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东北大学硕士学位论摘要 沈阳电机股份有限公司信息化集成平台的研究 摘要 r 随着信息技术的迅速发展及其在制造业中的广泛应用，传统制造业的 生产方式发生了深刻的变化。c i m s 的应用把整个制造业推到一个新的发 展阶段，它使企业加快新产品的开发和产品的上市时间t 、改善质量q 、 降低成本c 以及完善售前售后服务s 。然而，“信息孤岛”的存在制约了 c i m s 的推广和应用，阻碍了企业进一步完善t 、q 、c 、s 。为了克服这些 困难，p p m 系统作为企业信息化集成平台的概念和方法得到了充分的重视 和发展莎 本文阐述了集成平台的产生、发展以及国内、外的现状，分析了c i m s 的组成以及各子系统间的信息流动，建立了c i m s 集成环境下p d m 系统 的体系结构，并结合沈阳电机股份有限公司的实际需求，设计了p d m 的 总体实施方案；建立了基于p d m 的企业信息集成框架，详细讲解了 c a x e r p 系统与p d m 系统的集成模式以及系统间的集成接口；论述了 p d m 系统内部单一数据源的作用，设计了共享信息的数据格式，有效的实 现了c i m s 共享数据的统一保存和维护，不仅避免了数据的冗余和混乱， 而且降低了信息集成的难度，并为c i m s 系统集成提供了数据接口。 系统采用c s 平台模式，通过o d b c 作为各子系统数据库的中间访问 途径，实现企业数据的流动更新；文中建立了多数据库系统的数据库集成 模型，并给出了s d c i m s 基于p d m 的集成方案。 在集成平台环境下，设计了产品图档管理系统，详细论述了图档从设 计、审查、归档入库的整个生命周期管理，以及图档的浏览、借阅和版本 问题。 、( 最后本文对系统开发中的几个关键问题进行了论述。详细讲解了多用 户臻作环境下的权限管理问题以及图纸浏览的实现，设计了b o m 的结构 并给出了产品结构树的自动生成算法v f 关键词现代集成制造系统产品数据管理图档管理嗽据库 东北大学硕士学位论文 a b s t r a e t t h er e s e a r c hi ni n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mo f s h e n y a n g e l e c t r i cm a c h i n e c o m p a n y l t d a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n di t sw i d eu s e i n m a n u f a c t u r i n g ，t h ep r o d u c e m e t h o do ft r a d i t i o n a l m a n u f a c t u r i n g h a s c h a n g e dal o tt h e s ey e a r s t h eu s eo fc i m sp u s h e st h ew h o l em a n u f a c t u r i n g t oah i g h e rl e v e l ，a n di tf o r c e st h ee n t e r p r i s et oq u i c k e nt h et i m eo f d e v e l o p i n g n e wp r o d u c t sa n dp u tt h e mi n t ot h em a r k e t a tt h es a m et i m e ，i tf o r c e st h e e n t e r p r i s et oi m p r o v et h eq u a l i t y ，s h o r t e nt h ec o s ta n dp e r f e c ts e r v i c eo f t h e p r o d u c t s b e f o r ea n da f t e r t h e y a r es o l d b u tt h ee x i s t e n c eo fi n f o r m a t i o n i s l a n dr e s t r i c t st h eu s ea n de x t e n d a b i l i t yo fc i m sa n db l o c k st h ee n t e r p r i s e s t o i m p r o v et h et ，q ，c ，a n dsf u r t h e r i no r d e rt o r e s o l v et h e s ep r o b l e m s ， p e o p l en o wp a ym o r ea t t e n t i o n t op d m a n dp d mh a si m p r o v e dt oah i g h l e v e la st h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r m t h et h e s