（计算机应用技术专业论文）产品全生命周期管理（plm）关键技术研究.pdf

摘要 全球化的竞争、越来越短的产品生命周期以及多样化的客户需求使得多数企业面 临着越来越严峻的生存环境。在这样的环境下，企业往往很难获得足够的利润，这就 迫使企业改变经营策略，从用户需求分析，功能设计，直到制造、销售、服务和报废 的整个产品生命周期的角度挖掘最大化的产品利润。在这种情况下，原有的产品数据 管理系统已经很难满足企业的需求，因此人们也越来越关注产品全生命周期管理 ( p r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t - p l m ) 的研究。本文以国家科技攻关计划“产品全 生命周期管理系统关键技术研究”( 2 0 0 4 b a 2 0 1 a 8 7 ) 为依托，研究符合中国制造企 业特点的p l m 关键技术。 第一章分析了企业面临的市场竞争压力后，指出p l m 是市场竞争和信息技术发 展的必然结果。分析了p l m 的理论研究现状、著名的p l m 软件和项目等。给出了对 p l m 的理解，定义和认识 第二章提出了p l m 的体系结构的设计原则，提出了p l m 的参考体系框架，该参 考体系框架共分为六层：基础支撑层、业务逻辑层、数据逻辑层、功能构件层、实施 理念层和用户层。分析了p l m 的文档管理、过程管理、项目管理、产品管理等主要 功能。 第三章以产品族为研究对象，根据产品族内不同主结构，不同产品之间的演化关 系提出了p l m 的三维数据模型，该模型由主结构维、产品维和视图维构成。在此基 础上。利用业务对象和数据对象提出了多个数据对象链，并采用对象链对产品族生命 周期数据进行一致性描述。 第四章以i s 0 1 0 0 0 7 为指导，针对产品全生命周期过程各阶段产品配置管理的特 点，研究了产品配置管理中的关键技术。讨论了产品配置标识技术中的编码技术和产 品主结构描述方法。在分析了产品版本演化模式和产品族演化特点后，提出了产品配 置控制技术。根据产品族演化特点，从产品主结构、产品和产品视图的角度研究了产 品配置历史的描述方法。最后指出了产品配置审核方法。 第五章以i s 0 1 0 0 0 6 为指导，分析了p l m 项目管理的特点，讨论了项目管理与 过程管理的关系，研究了基于w b s 的项目分解，项目配合管理、项目成本控制等关 键技术。 第六章着重讨论了p l m 系统与e r p 系统的集成原理和方法，研究了p l m 系统 与e r p 系统之间的数据交互和数据冗余控制技术。 第七章借鉴p d m 实施方法，提出了p l m 的实施策略。归纳分析了p l m 实施过 程中的国际标准、规范、过程和步骤。提出了p l m 系统评测指标体系。 a b s t r a c t n o w , a l m o s ta e n t e r p d s e sa r ec o n f b n t e dw i t ht h ed i f f i c u l tl i v i n ge n v i r o n m e n t ， s u c ha st h eg l o b a lc o m p e t i t i o n ，t h es h o r t e rp r o d u c tl i f e c y c l ea n dv a n o u ac u s t o m e r r e q u i r e m e n t se t o ，a n di ti sm o r ed i f f i c u l tt og e te n o u g hp r o f i tt h a nb e f o r e o n e m e t h o dt oc h a n g et h es t a t eo fb e i n ge m b a r r a s s e di st oa d j u s tm a n a g e m e n ts t r a t e g y t h es t r a t e g yi st om i n em a x i m a lp r o f i tf r o mp r o d u c tl i f e c y c l e f r o mt h ep h a s eo f r e q u i r e m e n ta n a l y s i s p r o d u c td e s i g nt o 价ep h a s eo fs a l ea n ds e r v i c e t os u p p o r t t h es t r a t e g y t h ee n t e r p d s e sa r ee a g e rt om a n a g et h ed a t ai np r o d u c tl i f e c y c l e e f f e c t i v e l y , t h e r e f o r ep r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ( p l m ) a t t r a c t sm o r ea n dm o r e a t t e n t m n s b a s e do nt h et e o h n 蚺o fp d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 。