（机械制造及其自动化专业论文）pdm中的产品配置技术研究与系统开发.pdf

一 at h e s i si nm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r ea n da u t o m a t i o n p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nt e c h n o l o g y r e s e a r c h a n d s y s t e md e v e l o p m e n t i np d m b yy a n gx i n t a o s u p e r v i s o r ：v i c ep r o f e s s o rs h uq i l i n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y f e b r u a r y2 0 0 8 舢0川3稆 舢8 舢1舢y h _ l 一 ； ltl 独创性声明 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的地方外，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。 i n 一、， 学位论文作者签名：水勿，科谪 日 期：舸，多 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学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、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： ，lr 东北大学硕士学位论文摘要 p d m 中的产品配置技术研究与系统开发 摘要 面对全球化浪潮和个性化买方市场的冲击，快速高效的市场反映能力逐步成为企 业克敌制胜的关键。p d m ( 产品数据管理) 是一种管理产品整个生命周期内所有与其 相关的信息和过程的技术，是新时期下提高企业产品开发管理水平的有效手段。是实 现企业信息集成的关键，是企业向分布化、集团化和专业化，以及异地制造、动态联 盟、虚拟企业等新的企业组织和合作方式发展的基础。 产品结构与配置管理是p d m 系统的重要功能模块，也是p d m 系统与其他应用系 统集成的接口。它横跨产品生命周期，主要负责产品数据组织与管理。为了有效地管 理和维护这些庞杂的产品数据资源，必须建立完善的产品信息数据模型。 首先本文对p d m 的产生、发展、功能和应用进行了阐述，并对产品结构和配置 管理研究进展和意义进行了论述，并在此基础上对产品结构和配置管理有关基础知识 进行了论述和剖析。 接着详细介绍了产品结构与配置管理系统的分析与设计：产品结构和配置模型的 建立、产品配置规则和配置优先级的设计和实现、系统的体系结构和运行环境和在此 基础上实现的系统的主要功能，进而实现本系统的总体描述。 然后应用s o l i d w o r k s 二次开发技术，研究并实现了s o l i d w o r k s 模型信息的提取技 术，包括零件模型的属性信息提取和装配体模型的组成零部件及其结构层次关系的提 取。并在此基础上，根据实际情况，对产品配置规则和配置优先级进行了分析和设计。 结合上述有关技术，以变速箱为例，开发了一个产品配置与管理系统，本系统主要实 现了产品结构管理和产品配置管理以及b o m 信息的选择输出。 最后论文介绍了p d m 系统与c a d 系统应用集成技术的发展和三种集成方法，并 分析了本系统与s o l i d w o r k s 系统的集成流程，实现了本系统与s o l i d w o r k s 系统的紧密 集成。 关键词：p d m ：产品结构树；产品结构与配置管理；配置规则；配置优先级；b o m ： 集成 i i 幡 n p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nt e c h n o l o g yr e s e a r c ha n ds y s t e m d e v e l o p m e n ti np d m a bs t r a c t w i t ht h es h o c kw a v e so fg l o b a l i z a t i o na n di n d i v i d u a l i z a t i o no fb u y e r s m a r k e t s ，t h e r a p i da n de f f i c i e n tr e f l e c tc a p a b i l i t yi sg e t t i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti ne n t e r p r i s e 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 yt om a n a g ep r o d u c t r e l a t e di n f o r m a t i o na n d p r o c e s s e st h r o u g h o u tt h el i f e c y c l eo fp r o d u c t i ti sn o to n l yt h e e f f i c i e n tw a yt oi m p r o v