i se x p o u n d e dt h eg e n e r a t i o n ，d e v e l o p m e n t ，h i s t o r ya n d p r e s e n to f c i m s ，a n a l y z e dt h ec o n s t i t u t i o no fc i m sa n dt h ei n f o r m a t i o nf l o wa m o n gi t ， e s t a b l i s h e dt h ep d m s y s t e ms t r u c t u r eu n d e rc i m si n t e g r a t i o ne n v i r o n m e n t t h et h e s i sp r o v i d e dt h eg e n e r a ld e s i g ns c h e m eo fp d mb a s e do nc i m sa n d t h er e q u i r e m e n to fs h e n y a n ge l e c t r i cm a c h i n ec o m p a n yl t d t h et h e s i se s t a b l i s h e dt h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nf a m eb a s e d o np d ma n de x p l a i n e dt h ei n t e g r a t em o d u l ea n di n t e g r a t ej u n c t u r eb e t w e e n c a x e r ps y s t e ma n dp d m sc l e a r l y a n di t e x p l a i n e dt h e f u n c t i o no ft h e s i n g l e d a t as o u r c ei nt h e p d m s ，d e s i g n e dt h e d a t af o r mo ft h es h a r e d i n f o r m a t i o n r e a l i z e dt h es t o r ea n dm a i n t e n a n c eo ft h es h a r e dd a t ai nc i m s e f f i c i e n t l y a v o i d e dt h er e d u n d a n c ya n dc o n f u s i o no ft h ed a t a ，d e d u c e dt h e d i f f i c u l t yo ft h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na n do f f e r e dt h ed a t aj u n c t u r ef o rt h e c i m s s y s t e m t h es y s t e mu s e dc sp l a t f o r mm o d u l e ，a n du s e do d b ca sc o n n e c t i o n b e t w e e nt h ec h i l ds y s t e ma n dt h ed a t a b a s et or e a l i z et h eo n l i n er e f r e s ho ft h e e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o n a n dt h et h e s i se s t a b l i s h e dt h ed a t a b a s ei n t e g r a t i o n - 查苎垄兰翌主兰垒堕查 垒! ! ! 竺! m o d u l eo fm u l t i d a t a b a s es y s t e m ，a n dg a v eo u tt h ei n t e g r a t i o np r o j e c to f t h e s d c i m sb a s e do nt h ep d m s t h et h e s i sd e s i g n e dt h ep r o d u c td o c u m e n t d r a w i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ， e x p l a i n e dt h ep r o c e d u r eo fd e s i g n ，e x a m i n a t i o na n d d e l i v e r yo f t h ed o c u m e n t a n dd r a w i n gi nd e t a i l t h ee d i t i o na n db r o w s eo ft h ed o c u m e n ta n dd r a w i n g i s a l s