（计算机应用技术专业论文）基于pdm技术的cadcappcam集成方法研究与实现.pdf

摘耍 摘要 p d m ( p d m p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 是一门用来管理所有与产品相关信 息( 包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限信息等) 和所有与产 品相关过程( 包括过程定义和管理) 的技术。它提供了对企业的产品数据进行静 态的存储管理和动态的过程管理。 c a d ( c a d - c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 集成是p d m 系统的根基所在。工程 设计人员产生出大量的c a d 图纸，如何将这些图纸以及图纸上的数据进行有效 的管理，并保持同p d m 系统能够保持数据一致性。 c a p p ( c a p p - c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 与p d m 之间要进行文档 交流，同时从p d m 系统中获取设备资源信息、原材料信息等。二者之间的集成 需要接口交换，及在实现应用封装的基础上，进一步开发信息交换接口。 c a m ( c a m ：c o m p u t e r a i d e dm a n u f a c t u r i n g ) 与p d m 的系统之问有刀位文 件、n c 代码、产品模型等文档信息的交流，c a m 与p d m 之间采用应用封装可 以满足二者的集成要求。 本人从事数控技术教育教学工作，在数控技术行业里时时刻刻接触运用 c a d 、c a p p 或c a m 技术，而且要不停的更改一些设计、工艺或加工方案，若 更改一方，其他两方也要分别进行更改。操作运行过程比较繁琐，也容易出现信 息数据的错误传递或产生误差，对加工质量有一定的影响。但通过学习计算机应 用技术专业的相关知识，使我清楚的知道，利用计算机中p d m 技术将其3 c 集 成后，可以为我的教学工作以及学生的学习提供非常可靠的数据及高效率的学习 工作环境。 基于以上的想法和目的，本文在p h o s p h o r p d m 系统的平台上，利用x m l ( x m l ：e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 技术和w e bs e r v i c e s 技术，将 c a d c a p p c a m 同p h o s p h o r p d m 系统集成在一起，实现b o m ( b o m ：b i l lo f m a t e r i a l ) 数据和模型文件的传输，以便于在3 c 中的任何一个设计中更改数据或 参数，及时准确会在3 c 中其它两方面体现更新，形成一个流程化，准确、快捷、 方便。 关键词p d m ；c a d c a m c a p p 集成；w e b 服务 北京工业大学工学硕士学位论文 a bs tr _ a c t p d m ( p d m ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) i sat e c h n o l o g yo fm a n a g e m e n tt h a t m a n a g e sa l l i n t e r r e l a t e di n f o r m a t i o na b o u tp r o d u c t i o n ( i n c l u d i n gi n f o r m a t i o no f p a r t ，s c h e m e ，d o c u m e n t ，c a df i l e ，s t r u c t u r e ，i n f o r m a t i o no f p u r v i e w ! a n ds oo n ) a n da l li n t e r r e l a t e dp r o c e s sa b o u tp r o d u c t i o n ( i n c l u d i n gd e f i n eo fp r o c e s sa n d m a n a g e m e n t ) i ts u p p l i e ss t a t i cs t o r a g em a n a g e m e n ta n dd y n a m i cp r o c e s s i n g m a n a g e m e n ta b o u tt h ed a t eo fp r o d u c t i o nt oc o r p o r a t i o n c a d ( c a d ：c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) i n t e g r a t i o ni st h ei m p o r t a n tb a s eo fp d m s y s t e m t h ep e r s o n