（机械设计及理论专业论文）基于产品结构的信息集成研究与开发.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 产品开发过程中的各阶段都会产生大量的数据和信息，由于各部门之间缺乏有效集 成，阻碍了信息的交流和传递，使企业很难做到对产品开发全过程的高效管理。p d m 是管 理所有与产品相关的信息与过程的技术，必须与其他系统进行有效集成才能使企业产品 开发实现全面的计算机自动化管理。 本文通过对企业产品开发中信息集成需求的分析，指出了现有信息集成方案的不足， 并对以p d m 系统为集成平台的企业信息化整体解决方案的集成框架进行了研究。 企业产品开发过程中信息集成的主要内容是产品结构信息，详细描述产品结构信息 是保持集成系统中的数据信息正确性和一致性的关键；为此，本文对产品结构及产品结 构模型进行了详细的分析和研究，提出了产品数据多视图集成机制和一种新的产品数据 视图的生成方法，为系统间数据的集成奠定了基础。 产品开发过程中的信息集成是企业顺利进行后续阶段生产制造的重要环节，也是目 前大多数制造型企业的迫切需要。本文针对f d m 与c a d 系统现有集成方案的不足，提出 了将p d m 系统的本地工作区嵌入到c a d 系统进行紧密集成的方案，使本地机上的应用工 具能充分利用p d m 提供的服务管理本地数据；同时对p d m 与c a p p 系统进行b o m 数据集成 的过程及与e r p 系统集成的两种方案进行了研究。 针对集成系统i n t e c a d i n t e c a p p i n t e p l m 在日海公司实施过程中遇到的一些实际问 题，提出了具体的解决方案；通过集成系统的实施为该公司的产品开发、项目管理及人 员组织等建立了一个高效的计算机自动化管理环境。 最后，本文介绍了i n t e p l m 系统的部分组件和软硬件运行平台，同时给出了产品结 构管理、集成系统部分运行实例。 关键词：产品结构，信息集成，b o m 视图，协同设计 i 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = ；= ；目目e = = _ = e = = 目= _ = = j _ ： l o t so fd a t ao ri n f o r m a t i o ni sp r o d u c e dd u r i n ge a c h p h a s eo fp r o d u c td e v e l o p m e n t a n d d e , v e r y a n d e x c h a n g e o f i n f o r m a t i o ni sb r o k e nd o w nb e c a u s eo f n oe f f i c i e n t i n t e g r a t i o na m o n g d e p a r t m e n t s ，w h i c hm a k e se n t e r p r i s e sl a c ko f g o o dm a n a g e m e n tf o rp r o d u c td e v e l o p m e n tp d m m u s t i n t e g r a t ew i t h o t h e rs 0 1 r a r es y s t e m sa sa t c c t m o l o g yo f p r o d u c td a t am a n a g e m e n t s ot h a t c o m p u t e r a u t o m a t e dm a n a g e m e n ti ne n t e r p r i s e sc a r lb er e a l i z e d t h et h e s i si n d i c a t e st h ep r o b l e m so fe x i s t i n gi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o np r o j e c t s a n d r e s e a r c h e sai 1 1 t e 掣a t e df l a m eo ft h ew h o l ep m j e c tf o re n ：【e r p r i s e si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t b a s e do n p d m ，b ya n a l y 五n g 哪i s e sr e q u i r e m e n t o f i n f o r m a t i o ni n t 唧t i o n d u r i n gp r o d u c t d e v e l o p m e n t p r o d u c ts t r u c t u r e d a t ai sm a i nd a t ao fi n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nd u r i n gp