（计算机应用技术专业论文）飞行器协同设计中的pdm框架与文档管理研究与实现.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 飞行器协同设计是未来飞行器设计的重要发展方向之一也是一项探索性 很强的设计技术其主要目的是能够在更短的时间里设计出满足市场需求的 产品在日益激烈的国际竞争中赢得先机pdm 作为协同设计的支撑技术对 其进行研究具有重要的理论和现实意义 从飞行器协同设计平台的需求出发现有的 pdm 系统不能很好的满足飞 行器协同设计所需的要求主要表现在系统功能还不够完善异地协同的支持 度不够异构环境的数据交互不够理想功能扩展不灵活等本文针对上述问 题提出了基于 ice中间件技术xml数据交换技术和 hibernate 对象关系映 射技术的 pdm 系统结构利用 ice技术实现系统的异地协同利用 xml数据 交换技术实现异构环境的数据交互 利用 hibernate 技术实现对关系数据库的访 问利用处理器配置表来实现系统功能动态的增删 本文对 pdm 系统框架文档管理功能模块以及涉及的 ice 中间件技术 xml 数据交换技术和 hibernate 对象关系映射技术进行了详细的分析研究依 据飞行器协同设计项目的实际需求设计与实现了 pdm 系统框架在此框架 内采用目前主流的面向对象技术和统一建模语言设计与实现了 pdm 的文档管 理功能模块并集成原有的产品结构与配置管理等功能模块组成功能完善的 pdm 系统成功地应用到飞行器协同设计中 关键词飞行器协同设计产品数据管理pdm 框架文档管理数据交互 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 ii abstract aircraft cooperative design is one of the important fields in the future research of aircraft design, and quit an exploratory technique. the motive of the research is to design products meeting market demand in a shorter development lifecycle so that success in the intense international competition can be achieved. product data management (pdm) is a supportive technology for the cooperative design, to study it is of both theoretical and practical significance. but the present pdm system doesnt meet the requirements of aircraft cooperative design well. its inefficiencies mainly display in the following aspects: insufficient system function, inadequate support for distributed cooperation, unideal performance of data interaction in heterogeneous environment, inflexible function extension and so on. in allusion to the mentioned problems above, in this thesis, a multilayer architecture of pdm system based on ice, xml and hibernate is brought forward. respectively, the distributed cooperation is realized via ice; the data interaction in heterogeneous environment is realized via xml; the access to the relational database uses hibernate; and