t h i s r e p o r t ，s u p p o r t e db yt h et h en a t i o n a ls c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a lk e yp r o j e c t ( 2 0 0 4 b a 2 0 1 a 8 7 ) - r e s e a r c ho nt h ek e yt e c h n o l o g i e so fp r o d u c tl i f e - c y d e m a n a g e m e n ts y s t e m 。p r e s e n bs o m et h e o d e sa n d k e yt e c h n o l o g i e so fp l m p l mj st h er e s u l t 自o mt h em a r k e tc o m p e t i t i o na n dt h ed e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e s i nt h ef i r s tc h a p i e r , e o l t l et h e o r i e s ，s y s t e m sa n dp r o j e c t s o fp l ma r er e v i e w e d ，a n dad e f i n i t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fp l mi sa l s op u t f o r w a r d i nt h es e c o n dc h a p t e r , ap l ma y s t e ms t r u c t u r ei sp u tf o f w a r dw h i c hi s c o m p o s e do fs i xt i e r s n a m e l y , s u p p o dt i e r , b u s i n e s sl o g i c a lt i e r , d a t al o g i c a lt i e r , f u nc 【i o nc o m p o n e n = t i e r , i m p l e m e n tt i e ra n du s e rt i e r s o m ei m p o r t a n tf u n c i i o n s s u c ha sd o c u m e n tm a n a g e m e n t ，p r o c e s s m a n a g e m e n t ，p r o d u c ts t r u c t u r e m a n a g e m e n ta n dp r o j e c tm a n a g e m e n t ，a r ed e s c d b e d a3 dl i f e c y c l ed a t am o d e li sp r o p o s e di nc h a p t e r3 w h i c hi sc o m p o s e do f p r o d u c tm a s t e rs t r u c t u r e s p r o d u c tg r o u p sa n dp r o d u c ts t r u c t u r ev i e w s a c c o r d i n g t ot h ef e a t u r e so fl i f e c y c l ed a t ao fp r o d u c tf a m i l y , b u s i n e s so b j e c t ，d a t ao b j e c ta n d r e l a t i o no b j e c ta r ed e f i n e dt od e s c r i b ep r o d u c td a t a ，a n do b j e c tc h a i n sc a ne n s u r e t h ec o n s i s t e n c yo fp r o d u c td a t a a c c o i n gt og u i d a n c eo fi s 0 1 0 0 0 7 。