et h e l e v e lo fp r o d u c td e v e l o p i n gm a n a g e m e n td u r i n gt h el a t e s tp e r i o d ，a n dt h ee s s e n t i a le l e m e n t o fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nf o re n t e r p r i s e ，b u ta l s ot h ef o u n d a t i o n f o ri m p l e m e n t i n gt h e d i s t r i b u t e d ，i n t e g r a t e d ，p r o f e s s i o n a le n t e r p r i s ea n d f o rf o r m i n gt h en e wo r g a n i z a t i o ns t y l e s u c ha sm u f t i a r e am a n u f a c t u r e ，d y n a m i cu n i o n ，v i s u a le n t e r p r i s e p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n ta n dp r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t a r eb o t h i m p o r t a n tf u n c t i o nm o d u l e so fp d ms y s t e m ，a n da r eb o t hi n t e r f a c e sf o ri n t e g r a t i n gw i t h o t h e ra p p l i c a t i o ns y s t e m s i tb e s t r i d ep r o d u c tl i f ec y c l e ，w i t hr e s p o n s i b i l i t yf o rp r o d u c td a t a o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n t t oe f f e c t i v e l ym a n a g ea n dm a i n t a i nt h e s en u m e r o u sa n d j u m b l e dp r o d u c td a t ar e s o u r c e s ，ap e r f e c tp r o d u c ti n f o r m a t i o nm o d e lm u s tb e f o u n d e d i nt h i st h e s i s ，a tt h ef i r s tt i m e ，p d m ss t a r t ，d e v e l o p m e n t ，f u n c t i o n sa n ds u p p l e m e n t w a se x p a t i a t e d a n dp r o d u c t i o ns t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n tr e s e a r c he v o l v e a n dm e a n i n gw a se x p a t i a t e d a st h eb a s i co ft h e m ，d i s c u s sa n da n a l y s i sb a s i ci n f o r m a t i o n r e l a t e dt op r o d u c t i o ns t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t a tt h cs e c o n dt i m e ，p a r t i c u l a ri n t r o d u c et h ea n a l y s i sa n dd e s i g no fa b o u tp r o d u c t i o n s t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ：p r o d u c t i o ns t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o n m o d e li sp u tf o r w a r d 、p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nr u l ea n dc o n f i g u r a t i o np r i o r i t yi sd e s i g n e da n d r e a l i z e d 、t h es y s t e mf r a m ea n df u n c t i o ne n v i r o n m e n t ，a n da l s ot h em a i ns y s t e mf u n c t i o n w h i c hi sr e a l i z e do nt h eb a s i co ft h e m