the flexible extension of system functions is realized via processor configuration table. in this thesis, detailed analysis and study is made on the system framework, document management module of pdm and technologies involved, such as ice middleware technology, xml data exchange technology and hibernate object relational mapping technology. based on the real demands of aircraft cooperative design, system framework and document management modules of pdm system are designed and implemented with uml and the current mainstream object-oriented technology, and integrated with the existing product structure and product configuration modules, etc, building up the whole pdm system. the final system has been successfully applied to the aircraft cooperative design. keywords: aircraft cooperative design, product data management, pdm framework, document management, data interaction 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 vi 图表清单 图 1.1 论文组织结构.6 图 2.1 pdm 系统的体系结构.14 图 3.1 基于 icexml和 hibernate技术的三层 c/s 系统结构 .24 图 3.2 c/s 与 b/s 混合的 pdm 系统结构.25 图 3.3 pdm 系统框架总体结构.26 图 3.4 mvc 设计模式 .27 图 3.5 基于多控制器 mvc 模式的表示层基本类图 .27 图 3.6 基于处理器配置表的业务逻辑层基本类图.28 图 3.7 数据访问层基本类图.29 图 4.1 文档管理类分级模型.33 图 4.2 文档管理类与类之间的关系.34 图 4.3 文件关系模型.35 图 4.4 文档在电子仓库中的管理.36 图 4.5 文档检入检出模型.37 图 4.6 按文档类型进行组织文档树.38 图 4.7 按可文档化对象进行组织文档树.38 图 4.8 文档状态变化模型.39 图 4.9 线形树形和有向无环图版本模型.40 图 4.10 文档版本和文档迭代的派生关系.40 图 4.11 版本号的树形编排方式.41 图 4.12 文件的加密解密模型.42 图 5.1 系统拓扑结构.43 图 5.2 基于处理器配置表的应用程序服务器算法流程.47 图 5.3 应用程序服务器类图.48 图 5.4 文档管理模块应用程序服务器端类图.49 图 5.5 上传与下载文件流程图.51 图 5.6 文件服务器模型.52 图 5.7 文件服务器类图.52 图 5.8 文档管理客户端基本类图.53 图 5.9 文档管理模块主要数据库表设计.55 图 5.10 文件服务器界面.56 南京航空航天大学硕士学位论文 vii 图 5.11 pdm 系统主界面.56 图 5.12 文档分类导航界面.57 图 5.13 文档设计界面.57 图 5.14 检入在线文件对话框.58 图 5.15 文件浏览界面.59 图 5.16 文档查询界面.59 表 3.1 消息命令处理器配置表.28 表 5.1 文档管理模块类功能描述.49 表 5.2 文件服务器类功能描述.53 承诺书 本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立 