r o d u c t d e v e l o p m e n t , a n d i ti s v e r yi m p o r t a n t t od e s c r i b e p r o d u c t s t r u c t u r ed a t as ot h a t p r o d u c t i n f o r m a t i o ni ni n t e g r a t e ds y s t e m sc a nb e c o r r e c ta n d c o n s i s t c n l s o ，t h ei n t e g r a t i o nm e c h a n i s m o f m u l t i - v i e w sa n dan e wm e t h o dt op r o d u c ep r o d u c td a t av i e w si sp u tf o r w a r db ya n a l y z i n g p r o d u 吐s t r u c t u r ea n dp r o d u c t s t r u c t u r em o d e li nd e t a i l , w h i c hi sab a s i so f i n t e g r a t e ds y s t e m s t h ei n f o r m a t i o ni n t a g r a f i o ni nt h ep r o c e s so f p r o d u c td e v e l o p m e n ti sak e ys t e pf o rf u t u r e m a n u f a c t u r eo fm o s t l ye n t e r p r i s e s t h et h e s i sp u t sf o r w o r dt h ep r o j e c to fl o c a lw o r k s p a c f i w o r k i n gi n c a ds y s t e m sf o rt h ep r o b l e m so fe x i s t 啦i n t e g r a t i o np r o j e c t so fc a da n d p d m ，w h i c hi l a k e sa p p l i c a b l et o o l s i nl o c a lc o m p u t e r sm a n a g el o c a ld a t ae f f i c i e n t l yw i t h s e r v i c e sp r o v i d e db yp d m ；a n dl ：s e a r e h e st h eb o mi n t e g r a t i o no fp d m a n dc a p pa n dt w o p r o j e c t s t oi n t e g r a t ew i t he r r f o rt h ep r o b l e m sm e td u r i n gi n t e c a d i n t e c a p p n t e p l m si m p l e m e n t a t i o ni ns u n s e a c o , t h et h e s i sp r o v i d e sw h o l er o s o l u t i o n s a n d s e t s u pac o m p u t e ra u t o m a t e dm a n a g e m a n t e n v i r o n m e n tf o ri t sp r o d u c td e v e l o p m e n t , p r o j e c tm a n a g e m e n t a n d e m p l o y e e so r g a n i z a t i o n s f i n a l l y , t h es o r w a r e a n dh a r d w a r er e q u i r e m e n t sa n ds o m em o d u l e st or u nt h i ss y s t e ma r e d e s c r i b e d m e a n w h i l e , s o m ee x a m p l e so fi n t e p l ma n di n t e g r a t i o ns y s t e ma r ei n t r o d u c e dt o e x e m p l i f y t h eo v e r a l ls y s t e ms t r u c t u r e k e y w o r d s ：p r o d u c t s t r u c t u r o ，i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n , b o mv i e w , c o o p e r a t i v ed e s i g n 华中科技大学硕士学位论文 ； = = = = = = = e = = = 目= = = = ；= = = ；= = ；= ；自： i 绪论 i i 课墨的来源、目的和意义 信息技术的发展推动着全球化“知识经济”时代的到来，也促使制造业从以设备密 集型为特征的工业时代转变为以信息密集型为特征的工业时代。