b e c a u s eo ft h e m ，r e a l i z e t h es y s t e mt o t a l d e s c r i p t i o n a tt h ct h i r dt i m e ，t h es y s t e mr e a l i z e dt h ef u n c t i o nd i s t i l l i n gs o l i d w o r k sm o d e l s a t t r i b u t e ，i n c l u d i n gd i s t i l l i n gp a r t a t t r i b u t ea n dd i s t i l l i n ga s s e m b l es t r u c t u r e ，w i t h s o l i d w o r k s ss e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y a n da st h eb a s i co ft h e m ，a c c o r d i n gt o t h ea c t u a li n s t a n c e ，p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nr u l ea n dc o n f i g u r a t i o np r i o r i t yi sa n a l y z e da n d d e s i g n e d 舡t h cs a m et i m ec o m b i n ew i t ht h ep r e v i o u sr e l a t e dt e c h n o l o g y , t a k ee x a m p l ef o r g e a r b o x ，d e v e l o pap r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hi sm a i n l yr e a l i z e i i i 1 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n ta n dp r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta n de l e c t e do u t p u t a b o u tb o mi n f o r m a t i o n a tl a s t ，t h et h e s i sr e c o m m e n d e dt h ed e v e l o p m e n to fa p p l yi n t e g r a t et e c h n o l o g ya n dt h e s e v e r a lm e t h o d so fi n t e g r a t i o na n da b o u tp d ms y s t e ma n dc a ds y s t e m ，a n da n a l y s i st h e i n t e g r a t i o nf l o wa b o u tt h es y s t e ma n ds o l i d w o r k ss y s t e m ，r e a l i z et h et i g h t n e s si n t e g r a t i o n o ft h es y s t e ma n ds o l i d w o r k ss y s t e m k e y w o r d s ：p d m ：p r o d u c ts t r u c t u r et r e e ；p r o d u c ts t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ： c o n f i g u r a t i o nr u l e r ：c o n f i g u r a t i o np r i ；b o m ：i n t e g r a t i o n 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1p d m 的产生和发展1 1 1 1p d m 的产生和概念1 1 1 2p d m 的功能分析一2 1 2p d m 的应用现状和发展趋势4 1 3 产品配置管理研究近况5 1 4 研究内容及章节安排一6 1 5 本章小结7 第二章p d m 中产品结构与配置管理8 2 1 产品结构与配置管理概述8 2 2 产品结构管理9 2 2 1 产品结构管理的概念9 2 2 2 产品结构管理的目标和功能1 0 2 3 产品配置管理1 3 2 3 1 产品配置的概念和目的1 3 2 3 2 产品结构视图管理1 4 2 3 3 产品结构模型的精确配置和非精确配置1 5 2 4 本章小结1 6 第三章p d m 中产品配置系统分析和设计18 3 1 产品结构与配置管理建模1 9 3 1 1 建立产品模型2 0 3 1 2 产品结构与配置管理的对象模型2 1 3 1 3 产品结构与配置管理的数据模型2 2 3 2 产品配置规则2 4 3 2 1 产品配置规则细述2 4 3 2 2 产品配置规则的分析和实现2 7 3 2 3 产品配置管理的实现形式2 9 3 2 4 产品配置优先级管理3 2 3 3 数据库设计3 3 v 东北大学硕士学位论文目录 3 3 1 