oc o n c l u d e di nt h et h e s i s t h et h e s i se x p l a i n e ds e v e r a li m p o r t a n tp o i n t si nt h es y s t e md e v e l o p m e n t a tl a s t i te x p o u n d e dt h er i g h tm a n a g e m e n tu n d e rm u l t i - u s e r s ，t h er e a l i z a t i o no f t h e d r a w i n g d o c u m e n tb r o w s e ，t h e s t r u c t u r e d e s i g n o ft h eb o m ，a n dt h e a u t o - c r e a t i o no ft h ep r o d u c ts t r u c t u r et r e e k e yw o r d s ：c i m s ，p d m ，d r a w i n g - d o c u m e n tm a n a g e m e n t ，i n t e g r a t i o n ， d a t a b a s e 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文 中取得的研究成果除加以标注和致谢外，不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名：谢华彦 日期：劲够- l 东北大学硕士论文第一章绪论 第一章绪论 1 。1 集成平台的产生背景 1 9 7 4 年，美国j o s e p hh a r r i n g t o n 博士针对企业所面临的激烈市场竞争 形势，提出一种组织企业生产的理论一一计算机集成制造( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ，c i m ) 。我国经过多年8 6 3 计划对e l m 的实践， 认为“c i m 是一种组织管理与运行企业生产的新哲理，它籍助计算机硬、 软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统 工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素集成起 来，并将其信息流与物流有机的集成及优所化运行，以实现产品高质、上 市块、成本低、服务好( 简称t q c s ) ，从而使企业赢得市场竞争”。 对 上述定义可进一步阐述为如下5 点【1 1 ： ( 1 ) c i m 是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，其宗旨是使企业 的产品质量高、上市快、成本低、服务好，从而使企业赢得竞争。 ( 2 ) 企业生产的各个环节，即市场分析、经营决策、管理、产品设计、 工艺规划、加工制造、销售、售后服务等全部活动过程是一个不可分割的 有机整体，要从系统的观点进行协调，进而实现全局优化。 ( 3 ) 企业生产的要素包括人、技术及经营管理。其中，尤其要重视发 挥人在现代化企业生产中的主导作用。 ( 4 ) 企业生产活动中包括信息流( 采集、传递和加工处理) 及物流两大 部分，现代企业中尤其要重视信息流的管理运行及信息流和物流间的集 成。 ( 5 ) c i m 技术是基于现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技 术、系统工程技术的一门综合性技术。具体得讲，它综合并发展了企业生 产各环节有关的计算机辅助技术，包括计算机辅助经营管理与决策技术、 计算机辅助分析与设计技术、计算机辅助制造技术、计算机辅助信息集成 技术，计算机辅助建模、仿真、实现技术及计算机辅助质量管理与控制技 术等。 c i m 概念的出现得到了世界各国政府、研究所和企业界的广泛重视， 其发展十分迅速，并已经在企业应用中取得显著的成果。其应用范围也已 经从制造业扩展到电子、化工、钢铁、制药、航空航天等行业。 东北大学硕士论文 第一章绪论 c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 就是一种基于c i m 哲理 构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的制造系统，通常认为，它 由管理信息系统( m i s ) 、产品设计与制造工程设计自动化系统 ( c a d c a p p c a m ) 、制造自动化系统( f a ) 、质量保证系统( q a s ) 4 个功 能系统以及计算机网络( n e t ) 和数据库系统( d b ) 2 个支撑分系统有机的集 成起来的，各个分系统的逻辑关系如图1 1 所示。8 6 3 c i m s 技术的主要内 容是信息集成、过程集成( 并行工程) 和企业集成( 敏捷制造) 。 