n e lo fe n g i n e e r i n gd e s i g nw i l lp r o d u c el a r g en u m b e r so fc a d b l u e p r i n t i ti si m p o r t a n th o w t oe f f e c t i v e l ym a n a g et h e s ed r a w i n ga n dt h e s e d a t e so n d r a w i n g ，a n dk e e pt h e s ed a t e sc o n s i s t e n c yo np d ms y s t e m c a p p ( c a p p ：c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) w i l lh a v ec o m m u n i o ni n d o c u m e n tw i t hp d ms y s t e m ，a st h es a m et i m ei tw i l lc a p t u r ei n f o r m a t i o no f e q u i p m e n tr e s o u r c ea n dr a wa n dp r o c e s s e dm a t e r i a l sf o r mp d ms y s t e m t h eb o t h i n t e g r a t i o nn e e di n t e r f a c ep e r m u t a t i o n ，a n do nt h eb a s i so fr e a l i z i n ga p p l i c a t i v e e n c a p s u l a t i o nt om o r ee m p o l d e ri n f o r m a t i o ne x c h a n g ei n t e r f a c e c a m ( c a m c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n g ) w i l lh o l ds o m ed o c u m e n t i n f o r m a t i o nc o m m u n i o n sw i mp d ms y s t e ma b o u tr e a m e rl o c a t i o nd o c u m e n t 、n c c o d e 、t h em o d e lo fp r o d u c t i o na n ds oo n w es h o u l da d o p ta p p l i c a t i v ee n c a p s u l a t i o n t e c h n o l o g yb e t w e e nc a m a n dp d m ，i no r d e rt ot h eb o t ha c h i e v ei n t e g r a t i o nr e q u e s t a u t h o rm y s e l fe n g a g e si ne d u c a t i o no fn u m b e rc o n t r o lt e c h n o l o g y i nn u m b e r c o n t r o lt e c h n o l o g yt r a d e ，w eo f t e nu s ec a d 、c a p pa n dc a ms o f t w a r et od e s i g na n d r e ji g g e ri n c e s s a n t l t y s o m ed e s i g n 、p l a n n i n go rm a c h i n i n g i fw eh a v er e ji g g e r e do n e s i d e ，t h eo t h e r sw i l lb er e ji g g e r e ds e p a r a t l y t h ep r o c e s so ft h eo p e r a t i o nw i l lb e c i r c u l a t e dc o m p l e x i t y ，t h es a m et i m ei tw i l lc o m ef o r t hs o m ew r o n gi n f o r m a t i o na n d s o m ed a t a s t h i sp h e n o m e n o nw i l le f f e c tt h eq u a l i t yo fp a r t b u tb yl e a r n i n ga b o u t s o m et h ec o m p u t e ra p p l i a n c et e c h n o l o g yk n o w l e d g e ，ic l e a r l yk n o wt h a tw ec a nu s e