，一方面是要做好新船型的开发 工作，一方面要做好设计流程的控制工作( 即设计管理) ，而做好新船型的开发 工作也必然需要必要的设计管理。 1 4 论文的主要研究内容 本课题的意义在于通过引入p t c 公司的w i n d c h i l lf o u n d a t i o n 和o p t e g r a 等 p d m 系统软件，运用于船舶的实际设计过程中去，把舰船设计中的文档等资料 进行有机管理，大大提高在设计中的工作效率，为今后船舶设计的信息化、数 字化打下基础。 第一章是绪论，主要介绍了目前我们国家船舶设计企业的发展现状，与世 界先进的造船大国相比较而言，所面临的主要问题；然后介绍了p d m 以及船舶 企业信息化建设目前在国内外的研究现状，以及p d m 在船舶企业的应用情况； 最后简单介绍了本论文的主要的研究内容。 第二章首先简单介绍了p d m 的具体含义，以及其体系结构，接下来详细介绍 了目前比较流行的p d m 软件w i n d c h i l l ，对其体系结构，其功能以及我们进 行系统开发的过程，都进行了详细的说明。本章的主要内容是对w i n d c h i l l 系 统开发过程的详细介绍。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第三章是对本文的理论基础工作流理论的研究。首先介绍了工作流问题 的起源；接下来介绍了工作流的模型，以及工作流管理的体系结构，为我们将 工作流理论应用于船舶设计实践中去提供了理论基础；最后在本章详细的介绍 了w i n d c h i l l 系统的工作流管理功能w i n d c h i l l 工作流管理器。 第四章和第五章是本文的重点，也是核心部分。其中第四章介绍了舰船设计 流程( 如下图1 - 2 所示) ：然后，使用w i n d c h i 儿作为系统开发工具，对整个舰 船设计过程进行了建模，通过实例对其可行性进行了详细的分析。 图1 - 2 舰船设计流程图 第五章是一个实例的应用，通过对舰船设计过程中一个小的流程的研究一 舰船设计文档的审签流程的分析和研究。首先是说明了对流程的定制的方法， 包括对业务的分析，以及对流程的定义，对系统的定制等等工作，接下来用一 个详细的实例：舰船设计文档编制校对审核标检审定的流程 进行了研究。通过对流程的定制与实现，来说明在整个舰船设计流程中使用p d m 系统的可行性。通过使用p d m 系统，对目前我们国家舰船设计企业的改进以及 其效率的提高是非常巨大的。 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章p d m 开发平台w i n c h i l l 系统 2 1 产品数据管理( p d m ) 概述 1 、p d m 产生和发展的背景【5 1 c a d c a m c a e 等应用软件的开发和应用始于2 0 世纪7 0 年代，随着这些 系统的广泛配置与应用，对电子数据的存储和共享要求越来越强烈了。因为， 大部分电子资料存放在计算机中，部分工程图样存放于资料室。c a d 应用着一 方面从c a d 技术的推广应用中明显地提高了设计能力和图纸的质量，特别是二 维模型设计、有限元分析验证、机构运动仿真等手段，大大提高了设计质量， 减少了差错率，降低了返工率，提高了产品开发能力和市场竞争力。但是同时， 随着c a x 技术的应用出现了采用先进设计技术与落后管理手段的矛盾，有调杳 资料显示的产品开发设计人员工作时间占用百分比：数据的查找与发送占用时 间达到了2 5 。 2 、p d m 的体系结构1 6 p d m 系统建立在操作系统、网络环境和分布式数据库的基础上。对象管理 框架是p d m 系统的核心模块，它的重要性方面在于对象管理柜架集中管理了 p d m 系统中的全部信息实体，另一方面对象管理框架是整个p d m 系统信息建 模思想的具体体现。所有p d m 涉及的实体，人员、数据、过程以及实体之间的 关系最终是以对的形式由对象管理框架统一管理。对象管理框架为整个p d m 系 统管理的基石。