数据库技术的发展3 3 3 3 2 数据库管理系统的选择3 4 3 3 3 数据库访问技术的选择3 5 3 3 4 数据表的建立3 6 3 4 系统的体系结构3 7 3 5 系统的运行环境和总体描述3 8 3 5 1 系统的运行环境和描述3 8 3 5 2 系统的主要功能4 0 3 6 本章小结4 1 第四章产品结构与配置管理的系统实现一4 2 4 1s o l i d w o r k s 二次开发关键技术的研究4 2 4 1 1s o l i d w o r k s 二次开发接口a p i 对象4 2 4 1 2d l l 动态链接库4 3 4 1 3 本文s o l i d w ，o r k s 二次开发方法4 4 4 2 产品结构管理一4 4 4 2 1 系统登陆4 5 4 2 2 产品管理4 6 4 2 3 产品结构树4 8 4 1 4 对产品结构树及其相关的操作5 l 4 3 产品配置管理5 3 4 3 1 配置基本信息管理5 3 4 3 2 配置规则管理5 4 4 3 3 产品配置过程管理5 5 4 4 配置b o m 管理5 6 4 4 1b o m 的定义极其分类5 6 4 4 2b o m 表的管理和输出5 6 4 5 本章小结5 7 第五章系统的集成5 9 5 1p d m 系统与c a d 系统的集成5 9 5 1 1p d m 系统与c a d 系统的应用集成技术的发展5 9 5 1 2p d m 系统与c a d 系统的应用集成模式6 0 5 2 本系统与三维软件s o l i d w o r k s 系统的集成一6 3 5 2 1 本系统与s o l i d w o r k s 系统的集成流程6 4 5 2 2 系统集成的方法和实现6 5 5 3 本章小结一6 6 v i 东北大学硕士学位论文 目录 第六章结论与展望6 7 6 1 结论6 7 6 2 展望6 7 参考文献6 9 致谢7 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论弟一早珀下匕 1 1p d m 的产生和发展 1 1 1p d m 的产生和概念 计算机技术在企业中的广泛应用，对提高企业的产品研发能力，增强企业的竞争 力发挥了积极的作用。但是在应用c a d ( 计算机辅助设计) 、c a m ( 计算机辅助制造) 、 c a p p ( 计算机辅助工艺规划) 、c a e ( 计算机辅助工程) 等c a x 技术的过程中产生 了大量的数据( 设计文档、工程图纸、n c 程序、工艺规程) ，出现“信息爆炸”的趋势。 并且由于企业缺乏整体性整合的思想，造成信息沟通与协调障碍，出现“信息孤岛”现 象。如何对这些信息进行有效的管理和共享，是企业迫切需要解决的问题。虽然近年 来也产生了许多先进的制造技术和管理理念，出现了敏捷制造( a m ) 、工程信息管理 ( e d m ) 、并行工程( c e ) 、制造资源规划( m r p i i ) 、全面质量管理( t q m ) 等管理 模式，从不同程度上使企业的竞争能力得到了一定程度的提高，但是，这些理念和技 术仍未能完全解决企业在产品研发和生产过程中信息共享程度低、数据传递速度慢、 业务数据难以集成、管理水平落后等问题，不过这些技术和策略为p d m 的产生做好 了准备【1 羽。 p d m 技术是以软件为基础，管理与产品相关的信息( 包括电子图档、数字化文件、 数据库记录等) 和所有与产品相关的过程( 包括审批发放过程、工程更改过程、一般 工作流程等) 的技术，它定位为面向制造企业，以产品为管理核心，以数据、过程和资 源为管理信息的三大要素，它提供产品全生命周期( 包括市场需求调研、产品开发、 产品设计、销售、售后服务) 的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立 一个并行化的协作环境。即：p d m 不仅管理与工程设计相关领域内的信息，而且它可 以覆盖到整个企业中从产品的市场需求分析、设计、制造、销售、服务直到维护等整 体生命周期过程中的所有信息。p d m 最早出现于八十年代初期，目的是为了解决大量 工程图纸、技术文档以及c a d 文件的计算机化的管理问题，后来逐渐扩展到产品开 发中的三个主要领域：设计图纸和电子文档的管理、材料报表( b o m ) 的管理以及与 工程文档的集成、工程变更请求指令的跟踪与管理。无论在国内，还是在国外，p d m 的发展都非常迅速，得到了企业界的高度重视，不但在机械、电子、航空航天等制造 领域获得了较普遍的应用，还逐渐应用于非制造业( 如交通、商业和电子出版等) 领 域。p d m 技术正逐渐成为支持企业过程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e o r g a n i z e ，b p r ) 、并 行工程、c l m s 工程等系统工程的使能技术。同时，随着世界市场形势的激烈变化， 市场对产品的开发周期和上市时间、产品质量、产品成本和增值服务( 即t 、q 、c 、 】 东北大学硕士学位论文第一章绪论 s 指标) 等提出了较高的要求【6 1 。p d m 集成框架在企业中的应用建立起了各种信息管 理模式的桥梁，解决了由于c a x 技术应用造成的“信息孤岛”问题。为企业的产品管理 模式的创新提供了新的契机，促进了企业研发创新的持续性发展。p d m 的实施为企业 发展带来了诸如以下好处门： ( 1 ) 提高设计效率，缩短上市时间。 ( 2 ) 提高设计与制造的准确性和一致性。 ( 3 ) 更好的管理工程变更。 ( 4 ) 更好的控制项目。 ( 5 ) 促进全面质量管理。 1 1 2p d m 的功能分析 p d m 的功能按照功能模块的方式划分，主要有以下功能：文档和电子资料室的管 理、产品结构与配置管理、工作流程管理、零件分类及检索功能、项目管理以及系统 的定制和集成、电子化协作、扫描与成像管理等功能。下面就几个基本的p d m 功能 阐述一下。 ( 1 ) 文档管理及电子资料室管理 p d m 系统中的文档管理用以取代人工方式的档案管理，使用方便、快捷、安全地 存取、维护及处理各种有关产品的文档，如从设计阶段产生的a u t o c a d 图纸的数据 文件、3 d 实体造型的数据文件、c a e 的分析报告，到制造阶段可能产生的变更单等， 都是文档管理的对象。 电子资料室( d a t av a u l t ) 是p d m 的核心，它一般建立在关系型数据库系统的基 础上，主要保证数据的安全性和完整性，并支持各种查询和检索功能。通过建立在数 据库之上的相关联指针，建立不同类型的或异构的产品数据之间的联系，实现文档的 层次与联系控制。用户可以利用电子资料室来管理存储于异构介质上的产品电子文档。 电子资料室通过权限控制来保证产品数据的安全性，面向对象的数据组织方式能够提 供快速有效的信息访问，实现信息透明、过程透明，而无需了解应用软件的运行路径、 安装版本以及文档的物理位置等信急。所有描述产品、部件或零件的数据都由p d m 统一管理，自动集中修改。 ( 2 ) 产品结构与配置管理 产品结构与配置管理( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t ，p s m ) 以电子资料室为底层 支持，以材料清单( b i l lo fm a t e r i a l ，b o m ) 为组织核心，把定义最终产品的所有工程 数据和文档联系起来，对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理。产品对象之 间的联系不仅包括产品、部件、组件、零件之间的多对多的装配联系，而且包括其已 有的相关数据，如制造数据、成本数据、维护数据等。产品配置管理能够建立完善的 b o m 表，实现其版本控制，高效、灵活地检索与查询最新的产品数据，实现产品数 2 - 正- 东北大学硕士学位论文第一章绪论 据的安全性和完整性控制。嚏，。 w 。，、；? 产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配 置，并且对应不同阶段的产品定义，生成相应的产品结构视图，如设计视图、装配视 图和工艺视图等。 ( 3 ) 工作流程管理 工作流程管理( w o r k f l o wo rp r o c e s sm a n a g e m e n t ) 主要实现产品设计与修改过程 的跟踪与控制。包括工程数据的提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、自动通 知控制等。它是项目管理的基础，主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生什么、 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。修 改后的产品数据经提交、审批及最后登记变为新版本的产品数据。这一模块为产品开 发过程的自动管理提供了保证，并支持企业产品开发过程重组，以获得最大的经济效 益。工作流程管理包括审批流程管理和更改流程管理。 ( 4 ) 分类及检索功能 p d m 系统需要管理大量的数据，为了较好地建立、使用与维护这些数据，p d m 系统提供了快速方便的分类技术。通过与面向对象技术相结合，将具有相似特性的数 据与过程分为一类，并赋予一定的属性和方法，使用户能够在分布式环境中高效地查 询文档、数据、零件、标准元件、过程等对象。分类功能是实现快速查询的支持技术 之一。常用的分类技术有：使用智能化的零件序号、成组技术、搜索检索技术、零件 建库技术。 ( 5 ) 项目管理 项目管理是在项目实施过程中实现其计划、组织、人员及相关数据的管理与配置， 进行项目运行状态的监视，完成计划的反馈。项目管理是建立在工作流程管理基础之 上的一种管理。 ( 6 ) 与其他应用系统的集成 p d m 系统是连接企业各个业务部门的信息平台与纽带，企业的各种应用系统 ( c a x 、e r p 、s c m 、c r m 等) 都通过p d m 系统进行连接和集成。并且集成可以分 为三个层次，即应用封装模式、接口集成模式和紧密集成模式。 以上介绍了p d m 系统应具各的功能。到目前为止，还没有一个商用p d m 软件拥 有上述全部功能，其中有的功能构件还有待于进一步发展和完善。但是，一般p d m 系统都包括文档管理、产品配置管理及工作流程管理等最基本的功能，能对产品的整 个生命周期进行完整的描述和控制，p d m 在企业中的作用已经普遍为大家所认同。况 且随着近年来计算机和网络技术的迅猛发展，p d m 功能也日益成熟，国内外一些企业 正逐步将产品数据管理作为支持产品开发、经营管理、流程重组的企业级的集成环境， 以保持并增强企业的竞争能力。 