因此制造企业的经营观 念和对制造系统的要求发生了重大改变，迫使人们从不同角度重新认识和研究制造行业 的新模式与新哲理。 许多西方发达国家和新兴工业国家针对2 1 世纪制造业的发展战略进行了大量的对策 和技术研究，提出或正在实施一些先进的制造模式和技术，如虚拟制造、精益生产、敏 捷制造、智能制造系统、虚拟企业、产品数据管理等新概念“。虽然这些制造系统的新 模式和新哲理在考虑问题的层次、范围、角度和具体的做法等方面有很大的区别，但其 目标相同，即力图使企业满足市场在t 、q 、c 、s 、e 和f 六个方面的要求( t 一产品开 发周期：q 一产品质量；c 一产品成本：s 一增值服务；e 一环境的友好性：f 一企业的柔 性) 。 加速制造业的信息化建设，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争力，是制 造技术进步的潮流和发展方向。面向产品全生命周期的产品数据管理系统( p d m ) 是九 十年代出现的新技术，其系统的核心思想是数据共享、人员协同、过程优化、减少企业 生产制造中的瓶颈嘲”1 。p d m 以产品数据和过程为中心，科学合理地对企业业务过程、 产品数据和过程进行描述和支持，规范化管理产品生命周期中的数据和过程，保持产品 数据的一致性和可跟踪性。因此，产品数据管理是企业进行信息化建设、加速产品生产 过程和提高企业竞争力的一个平台，产品数据管理在企业中的应用具有重要意义。 企业通过p d m 系统的应用和实施，建立一个并行化的产品开发协作环境，以解决以 往计算机制造技术中各个信息自动化孤岛的问题，实现信息在整个企业内部的定义、传 输、处理和使用的一致性、完整性和安全性。同时在p d m 软件的实施过程中，随着这种 先进的管理理念在企业总的逐步确立，将从根本上改变传统的企业管理模式，促进企业 管理水平达到一个新的层次。 正是因为p d m 系统对促进企业进步有着良好作用和巨大的市场潜力，国家一直以各 种形式资助p d m 的研究。工程中心i n t e p d m 3 0 以其良好的系统构架和先进的思想获得普 遍高度的认可。在此基础上，工程中心展开了进一步的p d m 理论研究并开发了新的自主 华中科技大学硕士学位论文 ；= = = e = = ； ；= ；= = e = = = = = ；= = ：= 版权的p d m 软件一i n t e p l m 系统，该系统是基于网络的具有多层结构的产品全生命周期 管理系统，良好的集成接口框架体系能很好的与其他应用系统集成。本人承担的是该系 统的零部件库和产品结构管理模块的系统构建及编码实现。同时，根据与深圳日海通讯 设备有限公司的合同，参与了系统与该公司使用的用友u 8 财务软件的集成及在该公司的 实施。 深圳市日海通讯设备有限公司成立于1 9 9 4 年，是家专业生产通信物理网络连接设 备的高新技术企业。经过七年的艰苦创业，已发展成为全国接配线设备领域里最大的供 应商之一。目前公司固定资产超过1 0 0 0 0 万元，总资产达2 8 亿元。公司年生产能力为 m d f ：9 6 0 万线；d d f ：1 2 0 0 0 当量架；0 d f ：1 2 0 0 0 当量台( 架) ；综合布线产品：6 5 0 0 0 当量台( 套) 。公司于1 9 9 5 年便开始运行i s 0 9 0 0 0 族质量保证体系，于1 9 9 9 年初通过国 际权威机构英国b s i 颁发的i s 0 9 0 0 2 国际质量体系认证证书。由此可以看出日海公司的 管理体系是比较现代的。但通过对日海公司的产品开发和数据管理方面的调查发现：虽 然公司有较现代的计算机管理体系，但各个部门间由于应用了不同的软件系统，信息交 流很不通畅，有时还需要员工口头传达信息：在数据管理方面，由于各员工和各部门成 员在数据填写上很不规范，有的完全根据自己喜好填写数据格式，使数据信息无法进行 批量处理，造成大量图纸的分散管理和重复设计。同时，公司还准备实施e r p 系统进行 资源规划管理，这就更需要将信息进行统一有效管理起来，为e r p 系统提供足够的设计 生产信息。所以，日海公司实施p d m 系统是对其产品开发全过程进行有效管理的前提， 也是该公司实现信息化的必然步骤。 1 2 产品数据管理( p d m ) 概述 1 2 1p d m 概念1 “3 “2 2 别 根据专门从事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 的定义，p d m 是 管理与产品相关的下述信息和过程的技术： 1 ) 与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括部件信息、结构配置、文 件、c a d 档案和审批信息等； 2 ) 与产品相关的所有过程，即对这些过程的定义和管理，包括信息的处理和分配。 