建立在对象管理框架之上的是各种p d m 系统的功能框架，包括 产品结构管理，产品配置管理、集成工具、工作流管理等。 p d m 系统的体系结构可以分解为如下图2 1 所示四个层次的内容【l o l ： 第一层是支持层。目前流行的通用商业化的关系型数据库是p d m 系统的支 持平台。关系型数据库提供了数据管理的最基本的功能。如存、取、删、改、 查等操作。 第二层是面向对象层。由于商用关系型数据库侧重管理事务性数据，不能 满足产品数据动态变化的管理要求。因此，在p d m 系统中，采用若干个二维关 系表格来描述产品数据的动态变化。p d m 系统将其管理的动态变化数据的功能 8 武汉理工大学硕士学位论文 开发工具层 二二二二二二二三二三二三三二三二三二三二二二 开发工具层i 圈视化用户界面 i = 鞫圜圈圈圈圉国 躲杨。( 二二翌曼至至 系统支持层 w i n d c h i l l - - s y s t e mg e n e r a t i o n ， 出现如下对话框，我们选择o k ，系统自动生成相关的j a v a 文件，以及相关的 文件夹。 图5 4 系统生成 ( 3 ) 创建o r a c l e 数据库。在执行系统生成以后，我们还需要创建数据表， 用来存储我们所定义的文档。系统生成会生成一些s q l 脚本，通过执行这些脚 本可以建立数据库。在o r a c l e 程序组中选择o r a c l es q l p l u s ，然后输入系统设 武汉理工大学硕士学位论文 置的用户名和密码：w t a d m i n ，执行代码： e 】( t s i t e s h i p d e s i g n m a k e _ d o c e x t s i t e s h i p d e s i g n m a k e d o e d b v i e w 图5 5 创建o r a c l e 数据库 ( 4 ) 编辑并编译j a v a 文件。系统生成的j a v a 文件以后，我们用v i s u a lc a f 6 建立一个工程，然后把j a v a 文件放进工程中进行修改，编辑，以及添加相关的 属性与方法，添加逻辑代码。完成以后，使用j a v a c 进行编译，编译后成为c l a s s 文件，自动保存在系统的$ ：p t c w i n d c h i l l c o d e b a s e e x t s h i p d e s i g n 下面。 ( 5 ) 创建h 刑l 模板文件。我们参照系统的h n 仉文件进行修改编辑来 完成。系统的h t m l 文件位于$ ：p t c 、w i n d c h i l l e o d e b a s e t e m p l a l e d o e 文件夹下面， 我们把相关的h t m l 文件拷贝放在$ ：p t c w i n d c h i l l c o d e b a s e e x t s h i p d e s i g n d o c 下面，修改文件名，修改相关的代码，即完成了对h t m l 模板的创建。在创建 h t m l 模板以后，我们还需要添加属性文件，将系统的s e r v i c e p r o p e f i f i e s 文件打 开修改，为我们之前定义的类添加相应的服务。s e r v i c e p r o p e r i t i e s 文件位于系统 的$ ：p t c w i n d c h i l l c o d e b a s e 文件夹下面。 ( 6 ) 测试与修改。在经过创建客户化的应用以后，必须经过测试。通过测 试可以暴露问题，并寻找改进的方法，以便生成更为合理的逻辑业务模型。 武汉理工大学硕士学位论文 图5 - 6 创建舰船设计文档 通过我们对文档的定制，我们可以创建舰船设计文档，包括我们所需要的一 些选项，比如审批意见等信息，如上图5 - 6 所示。 5 2 2 对工作流任务的定制 系统所提供的工作流模版非常的有限，而我们在完成文档的审签流程中，所 面临的工作，不仅仅是提交( s u b m i t ) ，升级( p r o m o t e ) 等简单的几项任务，比 如我们在审核签字过程中，我们还需要定制编制文档，审阅文档，标准检查， 审定等等任务。