3 - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2p d m 的应用现状和发展趋势 p d m 技术经过近二十年的发展，日渐成熟，其产品一般可以分为四个发展阶段： 第一代p d m 产品大多是由各c a d 供应商推出的配合c a d 产品的p d m 系统，主要 局限在工程图纸、技术文档以及c a d 文件的计算机管理问题；第二代专业的p d m 产 品可以实现企业级的信息集成和过程集成；出现了许多新的功能，如对产品生命周期 内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和 工程更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和 开放程度也有了较大的提高。代表产品主要有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 、i b m 公司的p m 、s m a r ts o l u t i o n 公司的s m a r tt e a m 等；第三代的p d m 是根 据1 9 9 7 年2 月o m g 组织公布的p d me n a b l e r 标准草案推出的p d m 产品，它是一个 完全建立在i n t e r n e t 平台，c o r b a 和j a v a 技术基础上的，基于分布式计算框架的， 做到了与计算机软硬件平台无关和用户界面的统一，支持以“标准企业职能”和“动态企 业”思想为中心的新的企业信息分析方法。第三代p d m 以p t c 公司的w i n d c h i l l 和 e m a t r i x 为代表；第四代p d m 是以产品创新为焦点的p d m ，客户在追求产品质量的同 时，对产品的个性化也提出了越来越高的要求，产品需求增长速度过快，产品生命周 期缩短等迫使产品的开发模式急需创新。为了适应企业的大规模定制，提高零件的标 准化、模块化以及产品的系列化和柔性化的程度，这又导致了对产品全生命周期的管 理p l m 的产生。这种新的管理模式成为企业参与全球竞争的一种战略性方法1 2 ，8 l 。 随着p d m 系统在国外的成功应用，p d m 在国内也逐渐受到重视。国内从9 0 年 代初开始了p d m 的研究与应用。主要依赖各大高校或科研院所的研究力量，在某种 程度上吸取国外厂商的一些先进技术和经验。一些较有实力的公司如清华埃克斯特， 武汉华中的开目、武汉天喻公司的i n t e p d m 、沈阳欧磊科技有限公司的s m a r g r o u p 等。目前，沈飞、宝钢、海尔、长虹等国内一批企业已经开始采用p d m 技术来增强 企业的竞争能力l 引。 ， 随着计算机和网络技术的发展以及企业竞争的加剧，新的管理模式不断涌现，这 些都要求对具有跨平台集成功能的p d m 系统提出了新的要求，目前p d m 系统具有 以下几种发展趋势i 钆1 5 j 。 ( 1 ) 应用系统的封装 p d m 作为c i m s 应用系统的集成框架，要能够集成不同环境下的应用系统。由对 象管理组织( o m g ) 制订的c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u i r eb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 技 术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。通过c o r b a 规范以增强p d m 系 统的可扩展性和其他系统的集成能力，已经成为评定p d m 系统是否成功的标准之一。 ( 2 ) w e b 使能技术 i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的发展和普及已经对企业信息化的开发和应用产生巨大的冲 4 东北大学硕士学位论文第一章绪论 击。传统的c s 模式具有强太的数据操作和事物处理能力，而b s 具有客户端界面统 一，可跨平台，便于安装、维护等优点，所以c s 和b s 混合是p d m 系统较理想的 应用模式。 ( 3 ) 面向对象技术的应用及信息模型的标准化 面向对象技术在p d m 系统中的运用，增强了系统的开放性。在p d m 系统中， 信息模型的标准化为不同系统之间信息交换带来方便，如s t e p ( s t a n d a r df o rt h e e x c h a n g eo fp r o d u c tm o d e ld a t a ) 标准。 ( 4 ) p d m 与m r p i i 以及e r p 的功能渗透 p d m 与m r p i i 以及e r p 分别服务于工程设计与生产制造，两者的桥梁为b o m 表，通过集成，互为补充，构成完整的企业信息系统。另外，它们在功能上又互相渗 透。 ( 5 ) 过程管理与配置管理功能的强化 为了适应产品设计与制造过程中复杂过程变化的需要，各厂商竟相开发出独立的 工作流程管理模块，且功能不断变强，以满足工程更改、并行化设计所必需的过程管 理的需要。以配置管理为核心，将数据管理、工作流程管理与变更控制集于一体，形 成更为强大的p d m 系统。 ( 6 ) p d m 产品层次化、行业化和客户化的发展 p d m 系统的实施是一项复杂的系统工程，不同规模、不同发展阶段的企业对p d m 系统有不同程度的需要；p d m 产品应当更好地支持客户化开发，对于从模型的改变、 功能模块的开发到配置的整个流程要有很好的支持。 1 3 产品配置管理研究近况 产品配置管理是随着产品的系列化和客户化生产而出现的，它以企业零部件库作 为底层支持，以系列化产品的相关数据作为管理对象，以产品的物料清单为核心，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。