进行研究工作所取得的成果尽我所知 除文中已经注明引用的内容 外本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体 均已在文中以明 确方式标明 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名 _ 日 期 _ 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 课题研究背景 20 世纪 80 年代以来随着世界市场竞争的不断加剧谁能在最短的时间 内把高质量低成本的产品推向市场谁就是竞争的胜利者因此企业迫切需 要一种适合于现代产品的设计方式以达到其生存和发展的目的这就要求企 业从新产品的概念形成开始就追求产品的整体最优把各种资源集中在一起 使其得到充分有效的利用并通过建立多学科工作小组实现产品的并行开发 要实现这一目标需要一种能够克服领域的不同计算机软硬件设备的不同以 及距离时间等阻碍的协同环境的支持计算机支持的协同工作( computer supported cooperative work cscw) 正是一个能够支持分布式协同工作的环境 它可以将分布在异地不同领域的资源集成起来是一种能有效提高设计速率和 效率的工具1,2这种由计算机支持的团队合作可以共享企业和组内的信息从 而达到各成员的有效合作加快产品开发速度提前上市时间 计算机支持的协同设计( computer supported cooperative designcscd) 是 cscw 在设计领域的应用是一个涉及多学科多领域的设计过程也是一个支 持时间上分离空间上分布的产品设计过程3其中涉及众多的系统用户处 理大量的产品数据实现复杂的产品设计流程与传统的设计方式之间的本质 区别在于它把产品开发过程中的各个活动视为统一的整体从全局优化的角度 出发对该过程整体进行管理和控制 飞行器经过 100 多年的发展已经成为大型复杂装备并正朝着复杂化和高 科技化的方向发展其具有系统组成复杂开发过程复杂系统行为复杂等特 点4在传统的飞行器串行设计过程中各个小组往往把注意力集中在各自的 细节上而忽略了整机性能使得集成后的整机存在很多冲突并行工程 ( concurrent engineeringce) 虽然在飞行器设计领域得到了广泛应用但大多 仅对单个领域采用并行设计的方法整体系统效果同样不够理想 为了能够较好地解决上述问题本课题组提出了在飞行器设计中采用协同 设计的工作模式面向飞行器研制的协同设计研究是国家高技术重大项目中的 一项探索性的新设计技术其主要目的是能够在更短的时间里设计出满足市 场需求的产品从而缩短飞行器开发周期降低研发成本 产品数据管理( product data managementpdm) 作为协同设计的信息支持 平台管理着产品生命周期的所有数据控制着产品的整个设计过程提供了 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 2 协同设计得以进行的软件环境 并控制着协同设计的顺利进行5,6因此 对pdm 系统框架以及作为 pdm 系统基础模块的文档管理进行研究具有很重大的意义 1.2 研究与应用现状 从 20 世纪 80 年代开始围绕着协同设计国外众多科研机构开展了大量 的研究工作这些研究比较成熟有的已在实际中得到应用并取得良好效果 较为系统地研究网络化协同设计的有stanford 大学启动的 share项目支持 设计人员或小组通过计算机网络进行同步的产品设计stanford 与 lockheed eithp 合作研究的 pact 项目较为系统地研究了分布式协同设计的问题7 cocreate 公司的 onespace 是少数几个支持协同设计的商品化软件系统结构 分为协同服务器和协同工作站协同工作站是一个轻量级的客户端协同服务 器提供专用的协同服务8目前市场上比较成熟的 cad 软件如 catia pro/e ugsolid edgesolid works 等也都实现了一定程度的协同 国内对协同设计技术的研究起步较晚1997 年西安交通大学谢友柏院士 发起成立了现代设计与产品研究开发网络虚拟异地合作设计组织对分 布式环境下的产品信息建模产品设计方法知识获取方法等相关课题进行了 研究9随着国家科学基金和863 计划开始鼓励研究网络化设计与制造领域 现在国内有很多学者 企业正在投身于网络化设计与制造的研究与应用热潮中 其中突出的有清华大学史美林教授的协同应用开发环境 