s o m ek e yt e c h n o l o g i e so fp r o d u c t c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t s u c ha sc o n f i g u r a t i o ni d e n t i f i c a t i o n c o n f i g u r a t i o n c o n t r o lc o n f i g u r a t i o na u d f fa n dc o n f i g u r a t i o ns t a t u sa c c o u n t i n g a r ed i s c u s s e di n c h a p t e r 4 a c c o r d i n gt ol s 0 1 0 0 0 6 , s o m ec h a r a c t e d s t i c so fp r o j e c tm a n a g e m e n ta r e a n a l y z e di nc h a p t e r5 ，a n ds e v e r a lk e yt e c h n o l o g i e so fp r o j e c tm a n a g e m e n t ，s u c h a sp r o j e c td e c o m p o s i n gb a s e do nw b s ，p 吲e c tc o s tm a n a g e m e n ta n dp r o j e c t c o n t r o l ，a r er e s e a r c h e d i nc h a p t e r6 ，t h ei n t e g r a t i o nm e t h o df o rp l ms y s t e ma n de r ps y s t e mi s d i s c u s s e d a ni m p l e m e n ts k a t e g yo fp l mi sc o n c l u d e di nc h a p t e r7 ，a n dt h ep r o c e s s s t e p s ，c r i t e d o na n de v a l u a t i n go fp l mi m p l e m e n ta r ed i s c u s s e d 第1 章绪论 1 1 引言 经济全球化和快速发展的信息技术，以强大的扩散力和渗透力对制造业产生了极其深刻 的影响，使制造企业的竞争核心，产品发展战略，技术重点，过程重点和组织重点等均发生 了极大的变化【8 删。增强企业的创新能力、提升企业的核心竞争力已经成为企业的首要任 务。而实现该任务的有效途径就是加快企业的信息化进程，依托信息化手段，研发出更新更 好的产品，有效地提高企业的运作效率和应对快速变化环境的能力。因此，制造型企业必须 建立个相互协作的运行机制，在此机制下，企业能更紧密地结合上、中、下游各环节，缩 短响应时间，有效地利用生产资源，进而提高市场竞争力。在这种背景下，产品全生命周期 管理( p r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ，p l m ) 应运而生，这是市场竞争和信息技术发展的 必然结果 1 2p l m 产生的必要性 1 2 1p l m 是提高企业竞争力的必要手段 全球化竞争使得制造企业的处境变得越来越艰难，几乎所有的企业都面临着产品复杂性 增加、产品生命周期缩短、个性化产品比例提高以及更多的竞争者等压力。在这种环境下， 企业必须转变其战略目标并进行业务流程重组等提高市场竞争力。产品全生命周期管理 ( p l m ) 无论在管理思想上还是信息技术上都能有效地支持和推动企业的战略转变和业务流 程优化，成为提高企业竞争力的必要手段f 1 6 1 1 9 2 7 1 1 s 0 1 。 1 支持企业的战略目标转变 快速发展的经济全球化以及由此而改变的竞争形势迫使很多制造企业重新调整了其战 略方向。人们越来越深刻地认识到，那种小规模的局部合理化已经不再能确保企业在国际市 场上的竞争优势。为了保持企业的长期盈利能力和竞争地位，只有对企业的战略目标进行重 新定义、重新规划并加以实施。 如今，企业的传统成功要素，如较高的技术优势和产品质量、较低的产品价格，与国内 和国际竞争对手相比较已无明显的特色可言，产品制造商的核心能力越来越集中在个别的领 域。为此，企业必须开发新的能力，以确保其已占据的市场地位或者进一步开拓新的市场。 p l m 可以充分利用企业的各种资源，特别是知识资源，通过创新来提升产品的竞争力并充 分满足顾客的各种需求，成为企业取得未来成功的重要措施。 2 促进企业业务流程优化 信息已经成为企业的越来越重要的生产要素。业务流程的优化或重组，产品品种的调整 和标准化等，是当前制造企业迫切需要采取的重要措施。业务流程优化的目的是借助p l m 系统建立一条通贯全局的产品数据链。从而可以对产品的整个形成过程进行灵活的控制。所 需要的各种信息应该跨部门或跨地域地在正确的时间，以正确的形式，传送到正确的地点， 供正确的人员使用。例如，关于文档更改方面的过程知识，应该可以由有关人员通过客户端 随时、随意地进行调用。不论是静态的过程( 如检验和发放) ，还是动态的过程( 如包括制 订设计规范和技术方案、计算和仿真等步骤的交互设计过程) 都需要进行项目控制，这样可 以大幅度缩短产品的开发周期和订单的通过时间 3 消除企业信息化孤岛 。 最大限度地提高产品质量、降低产品成本、缩短产品开发周期成为企业生存和发展的关 键。为此，各国学者提出了许多新的产品开发策略、生产模式和先进制造技术，例如：c a x 、 d f x 、c e 、s c m 、p l m 和c r m 等，这些先进制造技术的研究范围涵盖了产品的整个生命 周期，从用户需求分析、功能设计、概念设计、结构设计、零件设计，直到制造、销售和售 后服务。