p d mt e c h n i q u et o i n t e g r a t i o nw i t hc a d c a p p c a mt e c h n i q u e t h e ni t w i l lt a k e g r e a d t l yc r e d i b l ed a t a sa n dh i g he f f i c i e n c yl e a r n i n ga n dw o r kc i r c u m s t a n c e b a s eo nh e r e i n b e f o r es o m ei d e a sa n dp u r p o s e s ，1w i l lm a k eu s eo fx m l ( x m l ： e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) t e c h n i q u ea n dw e bs e r v i c e st e c h n i q u e t h i sa r t i c l e b u i l t so np h o s p h o r p d ms y s t e mf l a tr o o f ，a n dm a k e s i n t e g r a t i o n b e t w e e n c a d c a p p c a ma n dp h o s p h o r p d m i no r d e rt oc a r r yo u tb o m ( b o m ：b i l lo f a b s t r a c t m a t e r i a l ) d a t ea n dm o d e ld o c u m e n t a r yt r a n s m i s s i o n i no r d e rt or e j i g g e rs o m ed a t a s a n dp a r a m e t e r si no n es i d eo f3 c ，t h e ni tw i l lb ei n c a r n a t e da n du p d a t e di m ot h e o t h e r s s oi tw i l lc o m ei n t ob e i n gaf l o w i n g 、n i c e t y 、s h o r t c u t 、c o n v e n i e n c et h i n g s k e yw o r d sp d m ；c a d c a m c a p pi n t e g r a t i o n ；w e bs e r v i c e ； 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。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了谢意。 签名： 日期：塑宰。垒 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：二蛭导师签名： r 期：竺2 ：午 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景及研究意义 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 d ： c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 、c a p p ( c a p p - c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 、 c a m ( c a m ：c o m p u t e r a i d e dm a n u f a c t u r e ) 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f 1 益成熟，但都自成体系，彼此之间缺少有效的信息共享和利用， 形成所谓“信息孤岛”：并且随着计算机应用的飞速发展，随之而来的各种数据 也急剧膨胀，对企业的相应管理形成巨大压力：数据种类繁多，数据重复冗余， 数据检索困难，数据的安全性及共享管理等等【i 儿到。 目前，已有许多性能优良的商品化的独立c a d 、c a m 、c a p p 系统。这些 独立的系统，分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动化 方面起到了重要的作用。但是，采用这些各自独立的系统，不能实现系统之间 信息的自动传递和交换。用c a d 系统进行产品设计的结果，只能输出图纸和有 关的技术文档，这些信息，不能直接为c a p p 系统所接收，进行工艺过程设计 时，还需由人工将这些图样、文档等纸面上的文件转换成c a p p 系统所需的输 入数据，并通过人机交互方式输入给c a p p 系统进行处理，处理后的结果输出 是零件加工工艺规程。而从处理c a p p 系统后的结果再输入到c a m 中，进行 模拟加工，生成g 代码，再输入到数控机床中，即可完成整套的现代化的数控 加工。 