以往的经验表明，在企业实施c i m s 的过程中，会出现许多令系统集 土 功能分系统 经 r 营 一自丢嚣某统 质 管量 理 l 保 信证 息分 分 r 系 系 一自动裂袅统 统 统 l l i l 支撑分系统 i 1 i i 数据库分系统 l i 计算机网络分系统 i 售 后 服 务 信 息 图1 i4 个功能分系统和2 个支撑分系统之间的逻辑关系 f i g 1 1 t h el o g i cr e l a t i o n s h i pa m o n g4f u n c t i o ns y s t e m sa n d2s u p p o r ts y s t e m s 成者感到棘手的问题，主要有： ( 1 ) 投资大而且实施周期长，实施效率不高； ( 2 ) 可靠性差，扩展能力差，难以维护，制造环境的较小改动可能会 引起原有系统的很大修改，甚至全部重新设计： ( 3 ) 可重用性差，很多制造系统的软件是针对特定环境设计的，难以 重用； ( 4 ) 信息访问机制难以满足复杂应用环境所要求的透明平化的信息 2 东北大学硕士论文 第一章绪论 访问。 所有这些问题都制约了c i m s 的推广和应用。为了克服这些困难， c i m s 应用集成平台的概念和方法得到了充分的重视，集成平台产品相继 出现。c i m s 应用集成平台的产生，一方面来自企业实际应用对软件系统 的需求，另一方面也是计算机软件技术本身发展趋势所致。软件技术的发 展越来越明显的表现出以下特征：软件系统越来越庞大，但是软件系统内 部组成模块的规模却越来越小：软件系统的功能越来越复杂，但是系统的 开放性却越来越好。计算机应用软件正在向着不依赖于特定的硬件和操作 系统以及具有高度可重用性的方向发展。开发c i m s 应用集成平台的目的 就是为企业实施c i m s 提供开放的、易维护的、可重构的应用开发与系统 运行的集成支持工具。 1 2 c i m s 应用集成平台的概念、功能和基本特性 企业实施c i m s 的实践给c m s 应用集成平台提出了明确的需求。这 些需求可以归纳为：缩短应用开发和集成周期：提高企业c i m s 的运行效 率：降低系统维护费用；提供通用的通信和信息访问服务，使应用软件功 能不依赖于特定的硬件系统、操作系统、网络协议和数据库管理系统( 因 此具有良好的移植性) ；提供通用的应用编程接口和图示化界面，方便用 户使用；能够集成企业已有的系统和信息源，充分发挥企业过去在信息技 术上的投资的效益；保证所开发的软件具有高度的可重用性。能够满足这 些需求的c i m s 应用集成平台就是比较理想的软件支持工具。 1 2 1 c l m s 应用集成平台基本定义【4 l c i m s 应用集成平台是一个支持复杂信息环境下c i m s 应用开发、应 用集成和系统运行的软件平台。它基于制造业信息特征，在异构分布环境 ( 操作系统、网络、数据库) 下提供透明、一致的信息访问和交互手段，对 其上运行的应用进行管理，为应用提供服务，并支持c i m s 信息环境下各 个特定领域应用系统的集成。 1 2 2 c i m s 应用集成平台的功能 ( 1 ) 通信服务 提供分布环境下透明的通信服务功能，使用户和应用程序无须关心具 体的操作系统和应用程序所处的网络位置，而以透明的函数调用或对象服 务方式完成它们所需的通讯要求。 3 堡苎查兰! 生坚一 竺兰竺兰 ( 2 ) 信息服务 为应用提供透明的信息访问服务，使应用以一种一致的语义和接口实 现对数据( 数据库、数据文件、应用交互信息) 的访问与控制。 ( 3 ) 应用编程( 集成) 接口 是一组高层接口，以函数或对象服务的方式为用户提供更为专业化。 服务，使用户可以方便的集成现有应用和开发新的应用。应用编程接口按 照它们的通用程度又分为独立于应用的编程接口和依赖于应用的编程接 口。 ( 4 ) 应用开发工具 一组帮用户开发特定应用程序的支持工具，以简化用户应用程序的开 发工作。 ( 5 ) 管理应用程序 它是c i m s 应用集成平台的运行管理和控制模块。负责c i m s 应用集 成平台的系统静念和动态配置、集成平台应用运行管理和维护、事件管理 和出错处理等。 1 2 3c lm s 应用集成平台的基本特性 ( 1 ) 为企业的经营、管理、生产和设计领域提供良好的应用编程接口 和应用集成接口。 ( 2 ) 提供支持c i m s 应用开发、应用集成的应用开发工具、应用编程 接口、应用原型系统。 ( 3 ) 支持不同的企业规模和多种多样的企业信息环境。集成平台可为 不同的企业规模和应用范围提供最佳的结构和功能配置，具有良好的可伸 缩性。 ( 4 ) 支持异构分布环境，提供一致透明的数据访问。支持现有应用、 已有信息资源的集成和重用。 ( 5 ) 根据企业对i n t e r n e t 服务的需求，提供相应的i n t e r n e t 服务功能。 1 3 集成平台的发展过程与现状 集成平台经历了逐步发展的过程。早期对集成平台概念的理解是把平 台当成支持“应用编程”的基础，即通过应用编程接口( a p i ) 的方式给虚 用编程提供通用服务。早期集成平台的结构就是如图1 2 ( b ) 中所示的i b m 的系统使能和应用使能的结构。其优点是应用软件的开发可以在较高的层 次上进行，无需象传统的软件开发那样从操作系统逐层向上进行( 图 d 东北大学硕士论文 第一章绪论 1 2 ( a ) ) 。