但是这些技术侧重于某个环节的解决方案，从产品整个生命周期角度对企业内部与 外部协同则考虑得比较少，从而形成多个。信息化孤岛“因此，需要建立p l m 系统，在统 一的集成资源环境下对产品整个生命周期中的各种活动所涉及的产品信息进行统一描述和 管理。 1 _ 2 - 2p l m 是提高企业效益的使能器 近年来中国制造业正处于快速发展期，利用世界范围内劳动力分工大转移的机遇，中 国有机会真正成为。世界工厂。和“制造强国”嗍。中国制造企业应该采用先进的信息技术，提 升制造水平，成为世界级制造企业。在这个过程中，p l m 可以发挥很大的作用。p l m 系统 对企业的主要作用包括： 1 加快新品上市p u j 在今天的竞争环境中，新产品上市的速度对企业的影响是至关重要的，对于日新月异的 i t 产品来说，产品的上市速度已经到了分秒必争的地步。同时，新产品在市场上的获利时问 越来越短，从新产品上市到进入微利时代的周期越来越短。在这种情况下，速度就成了制胜 的关键，谁越早推出新产品，谁就能早一步抢占市场，获得更大比例的盈利。p l m 系统打 破了限制产品设计者、制造者、销售者和使用者之间进行沟通的技术桎梏，通过互联网的协 作和协同设计，可以让客户和供应商及早参与产品开发过程，避免后期的修改或返工。同时， 采用标准化的零部件，也可以极太地加快产品开发速度，缩短产品研发周期，加速新品上市， 并且以。正确的产品”获得最有利的竞争地位。 2 降低运作成本 根据国外的研究显示( 图1 1 ) ，就企业推出一项新产品而言，生产过程中投入的料、 工、费大约占总产品成本的8 5 ，设计、开发、与测试等产品开发投入之人力成本，只占 全部成本的1 0 ，然而一种产品的成本高低，主要是由产品开发决定的，生产一项产品须 投入哪些材料、人工，有9 0 是在研发过程中决定的。由此可知研发费用虽然不是产品成 本的主要项目，但产品开发的良莠却决定了产品成本的高低 p l m 允许后期的参与者在最早的阶段就参与进来，从而有效地控制了产品的成本。在 企业内部，人们发现，如果在产品设计阶段的用户需求没有得到充分的考虑，它的成本将在 产品生命周期的后续阶段体现出来。类似的，那些没有考虑到生产制造问题的设计，通常也 不得不经常性地进行昂贵的返工。p l m 和企业的制造系统之间的无缝集成，使得企业能够 在所有的产品配置中，数字化地优化和验证任何制造工艺和流程，从而有效地降低制造成本 2 决定产品成本 图1 1 成本发生对比( s o u r c e ：互联网技术在线) 3 生产出超越客户期望的产品 市场上的消费者对产品供应商提出越来越多的个性化需求，单一品种、产品样式多少年 不变的时代已经一去不复返，因此企业不得不想尽各种办法了解客户需求并落实到产品上。 p l m 在产品概念设计阶段和规划阶段就让客户参与，确保最终的产品符合客户期望作为 不是面对最终消费者的供应商。协同设计系统可以让供应商与自己的用户保持对产品设计更 改的同步，比如供应商可以提出自己的建议让产品的体积更小，使成品设计人员可以提早调 整成品的体积或增加功能。由于p l m 可以对产品整个生命过程进行监控，有效改善产品质 量。所以应用p l m 系统也是客户所希望的。 4 支持全球化制造 现在企业的经营管理越来越国际化。中国企业也是如此。跨国公司在中国设立生产车间， 研发中心可能在美国总部，而零部件生产可能在墨西哥或泰国，生产的产品销售到欧洲或者 回到美国进行再次加工。因此在产品的研发过程中，总部的产品创意、中国的制造工艺、墨 西哥的零部件供应以及下一级客户的需求都对产品的开发设计提出了要求，所有这一切，都 可以通过网络化的p l m 方便地在同一个图纸上讨论每一个设计细节，同时满足各方的需求。 根据m a p i c sp l m 用户的调查，使用p l m 可以给企业带来以下方面的显著改善： - 新产品上市速度提高2 0 - 9 0 ； - 产品质量显著提升( 用缺陷率和返修率衡量) 2 0 0 - 6 0 0 ； - 开发周期缩短3 0 到5 0 ； - 修改次数减少2 5 到5 0 。 1 3 产品信息集成技术的发展 计算机技术和网络技术在企业中得到越来越多的应用，产品与过程的集成在计算机中表 现为产品模型与过程模型的集成，同时。随技术的不断进步，集成的形式也会发生改变。根 据对产品信息与过程集成的方式和集成深度的不同，可以把产品信息集成技术的发展分为三 个阶段：过程序列、过程链和过程流。【船】 3 1 过程序列 在早期的信息集成阶段，产品形成过程中各个步骤结束以后产生的数据被打包成数据文 件。然后通过脱机或联机的方式传送到后续的步骤可以将这种信息集成的方式称为过程序 列。图1 2 表示了产品形成过程集成过程序列模式简图。 图1 2 产品形成过程集成：过程序列 过程序列的主要特征是：通过串行方式传递数据文件，以达到信息共享的目的。过程序 列存在的主要问题是：基本上未对过程进行控制，数据文件的传递通常是单方向的，修改时 返回上游步骤较为困难。 2 过程链 9 0 年代以后，在产品的形成过程中比较广泛地采用了p d m 系统。