c a d 系统无法把产品加工信息传递到后续环节，阻碍了计算机应用技术的 进一步发展。目前，只有把c a d 和生产制造结合成一体，才能进一步提高生产 力和加工精度。随着计算机应用的日益广泛和深入，人们很快发现，只有当c a d 系统一次性输入的信息能在后续环节( 如c a p p 、c a m 中) 一再被应用，才是 最经济的。所以，人们首先致力于把已经存在的c a d 、c a p p 、c a m 系统通过 工程数据库及有关应用接口，实现c a d c a m c a p p 的集成，才能实现设计生 产的自动化，实现了快捷、准确、效率高的特点。 自7 0 年代起，人们就i 丌始研究c a d 、c a p p 、c a m 之间数据和信息的自 动化传递与转换问题，即3 c 集成技术。目前，p d m 系统是最好的3 c 集成平 台。它可以把与产品有关的信息统一管理起来，并将信息按不同的用途分门别 类地进行有条不紊的管理。不同的c a d c a p p c a m 系统都可从p d m 中提取各 自所需要的信息，再把结果放回p d m 中，从而真正实现3 c 集成【z 儿引。 北京工业大学工学硕士学位论文 通常所说的c a d c a m 系统集成实际上是指设计与制造过程中的c a d 、 c a p p 和c a m 三个环节的软件集成。在c a d c a p p c a m 集成过程中，c a p p 是连接c a d 与c a m 的桥梁和纽带。目前，许多著名的c a d c a m 商品软件， 如p r o e n g i n e e r 、m a s t e r c a m 、u g 、e u c l i d 等在几何造型、分析计算和数据 管理等有很强的功能，也具备n c 编程的功能，但是在c a p p 方面，这些 c a d c a m 软件需要n c 编程人员根据c a d 图形进行繁琐的人机交互操作，选 择零件的加工方法、加工对象、刀具参数、切削用量和确定加工顺序等，才能 形成零件加工的刀位文件，最后转换成n c 程序。 本人从事的工作是数控技术方面的教育教学工作，根据学校的教学实践需 求及本人对计算机技术专业的学习，想通过此次研究能利用所学的计算机技术 知识为我从事的数控技术行业进行p d m 设计集成，对我的数控方面的工作( 设 计、工艺分析到加工) 提供准确的数据和高效率的工作坏境。并且研究和实现 c a d c a p p c a m 的集成对于简化人机交互操作也具有十分重要的意义。 1 。2p d m 技术在国内外研究现状 鉴于当前国际国内制造业科技发展形势和我国中小企业发展的实际情况， 从长期全局角度考虑，有必要加快我国中小企业数字信息化建设的步伐，以适 应同新月异、突飞猛进的现代国防工业科技发展速度。 市场竞争的加剧和计算机技术的发展使企业信息化成为必然，产品数据管 理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，简称p d m ) 作为企业信息化的重要组成部分， 在实现企业的信息集成、提高企业的管理水平及产品开发效率等方面起到重要 作用。在欧美地区的发达国家中，p d m 已经得到较为广泛地应用，实施也比较 成功；在国内，随着计算机技术在企业中应用的不断深入，许多企业也开始意 识到实施p d m 的必要性，部分企业已经或者币准备实施p d m 。 与欧美发达国家p d m 实施的高成功率不同的是，国内企业实施p d m 有的 只是实现简单的图档管理，未能充分发挥p d m 系统的功能，有的用户化程度 不高，应用不太方便，真正成功应用p d m 系统( 尤其是企业级p d m 系统) 的 企业还为数不多。导致上述现象的原因是p d m 系统不同于一般c a d 等应用系 统，它需要一个较长周期的实施、定制，将p d m 系统用户化的过程。而且实 施的好坏会直接影响p d m 是否在企业中充分发挥作用，达到预期效果。p d m 的实施是一项系统工程，需要有好的实施方法引导。虽然国外知名p d m 厂商 一般都具有一套与其产品配套的实施方案，但这些方案往往针对欧美企业的工 作模式，与我国实际情况并不符合。p d m 实施的高风险值、低成功率以及漫长 的实施都成为企业在p d m 应用上的障碍，并进一步会影响p d m 市场的进一步 第1 章绪论 发展，企业信息化程度的提高和产品开发周期的缩短。根据国内企业常存在人 员组织不够规范，工作流程不标准等特点，联系p d m 实施对企业进行改进不 仅在技术方面，更应该在管理上对企业结构进行调整，因此在p d m 实施过程 中加入一个企业结构优化的阶段。 1 3 课题研究的必要性 为了适应变化迅速的市场需求，为了提高竞争力，现代的制造企业必须实 现t q c s ，即以最快的上市速度( 枷m e t om a r k e t ) ，最好的质量( 咖u a l i t y ) ， 最低的成本( c c o s t ) ，最优的服务( s s e r v i c e ) 来满足不同顾客的需求1 4 j 。 与此同时，信息技术取得了迅速发展，特别是计算机技术、计算机网络技术、 信息处理技术等取得了人们意想不到进步。