以上是从技术的角度对p d m 进行的描述，但也意味着p d m 在工业上的应用范围十 分广阔。根据目前p d m 的研究状况，可对p d m 描述如下：p d m 是以软件为基础的技术， 是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的数据平台。也就是说， p d m 是一个软件框架，高度集成各种应用软件而组成的系统。产品设计者、制造者和管 2 华中科技大学硕士学位论文 理者利用p d m 系统全面管理、紧密跟踪、适度控制、实时查看那些围绕产品设计、开发 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“3 。 由p d m 概念可以看出，p d m 集成并管理与产品有关的信息与过程可以分三个层次， 其一是图纸文档的电子化管理；其二是部门间的数据管理：其三是企业问的数据管理。具 体一点，p d m 就是对工程数据管理( e d m ) 、文档管理( d m ) 、产品信息管理( p i m ) 、 技术数据管理( t d m ) 、技术信息管理( t i m ) 以及其他产品定义信息管理技术的一种概 括与扩展。p d m 提供产品整个生命周期信息的管理，并可在企业范围内为设计与制造建 立一个并行化的产品开发协作环境。以整个企业为一体，能跨越整个工程技术群体，是促 使产品快速开发和业务群体快速转化的使能器。 1 2 2p d m 的产生及发展“ 随着计算机技术的诞生与发展，数据处理及传送变得更有效、更方便、更快捷，因 而计算机在产品设计开发与生产中使用越来越普遍。c a d 、c a p p 及c a m 等软件虽然大 大提高了设计及制造效率，但也产生了大量的电子图纸及设计文档需要管理。八十年代 初，为解决大量设计图纸和文档的管理问题，产生了p d m 技术。最初的p d m 使用图纸 扫描技术把工程图纸转换成电子文档，并用软件实现对这些文档的管理、浏览以及工程 图纸的重新生成。 随着技术的发展，软件管理的对象类型被拓宽，出现了大量的异构文档( 如c a d 图 形、图像、字处理文件等) 。p d m 系统发展为用于管理和控制由工程设计自动化( c a x 技术) 所形成的大量电子媒体，避免设计工程师花费很多时间去寻找本应垂手可得的信 息。 再后来，p d m 发展为可以提供先进的产品配置管理”( p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ) 和项目管理h 技术( p r o j e c tm a n a g e m e n t ) ，用于自动地组织许多数据源 互不相关的产品数据，从而使p d m 从信息管理走向信息、过程、人员组织的并行集成与 管理。这不但强有力地支持了企业各个层次上的集成。而且使p d m 本身的功能和体系 得到进一步的完善。 1 2 3p d m 系统的主要功能小5 3 华中科技大学硕士学位论文 p d m 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。作为企业级的p d m 一般具有如下功能： ( 1 ) 电子数据仓和文档管理：这是p d m 最基本的功能之一。它提供生成、存储、查 询、控制存取、恢复、编辑、电子检查和记录电子对象的历史及通用文件，为用户和应 用之间的数据传递提供一种安全手段。 ( 2 ) 流程管理：p d m 系统通过流程管理控制设计人员对产品数据的修改，包括有文 档的工作流、项目的任务流和工程变更管理三部分。流程控制提供路线、驱动事件的操 作、历史与数据查询、存取控制、恢复和对象编辑等。这一功能为产品开发过程的自动 管理提供了必要的支持，并支持企业产品开发过程的重组以获得最大的经济效益。 ( 3 ) 产品结构管理和配置管理：产品结构管理不仅是管理产品零部件之间的装配、借 用、互换和版本等关系，而且是p d m 系统与其它应用系统，如c a d 、m r p 、e r p 等集 成的基础。产品结构管理提供灵活的产品结构编辑功能、灵活的产品配置功能以及产品 报表生成功能，是p d m 系统的一个核心。配置管理是根据具体的事件、场地和零部件版 本来决定当前有效的产品结构。 ( 4 ) 分类与检索：对产品数据管理的主要目的就是为了能够有效利用它，因此检索 是产品数据管理系统的基本功能之一。产品数据通过分类，不仅可以更加方便的管理这 些信息，而且可以提高检索效率。 ( 5 ) 项目管理：这是目前所有产品数据管理系统比较欠缺的功能，目前这方面的研 究主要集中在项目资源的配置、任务的划分和调整、关键路径分析等方面。项目管理建 立在过程管理和工作流管理的基础之上，是开发过程的一种组织形式。 ( 6 1 应用系统集成( i n t e g r a t o rt o o l k i t ) ：p d m 作为信息集成框架，其主要功能之一就 是应用系统集成。通过集成工具，用户能够对已有应用系统封装，同时可采用一定的协议 将其它的系统软件和应用软件集成起来，使得这些系统软件和应用软件在逻辑上以及用 户的角度上和p d m 系统成为一体。 ( 7 ) 数据转换：不同的应用系统使用的数据格式不同，当p d m 作为信息集成系统将 这些不同的应用系统都集成起来时，p d m 需要实现这些应用系统之间的信息交流和转 换。 