当时的p d m 系统主 要功能是对产品形成过程中的数据和过程进行管理。可以将这种基于p d m 系统的集成方式 称为过程链。图1 3 为产品形成过程集成过程链模式简图。 图1 3 产品形成过程集成：过程链 4 过程链的主要特征是：可以通过并行的方式共享产品信息。修改时返回上游步骤比较容 易。过程链存在的主要问题是：一般p d m 系统中的工作流管理模块主要被用来对可以经常 重复的过程，如更改过程、检验过程和发放过程等进行管理。而对于较大规模的产品开发项 目，除了需要对可以经常重复的过程进行管理以外，还要增加一些包括任务的规划、控制和 监视等项目管理功能，以及协同设计的功能，这是一般p d m 系统所不具备的。 3 过程流 计算机和通信技术的发展，为产品形成过程集成向更高一级的阶段一过程流阶段发展提 供基础。过程流阶段以面向全生命周期虚拟产品模型为核心，基于p l m ，c p c 、项目管理和 i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t 技术。实现产品全生命周期中所有数据和过程的完全集成，并且 全生命周期中的所有产品形成过程都处在控制、监视之下。图1 _ 4 为产品形成过程集成过程 流模式简图。 图1 - 4 产品形成过程集成：过程流 在产品形成过程集成的过程链阶段，过程之间的信息传递是以文件夹的形式来实现，对 每一个过程而言，产品信息和过程集成比较完整，而在整个产品形成过程中很难保证产品信 息的完整性、一致性和唯一性等。在过程流阶段，面向全生命周期虚拟产品模型将产品形成 过程中的所有信息在逻辑上有机组织起来，产品形成过程中的所有活动都以该产品模型为对 象，并且所有活动都在项目管理控制之下。 过程流的主要特征是：以面向全生命周期虚拟产品模型为核心实现产品信息集成和共 享，并通过项目管理来实现产品形成过程的优化，以达到缩短订单通过时间的目标。在过程 流阶段。建立面向全生命周期虚拟产品模型是关键，同时也要实现项目管理与虚拟产品模型 的完全集成 1 4 p l m 研究现状 1 4 1p l m 理论研究现状 1 。4 1 1p l m 数据模型研究 建立有效的产品生命周期数据模型是实现产品生命周期管理的关键。目前，国内外学者 对产品数据模型的研究主要着重于以下二个方面： ( 1 ) 从产品数据表达的角度研究产品生命周期模型嗍。 在产品全生命周期的各个阶段，都会产生大量与产品有关的数据信息和过程信息，这些 信息在内容、格式和形态上都存在一定的差异，因此需要一个一致的方法来描述数据及数据 间的关系单一产品数据源( s s p d ) 和元模型技术是目前的主流方法 单一产品数据源：单一产品数据源概念最早由波音公司在其d c a c m r m 系统中提出 来，并将其作为整个系统的底层数据核心和所有相关产品数据的共同访问源s s p d 概念表 达了一种数据组织的方式，并不代表在进行数据管理时使用一个集中式的数据库。s s p d 的 思想是将原来物理上分布于多个数据库中的产品数据，精心组织为逻辑上单一的数据库，井 在分布于不同数据库中的产品数据之问建立严格的约束，以便保证产品数据的一致性和可靠 性。s s p d 可保证分布式数据库数据的一致性，形成了建立在分布式系统基础上的集中式数 据管理，与此相对应的便是基于s s p d 的p d m 技术。 单一产品数据源把企业中在生命周期内与产品相关的所有数据用一定的方式组合起来 进行统一管理，并且能够保证并行工程中数据共享的实时性和一致性。s s p d 中的数据内容 很丰富，它包括产品全生命周期的所有数据，能满足企业从客户选型直至产品交付和服务支 持等各方面的需要。 图1 5 单一产品数据源数据库的各种应用图 从图1 - 5 可以看出，s s p d 中存放有产品几何数据、工艺计划数据、工艺装备数据、服 6 务支持数据、质量数据和物料清单等。 元模型技术礤啊：在p l m 系统中，由于产品定义信息的分布特性，产品在全生命周期 的不同阶段或同一阶段的不同应用系统中的模型定义格式通常具有异构特性。因此，必须在 逻辑上实现不同产品定义模型之间的映射，而这种模型之间的映射关系可以通过元模型来实 现。元模型是在更高层次上描述模型基本特征的模型。产品元模型则是描述不同产品定义模 型特征的模型产品元模型定义是p l m 实现模型服务和数据服务的基础图1 6 是说明了 p l m 系统元模型包的基本结构。使用该包中的基础类可以建立一种可视化的p l m 系统信息 模型工具i m ( i n f o r m a t i o nm o d e l e r ，信息模型) 。通过使用客户化工具和l m 快速实现p l m 系统的定制工作。另外，该元模型由c o n t e x t 类提供了分布式对象持久化的机制，并通过 c l a s s 类的版本提供模型进化和持久对象迁移的机制。 图1 - 6p l m 系统元模型包基本结构 ( 2 ) 从产品数据集成的角度提出不同的产品生命周期模型。 、 将产品设计、开发、制造、行销以及售后服务等活动和过程视为一个有机整体，建立一 个能管理产品生命周期各阶段不同信息的数据模型，解决企业信息化孤岛的问题。国内外学 者从产品数据表达和集成的角度对于产品生命周期数据模型进行了研究。