（计算机应用技术专业论文）pdm系统及其在制造业的应用研究.pdf

摘要 本文以天津真美电声器材有限公司为依托，围绕“p d m 系统及其在制造业的 应用研究”这一课题而展开的。产品数据管理( p r o d u c td a z am a n a g e m e n t ，简 称p d m ) 是集成并管理所有与产品相关的信息、过程、组织以及人员的一项使能 技术。利用p d m 作为信息集成、功能集成与过程集成的统一平台，可以有效地实 现人与资源的有机结合，加速产品形成过程并提高产品质量。本文主要阐述以下 几方面的内容： 夺分析和总结当前国内外制造业的现状，提出了p d m 系统。 夺对国内外p d m 的发展情况及其现状进行研究，对p d m 的主要功能进行论 述，以及企业实施p d m 的一般步骤及其所能取得的经济效益。 夺研究p d m 在实施过程中的关键技术，特别是成组技术、面向对象技术、 并行工程技术等。 夺研究p d m 系统的一般体系结构及其发展，并对典型的p d m 结构进行比较 ( 基于c s 和j 2 e e 结构) ，预测p d m 体系结构以及功能的前景。 夺研究面向对象技术，并用这种先进的工程软件开发技术应用到天津真美 电声器材有限公司的p d m 系统进行建模。对于不同的功能模块分别进行 建模，构建系统的基本框架。 夺具体介绍整个系统的开发过程和采用的思想和方法，重点介绍主要的子 系统的开发和实现。 夺对系统的开发进行阶段性总结，指出不足之处，为以后的开发工作所借 鉴。 夺对系统的迸一步开发和维护提出个人的一些建议，同时展望国内p d m 的 发展。 关键词：产品数据管理，体系结构，成组技术，面向对象技术，并行工程技术。 a b s t r a c t t h i sp a p e ri sb a s e do nt h ep r o j e c t “t i a n j i nz e n m a ye l e c t r o a c o u s t i c e q u i p m e n tc o ，l t dp d ms y s t e m w h i c hi sd e v e l o p e da tt i a n j i nz e n m a y e l e c t r o - a c o u s t i ce q u i p m e n tc o ，l t d p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) i sak e y e n a b l et e c h n o l o g yt o i n t e g r a t ea n dm a n a g e m e n ta l l t h ef a c t o r si n c l u d i n g i n f o r m a t i o n ，p r o c e s s e s ，t e a m sa n dp e r s o n a lr e l a t e dt op r o d u c t s t h ec o m b i n a t i o n a m o n gp e r s o n n e la n dr e s o u r c e sc a nb er e a l i z e dc l o s e l yw i t ht h ep d ma st h e u n i t e dp l a t f o r mt os u p p o r tt h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n ，f u n c t i o ni n t e g r a t i o na n d p r o c e s si n t e g r a t i o n a n dt h ep r o d u c t sd e v e l o p m e n tc a nb ea c c e l e r a t e da n dt h e q u a l i t yo fp r o d u c tm a yb ei m p r o v e de f f e c t i v e l y t h ec o n t e n to ft h i sd i s s e r t a t i o n i n c l u d e s ： a n a l y s ea n ds u m m a r i z et h ec u r r e n ts t a t u so ft h em a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e i n s i d ea n do u t s i d ec o u n t r ya n db r i n gf o r w a r dak i n d o fm e t h o d _ p r o d u c t d a t am a n a g e m e n to fe n t e r p r i s e r e s e a r c ht h ed e v e l o p m e n ta n dt h ec u r r e n ts t a t u so fp d mi n s i d ea n do u t s i d e c o u n t r y s u mu pt h em o s t l yf u n c t i o n so fp d ms y s t e m r e s e a r c ht h ek e yt e c h n o l o g i e so ft h ep d m ，e s p e c i a l l yt h eg r o u pt e c h n o l o g y ， t h eo b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y ，t h ec o n c u r r e n te n g l n e e r i n gt e c h n o l o g ye t c r e s e a r c ho nt h eg e n e r a ls y s t e ms t r u