二十多年来的实践证明，将信息技 术应用于制造业，进行传统制造业的改造，是现代制造业发展的必由之路。而 成功运用c a d c a p p c a m 等新技术成为企业开发新产品的有力工具，使新 产品的开发周期由过去几年开发一个到现在一年丌发几十种，给企业带来了巨 大的经济和社会效益。目前，已有许多性能优良的商品化的c a d 、c a p p 、c a m 系统。这些独立的系统分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数据编 程自动化方面起到了重要的作用。但是，采用这些各自独立的系统，不能实现 系统之间信息的自动化传递和交换。新技术运用随机产生了新的矛盾，原有的 管理体系所代表的生产关系已无法适应新技术的要求，作为孤岛智能技术，仅 从企业生产的各个侧面来提高效率，效果是有限的。企业要从整体上提高效率、 改进技术、优化管理、降低成本，必须利用计算机网络将各种计算机辅助技术 集成起来，构筑起企业级的信息集成系统，这样才能从根本上改变企业现有生 产管理的低效率，同时促进企业的技术进步和人员素质的提高，实现经济和社 会效益双丰收。 1 4 本文的主要研究内容 本人的工作环境在数控技术方面的教育教学工作中，连续并且分段式的采 用c a d 、c a p p 、c a m 进行设计，为了提高3 c 的数据信息利用价值与途径的 提高，同时也提高工作学习的准确和效率。 基于以上原因和目的，本课题研究的主要内容为：p h o s p h o r p d m 系统体系 结构，c a d c a p p c a m 集成的背景，c a d c a p p c a m 集成框架的需求分析和 框架设计，基于面向服务技术的数据传输层设计和实现，c a d c a p p c a m 集 成客户端设计和开发，c a d c a p p c a m 集成服务端架构设计和实现。 北京工业大学工学硕士学位论文 本课题研究的重点是：将c a d 、c a p p 、c a m 系统有机集成，利用x m l ( x m l ：e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 技术和w 曲s e r v i c e s 技术1 5 j ，将 c a d c a p p c a m 同p h o s p h o r p d m 系统集成在一起，实现了b o m ( b o m ：b i l l o f m a t e r i a l ) 数据和模型文件的传输，构建一个在制造业上“共享化、统一化、 快捷化、准确化”的数据信息平台，为设计、工艺、制造提供快速、高效的数 据原型系统。 1 5 本章小结 本章主要分析了c a d 、c a p p 、c a m 与p d m 集成之间的当前现状，根据 本人从事的数控技术方面的教育教学工作，指出了在运用c a d 、c a p p 、c a m 之间存在的问题和弊端，最后对本课题的来源以及本文主要内容进行了介绍。 第2 章p h o s p h o r p d m 技术介绍 第2 章p h o s p h o r p d m 技术介绍 2 1 p d m 技术简介 p d m ( 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) 它是i t 行业内的 一个新的领域，在近几年产生并得到迅速的发展，随着企业竞争的激烈，越来 越占有重要的战略地位。 p d m 的琏本原删是，舀j 逻辑卜将荇个c a x 信息化孤岛集成起米，利用计 锋机系统拧制整个产t 精的开发设计过程，通过逐步建赢虚拟的产晶数击l ! 模型， p d m 系统f t j 以仃效、实时、完整地控制从产6 规划剑产 矗报废处理的整个产品 昝a l l j 捌t | l j j i f l 的符种复杂的数。化佶息| 6 l 。 2 1 1p d m 系统的概念 基于工程数据管理思想的p d m 技术最早出现在二十世纪八十年代，它是 随着计算机技术广泛深入地应用于制造工程领域而产生的，特别是计算机辅助 设计技术，如计算机辅助设计( c a d ) 、计算机辅助工艺设计( c a p p ) 、计算 机辅助制造( c a m ) 等，网络与数据库技术和系统的成熟与普及为p d m 的发 展莫定了扎实的基础，成为实现并行设计及产品的无纸设计制造的支撑技术。 早期开发的p d m 软件功能比较单一，主要是为了解决大量工程图纸、技术文 档以及c a d 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主要领 域：图纸设计和电子文档的管理，材料明细表( b i l lo f m a t e r i a l ，b o m ) 的管理1 7 j ， 工程变更请求指令( e n g i n e e r i n gc h a n g er e q u e s t o r d e r ，e c r e c o ) 的跟踪与管 理。 由于p d m 是- f - j 全新的技术，其发展之快，人们对它还没有一个统一的 认识，给出的定义也不完全相同。