codesign华中理工 大学杨叔子院士在网络化制造方面的研究北京航空航天大学的邓家提教授提 出了一个基于多智能体的协同设计环境 clover西北工大的李伟华教授建立 了基于 agent 的产品协同设计集成平台以及南京理工大学的张友良教授大连 理工大学的刘晓冰教授等从并行工程的角度研究了协同设计等 协同设计的实现离不开作为集成框架的 pdm 技术的支持同时协同设计 的提出和应用也极大地推动了 pdm 技术的发展pdm 以软件技术为基础是 一门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10,11也就是 说 pdm 是一个软件框架 以此框架为基础 高度地集成了各种应用软件pdm 以产品为核心实现对产品相关的数据过程资源等一体化的集成管理能 有效地帮助企业组织产品的设计包括需求分析设计规划产品建模产品 结构配置产品版本控制进展跟踪等并且 pdm 可协调组织和规范管理 如设计审批制造数据修改工作流定义以及产品发布等过程事件把产 品相关的数据以及相关过程的数据在其整个生命周期内保持一致最新安全 为工程技术人员提供一个协同工作的环境12,13所以pdm 作为飞行器协同设 计的核心和基础可以降低数据管理出错的机率提高设计生产效率 南京航空航天大学硕士学位论文 3 pdm 技术最早出现在 20 世纪 80 年代初期其发展可分为三个阶段14配 合 cad 工具的 pdm 系统专业 pdm 产品产生和 pdm 的标准化阶段pdm 技术最早出现在 20 世纪 80 年代初期目的是为了解决大量工程图纸技术文 档以及 cad 文件的计算机管理问题 然后逐渐扩展到产品开发过程中的三个主 要领域设计图纸和电子文档的管理材料明细表的管理及与工程文档的集成 工程变更请求的跟踪与管理随着网络数据库技术的发展以及客户机/服务 器与面向对象技术的应用pdm 在技术和功能上都得到了飞速的发展特别是 1997 年 omg 组织公布了其 pdmenabler 标准草案 成为 pdm 领域的第一个国 际标准标志着 pdm 技术在标准化方面迈出了崭新的一步 目前在国外( 主要是北美) pdm 技术的发展已比较成熟现在流行的 pdm 软件有美国 ptc 公司的 windchill美国 eds 公司的 iman美国 solidworks 公司的 pdmworks美国 ibm 公司的 smartteam和 pm 等 国内从 90 年代初开始 pdm 的研究与应用总体上我国 pdm 的研究与应 用处于起步阶段随着 pdm 系统在国外的成功应用对其重视程度也日益加 强国内众多的软件厂商看到了其巨大的市场潜力纷纷推出自己的 pdm 系 统如北京神州航天软件技术有限公司的 avidm沈阳欧磊科技有限公司的 smargroup武汉开目公司的 kmpdm 和北京大恒公司的大恒 pdm 等15 应用方面pdm 已经被广大的制造业企业所接受国外许多知名企业如 dec富士通空中客车波音福特ibm 等都已采用 pdm 系统进行管理 国内应用 pdm 系统的企业主要是竞争激烈的家电器业( 如海尔春兰康佳和 长虹等) 和生产复杂产品的企业( 如上海飞机制造厂沈阳飞机设计所西安飞 机设计所江西五十铃汽车厂等) 随着 pdm 技术的发展其它如石油精炼 医药和电力等部门也开始对 pdm 感兴趣此外还有医疗保健法律服务运 输等部门也想引进 pdm 技术pdm 已从概念普及阶段逐步走向大规模推广应 用阶段 文档管理是 pdm 系统的最基本功能之一管理着作为产品信息载体的所 有文件提供对分布式异构数据的存储检索和管理功能包括文档对象的浏 览查询与圈阅文档的分类与归档文档的版本管理文档的安全控制等 确保数据的一致性完整性和安全性14文档管理除了用来维护文档数据本身 以外还要为产品设计提供支持产品的设计过程是一个动态并不断反馈的过 程所以文档变迁产生的文档版本是随着设计过程的不断推进而不断增加的 文档版本结构树的形成和设计过程是相辅相成的同时其它功能模块的实现 如产品结构配置管理以及工作流管理等模块的实现都与文档管理密切相关合 理设计文档管理是确保 pdm 系统其他模块顺利完成的基础 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 4 美国 eds 公司的 iman 系统的文档管理模块提供文档检入检出 文档版本 管理文档流程管理等功能可以管理点阵数据图文数据音像数据等它 们可以单页或一次性输入到 