采用这种结构的集成平台软件产品有d e c 公司的b a s e s t a r 、 h i l c o 公司的m o n i t r o l 。这些早期集成平台产品的缺点是：每个平台基本上 都是运行在单一的或少数的硬件平台和操作系统环境上，支持异构分布环 境能力差；每个平台都是针对某个具体应用领域( 如车间控制器) 开发 固固固固固固 应用使能器 系统使能器 应用相关的a p i 与工具 通用a p i 功能服务 信息服务 通信服务 | 操作系统 il 操作系统 | | 异构操作系统、网络协议l t - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - j l _ jl - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ j 二亟口 二亟 互亟亘口 ( a ) 传统软件编程结构( b ) 早期集成平台结构( c ) 当前集成平台结构 图1 2 集成平台的体系结构 f i g 1 2t h e s y s t e ms t r u c t u r eo fi n t e g r a t i o np l a t f o r m 的，覆盖范围小；这些平台本质上都是应用软件开发平台，集成其它应用 的能力不足。9 0 年代初陆续出现了一批能够支持异构环境的集成平台产 品，为了支持异构分布环境和在更广的范围内支持应用开发，新的计算机 软件设计思想、标准和方法在集成平台产品的设计开发中得到了应用。这 些思想和方法包括中间件概念、客户l i p 务器结构、面向对象方法j 开放 性互联标准( o s i ) 、分布计算环境( d c e ) 和c o r b a 标准。图1 2 ( c ) 给出 了当今集成平台的系统分层结构。其中通讯服务、信息服务和功能服务可 提供通讯的系统服务功能，他们相当于集成平台的中间件层。由于应用领 域已经扩展到全企业的范围，因此应用编程接口从功能上分成通用的接口 和一组专用的特定应用领域的编程接口，并且在集成平台中提供了应用开 发支持工具。 1 4c i m s 应用集成平台的发展趋势 分析国内外应用集成平台的现状及发展趋势，结合企业对集成平台提 出的要求，以及计算机软件技术的发展状况，可以认为c i m s 应用集成平 5 东北大学硕士论文 第一章绪论 台的发展方向为： ( 1 ) 为企业实施c i m s 提供全方位、全生命周期的支持，方便现有应 用的集成。这些支持包括提供通用的通讯服务、信息服务和面向应用领域 的应用工具开发、原型系统和应用集成接口。在全企业范围内为，支持 c i m s 应用的设计开发、运行和维护的各个阶段。此外，集成现有的应用 可以充分利用企业的原有资源、缩短c i m s 实旌时间 ( 2 ) 即支持企业的信息集成，又支持功能集成和过程集成。 并行工程、敏捷制造和虚拟制造等概念和方法的出现，要求集成平台 不但能够支持企业的信息集成，还支持企业的功能集成和过程集成。集成 平台应当提供开放的、面向应用领域的应用集成接口，实现应用间的功能 集成。随着企业经营过程分析和使能技术的发展，过程集成已经逐渐付诸 实施，基于工作流管理方式实现过程集成是一个可行途径。 ( 3 ) 采用新技术和理论，支持标准化和开放系统概念，高度的软件可 重用性。 集成平台的发展将紧密地与新的技术和理论相结合。0 0 技术、o 一0 d b m s 、多媒体技术、i n t e r n e t 技术等都将对集成平台发展产生重要的影响。 尤其是o 0 技术、i n t e r n e t 技术及相应的j a v a 语言和w e b 服务器等所提供 的方便服务方式( 与硬件和操作系统的独立性) ，而使它们成为对应用系统 丌发最具影响的技术。采用新的开放性标准( d c e 、c o r b a 、c o m d c 0 m ) ， 不断使平台的服务标准化，使系统具有强大的适应性和可扩展性。高度的 软件可重用性是集成平台产品本身功能可持续提高的重要基础，也是计算 机软件技术的发展趋势。 ( 4 ) 进一步提高现有平台产品性能 这是一种快速、节约成本的有效方法。产品性能的提高有几个途径： 标准化、分布化和重用化。标准化包括底层支持系统的开放和对高层应用 标准的开放，它可提高产品的开放性和适用性；分布化是指产品向分布处 理模式发展，以适应未来企业信息基础结构。重用化是指各种构件的可重 用，在软件可重用发展趋势下，这种方法会得到进一步的重视和发展。 ( 5 ) 维护应用系统的安全性、可靠性、完整性，实现系统资源和数据 的有效管理。 c i m s 系统的安全性、可靠性、完整性对企业运营至关重要。平台产 品应该提供规范的系统管理工具，以实现对用户权限、信息资源、软硬件 设备的有效管理。目前许多平台产品还没有这样的功能。美国c a 公司的 c a u n i c e n t e r 软件在系统安全维护上具有相当强的功能，在实际应用中已 经取得了较好的应用效果。另外，随着系统中信息量和系统间交换的信息 6 东北大学硕士论文第一章绪论 量的迅速增长，信息管理的要求越来越复杂，迫切需要为企业提供高效的 信息组织管理方式和快速的信息查询手段，采用新的信息管理和访问技 术，如数据仓库技术等，将为集成平台的应用提供更广泛的余地。 ( 6 ) 对新兴i n t e m e t i n t r a n e t e x t r a n e t 技术的支持 通过i n t e r n e t 实现制造全球化已成为可能，目前已经可以利用i n t e r n e t 技术构建企业的内部网i n t r a n e t 实现信息共享。平台产品应在i n t e r n e t 技术 服务上提供相应的支持，如w e b 服务、防火墙等。当前又提出了更新的 e x t r a n e t 概念，以构造企业间网，这和e d i 、o l t p 等敏捷制造动态联盟所 需的信息技术是一致的。平台产品如何实现对企业间信息交互的支持是未 来要考虑的一个重要问题。 总之，集成平台的发展既要满足企业c i m s 应用集成的需求，也要符 合软件技术的发展趋势。当今的软件技术，如d c e 、c o r b a 标准、软构 件( c o m p o n e n t w a r e ) 和软代理概念及其支持系统如( m i c r o s o f t 的o l e 、部 件集成实验室( c il a b ) 的o p e nd o c ) 、i n t e r n e t 技术的发展趋势，为集成平 台的开发展示了发展方向，即向着高度的软件可重用、完全独立于硬件平 台和操作系统、具有一定程度的智能化方向发展。用j a v a 语言开发的小部 件( a p p l e t s ) 和基于软构件概念设计开发的二进制兼容的软部件( s o f t p a r t s ) 具有高度的软件可重用性和独立于硬件、软件平台环境的特点，因此他们 有望成为未来集成平台开发的重要底层支持技术，基于软代理方法设计的 集成平台应用软件系统可以实现更为复杂的功能和服务。集成平台的应用 层支持功能还会按照c i m 哲理和体系结构的发展而不断提高。 1 5 制造业企业信息集成平台p d m 随着制造业信息化建设的深入，为了有效的解决c i m s 工程应用中出 现的问题，自9 0 年代以来陆续出现了一批能够支持异构环境的集成平台 产品，包括一些p d m 软件产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e ，e d s 公司的 i m a n 以及i b m 公司的p m 等软件产品。近年来，p d m 系统在企业信息 化建设中普遍受到重视，由于其底层能支持异构软硬件平台，中间层能提 供分布式信息管理、通信服务以及支持应用集成的应用服务，所以被看作 能支持信息集成与应用集成的一种集成平台或集成框架。 产品数据管理( p d m ) 是以软件技术为基础，以产品为核心，以网络为 手段，实现产品相关的数据、过程、资源一体化集成的技术，p d m 系统的 实现为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品相关信息的机制，覆盖 了产品生命周期内的全部信息，能有效地将产品数据从概念设计、计算分 7 东北大学硕士论文 第一章绪论 析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护，直至产品消亡的整 个生命周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的管理模式加以定义、组 织和管理，使产品数据在其整个生命周期内保持一致、共享及安全。它能 很好地促进企业提高其产品质量，缩短研制周期，提高工作效率，加快产 品投放市场速度，从而提高产品的竞争能力。p d m 明确定位于面向制造业， 以产品管理为核心，数据、过程和资源为管理信息的三大要素，p d m 进行 信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信 息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的，这也是p d m 系统有别于其 他信息管理系统，如管理信息系统( m i s ) 、物料管理系统( m r p ) 、项目 管理系统( p r o j e c t m a n a g e m e n t ) 的关键所在，p d m 技术的出现有效的解决 了制造业c i m s 应用中存在的信息孤岛问题，实现企业的信息集成和过程 集成。p d m 中产品、过程及资源间的关系，见图1 3 。 图1 3p d m 中产品、过程及资源间的关系 f i g 1 3 t h er e l a t i o n s h i pa m o n g p r o d u c t ，p r o c e d u r ea n dr e s o u r c e p d m 继承并发展了c i m 等技术的核心思想，在系统工程思想的指导 下，用整体优化的观念对产品数据和设计过程进行描述，规范产品生命周 期管理，保持产品数据的一致性和可跟踪性。同时，p d m 支持分布、异构 环境下不同软、硬件平台、不同网络和不同数据库，为c a x d f x 应用提 供统一的集成运行平台，是连接c a d c a p p c a m 系统、m i s 系统、 m r p i i e r p 、车间管理与控制系统的桥梁和纽带。