文献m 魄出了集成 产品管理模型、过程数据管理模型，组织管理模型和资源管理模型的p p o r 模型概念。对 各模型的内容和模型之间的关联进行了描述，保证了产品生命周期数据的完整性和一致性。 文献i 叼给出了一个集成化产品生命周期模型的概念，实现了对产品生命周期内不同领域、不 同阶段、不同方面产品信息的统一定义；提出了集成化的产品生命周期模型体系，从生命周 期维，视图模型维和应用领域维对产品生命周期模型的建模方法作了描述，并基于面向对象 技术开发了一个产品生命周期模型管理系统，提供了产品生命周期模型的对象建模、对象访 问、对象管理和对象持久化等操作。 1 4 1 2p l m 体系结构研究 ( 1 ) p l m 系统功能体系结构叨m q m 8 1 p l m 体系结构是系统结构、行为和属性的高级抽象。体系结构指定了系统的组织结构 和拓扑结构，显示系统需求和构成系统元素之间的对应关系，为整个p l m 系统提供了一个 7 整体的企业信息化解决方案。常见的p l m 体系是一个多层结构，包括基础操作层、数据表 示层、技术核心层、应用层、用户层。如图1 - 7 所示。 基础操作层：p u 系统的基础操作层由分布式计算c o r 队和w e b 技术组成，为数据 管理、项目管理、文档管理以及各种应用系统的集成提供了基础支持c o r b a 软总线与 w e b 技术相结合。降低了w e b 服务器的负载，提高了系统基础操作的灵活性和扩展性图。 数据表示层：由各种数据要素构成的产品数据源，将每个系统的数据以参数文件的形式 存储在p l m 系统中，随调随用，提高数据传递的稳定性和快速性。 技术核心层：技术核心层是p l m 系统的应用集成平台。集成了p l m 系统的核心功能， 应用系统并直接获取，存取和管理产品数据通过协同p l m 的各种核心功能，进行过程定义 和工作流管理。同时技术核心层还包括一系列的用户定义和二次开发工具。 应用层：p d m 、e r p 、c r m 、s c m 等各应用系统软件。以构件方式成为c o r b a 软总 线上的组件。通过应用层，p l m 向这些分散和异构的应用系统提供单一的产品信息源，使 系统间相互交换客户需求、数据，资源、服务等信息。 用户层：向用户端提供交互式的图形界面，包括图示化的浏览器，对话框，各种功能菜 单等，支持用户对系统的操作和信息的输入输出 图1 7p l m 体系结构 ( 2 ) p l m 系统软件体系结构 目前的p l m 系统体系结构大致有两种【7 n ： 1 ) 传统的三层客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 结构由表示层、业务层和数据层组成。 该结构不能充分利用各种规范，对网络管理服务器要求较高，只限于在单个企业局域网范围 内应用，不能满足w e b 技术的需要因此，这种p l m 产品软件体系结构在可用性、可扩展 性和可维护性等方面受到极大限制。 2 ) 采用w e b 技术以及c o m 或者c o r b a 规范构建的传统的b s 结构。这种结构虽然 8 是分布式的，但开发分布式应用所采用的技术( 如c o m 和c o r b a 技术) 都与平台相关； 不同平台供应商之间的系统难以集成；所有页面内容都以h t m l 形式传递，限制了客户端 进行后期处理的能力；其特定协议( 如d c o m 和i i o p ) 使业务逻辑组件不能跨越防火墙通 信f 服务器的应用程序与客户端耦合很紧密等缺陷和不足，这使这种结构不适于w e b 上的 应用开发目前，可以满足w e b 环境下应用开发的技术有m i c r o s o f t 公司的n e t 和s u n 公 司的j 2 e e 图1 - 8 典型的p l m 系统软件体系结构 典型的p l m 软件体系结构如图1 - 8 所示，这种p l m 软件体系结构应该能够支持w e b ， 具备扩展性好，信息共享程度高、维护方便、使用简单等特点；能够在多用户的网络协同环 境中实现统一的数据管理功能；同时要充分利用现有企业网络和原有系统功能，尽量节省企 业的投资额；最后还要保证系统的运行效率，分配给设计人员、用户不同的可利用资源和操 作效率。 1 4 1 3p l m 项目管理研究 现代项目管理是在二战后期，实施曼哈顿等国防工业发展计划中形成的。随着2 0 世纪 5 0 年代后期关键路线法( c p m ) 以及计划评审技术( p e r t ) 的产生和推广，项目管理在 世界范围内取得了飞速发展。从7 0 年代到现在，项目管理的范围不断扩大，与其它学科不 断交叉渗透和相互促进。项目管理的应用范围也从最初的航空、航天，国防、建筑等领域， 广泛普及到了医药、矿山，石油、机械制造等领域【8 ，胛”。 1 9 8 3 年，美国项目管理研究会首次将项目管理知识体系规范为一项标准。1 9 9 6 年8 月， 美国项目管理研究会发表了项目管理知识体系( p r o j e c t m a n a g e m e n t b o d y o f k n o w l e d g e ， p m b o k ) 指南，用于定义一般公认的过程，并以之作为项目管理实践的标准。2 0 0 0 年l 美 国项目管理研究会在1 9 9 6 年版的项目管理知识体系基础上进行了进一步修订，推出了2 0 0 0 年版的项目管理知识体系。