p d m 技术的发展十分迅猛，随着用户对p d m 的了解和p d m 应用的更加深入，p d m 的功能还将不断发展完善。一个p d m 系统不必包括以上所有功能，每个p d m 系统都有 自己的长处和侧重点“8 1 。 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = ；= = ；= = = 自= ；= ；= = 口i = 自1 2 = ；= = = ： 1 2 4 p d m 系统的发展趋势3 3 嘲 随着企业管理模式的改变和信息技术，特别是计算机技术、网络技术的发展，p d m 技术也在不断变化新一代p d m 系统的主要发展和研究方向有： 基于h n t e m e t i n t r a n e t 的产品数据管理系统。 p d m 与m r p i i 或e r p 系统关系，有三种可能性：l 、作为各自独立的应用系统仍 通过b o m 表等信息进行集成：2 、p d m 发展成为e r p 系统；3 、p d m 作为e r p 系统中 管理产品开发中数据与过程的模块。 从仅仅是信息集成系统发展至0 产品开发支持系统，支持虚拟设计、异地设计等设 计模式，引入知识获取与处理功能。 应用集成。通过一定的标准( 如c o r b a ) 或技术提高p d m 系统处理异构环境的 能力。 数据交换。通过一定的标准( 如s n p ) 实现应用系统之间以及p d m 系统之间的 数据交换能力。 就p d m 涉及的技术来说，p d m 系统中采用了许多当今计算机技术的最新成果。目 前主要的技术有：与应用软件集成的面向对象的嵌入与链接技术，支持产品生命周期数 据建模与管理的对象管理技术，支持并行工程的多级分布式计算环境，实现数据集成和 管理的数据仓储管理技术，支持人员协同工作的网络技术和远程通讯技术，跨平台的 w e b 技术和j w a 技术，独立于硬件平台的图形用户界面g u i 技术，与数据库无关的 d b a p i 技术，成组技术和开放式开发环境技术、群组技术等o ”2 “4 “。 1 3p d m 系统中信息i 皇成的研究和应用概况 1 3 1 国内外p d m 信息集成研究概况【4 ，3 2 l 九十年代以来p d m 技术的应用在我国得到飞速发展，国外主要p d m 软件系统，如i b m 公司的p m ，s d r c 公司的h e t a p h a s e ，e d ss o l u t i o n 公司的i m a n 等，凭借其雄厚的实力 和完普的功能在国内外占有很大市场；国内p d m 系统有工程中心的企业级p 蹦产品 i n t e p d m 3 0 、演华大学c a d 中心的g h p d 瞒等。近年来。信息集成越来越成为p d m 系统的 一个重要功能，作为企业信息集成平台的p d m 系统集成其他应用系统，通过各应用工具 软件来处理应用系统的信息。国外的p 渊系统都提供了良好的信息集成和二次开发功能， 如p t c 公司的w i n d c h i l l 、i b m 公司的i 灿等。 华中科技大学硕士学位论文 最初的p d m 系统仅仅作为一个简单的图档管理工具，与其他应用系统并没有直接的 信息交流。随着信息技术和计算机网络技术的发展，尤其是进入九十年代以来，信息数 据的急剧膨胀导致企业设计生产管理效率低下，大量的人员从事机械的高强度的重复劳 动；企业迫切需要解决企业之间以及企业内各部门之间的信息交流。p d m 系统作为产品 数据管理的主要体现者，与其他信息的集成就成了其中的一个重要功能。 p d m 系统与其他系统的集成可采用三种方式：基本功能的简单封装( 封装集成) ，建立 p d m 与应用系统之间的紧密联系接口( 接口集成) 、p d m 和应用系统的完全集成( 紧密集成) 。 系统提供应用程序编程接口( a p i ) ，该a p i 能够对数据库中的对象进行双向访问。目前国 内p 嘲与其他系统集成主要采用的是封装集成，如p d m 与e r p 系统的集成主要基于产品 结构数据，通过调用a p i 函数实现两系统间的数据交换，由于数据文件的系统难以做到 无缝集成，故两系统间共享的数据信息非常有限。另外，p 洲系统本身的开放性大小也限 制了它与其他系统进行更高程度的接口集成和紧密集成。 1 3 2i n t e p d m 3 o 的系统概况 工程中心研制的现有p d m 系统i n t e p d m 3 0 已在国内市场得到了广泛的推广和应用。 该软件按功能主要具备以下几个模块： ( 1 ) 文档管理：能使全部有关用户，包括从工程师、n c 编制人员、操作人员到财会人 员、销售人员都能按要求，方便的存取最新数据。 ( 2 ) 产品结构管理：包括产品结构服务、有效性服务和配置服务三个部分。产品结构 服务提供了建立和维护零部件及其结构的灵活机制，产品结构的多视图功能保证不同的 用户可以围绕统一的产品模型操纵各自关心的产品信息。 ( 3 ) 过程管理：包括工作流程管理、项目管理和工程变更管理三个部分。 ( 4 ) 用户、角色及机构管理 ( 5 ) 信息集成管理：与其他应用系统集成，有效管理产品开发过程中的数据。 ( 6 ) 系统管理工具：提供一个备份工具，能根据用户要求，将全部或部分文档数据各 份到指定的介质上。 图1 1 是i n t e p d m 3 0 的体系结构： 6 华中科技大学硕士学位论文 = = 目= = = = = = = = = = = = i = 自= = = 自_ 口目；= 目= = 旧耋 工作文档工作产品零件项目i 环境管理流配置分类管理i 图1 1i n t e p d m 3 0 的体系结构 该系统是建立在关系型数据库管理系统平台上的面向对象的应用系统，具有四层功 能结构。但此系统还存在以下问题： 系统设计不很成熟、可扩展性差，难以适应变化的环境和用户需求，难以应用于 产品设计以外的其它部门和领域。 该系统是基于c ，s ( c l i m a t s e r v e r ：客户，服务器) 结构的应用系统。两层c s 结构 的系统中客户端包含了大量的数据处理逻辑，服务器端主要利用了数据库数据管理功能。 随着应用深入，这种胖客户端应用系统的缺点就逐渐表现出来，如开发和维护复杂、可 扩展性和可移植性差、局限于局域网等。 由于因特网等大型网络的显著特点之一就是其异构性，包括硬件平台、网络协议 和软件系统等的异构性，随着信息集成平台应用范围的扩大，企业软、硬件环境和信息 处理机制的异构性和分布性就越突出，因而实现分布和异构环境中对象的互操作就显得 越来越重要。而该系统采用的技术无法实现对异构数据的访问。 鉴于以上问题，工程中心开发了新代产品数据管理系统i n t e p l m ，此系统采用b s 结构，支持开放的基于网络的异地设计与制造，采用c o m d c o m 技术进行系统间数据通信。 具有良好的维护性和可扩展性。 1 4 本文的主要工作和成果 研究生期间，作者一直从事产品生命周期管理系统i n t e p l m 系统的研究与开发及与其 他系统的集成工作，主要承担了i n t e p l m 系统中零部件库与产品结构管理模块的实现， i n t e p l m 系统与i n t e c a p p 系统和u 8 财务系统的集成，及集成系统在日海公司的实施。并 对产品开发中p d m 与其他系统的集成内容与集成方案进行了研究。具体如下： 华中科技大学硕士学位论文 1 ) 企业产品开发中信息集成的主要内容是产品结构信息，详细描述产品结构信息是 使集成系统中产品信息保持正确性和一致性的关键；本文对产品结构及产品结构模型进行 了详细的分析和研究，提出了产品数据多视图集成机制和一种新的产品数据视图的生成方 法，为系统间数据的集成打下了基础。 2 ) 通过分析p d m 与c a d 系统现有集成方案的不足，提出了将p d m 系统的本地工 作区嵌入到c a d 系统进行紧密集成的方案，使本地机上的应用工具能充分利用p d m 提 供的服务管理本地数据；并对p d m 与c a p p 进行b o m 数据集成的过程及与e r p 系统集 成的两种方案进行了研究。 3 ) 分析研究了以p d m 系统为集成平台的企业信息化总体解决方案的集成框架和产品 数据多视图集成中各产品数据视图的生成过程。 4 ) 以集成系统i n t e c a d i n t e c a p p i n t e p l m 在日海公司的实施为背景，通过对日海现 有产品开发过程及信息管理存在问题的分析，给出了具体的解决方法及与其他系统集成的 方案。通过集成系统的实施为其产品开发、项目管理、生产制造及人员组织建立了全面的 计算机自动化管理环境。 5 ) 通过对当前p d m 实现技术和理论发展进行跟踪，对以p d m 为集成平台的企业信 息集成发展方向作了展望。 1 5 本章小结 本章介绍了课题的来源、目的及意义，分析了当前国内外p d m 系统使用技术、功能 组成及体系结构，重点讨论了p d m 信息集成方面的研究概况、工程中心现有系统 i n t e p d m 3 0 的体系结构及其存在的不足。最后，简介了作者在研究生阶段所做的工作和 取得的成果。 8 华中科技大学硕士学位论文 = = z = = ；= ；目；= = # = = = 目= ；自= = ；自自e 2 产品开发过程中信息集成的需求 2 1 引畜 产品开发是企业进行生产制造的重要环节之一，企业产品质量的好坏、效率的提高、 上市时间的长短等很大程度上取决于产品开发过程，在此过程中对产品信息进行有效的 管理是后续阶段顺利生产制造的基础。 故本章主要讨论产品开发过程中需要对哪些信息进行有效管理和集成，以及企业要 实现信息化，需要在以p d m 系统为集成平台的框架中集成哪些应用工具。 2 2 企业产品开发中信息簟成的需求 2 2 1 企业信息化 企业信息化是一个很广泛的概念，总的来说就是广泛利用信息技术，使企业在生产、 管理等方面实现信息化。制造业信息主要指制造企业生产经营过程中需要的产品信息、 工艺信息、物料信息、生产信息、财务信息和市场营销信息等切信息流，制造业信息 化就是要实现这些信息的数字化，提高数据访问效率，并有效管理这些数据的处理过程。 具体可以分为三个层次。第一层是企业在生产当中广泛运用电子信息技术，实现生产自 动化。如生产设计自动化( c a d ) 、自动化控制、智能仪表、单板机的运用等等。第二层 是企业数据的自动化、信息化。