比较权威的是专门从事p d m 和c i m 相关技 术咨询业务的国际公司c i m d a t a 公司总裁e dm i l l e r 在“p d mt o d a y 一文 中给出的p d m 的定义【8 】：p d m 是一种管理所有与产品相关的信息和过程的技 术。与产品相关的各种信息，包括零部件信息、产品结构与配置、文件、c a d 档案、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括信息的审批和发放等。具体 地说，产品数据管理( p d m ) 是- n 以软件为基础，管理所有与产品相关的信 息( 包括电子文档、数字化文件、数据库记录等) 和所有与产品相关过程( 包 括工作流程和更改流程) 的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在 企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 北京工业大学工学硕士学位论文 许多企业已经意识到，实现信息的有序管理将成为在未来的竞争中保持领 先的关键因素。在这一背景下产生一项新的管理思想和技术p d m ，即以软 件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集 成管理的技术，p d m 系统一l ，数据、过稚、资源和， ： 1 f 1 1 ，之i i j 的关系如矧2 1 所，j ：。 p d m 咧确定能为向制造食业，以产晶为僻磺! 的核心，以数据、过程和资源为 掌j ；矬信息的一大婴索。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 系统有别于其他的信息管理系统，如企业信息管理系统( m i s ： m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、制造资源计划( m r pi i ：m a t e r i a lr e q u i r e m e n t p l a n n i n g ) 、项目管理系统( p m ：p r o j e c tm a n a g e m e n t ) 、企业资源计划( e r p ： e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 的关键所在。 图2 1 产晶、过程、数据和资源的关系图 f i g u r e2 - lt h ec o n n e c t i o nc h a r to f p r o d u c t i o n 、p r o c e s s 、d a t a sa n dr e s o u r c e 2 1 2p d m 的主要功能 p d m 有四大主要功能：电子资料库和文档管理、产品结构与配置管理、生 命周期( 工作流) 管理、集成开发接1 2 1 。具体表现的基本功能如下【9 】： 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。 第2 争p h o s p h m p d m 技术介绍 2 1 3p d m 应用的领域 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【9 1 。 2 2p d m 的体系结构 该结构模型分为两部分：应用结构和数据结构，此模型定义了整个系统的 设计原理、功能组成、各应用组件间的关系及它们如何与其它系统集成。应用 结构部分定义了系统的功能组成及各组件与框架间的集成模型。该部分的结构 包括以下四个层次，如图2 2 所示。 砬用结构 应用层 环境管理器 胜用工力首z 组件 应片j 服务组件 系统服务层 通讯服务表示服务 数据 服务 计笪服务安全机制 网络层 计笪机 输入翰出 il 通讯接口 硬件层 数据结构 应用层 逻辑层 物理层 图2 - 2p d m 的体系结构模型 f i g u r e2 - 2t h em o d e lo fp d ms y s t e ms t r u c t u r e 7 - 北京工业大学工学硕士学位论文 ( 1 ) 应用层( a p p l i c a t i o nl a y e r ) 应用层主要定义了系统提供给用户的功能及相应的用户界面。主要通过三 个组件来实现这些功能：环境管理器( e n v i r o n m e n tm a n a g e r ) 、应用功能组件 ( a p p l i c a t i o nf u n c t i o ne l e m e n t s ) 、应用服务组件( a p p l i c a t i o ns e r v i c ee l e m e n t s ) 。 其中环境管理器主要用来设置整个系统的总体运行环境和特征参数，确保系统 各组成部分能有机地集成和j 下确的运行。应用功能组件主要是给用户提供一些 功能模块，如文档管理、工作流管理、项目管理等；应用服务组件包括系统给 用户提供进行定制和二次开发所用的一些a p i ，利用这些a p i 用户还可以进行 实用工具的“封装 和集成。 ( 2 ) 系统服务层( s y s t e ms e r v i c el a y e r ) 系统服务层实现了对分布式网络的访问功能，包括对分布式的数据库和各 种分布的物理设备的访问。系统服务层把应用层和网络层通过标准的接口进行 了有效的隔离，主要包括五个功能组件：通讯服务( c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e s ) 、 计算服务( c o m p u t i n gs e r v i c e ) 、表示服务( p r e s e n t a t i o ns e r v i c e ) 、安全机制 ( s e c u r i t ys e r v i c e ) 、数据服务( d a t as e r v i c e ) 。其中通讯服务是系统提供的一 种基于网络的通讯工具，也就是系统中通过e m a i l 来完成的服务；计算和表示功 能主要用来监控系统性能和系统资源的使用情况：安全机制是用来确保系统内 数据的安全性和完整性所采取的控制机制：数据服务主要是提供一套与网络协 议接口的规范。 ( 3 ) 网络层( n e t w o r kl a y e r ) 网络层实现了整个系统的网络平台，一般是架构于适当的网络操作系统之 上，如w i n d o w sn t ，n e t w a r e 。 ( 4 ) 硬件层( h a r d w a r el a y e r ) 硬件层包括系统支持的各种硬件平台。 为了最大限度地实现系统内部数据的共享，我们对系统的数据结构也作了 层次化的抽象，这个数据模型也包括三个层次：应用层( a p p l i c a t i o nl a y e r ) 、 逻辑层( l o g i cl a y e r ) 和物理层( p h y s i c a ll a y e r ) 。应用层主要是为各种应用系 统的数据定义合适的中性文件，以此来达到与其它应用系统的数据共享；逻辑 层是提供整个系统所共用的公共数据模型；应用层的各个中性文件是该公共数 据模型的子集；物理层主要是从数据库的角度来定义系统的数据模型。 从以上的p d m 定义和体系结构，不难发现，p d m 系统为企业提供了管理 和控制所有与产品相关的信息的机制，它是一组集成的应用，可在产品的设计、 生产、市场营销和支持上提高工作人员的工作效率，能及时地给企业决策者提 供全面、可靠、准确的信息来支持企业决策。 8 - 第2 章p h o s p h o r p d m 技术介绍 2 3p d m 的基本功能 p d m 系统为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品有关的信息的机 制。它并不提供各种应用软件的特殊功能，只是通过p d m 封装与集成的概念 规范化管理各种应用软件产生的数据和各种应用软件的数据流程，实现工程应 用软件的数据流管理与系统集成。一般说来，一个集成的p d m 系统应具有如 图2 3 所示的几个功能，对其中几个主要功能解释如下： 图2 - 3p d m 系统的主要功能模块 f i g u r e2 - 3t h em o s t l yf u n c t i o nm o d u l eo fp d ms y s t e m ( 1 ) 电子仓库功能它是p d m 最基本的功能，由管理数据的数据( 元数 据) 以及指向描述产品不同方面的物理数据和文件的指针所组成。它为用户和 应用之间的数据传递提供一种安全的手段，并允许用户迅速访问全企业的信息， 而不必考虑用户和数据的物理位置【l l j ( 2 ) 工作流过程管理功能它用来定义和控制人们创建和修改产品数据的 方法，主要管理当一个用户对数据进行操作会发生什么，人与人之间的数据流 动以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据的活动。 ( 3 ) 配置管理功能以电子仓库为底层支持，系列化产品的相关数据作为 管理对象，产品的物料清单为核心，把定义最终产品的所有数据和工程文档联 系起来，实现产品数据的组织、控制和管理，并在一定目标或规则约束下向用 户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述。 ( 4 ) 工具和集成件功能为了使不同的应用系统之间能够共享信息以及对 应用系统所产生的数据进行统一管理，就必须把外部应用系统“封装到p d m 系统之中，并可在p d m 环境下运行。 除了以上功能之外，个商品化的p d m 系统还应包括一些实用功能，如 北京工业大学工学硕士学位论文 查看圈阅功能、扫描与成像功能、零件族管理功能、构造管理功能、项目管理 与电子协作功能等。 2 4p d m 技术分析 2 4 1 p d m 的系统构造方法 从总体上看，当前p d m 产品大多采用分布式的客户机服务器 ( c l i e n t s e r v e r ) 结构，服务器端负责公共数据的存储、多用户的同步等功能， 客户端主要负责与用户的交互、客户第有数据的管理等。 同时，p d m 系统的内部构造是层次化的。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 的重要性一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象的形式由框 架管理到统一管理。