自2 0 0 1 年2 月起，美国项目管理研究会又开始进行项目管理知 识体系第三版的修订工作，2 0 0 4 年1 0 月第三版的项目管理知识体系已正式出版。第三版项 目管理知识体系新增了7 个过程，对先前版本的1 3 个过程进行了重新命名，并删除了先前 版本中的2 个过程，总计增加了5 个过程。同时，第三版项目管理知识体系指南内未再使用 9 辅助过程和核心过程这两个术语，取消这两个术语的原因在于确保项目管理过程组的每个过 程都享有同等水平的重要性 从国内外对p l m 技术的研究来看，从p d m 发展到p l m ，其中一个重要的变化就是从 原来面向组织和功能的传统管理模式转变到面向项目的现代管理方式，通过项目将相关的人 员、流程以及各应用功能联结起来，从而构建面向业务的应用系统，面向p l m 项目管理的 地位日益凸现。国际上一些著名的p l m 厂商已经将项目管理作为其中系统的核心功能之一 c i m d a t a 在p l md e f l n i t i o n 中明确定义了项目管理的功能，并且在其提出的p l m 模型 中将项目管理作为核心功能之一州。 u g s 的t e a m c e n t e r 产品就推出了t e a m c e n t e rp r o j e c t 项目协同模块，主要包括项目 进度管理，项目资源管理，项目协同发布，项副酗琮与汇报、项目工作区安全等功能，支持 将复杂的项目细化为明确的任务，并将这些任务分配给指定的资源，同时管理每个资源所承 受的工作负荷；支持项目团队协作，促使产品价值链上项目团队的任务和调度同步，优化配 置资源降低开发成本”w 。 s a p 公司在m y s a pp l m 产品中也提供了计划和项目管理模块，能够协助企业对产品 开发流程进行规划，管理和控制，如控制项目的结构、日程计划、成本和资源等 4 4 1 。 p t c 公司也在w i n c h i l l 的解决方案中推出项目协同管理p r o j e c t l i n k ，旨在将不同的产 品开发过程以项目的形式进行管理，并通过i n t e m e t 连接企业内外的供应链。w i n d c h i l l p r o j e c t l i n k 提供一个全面的、实时项目管理以及企业内部所有广义产品开发小组成员协作 的基础结构。通过基于w e b 的虚拟协作工作室，结合自助式的管理模式促进创新。主要功 能包括项目和计划管理功能，与m i c r o s o f t p r o j e c t 集成自动生成和加载项目计划，集中式项 目数据共享，基于w e b 的轻型可视化功能，集成的在线通信工具l 州。 1 4 1 4p l m 配置管理研究 配置管理的概念最早应用于制造系统。例如，一架飞机的构成非常复杂，包括了机头、 机身、机翼和机尾等各种部件。不同型号飞机的各个部分是不能随便组装的。因此，只有把 相匹配的部件组装在一起，才能构成了一个功能完备的飞机整体。随着技术水平的提高，各 个部件可能需要进行功能改善，还要使得不同版本的部件能够正确无误地组合在一起。因而 为了有效标识诸如飞机、舰艇、飞船等复杂系统的各个组成部分，从上世纪6 0 年代开始， 美国国防工业就提出了配置管理概念并制定了世界上第一个配置管理的标准 a f s c m 3 7 5 1 。上世纪9 0 年代以来配置管理技术得到了非常迅速的发展，美国国防部在 1 9 9 2 年首先建立了一套集大成的c m 体系，国际标准化组织( i s o ) 在9 0 年代末也制定了 相应的标准i s 0 10 0 0 7 2 1 。1 配置管理工具研究现状 从2 0 世纪7 0 年代初期开始，己出现商品化的配置管理工具。在多年的发展历史中， 配置管理工具也在不断为适应新的产品开发方式而推陈出新。到现在为止配置管理工具的发 展历程共经历了三代 配置管理在其不长的发展历史中不断进行演化，上个世纪7 0 年代开始出现了第一代版 本控制管理系统基于文件( f i l eb a s e d ) 。它以版本控制、支持模型c h e c k - o u t c h e c k - i n 和简单分支为主要特征。第一代配置管理系统仅仅只是处理文件版本控制的工具，将各独立 文件存储在特殊的文档文件之中，它们一般支持恢复提交模式，并提供分支入门级的工具 如：c v s 、v i s u a ls o u r c es a f e 等。 1 0 第二代项目级配置管理系统基于项目数据库( p r o j e c t b a s e d ) 。这一代系统的晟显 著特征便是所有产品开发项目以及文件的元信息与它们的文档文件分离，而存储在一个数据 库中，该数据库称之为项目数据库或软件储藏室( r e p o s i t o r y ) 这种结构将重点从文件级移 到了项目级，并对整个项目信息有一个统一的视点。它将元数据与配置项分开存储管理，从 而更好地支持并行开发、团队协作以及过程管理。第二代项目级配置管理系统主要适用于管 理中小型的项目，在第一代版本管理的基础上增加了变更控制、状态统计的功能。