用电子信息技术对生产、销售、财务等数据进行处理， 这是最基础的、大量的数据信息化过程。第三层是更高层次的辅助管理、辅助决策系统， i n t r a n e t 、e x t r a n e t 、制造资源规划( t r p i i ) 、计算机集成制造系统( c i m s ) 、办公自动 化( 0 a ) 等都是用来辅助管理、辅助决策的，这是更高层次的信息化断“”1 。 2 2 2 企业的产品开发过程 目前我国已有不少制造型企业建成了覆盖全公司的计算机网络系统，各部门间的信 息传递与交换频繁。从产品的市场需求调查开始，产品开发过程中的各个阶段都会产生 和使用大量产品数据和信息。这些产品数据存储于图纸、文档和文件中，涉及到企业的 各个部门，如设计、生产、材料、采购等部门。由于公司各个部门的子系统之间缺乏集 成。因此各个部门之间的信息传递大多是人工完成。 以深圳日海通讯设备有限公司为例，该公司在技术和管理领域计算机得到了较普及 9 华中科技大学硕士学位论文 = = = ； = = e = = = = l = 目；= ；= = = = 自目；= 目口目= = 化的应用，除了生产车间以外，所有办公室的日常办公都使用了计算机。在产品开发上， 日海使用a u t o c a d 2 0 0 0 作为前端产品开发工具，工艺卡片使用w o r d 来制作，简图也 是画在w o r d 上，报表基本上都使用e x c e l ，设计图纸和工艺文件都保存在设计人员的 计算机上，公司产品数据缺乏规范的有效的计算机自动化管理；u 8 使用的数据都依靠操 作人员手工录入到系统中，而且日海公司存在异地分公司，分公司与总公司的业务往来 往往需要人工来传递，公司内部数据缺乏有效的流通手段。这势必影响整个公司的产品 上市时间和竞争力的提高。 2 2 。3 企业对产品结构信息集成的需求 随着计算机技术的广泛应用，c a d c a p p c a m 技术逐渐普及，使得设计及制造效率 大为提高。企业在产品开发过程中对信息集成的需求主要表现在以下方面： 1 ，文档资料的管理 由于每个产品都有大量的文件和图纸，需要对这些资料进行有效管理并提供相应的 检索和权限控制功能，减少设计人员重复设计的次数及避免技术信息的丢失。c a x 软件 在设计中虽然发挥了重要的作用，但也形成了一些自动化的“孤岛”，这些分系统之间缺 乏对设计数据的共享和传递。 2 ，产品结构管理 、 制造企业的目标是生产出具有商品价值的产品，而产品结构b o m 是企业生产制造 过程中重要的依据，企业各部门信息处理都需要b o m 表；由于不同部门间的b o m 表不 相同，如果设计和制造的b o m 不一致，就会造成返工和浪费。各个子系统之间应该随 时进行数据交换，以便自动生成最新的各类b o m 表。 3 ，各单元信息系统的集成 企业在产品设计和信息管理方面采用的软件有c a x ，c a p p ，p d m ，e r p 等，它们 之间存在大量的信息共享和交换，这些系统之间必须集成，以便使信息能够自动传递和 共享。 产品信息是指企业中的生产对象信息，是企业重要的信息资源。这些信息分别存放 在c a d c a p p c a m 等系统中，有效管理产品信息是企业信息集成的重要任务。产品信 息最主要的表现形式是产品结构信息，从产品的设计、生产到制造成最终的产品，产品 结构信息跨越了企业几乎所有的业务部门，它在产品整个生命周期中占有重要地位。对 大多数制造型企业而言实现产品结构信息的集成是其实际需求，故基于产品结构的信 息集成是实现c a d c a p p p d m 之间以及与e r p 的产品信息集成的关键。 0 华中科技大学硕士学位论文 日；= = = ；= = = = = = ；= = = = = = ；= = = ；= 目= ； 2 2 4 企业信息化建设的关键集成技术及瓶颈技术“”“”，“3 们 企业作为信息产业的核心，要突破企业管理发展中的瓶颈，就应该对企业实现全面 管理。实现全面企业管理。必须让计算机的应用成为企业管理的重点。在管理信息系统 ( m i s ) 的基础上，采用计算机辅助设计与制造( c a d c a m ) ，建立计算机集成制造系统 ( c i m s ) 。在开发决策支持系统( d s s ) 的基础上，通过人机对话实施计划与控制，从物 料需求计划( m r p ) 、制造资源计划( m r p i i ) 和企业资源计划( e r p ) 。还有集开发、生 产和实物分销于一体的准时生产( j i t ) ，不断消除浪费的精细生产( l p ) ，供应链管理 中的快速响应和敏捷制造( a m ) ，无污染的清洁生产和绿色制造以及通过网络协调设计 与生产的并行工程( c e ) 等。这些信息社会新的生产方式把信息技术革命和管理进步融 为一体，使企业在方方面面赢得竞争优势，这些信息系统的应用也使得企业在企业生产、 企业数据、企业决策者三个层次上实现信息化“。