iman 系统中提供对这些数据的显示批注及打 印功能16美国 solidworks 公司的 pdmworks 系统的文档管理模块能够为用 户提供五个基本功能检入检出文件查找并对文件分类改变文件控制和共 享状态安全管理和版本更新向上向下跟踪文件17沈阳欧磊科技公司的 smargroup 系统的文档管理模块利用电子保险箱对文档资料进行存储提供了 文档检入检出文档查询文档分类文档浏览以及文档版本管理等功能18 分析国内外 pdm 产品国外 pdm 产品在功能性能及稳定性方面比国内 要好然而国内 pdm 产品在适应企业具体需求价格及技术支持等方面具有 一定的优势从实施的效果来看国内部分企业并没有达到预期效果这与这 部分企业内部对 pdm 系统的认知和实施过程有关但更重要的还是技术方面 的原因因此pdm 在国内实际应用中仍存在许多问题值得我们进一步认真 深入地研究 1.3 课题依据及意义 本课题依据国家高技术研究发展计划某重大项目子课题面向飞行器研制 的协同设计方法研究与环境实现选题该子课题为了解决飞行器设计中由于 时间上空间上的差异而带来的设计问题提出了对飞行器设计采用协同设计 的工作模式 pdm 作为实现飞行器协同设计平台的基础 能够使所有参与创建 交流和维护设计意图的工作人员在整个产品生命周期内自由共享和交换与产品 相关的所有数据从而将正确的信息在正确时间以正确的方式传递到正 确的人 虽然现今市场上己经有比较成熟的 pdm 系统但是考虑到航空工业的特 殊性应保证系统和数据安全并且不同的企业对 pdm 系统都有不同的个性 化需求航空制造行业更是如此因此我们以飞行器协同设计研究项目 为背景自行开发了 pdm 系统一是可以拥有自主知识产权确保系统安全 二是可以依据国际标准参考已有的 pdm 系统开发更先进的更符合国际 标准的 pdm 系统三是可以更好的满足本项目的特定需求经过前几届课题 组成员的努力构建了面向生命周期的产品结构与配置管理的数据模型采用 两层 c/s 系统结构实现了 pdm 的产品结构与配置管理功能模块但从面向飞 行器协同设计平台的需求出发现有的 pdm 系统不能很好的满足项目所需的 要求包括系统功能还不够完善( 只实现了产品结构与配置管理功能模块) 异 地协同的支持度不够异构环境的交互不够理想功能扩展不灵活等 南京航空航天大学硕士学位论文 5 针对上述问题通过研究 pdm 系统结构系统框架以及文档管理功能模 块集成原来的产品结构与配置管理等功能模块为用户提供一个功能完善 界面友好具有分布式特性和松耦合性符合国际标准支持飞机协同设计的 pdm 系统并完成其在飞行器协同设计中的应用有效地管理飞行器研制生命 周期中的数据推动我国航空工业的技术进步因此本课题在理论研究和实 际应用中都具有十分重要的意义 1.4 主要研究工作和内容安排 pdm 是企业设计信息的支撑环境,作为支持协同设计的使能技术得到了新 的发展目前国外已出现了支持协同设计的 pdm 系统国内在此方面还存 在相当大的差距因此本文在飞行器协同设计平台研究与实现的基础上对 pdm 的系统结构系统框架以及文档管理功能模块进行研究主要工作如下 1研究协同设计pdm 技术以及文档管理的相关理论为 pdm 系统框架 与文档管理功能模块的设计与实现奠定了理论基础 2分析 pdm 的系统结构与现有 pdm 系统在系统结构上进行比较结 合飞行器协同设计系统实际需求 提出了基于 ice中间件技术xml数据交换 技术和 hibernate 对象关系映射技术的 pdm 系统结构 同时研究 ice组件技术 xml数据交换技术和 hibernate 对象关系映射技术在 pdm 系统中的应用 3采用上述系统结构对 pdm 系统框架进行总体设计以及详细设计提出 了基于多控制器的 mvc 模式的表示层以及基于处理器配置表的功能扩展规 则使系统功能扩展简单灵活 4采用统一建模语言和面向对象建模方法对文档管理功能模块建模包括 文档管理基本对象模型文档检入检出模型文档组织模型文档的状态变化 模型文档的版本管理模型和文档安全控制模型 5实现 pdm 系统框架与文档管理功能模块集成其它功能模块组成功能 完善的 pdm 系统成功地应用到飞行器协同设计中 全文的组织安排如图 1.1 所示包括 第一章首先介绍了课题的研究背景计算机支持的协同设计和 pdm 技术 的发展与国内外研究应用现状以及 pdm 系统框架与文档管理在飞行器协同 设计中的重要作用最后介绍了本文的研究内容和组织安排 第二章对协同设计pdm 