产品配置管理涵盖了产品的各个阶段，管理范围包括产 品的需求分析、策划阶段、开发阶段、生产准备、制造、售后服务等阶段，并作为企 业电子商务框架的一部分支持e r p 、s c m 、c r m 等系统。制造企业经过多年的积累， 形成许多满足不同层次用户需求的产品系列或产品族，生产时根据客户的具体要求进 行生产。客户的每种不同要求就形成了该产品的一个具体配置，这些配置信息对产品 的系列化、追踪产品的变化等非常重要。 近年来，对产品结构和配置管理方面的研究正成为一个新的热点，从事这方面的 应用研究的国内外公司主要有武汉天喻、清华同方、e d s 公司、u g 公司、c v 公司、 i b m 公司、s d r c 公司，p t c 公司等【1 6 1 们。 武汉天喻公司的产品i n t e p d m 的产品配置管理功能为：实现在产品结构上进行配 5 东北大学硕士学位论文第一章绪论 置，生成具体产品的配置b o m 表；定义零部件之间的互换、替换、可选和冲突等关 系，定义产品配置规则，根据配置规则自动生成产品的配置；实现对b o m 表的进行 分类、汇总、统计等不同处理以及配置有效性的管理。 美国e d s 公司的i m a n ( i n f o r m a t i o nm a n a g e r ) 的产品结构管理模块i m a m p s m 是基于配置管理的产品结构管理模块。p s m 通过b o m 的浏览功能修改和控制产品结 构，b o m 实际上描述了除几何信息以外的产品的全部信息。p s m 通过c a d 几何模型、 各种分析结果、加工程序和文本说明来描述b o m 结构间的关联。同时，还提供各种 有效性管理，如根据日期、系列号、供应商的供应能力等制定不同的规则，以便于组 织生产。 o p t e g r a 是美国c v 公司的p d m 软件产品。它的产品数据管理模块为整个企业环 境提供了全面的产品配置管理手段。产品配置涉及到的数据包括工程设计、生产制造、 维修服务、采购供应和市场销售等部门的数据。企业中的各个部门都能从中获取统一 的b o m 。 ， 美国s d r c 公司的m e t a p h a s e 是一个企业级的p d m 系统。它的产品结构管理器 ( p s m ) 捕捉工程材料明细表的信息，可以生成、查看和操作图形方式下正在设计的 产品结构。 i b m 公司的p r o d u c t m a n a g e r ( p m ) 是产品数据管理应用软件。它的产品结构管 理模块着眼于产品的定义数据、产品结构、性能和变量以及有效性的确定和维护。产 品结构浏览器可使用户用锯齿形的图形化界面查看材料清单及有关产品定义数据。 归纳这些产品的产品结构管理p s m 功能来说，一般都能实现对产品本身的结构和 数据的维护，能组织一切与产品相关的数据。产品结构管理p s m 除了用来维护产品本 身的构成关系以外，还能为设计活动提供支持。如何提供产品快速配置和个性化定制， 如何有效、全面地建立和定义产品结构之间的约束条件及决策信息是产品结构和配置 管理需要解决的重要问题。由于p d m 系统中的产品结构是和设计过程紧密相关的， 而设计的目的是形成以一定的产品结构满足用户需求的产品，产品的设计过程是一个 动态并不断反馈的过程，所以产品结构的形成是随着设计过程的不断推进而不断完善 的过程，产品结构的形成和设计过程的进行是相辅相成的。 1 4 研究内容及章节安排 论文研究的主要内容： ( 1 ) s o l i d w o r k s 模型信息的提取。该部分内容包括产品结构树的生成、零部件属 性信息的提取以及装配体零部件及其层次关系的提取等，主要应用s o l i d w o r k s 二次开 发技术来完成。 ( 2 ) 基于s o l i d w o r k s 的产品结构管理，不仅实现产品通用结构树的一系列操作， 而且实现装配体零部件信息的浏览、修改和删除等操作，来完成系统产品结构管理模 6 东北大学硕士学位论文第一章绪论 块的开发。鲰f ( 3 ) 在产品结构管理的基础上，通过对产品配置规则和配置优先级别的设置、修 改等操作，实现产品配置的添加、查询、删除和属性修改功能，进而配置出满足某种 要求的产品。 ( 4 ) 产品结构与配置管理系统中b o m 表的输出，在本系统中实现符合一定条件 的b o m 表的输出。 ( 5 ) 系统集成。p d m 系统与c a d 系统的集成，并在此基础上研究产品结构与配 置管理系统和s o l i d w o r k s 系统的集成方法，并实现二者的有效集成。 论文的章节安排： 第一章：绪论，从介绍p d m 入手，首先介绍p d m 的产生背景和功能，其次介绍 p d m 的应用现状和发展趋势，最后介绍产品配置管理研究近况。 第二章：首先对p d m 中产品结构和配置管理进行概述，然后介绍产品结构管理 有关知识，最后在产品结构管理的基础上介绍产品配置管理。 第三章：产品结构与配置管理系统的分析与设计。详细论述了产品结构与配置管 理建模和产品配置规则的有关知识，并介绍了本系统的体系结构和运行环境，以及在 此基础上的本系统的主要功能。 第四章：产品结构与配置管理系统的系统实现实例。 第五章：系统的集成，首先介绍数据库技术的发展和应用，然后介绍了p d m 系 统与c a d 系统的集成，最后结合以上两方面实现了本系统与s o l i d w o r k s 系统的紧密 集成。 第六章：总结与展望。 1 5 本章小结 信息技术的发展促进了制造业的发