企业信息化建设中的关键技术主要包 括： ( 1 ) 企业信息化建设的基础设施技术：计算机网络技术、数据库技术和网络安全技术； ( 2 ) c a d c a 5 i c a e 集成技术，实现企业的数字化设计； ( 3 ) 基于网络的c a d c a p p c a i p d m 集成技术，实现真正的数字化设计和数字化集成制造； ( 4 ) c a d c a p p c a m p d m 技术和m i s e r p 的结合，实现企业设计、管理、经营的数字化实现， 实现企业内部的信息化建设数字化企业； ( 5 ) s c m 、c r m 及e c 平台的搭建，并实现同m i s e r p 的集成，形成企业间的信息化整体结 构一企业动态联盟。 要实现企业信息化的建设，关键的就是要实现企业信息的集成和共享。对制造企业 信息化而言，难点和关键点就是要实现设计部门的数据信息同管理部门的数据信息的集 成。解决企业信息化的瓶颈问题，标准化技术是企业必须考虑的关键问题，如何实现数 据访问及传递控制的标准、如何实现数据交换的标准、如何规定统一的数据格式等标准 都是企业必须认真考虑的，因为信息平台与文件格式的互异性成为企业信息孤岛的最大 障碍”。“。 2 3 现有信息集成方案的不足 一些工业发达国家的制造业，之所以能保持其竞争优势，占据巨大的市场分额，就 是因为在制造业中广泛地采用了信息化技术，使他们的制造业能快速地适应市场的变化， 华中科技大学硕士学位论文 ；= = 目l = ；= ；= = j 目口= ；= ；_ = # 目e _ 目；_ _ l = 在最短的时间内，设计制造出优质的产品。从总体上说，我国制造业水平落后美、日等 先进国家至少1 0 - 2 0 年，企业信息化程度的差距尤其明显。目前国内在制造信息集成系 统方面普遍存在的一些问题是”1 ： 信息管理手段落后，共享程度低，查找和重用困难，重复设计造成不必要的设计 费用和相应的工装、工艺准备费用，导致产品开发周期变长、成本提高、质量反而下降。 设计方式，业务管理落后，许多企业仍采用串行设计方式，不同部门沟通困难， 产品开发周期长。 设计方法落后，缺乏正确的设计理念和设计方法学支持，既没有可变型的产品模 型，又很少考虑零部件的通用性，每次都只能以新设计或改型设计来满足用户个性化需 求，难以适应大规模定制模式下产品开发要求。 没有配套的支撑技术，没有相应的应用集成系统或系统效率不理想，产品开发全 过程缺乏有效管理。 2 4 企业信息皇成整体解决方案 为了有效地解决信息集成中存在的种种问题，保证企业内部的全部信息完整统一， 必须构造全局模式将各局域信息系统的不同信息模型统一起来，并为各种不同的应用提 供它们所需的视图。作为沟通产品设计、工艺部门和管理信息部门及制造资源系统之间 信息传递的桥梁的p d m 系统，必须能够实现m i s 和m r p i i 与c a x 之间的自动双向信 息传递，并有效解决产品数据和信息集成中的种种问题，成为全局信息集成的核心工具“ 1 0 2 4 1 集成系统接口框架 p d m 系统作为企业各应用系统的集成平台，需要具有良好的开放性和可扩展性，以 便随着技术的进步和企业的变化需求能够集成更多的其他应用系统”。本文所提出的集 成框架中，p d m 采用组件技术和多层体系结构，这样理论上只要提供有关基础和应用组 件( 可以是前述系统，也可是自选组件) 和不同的应用系统集成接i e i t 具组件，则可构 成不同规模的集成管理系统。集成接i z t 具组件应针对企业具体的应用系统类别、版本 和企业所需达到的功能需求，并按照组件技术定制开发而成”3 。 系统采用统一的数据输入输出接口来完成与其他系统的集成。这样不仅易于集成系 统的开发和维护，也对在系统中流通的数据的完整性和一致性具有保护作用。对二，三维 1 2 华中科技大学硕士学位论文 c a d 、c a p p 等应用系统，由于原来的集成方案( c a d 与p d m 的集成) 中不能满足用户更 多需求的变化或提供用户更多简单而方便的服务，故在本集成系统中，提出一种新的集 成方式：在c a x 系统中建立本地工作区( 第四章有详述) 。系统提供统一直接的数据库访 问组件对第三方c a x 及其它应用软件系统则针对不同的应用系统提供不同的系统接口 对象组件形成接口组件工具集，再通过使用该组件集访问统一数据访问接口组件，从而 实现与集成系统的数据互访功能。对于有些应用系统，尤其是管理系统( 如m i s 、e r p 等) 需要中间数据库过渡( 根据需要也可以不用中间数据库过渡) ，然后经接口组件实现 应用系统与集成系统的数据互访，如图2 1 所示。 图2 1 集成系统接口框架 2 4 2 企业信息化整体集成框架体系 本着实用性、先进性的原则，系统应与其它系统配合，共同构成制造业信息化集成 平台，全面支持产品快速协同开发、协同制造、协同综合管理、协同商务“。利用该平 台，提供基于w e b 技术的应用系统，这样既可作为企业的“超级门户”提供企业内部 的员工、外部的客户以及合作伙伴一体化的操作环境，又可以集成整个制造企业范围内 的所有应用系统，支持广泛的数据来源。从而把企业中与设计、制造、销售有关的各种 技术系统地集成起来，利用基于网络化的c a d 、c a p p 、c a e 、e r p 等使能技术，建成以设 计、制造、销售为主的企业设计管理、生产管理、物流管理、销售管理、财务管理、客 户及服务管理等多种应用系统。 1 3 华中科技大学硕士学位论文 本集成框架以基于网络的p d m 系统为平台，集成企业内几乎所有的应用系统，从最