以及文档管理进行了深入的研究与分析介绍了 协同设计的概念与特点关键支撑技术应用以及今后的发展趋势分析了协 同设计中 pdm 系统的特点主要功能体系结构以及涉及的关键技术最后 对 pdm 中的文档管理进行了深入的研究分析包括文档管理的对象文档的 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 6 分类文档的管理方法文档管理的功能和意义 第三章在研究 pdm 系统理论的基础上完成了 pdm 系统框架设计研究 了 pdm 系统框架涉及的关键使能技术以及框架设计的目标与现有 pdm 系统 在系统结构上进行比较结合飞行器协同设计系统实际需求提出了基于 ice 中间件技术 xml数据交换技术和 hibernate对象关系映射技术的 pdm 系统结 构并采用上述系统结构对 pdm 系统框架进行了总体设计以及详细设计 第四章在研究文档管理理论的基础上 采用目前主流的统一建模语言 uml 和面向对象的建模方法对文档管理模型进行设计包括文档管理的基本对象模 型文档检入检出模型文档组织模型文档的状态变化模型文档的版本管 理模型和文档的安全控制模型等 第五章在 pdm 系统框架设计与文档管理模型设计的基础上实现其在飞 行器协同设计中的具体应用介绍了系统开发和运行的环境依据飞行器协同 设计项目的实际需求实现了 pdm 系统框架的开发和文档管理功能模块的开 发包括应用程序服务器的开发文件服务器的开发以及数据库设计和客户端 应用程序的开发完成其在飞行器协同设计中的应用 第六章对研究内容进行了总结指出现有工作的局限性待改进和提高的 方面并阐述了未来进一步需要做的研究工作 图 1.1 论文组织结构 南京航空航天大学硕士学位论文 7 第二章 飞行器协同设计中的 pdm 2.1 协同设计理论及应用 2.1.1 协同设计的概念及特点 cscd 是近年来提出的一种新的产品开发设计模式受到了国内外众多研 究单位与制造商的重视cscd 不是简单的设计发明或创造而是集成了现代 设计中许多新方法新技术新思想新模式经过系统的抽象发展形成的 从目前国内外资料来看cscd 还没有一个统一的定义但一般可理解为两 个或两个以上的设计主体( 或称专家) 通过一定的信息交换和互相协调机制采 用适当的流程分别承担不同方面( 范围或领域) 的设计任务共同完成一个设 计目标19,20同时它也是一门综合的现代设计技术协同设计继承发展了并 行设计的基本思想借助于迅速发展的计算机技术和网络技术构成计算机 支持的协同设计 尽管协同设计在不同应用领域( 或为了不同的协作目的) 所构建的系统有所 差异但通常具有以下共同的特点3 1协同设计的核心思想是产品的体系优化建模和开发过程集成即从产品 设计开始就考虑到产品开发后期可能出现的问题及对策 2通过结构重组将以前不属于同一时间段的问题如后序的制造过程 安装过程使用过程中以及维修废弃可能出现的问题提前到设计阶段来考虑 这样可以避免由于产品开发顺序时间等问题而引起的后序问题 3对于那些复杂交错跨时域多目标的问题协同设计采用协同决策 的方法进行处理 4在技术方面协同设计在继承了许多优秀技术与方法如 cimspdm 多媒体技术等基础上提出了计算机支持的协同设计和面向协同设计的 cad/cam/capp 集成等设计理念 5 在产品设计期间 协同设计能很好地处理产品生命周期中各环节的关系 充分地体现了互相合作资源共享协同决策的价值从而消除了传统串行设 计过程中存在的抛过墙式的现象 2.1.2 协同设计主要支撑技术 为了构造协同产品开发环境一方面需要对系统产品开发实施技术进行研 究以提供环境开发的理论基础另一方面需要对环境的具体实现方法进行研 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 8 究使系统产品开发实施技术在计算机的支持下得以应用为了实施系统产品 开发需要应用多种支撑技术例如pdm 技术并发控制和一致性管理技术 工作流技术协调感知技术产品信息建模技术以及系统安全技术等21,22 1pdm 技术 pdm 是企业实现协同设计和 cims 信息集成的平台 是企业各部门信息沟 通的桥梁.pdm 将所有与产品相关的信息及有关的过程集成在一起进行管理 高度集成了各种应用软件能够全面管理紧密跟踪适度控制实时查看那 些围绕产品设计开发以及整个工作过程中的所有与产品相关的数据与过程 其目的是在正确的时间把正确的信息以正确的形式传递给正确的人完成 正确的任务 2并发控制和一致性管理技术 