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。 2 4 2p d m 系统的基本特征一开放与集成 作为企业产品管理的核心，p d m 系统应当是一个开放性的系统，开放主要 包括数据的开放、功能的丌放和系统建模方法的开放，开放性主要表在可移植 性、可扩展性、互操作性、可裁剪性等方面。 集成是p d m 系统的基础功能。所谓集成是指p d m 系统提供的一组机制， 使之能够和其它软件工具和系统协调工作。从系统之间的关系看集成可以分为 三个层次：工具的集成、信息的集成和应用的集成。 2 5 开发技术及工具简介 2 5 1u m l u m l 统一模型语言已成为事实上的标准建模语言。我们开发主要使用 u m l 九种框图中的三种：用例框图、类框图、顺序框图。 第2 章p h o s p h o l p d m 技术介绍 2 5 2e j b e j b 是个分布式组件模型，可以开发安全的、可伸缩的、事务性的多用户 组件。简单地说，e j b 是包含业务逻辑的可复用软件单元。e j b 的类型分为三 类：会话b e a n ( s e s s i o nb e a n s ) 、实体b e a n ( e n t i t yb e a n s ) 、消息驱动的b e a n ( m e s s a g e - d r i v e nb e a n s ) ( 1 ) 会话b e a n 顾名思义，会话b e a n 的寿命与所有客户会话的寿命一样长， 即在这个客户交互期间有效。会话b e a n 根据会话期间是否维护状态分为无状态 会话b e a n 和状态会话b e a n 。 ( 2 ) 实体b e a n 用于映射基础数据库表格，生成数据库的对象视图，实体 b e a n 总是状态b e a n 。实体b e a n 根据谁负责同步b e a n 状态( 实例变量值) 与 基础数据库而进行分类为容器管理的持久性( c m p ：c o n t a i n e r - m a n a g e d p e r s i s t e n c e ) 和b e a n 管理的持久性( b m p ：b e a n m a n a g e dp e r s i s t e n c e ) 。 ( 3 ) 消息驱动的b e a n 是实现一些业务逻辑的消息使用者。b e a n 在所选 q u e u e 或t o p i c 中注册，用以实现m e s s a g e l i s t e n e r 接口，并等待异步消息到达。 f 1 2 l 1 3 1 2 5 3j n dl j 2 e e 平台中的j a v a 命名与目录接口( j n d i ：j a v an a m i n ga n dd i r e c t o r y i n t e r f a c e ) a p i 的作用有两个方面。第一，它提供了对l d a p 、n o v e l ld i r e c t o r y s e r v i c e s 与n e t s c a p ed i r e c t o r ys e r v i c e s 之类目录服务资源进行标准操作的方法； 第二，j 2 e e 应用程序利用j n d i 查找生成e j b 等所使用的接口和j d b c 连接。 2 5 4r mi l | 0 p r m i i i o p 协议是两层之间通信的协议。远程方法调用( r m i ：r e m o t em e t h o d i n v o c a t i o n ) 是分布式对象应用程序中的主要机制之一，可以用接口定义远程对 象，然后像本地对象一样调用这些远程对象的方法。r m i i i o p 是i n t e r n e to r b 间协议( i i o p ：i n t e m e ti n t e r - o r bp r o t o c 0 1 ) 基础上的r m i 扩展，可以定义支持 o m g 映射和o r b ( o r b ：o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 的任何语言实现的任何远程 对象的远程接口。 北京工业大学工学硕士学位论文 2 6 本章小结 本章主要对p h o s p h o r p d m 的技术进行描述，分析介绍p d m 的体系结构、基 本功能、应用领域等，以及在进行集成时会用到的一些开发技术及工具。为后 续的分析设计3 c 与p d m 在数控技术中的运用奠定基础。 第3 章c a d c a p p c a m 集成框架的需求分析 第3 章c a d c a p p c a m 集成框架的需求分析 3 1 c a d c a p p c a m 三者之间的相关性 以下从本人从事的数控技术方向角度分析3 c 之间的相关性。 2 1 世纪，人类己迈入了一个知识经济快速发展的时代，传统的制造技术和 制造模式正发生质的飞跃，先进制造技术在制造中正逐步被应用，并推动制造 业的发展。 近年来，j