p d m 的核心思想是设计 数据的有序，设计过程的优化和资源的共享，基于p d m 统一的总控环境 下的各功能单元可实现多用户的交互操作，实现组织和人的集成、信息集 成、功能集成和过程集成。因此，p d m 逐渐成为企业信息化的集成平台。 1 6 课题研究的主要内容及意义 本文以国家8 6 3c i m s 应用工程项目一沈阳电机股份有限公司计算 8 - 东北大学硕士论文第一章绪论 机集成制造系统( s d c i m s ) 课题为背景，结合辽宁省重大攻关项目一制 造业企业信息化集成平台的研究与开发，分析了s d c i m s 各功能子系统间 的信息流动，讨论了产品数据管理系统的组成、功能、体系结构，并在数 据库和网络系统的支持下，实现了基于p d m 的企业信息集成。 本研究课题的主要内容主要有以下几部分： ( 1 ) 分析s d c i m s 的体系结构、组成以及各部分间的信息流动，在 此基础上，建立集成环境下的平台产品p d m 的体系结构，并根据企业信 息集成的实际需求设计s d - p d m 总体解决方案。 ( 2 ) 分析企业c i m s 信息集成中存在的问题。建立基于p d m 的企业 信息集成框架，并分析s d p d m 系统与c i m s 环境下c a d c a p p 以及m r p 系统中的生产、销售和车间自动化等系统的信息集成。 ( 3 ) 设计c i m s 系统下共享数据表的统一结构，建立单一的数据源， 提供信息提交与下载的方式，利用计算机网络和数据库实现企业数据信息 集成。 ( 4 ) 开发基于p d m 的产品图档管理系统，实现了图纸、文档的计算 机管理，为企业集成产品开发提供了有力支持。 。9 东北大学硕士论文 第二章p d m 集成平台总体设计方案 第二章p d m 集成平台总体设计方案 2 1 企业c im s 概述 2 1 1 企业生产经营过程 在企业信息化建设的浪潮中，制造业普遍推广实施c i m s 系统。对于 c i m s 的认识，一般包括以下两个基本要点： ( 1 ) 企业生产经营的各个环节，如市场分析预测、产品设计、加工制 造、经营管理、产品销售等一切的生产经营活动，是一个不可分割的整体。 ( 2 ) 企业整个生产经营过程从本质上看，是一个数据的采集、传递、 加工处理的过程，而形成的最终产品也可看成是数据的物质表现形式。因 此对c i m s 通俗的解释可以是“用计算机通过信息集成实现现代化的生产 制造，以求得企业的总体效益”。整个c i m s 的研究开发，即系统的目标、 结构、组成、约束、优化和实现等方面，体现了系统的总体性和系统的一 致性。 对于企业来说，生产是核心，其所有的部门及资源都为生产服务，企 业的生产主要面向市场。用户向销售管理部门发送订货合同，销售管理部 门接到订货合同后，如果需要开发新产品，将合同转给总师办( 或技术中 心) ，由总师办评审合同，如果有能力开发，制定计划。用户要求传给设 计部门进行设计，生成图纸等技术文件档案，完成设计任务后，把图纸等 技术文档传给工艺设计部门进行工艺设计，生成工艺路线，最终生成完整 的技术文档供生产部门使用。如果是老产品，就省略设计这一过程，直接 把合同传到生产处，由生产处下达生产计划，生产计划下达到各车间、供 应处等部门。各车间、供应处等部门进行生产、购买原材料，同时把生产 情况反馈给生产部门。企业生产经营过程如图2 1 所示。 1 0 东北大学硕士论文 第二章p d m 集成平台总体设计方案 图2 1企业生产经营过程 f i g 2 1 t h e p r o c e s so np r o d u c tm a n a g eo fe n t e r p r i s e 东北大学硕士论文第二章p d m 集成平台总体设计方案 2 1 2 s d - c i m s 的系统组成 围绕着企业的信息化建设，沈阳电机股份有限公司实施了c i m s 工程 ( s d c i m s ) 。s d c i m s 由三个应用系统和一个计算机支撑系统组成，即 生产经营分系统( p b s ) 、工程设计分系统( e d s ) 、制造自动化分系统( m a s ) 和计算机支撑环境分系统，如图2 2 所示。 幽2 2s d c i m s 基本构成 f i g 2 2 t h eb a s i cc o m p o s i n go fs d c i m s 生产经营分系统包括经营决策、生产管理、资源管理、质量管理等四 个子系统。 工程设计分系统由计算机辅助设计子系统( c a d ) 和计算机辅助工艺 过程设计子系统( c a p p ) 组成，c a d 子系统包括设计管理、方案设计、技 术设计和施工设计，c a p p 子系统包括工艺技术管理、工艺设计、材料定 额计算、工装设计和专机设计。 制造自动化分系统支持制造现场车间的各项活动，由车间生产管理子 系统、车间生产过程控制予系统组成。车间生产管理子系统包括车间作业 计划制定、工艺文件制定、车间调度与监控、资源管理和车间统计等。 计算机支撑环境分系统主要包括计算机网络通讯及数据库管理两个 子系统，也可包括支持系统集成运行的集成平台，如使能器、集成框架等。 上述前三个分系统是从应用角度提出的，一般可称为应用分系统。而 从应用角度讲，计算机支撑环境与应用软件是紧密结合的，但由于c i m s 强调集成，而支撑环境对实现信息集成起关键作用，所以一般把计算机支 一1 2 。 