并发控制是分布式多进程多线程系统中普遍遇到的一个问题它的主 要目标是保证在发生对共享资源出现并发的访问情况下能够得到所期望的结 果在协同系统同步过程中并发问题是该类协同系统的一个普遍问题人们 在协同设计实践中也提出了许多的并发控制方法如并发冲突防止方法并发 冲突解决方法等 3工作流技术 工作流管理( workflow managementwfm) 技术是人与计算机共同工作的 自动化协调控制和通讯在计算机化的业务过程上通过在网络上运行软件 使所有命令的执行都处于受控状态在工作流管理下工作量可以被监督分 派工作到不同的用户达成平衡在协同设计中对于项目的组织任务分配 调度与工作流管理都采用工作流技术项目管理包括项目分解与任务分配 组织及资源配置建模工具任务执行与监控等主要功能工作流管理是在微 观层次上由工作流引擎驱动异地协同设计制造过程调度完成任务/活动所需 的资源控制任务/活动的开始结束及其内部运行状态操作和维护文档和数 据实现业务流程目标通过项目管理与工作流管理的有效集成实现了对协 同设计制造过程的优化管理因此工作流技术是协同应用软件的血脉和经络 是调和协同软件各功能模块的重要应用部分 是协同软件实现协同管理的基础 4协调感知技术 协同感知( croup awareness) 是协同设计技术的重要方面归纳起来包括 以下信息who哪些用户参与协同工作where协同用户在什么地方what 在做什么how是怎么做的why为什么这样做when什么时间做的 5产品信息建模技术 信息集成是实现协同设计环境的首要前提实现信息集成的一个基本手段 南京航空航天大学硕士学位论文 9 就是建立产品信息模型产品信息模型一般由两个相互关联的部分组成产品 本身的信息模型及其相关的存取方法产品开发流程( 过程) 模型即从初始数 据到形成最终产品数据的一系列技术处理和管理过程 6系统安全技术 在协同设计环境中要求有严格的安全控制系统的安全控制主要体现在 成员身份验证成员权限控制和数据加密解密以及网络本身的安全性等几个方 面 2.1.3 协同设计的应用 协同设计主要应用在以计算机及网络为支持手段具有共享信息及群体协 作等工作特征的产品设计领域协同设计的应用主要体现在以下几个方面3 1面向产品设计及制造的协同设计 cad/cam/capp 是设计与制造协同应用系统的集成可以集成各种 cad/cam/capp 的应用软件即提供一个中性 cad/cam/capp 环境使各 个设计小组可以创建共享和管理来自不同 cad/cam/capp 系统的模型装配 而新形成的虚拟原型并以可视化的方式阅读分布于异构环境上的各种文档 资源如通过可视化产品配置实现重用或借用其它课题成果面向产品设计及 制造的协同设计提供的中性 cad/cam/capp 环境可以使相关人员通过 internet网络来考察设计的可行性并可以通过可视化技术对产品制造装配 服务维护过程进行模拟验证设计的正确性通过直接存取所有相关的产品 信息相关需求规格说明书和工程变更指令等达到工程设计的协同工作机 制使各个研究机构及相关职能部门可以根据整个产品开发过程中的设计输 人和输出提早进人课题研究及课题控制缩短产品开发周期降低开发成本 达到协同设计的目的 2有利于项目管理的协同设计 项目管理的协同设计通过动态的任务和计划管理对资源和技能进行优化组 合控制课题的进度优化资源的管理管理协同功能包括课题进度管理 资源管理协同化的信息发布课题跟踪和信息安全性管理等在课题初期就 能依据用户权限创建共享和管理课题信息包括课题进度协同记事簿和与 协同相关的文档等不同课题组之间既能方便地交换信息又能依据不同角 色的职能来管理信息保证各自的受控信息不会过早泄露对课题的管理实际 上也就是对任务的管理任务的执行过程实际上就是对产品数据的处理过程 即通过对工作流程管理可以协调员工之间的分工合作并严格控制产品数据从 无到有( 预发布状态) 的过程这样有利于规范企业产品数据管理过程维护企 业产品数据的一致性提高工作效率 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 10 3实时供应要求的协同设计 实时协同供应是库房管理srm( 供应商关系管理) scm( 供应链管理) 及 erp( 企业资源计划系统) 系统的集成应用平台供应商关系管理的目的是建立 与供应商之间的战略联盟关系形成与供应商零部件信息系统的集成规范采 购制度通过实施供应链协同可以保证企业在产品设计零部件采购以及生 