如图5 7 所示：审阅文档即为我们客户化的定制。 图5 7 客户化定制任务 由于w m d c h i l l 系统的开放性，我们对于w i n d e h i l l 系统的定制是比较方便的， 武汉理工大学硕士学位论文 其原理也是一样的。 ( 1 ) 首先是通过r o s e 我到工作流任务的类，对其进行扩展，如下图5 8 所 示： 图5 8 工作流任务类 ( 2 ) 对类进行扩展以后，我们需要设计任务的列表，如下图5 - 9 所示，为校 对的任务列表，表示w c a d m i n 用户需要承担的任务是校对，点击校对以后，就 可以看到校对任务的页面。 图5 - 9 承担任务列表 ( 3 ) 在全局导航条上去添加任务列表的连接，具体的定制方法与前面所述 的文档的定制类似，主要是h t m l 文件的定制与编辑。 ( 4 ) 接下来开始对工作流活动的定制，首先将已经定义的工作流活动添加到 4 7 武汉理工大学硕士学位论文 w i n d e h i l l 系统中去，也就是要在w i n d c h i l l 系统中去注册，具体的方法是：在 w t p r o p e r t i e s 文件中为我们所定义的活动添加导航，这样才能被w i n d c h i l l 系统 的m e t h e ds e r v e r 识别。接下来是对工作流活动处理的页面进行设计，w i n d c h i l l 系统也有自己的工作流任务的处理页面，我们可以参照此页面来完成，比如我 们上面图形上显示的校对任务，当我们点击校对任务的时候，我们可以看到其 处理页面，如下图5 1 0 所示； 图5 - 1 0 任务处理页面 总的来说，我们对w i n d c h i l l 系统的定制，不管是文档，工作流，还是生命 周期，其过程终究来说，都是一样的原理，也就是我们在前面章节中介绍的关 于w i n d c h i l l 系统开发和客户化的过程。这也是我们进行w i n d c h i l l 系统开发的一 个重难点，那就需要我们具有比较扎实的j a v a 语言基础和良好的计算机能力。 5 3 设计文档审签工作流的定制实例 舰船设计是一项庞大的系统工程，需要很多专业的配合和协作才能完成。 舰船设计涉及到的周期长，涉及到的文件和电子文档也非常多。现在船舶设计 4 8 武汉理工大学硕士学位论文 的文档的审签流程，还是沿袭以前的以纸质文件的签审为主，通常导致耗费周 期长，引起信息的沟通不畅，大大降低了设计的效率，从而延长了设计的周期， 我们通过设计文档的电子审签流程，就能大大的避免这些弊端，从而有效的缩 短了文件审签的周期，提高了舰船设计企业的设计效率和竞争力。 在定制舰船设计文档的审签流程之前，我们需要进行以下工作： ( 1 ) 项目总设计师负责创建整个产品，比如我们虚拟0 2 7 舰船为例，总设 计师进入w i n d c h i l l 系统以后，创建0 2 7 舰船，并且关联我们之前所创建的舰船 生命周期( 在这里，我们仅仅只考虑舰船设计流程的四个阶段) ，创建四个阶段， 包括方案设计阶段，初步设计阶段，技术设计阶段，施工设计阶段。 ( 2 ) 由技术负责人来创建产品目录。由于舰船设计的复杂性以及任务的庞 大性，所以其设计文件业是非常多，所以采用产品目录的形式来存储相关的设 计文档。对于舰船设计采用分段的形式来划分任务，通过任务分解到具体的科 室以及具体的负责人，最后完成整个项目的任务。我们以方案设计阶段为例， 我们创建了0 2 7 舰船0 7 分段方案设计图。当然，对于图号的编码，每个设计所 都有自己的划分方式，我们以) c o 卜o ( ) o 。( 为例来说明，其含义是： ) 。c ( 型号舰船) o o ( 阶段编号。 ( 3 ) 专业科的具体设计任务的划分。舰船设计涉及到的专业众多，一般说 来，舰船设计单位科室的划分分为：船体结构科，总体舾装科，装置科，动力 科，电气科，作战系统等等部门。我们以船体科为例。在w i n d c h i l l 系统中，用 管理员的身份，定义了5 个用户，用来承担0 2 7 舰船0 7 分段方案设计图的设计 以及审核，校对，标检等流程。