东北大学硕士论文 第二章p d m 集成平台总体设计方案 持环境单独作为分系统进行设计。 s d c i m s 系统的详细分解见图2 3 经营决策 生产管理 资源管理 质量管理 c a d c a p p 生产计划管理 销售管理 生产计划编制 生产监控 物资管理 财务管理 设备管理 劳资管理 质量定点供应商管理 质量统计分析 质量文件管理 设计管理 方案设计 技术设计 施i 设计 j 艺技术管理 工艺定额计算 材料定额计算 工装设计 专机设计 一车间作业计划制定 l l 一年间i 艺文件制定 l 问生产管理l 一车问调度与监控 i l 一车间资源管理 l l 车问统计 间生产过程控制予系统 图2 3s d c i m s 系统的详细分解 f i g 2 3 t h ed e c o m p o s eo fs d c i m si nd e t a 2 1 3s d - c i m s 子系统间的信息传递 p b s 、e d s 、m a s 是s d c i m s 组成的三个子系统，各部分输入输出 数据如下： ( 1 ) p b s 的输入、输出数据 。1 3 。 fft 东北大学硕士论文 第二章p d m 集成平台总体设计方案 p b s 需要输入的数据：物料基本数据、产品结构、产品设计完工报告、 工艺文件( 工艺路线、工艺规程、工艺调整、质量检验标准文档) 、工装设 计完工、生产情况( 工件完工、废品、工时利用、设备、成本、人员、成 品) 。 p b s 输出的数据：产品设计任务书、工艺设计任务书、工装设计任务 书、生产指令( 作业计划、领料、工具、质量、成本计划) 。 ( 2 ) e d s 的输入、输出数据 e d s 需要输入的数据：产品设计任务书、工艺设计任务书、工装设计 任务书。 e d s 输出的数据：物料基本数据、产品结构、产品设计完工报告、工 艺文件( 工艺路线、工艺规程、工艺调整、质量检验标准文档) 、工装设计 完工、工艺( 路线规程) 、数控加工程序、数控检测程序、产品图纸、b o m 文件、修改意见。 图2 4c i m s 子系统间的信息关系 f i g 2 4 t h ei n f o r m a t i o nr e l a t i o n s h i pa m o n gs u b s y s t e m so fs d c i m s ( 3 ) m a s 的输入、输出数据 m a s 需要输入的数据：物料基本数据、产品结构、产品设计完工报告、 工艺文件( 工艺路线、工艺规程、工艺调整、质量检验标准文档) 、工装设 计完工、工艺( 路线规程) 、数控加工程序、数控检测程序、产品图纸、b o m 文件、修改意见、生产指令( 作业计划、领料、工具、质量、成本计划) 。 。1 4 。 东北大学硕士论文 第二章p d m 集成平台总体设计方案 m a s 输出的数据：生产情况( 工件完工、废品、工时利用、设备、成 本、人员、成品) 。 三部分的信息关系可用图2 4 表示。 2 2 集成环境下的p d m 系统 2 2 1 c i m s 环境下企业信息建设现状 沈阳电机股份有限公司是较早实施信息化建设的企业，公司自1 9 8 9 年开展计算机应用以来，至今取得了显著的应用效果。在实施c i m s 工程 之前，企业已经建立了m i s 局域网，并开发了一些应用软件，c a d 技术 普及工作突出。在实施c i m s 工程的过程中，先后开发出了销售管理、生 产管理、车间自动化管理、工艺管理、库存管理等应用软件系统，极大的 缩短了产品开发周期，降低了产品生产成本，提高了劳动生产率，使企业 在市场竞争中处于较为有力的地位。但是随着企业信息化建设的深入，各 种应用系统之间缺乏相互配合，使企业创新计划的实施在时间和质量两个 方面大打折扣。企业迫切需要将现有的多种软件应用、人员和信息资源统 一到一起，加速企业技术、产品的更新和产品进入市场的进程，充分的利 用现有的资源，确实建立起完整的价值链。概括的讲，其信息建设的不足 主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 信息共享程度低 企业的计算机辅助工具是一些离散孤立的系统，各个子系统产生的数 据格式不一致，各个职能部门信息表达方式也不一致，如销售处以合同号 为信息标示，设计处和总师办( 总工程师办公室) 以技号安排和组织生产， 而生产处则以工作号开展工作，数据名称和形式的不统一，使的无法在设 计、工艺和制造部门之间有效地实现信息共享与传递。 ( 2 ) 信息传递速度慢 企业目前信息传递主要通过书面报告、报表及电话联络等方式，无法 及时收集工艺和制造过程中的反馈信息，不能及时反映设计过程中的变 化，甚至随时跟踪整个产品的设计和制造的进展情况。 ( 3 ) 业务管理落后 虽然企业通过采用计算机辅助工具在一定程度上实现了绘图和设计 的计算机化，但是有关产品的其它技术资料依然采用手工管理的方式。此 外，由于c a d c a m 技术的推广应用，各种格式的图形、数据、文本等文 件还是沿用过去对纸质文件的管理方法，对文件缺乏有效她版本管理，造 。1 5 。 东北大学硕士论文第二章p d m 集成平台总体设计方案 成不必要的重复设计。由于缺少