产控制过程中快速制定生产计划并根据库存状态制定合理的采购计划从 而减少库房资金的占用缩短产品研制周期达到快速应变的能力同时由 于与供应商建立了战略联盟关系可以享受到特殊的优惠并通过供应商供货 期的保证可以减少企业相应产品的库存量从而也降低了所订购的零部件由 于技术不断进步所带来的资金风险 2.1.4 协同设计的发展趋势 协同设计这一新的设计方法正处于蓬勃发展阶段从其本身的特点和功能 要求以及相关技术的现状来看其可能的发展有以下几个趋势3,22 1产品设计的虚拟化 虚拟现实技术是计算机图形学人工智能计算机网络信息处理等技术 综合发展的产物虚拟现实技术在机械行业有广泛的应用前景如虚拟布局 虚拟装配虚拟制造等尽管虚拟设计的出现只有短短的几年时间但它对传 统设计方法变革性的影响却很快地显现出来由于虚拟设计基本上不消耗资源 和能量所以产品的设计开发与加工过程在计算机上虚拟实现与传统的设 计技术相比具有集成度高反应快分布合作等特点虚拟设计技术的出现可 以极大地增强企业的创新能力有效地解决那些反映在时间成本质量等诸 多方面存在的问题因此虚拟设计在科技界企业界引起了广泛关注成为 研究的热点 2产品设计的网络化 协同设计的重要基础是网络 internet 的出现为分布式设计领域打开丁一个 新的局面www 已经成为分布式访问信息的最理想的平台随着 internet 的 飞速发展和 www 的鲁棒性经济性易用性以及网上资源日益增多很多研 究者开发了基于 web 的分布式处理设计系统和编程环境大量文献表明这些 原型均取得了可喜的成果 显示了基于 web 或分布式网络的产品设计自动化技 术具有广阔的应用前景由于 internet/intranet 的 b/s 结构及应用可以通过不同 平台不同网络存取所以与传统的 c/s 结构相比具有伸缩性大成本低使 用方便等优点 基于 web 技术支持分布式异构平台的协同设计将是今后研究的 重点 3标准化与规范化 南京航空航天大学硕士学位论文 11 协同设计技术是一门新兴的交叉学科不仅技术没有统一的标准而且术 语概念理论体系也无统一的定义一门技术要发展制订统一规范是必要的 4绿色设计与绿色制造 绿色设计与绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模 式其目标是使得产品从设计制造包装运输使用到报废处理的整个产 品生命周期中对环境的影响最小资源效率最高绿色设计与绿色制造是可 持续发展战略在制造业中的体现或者说绿色设计与制造是现代制造业的可 持续发展模式绿色设计与绿色制造涉及的面很广涉及到产品的整个生命周 期对制造环境和制造过程而言绿色设计与制造主要涉及到资源的优化利用 清洁生产和废弃物的最少化及综合利用绿色设计与绿色制造是机电工业可持 续发展应该予以充分考虑的一个重大问题 2.2 协同设计中的 pdm 系统 2.2.1 协同设计中 pdm 系统的特点 pdm 是协同设计实现的信息支持平台 提供了协同设计得以进行的软件环 境并控制着协同设计的顺利进行pdm 作为支持协同设计的使能技术具有 以下特点14,23 1支持异构计算机环境包括不同的网络与数据库因此支持协同设计的 pdm 必须是基于 internet技术具有瘦的客户端可以便于用户( 设计人员管 理人员客户协同企业) 对 pdm 系统的利用用户不论在何时处于何地都可 以通过 internet访问到企业的相关产品数据 完成并提交自己的设计任务 从而 完成协同设计过程 2能实现产品数据的统一管理与共享提供单一的产品数据源保证数据 的一致性在 pdm 框架下采用统一的产品数据模型和签入签出机制保证数 据的一致性 3pdm 系统必须是安全的系统支持协同设计的 pdm 运行在 internet 之 上它会暴露在全球的 internet 用户面前而 internet 是基于不安全的 tcp/ip 协议因此 pdm 必须在系统内考虑自己的安全性问题 4提供过程管理与监控为协同工作中的过程集成提供必要的支持pdm 必须以项目管理为中心具有很强的工作流管理功能 5pdm 系统将有非常强大权限控制功能真正实现把正确的信息在正确 的时间通过正确的途径传给正确的人 6pdm 系统能方便地实现对应用工具的封装便于有效地管理全部应用 飞行器协同设计中的 pdm 框架与文档管理研究与实现 12 工具产生的信息成为应用系统之间信息传递与交换的平台 2.2.2 pdm 系统的主要功能 pdm 系统是一个支持飞行器协同设计和进行产品全生命周期管理的软件 系统提供