其具体角色如下图所示：一个船体科长，一个 副科长，三个科员。 图5 1 1 流程角色定义 5 3 1 流程顺向完成一次通过的情况 流程顺向完成一次通过，就是指舰船设计文档能够按照“编制校对一 审核标检审定”的顺序，顺向完成，没有经过不合格而返工的情况， 武汉理工大学硕士学位论文 当然这是一种理想化的状况。我们设计流程，其运行的过程如下所述： ( 1 ) 船体科长以自己的帐号u 0 7 0 1 8 登陆进系统，收到来自于总设计师和 技术负责人的任务的划分，科长根据任务的划分在本科室内部制定相关的设计 者来完成本任务，并且制定具体的计划，比如限制x x 于本月几号之前完成0 2 7 舰船0 7 分段方案设计图的设计，x x 在几号以前完成其校对，并且给出意见。登 陆过程如下图5 1 2 所示： 图5 1 2 系统登录界面 ( 2 ) 进入计划的创建，然后开始创建该科室在本月的项目计划，具体内容 包括责任细分到人，时问细分到天。项目阶段是方案设计，目录类型是文档， 编号和名称是由科长根据项目任务编号而创建的，具体责任人的查找可以选择 查找在系统中去选择我们之前所定义的用户。其示意图如下图5 1 3 所示： 5 0 武汉理工大学硕士学位论文 图5 1 3 创建计划 以同样的方式，去指定相关的人员，赋予其工作任务，以及限制时间 范围。完成以后，如下图5 1 4 所示意： 图5 1 4 指定工作任务参加人员 选择确定以后，我们可以看到其状态： 图5 1 5 工作任务浏览 5 1 武汉理工大学硕士学位论文 船体科员一接到任务通知，登陆系统去查看其任务。在w m d e h i l l 系统内部， 可以以邮件的形式通知具体科员，当然，也可以以其他方式，比如电话等等方 式通知到个人。船体科员一登陆系统以后看到自己在这个月的计划任务是： 图5 1 6 工作任务查看 按照要求，完成整个文档的编制以后，将文档上传到系统中去提交，选择 “保存”即可完成编制任务。 图5 - 1 7 文档的指定 完成编制以后，还需要在系统里去提交自己的任务。在任务列表里面，船 体科员一可以查看到自己的任务，显示如下图5 1 8 所示。当科员一选择任务完 成以后，他在任务列表里面的任务就自动消失，这时候任务会自动转入下一个 人，也就是船体科员二的校对工作。 图5 1 8 任务完成 5 2 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 船体科员二登陆进入系统，查看到自己的工作任务( 如图5 1 9 所示) ： 图5 1 9 科员二查看任务 船体科员二通过在系统里面获得方案设计图以后，认真完成校对工作，在 系统里面完成提交( 如图5 2 0 所示) 。 图5 2 0 科员二完成任务提交 完成任务的提交以后，船体科员二的工作任务表就会消失。任务会转到下 一步船体科员三对该图纸的审核。 ( 4 ) 船体科员三登陆到系统中，会看到自己的任务表( 图5 - 2 1 ) ： 图5 2 1 科员三查看任务表 5 3 武汉理工大学硕士学位论文 科员三对前面两位设计师的编制于校对进行审核，审核完毕以后，在系统 中进行提交，并附上个人意见。提交以后，该任务自动转到下一步由船体 副科长完成对标准的检查，其主要内容是检查是否符合相关的标准，如质量标 准，国标，军标，如图5 2 2 所示： 图5 2 2 科员三完成任务 ( 5 ) 船体副科长登陆系统以后，可以看到自己的工作任务，是完成对图纸 的标准检查，如果合格的话，就同意通过，并且交由科长最最后的审定，如果 不合格的话，退回到上一步，由科员三再做审核。 图5 2 3 副科长查看任务 船体副科长完成对该图纸的一系列的标准检查以后，在系统中进行任务的 提交，提交以后，任务会自动转入下一步。 其示意图如下5 - 2 4 所示： 武汉理工大学硕士学位论文 图5 - 2 4 副科长完成任务 ( 6 ) 当副科长完成工作的提交以后，科长的任务列表里面就会出现审定的 任务，完成对该项工作的最后审定，如下图5 2 5 所示： 图5 - 2 5 科长查看任务 船体科长完成对该图纸的最后审定以后，完成对任务的提交。如下图5 2 6