典型的第 二代项目级配置管理系统如：c l 弧r c a s e ，p v c s 等 第三代企业级配置管理系统基于透明文件访问( f i l e t m n s p a r e n c yb a s e d ，即开发 人员可以在不保留本地副本的情况下直接访问受控配置项) 、全面结合变更请求管理 ( c h a n g em a n a g e m e n t ) 以及产品全生命周期的配置管理方案。它在第二代配置管理系统 的基础上又具有比较强的过程管理功能。典型的第三代企业级配置管理系统如：a l l f u s i o n h a r v e s t 表1 1 表示了配置管理工具的大致发展过程。 表1 1 配置管理工具的发展 配置管理 工具 特点主要特征适用范围 系统 1 、版本控制； c v s 第代：版本管 基于文件2 、模型检入艘出；入门级 v i s u a js o u r c e 理工具 3 、简单分支。 s a f e 1 、产品开发项目和文件的 元信息与它们的文档文件 第二代：项目级 基于项目 分离： 管理中小 c l e a r c a s e 配置管理系统数据库型的项目 p v c s 2 ，更好地支持并行开发、 团队协作以及过程管理。 1 、开发人员可以在不保留 本地副本的情况下直接访 第三代：企业级 基于透明文件 问受控配置项： 企业级配 a t r i a 配置管理系统 访问 2 、全面结台变更请求管理； 置管理 c l e m c a s e 3 、产品全生命周期的配置 管理。 2 配置设计研究现状 ， 随着市场竞争的加剧，为了满足用户的个性化需求，以及缩短新产品的上市时间，需要 有产品配置技术的支持。目前国内外对配置设计技术的研究主要集中在配置模型建立、配置 知识建模和管理以及配置求解等方面。 产品配置模型是配置设计的基础，国内外学者对它已经进行了大量的研究工作。例如。 讨论了支持再设计的配置管理标准数据模型的定义，该定义使用国际标准化组织的产品数据 表达及交换标准i s 0 1 0 3 0 3 应用协议( a p 2 0 3 ) 对数据进行解释，以支持基于i s 0 1 0 0 0 7 的 配置管理过程。 产品配置知识范畴甚广，内容丰富，主要包括颂域知识。、。推理知识。、i 任务知识。以及 。问题求解知识等产品配置知识表达有如下几种方式1 7 研： ( 1 ) 、基于连接( c o n n e c t i o n - b a s e ) 的表达方法该方法把端口( p o r t ) 作为部件之间 交互的接口。并将产品零部件问的端口( p o d ) 作为主要研究对象，产品零部件间的相互关 系表达为端口间的连接关系( c o n n e c t i o n ) 及端口上的约束；用端口上的约束和端口之间的 连接关系来定义产品零部件的属性和它们问的相互关系； ( 2 ) 、资源平衡( r e s o u r c eb a l a n d n g ) 的表达方法，其地位与基于连接的方法相似， 不同之处在于r e s o u r c e 是一个全局的概念，而p o r t 则是局部概念，二者表达的侧重点不一 样； ( 3 ) 、面向对象( o b j e c t - o r i e n t e d ) , 的配置知识表示法，则是对表达的概念及其相互关 系以对象之间的泛化( g e n e r a l i z a t i o n ) 、特化( s p e c i a l i z a t i o n ) 、继承( i n h e r i t a n c e ) 、聚集 ( a g g r e g a t i o n ) 、使用( r e f e r e n c e ) 等关系加以描述； ( 4 ) 、描述逻辑( d e s c d p u 0 nl o g i c ) 表示法，该法实际上综合了对象表示法、框架表 示法、语义网络的特点，通过概念( c o n c e p t ) 来表达领域实体，通过角色( r o l e ) 、角色扮 演者、个体( i n d i v i d u a l ) ，泛化及特化等来表达概念之间的联系； ( 5 ) 、基于规则( r u l e - b a s e d ) 的方法是一种常用的知识表示法； ( 6 ) ，基于本体的配置知识描述。本体具有共享和可重用等特征，有良好的概念层次结 构以及对逻辑推理的有效支持，并且能从语义和知识层次上描述信息系统的概念模型，能有 效克服异质系统间知识共享的两大障碍语义冲突和语法冲突。 所谓配置设计求解，就是根据客户需求利用产品配置模型和配置知识进行推理得到满足 客户需求的个性化产品。目前所采用的配置求解机制主要有以下几种： ( 1 ) 、基于规则的配置方案推理。d i g i t a l 公司的r 1 x c o n 系统就是采用该技术，宦具 有里程碑意义。 ， ( 2 ) 、基于模型的推理。这种推理机制主要是假设存在一个系统模型，此模型包括可分 解的实体以及它们中元素的相互关系。 ( 3 ) 、基于实例的配置推理。其推理所必须的知识主要以实例的形式存储在配置库中， 当用户通过c b r 方法解决配置问题时，首先要到实例库中寻找一个相似的预先存在的配置 实例，然后进行修改以满足新的需求。 ( 4 ) 、基于资源的配置推理它主要将产品以及产品所包含的构件与所在环境之间的接 口全部建模为抽象