c t u r e ，c o m p a r et h ec l a s s i cs y s t e m s t r u c t u r e s ( b a s e do nt h ec sa n dj 2 e e ) b a s e do nt h i s ，p u tf o r w a r ds y s t e m s t r u c t u r ea n df u n c t i o n so fp d m s y s t e m ，w h i c h w i l lb ed e v e l o p e d a n a l y s ea n ds t u d yo b j e c t - - o r i e n t e dt e c h n o l o g y ，b yw h i c he s t a b l i s ht h e m o d e lo ft i a n j i n z e n m a ye l e c t r o a c o u s t i ce q u i p m e n tc o ，l t dp d m s y s t e m f o u n dd i f f e r e n tm o d e la c c o r d i n gt od i f f e r e n tf u n c t i o nm o d u l ea n d c o n s t i t u t et h eb a s i cf l a m eo ft h es y s t e m d e t a i l e d l yi n t r o d u c et h ep r o c e s so fd e v e l o p m e n ta n dt h eu s e dt h i n ka n d m e t h o do ft h ew h o l es y s t e m m o s t l yi n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n ta n dr e a l i z a t i o no f s o m ec h i l ds y s t e m s u m m a r i z et h ef i n i s h e dw o r ka n dp o i n to u tt h ed e f i c i e n c y a tl a s t ，p u tf o r w a r ds o m ep e r s o n a lp r o p o s i t o n sf o rt h ef u t u r ew o r ka n d a n t i c i p a t eaf u t u r eo fp d ms y s t e mi n s i d ec o u n t r y k e yw o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，s y s t e ms t r u c t u r e ，g r o u pt e c h n o l o g y , o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y , c o n c u r r e n te n g i n e e r i n gt e c h n o l o g y l i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些盘堂或其他教育机构的学位或汪 书而使用过的材料。与我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。 学位论文作者签名： 缘 签字日期：口b 年f 月，7 日 学位论文版权使用授权书 布学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云挂王些盍堂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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：品敬 导师签名 签字日期：口b 年 月f7 日 签字日期：舀乡年t 月，7 日 学位论文的主要创新点 一、本文研究p d m 在实施过程中的关键技术，特别是成组技术、面向 对象技术、并行工程技术等技术在p d m 中的应用。 二、研究p d m 系统的一般体系结构及其发展，并对典型的p d m 结构进 行比较( 基于c s 和j 2 e e 结构) ，预测p d m 体系结构以及功能的 前景。 第一章绪论 1 1 制造企业的现状 第一章绪论 随着全球经济一体化的到来，制造企业的处境变得越来越艰难，随时都面l 临 着一个紧迫的问题生存与发展。为了能够摆脱这一困境，人们提出了通过先 进的现代化信息技术改造和提升制造业，将信息化和工业化结合，这样一条出路。 为此，利用信息化技术缩短产品研究开发和生产制造的周期、降低成本、提高质 量，使高新产品尽快地占领市场，就成为现今企业寻求发展的目标。然而，目前 制造企业的现状是：企业不断的盲目引进各种c a d 软件，然而各种高度专业的c a x 系统不断的形成“信息孤岛”，在从产品开发到投入市场的过程中形成的繁多数据， 类型各异，彼此之间缺乏信息交互，使得生产过程链中上游的数据很难传递到下 游。因此，如何管理和重用好各个系统产生的数据，使得他们在整个的生产过程 中都能发挥作用，成为企业首要解决的问题。 1 2p d m 基本概念及其发展 1 2 1 p d m 概念及产生的背景 为了管理和重用好各个系统产生的数据，使得他们在整个生产过程都能发挥 作用，解决数据种类繁多，数据重复冗余，数据检索困难，数据的安全性及共享 管理较差等问题。因此，p d m 技术应运而生，从而找到了一条能够真正集成化地 管理产品数据和过程的道路，有效地缩短了产品开发周期，提高了产品质量，增 强了企业的市场竞争能力。 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 ) 出现于2 0 世纪8 0 年代 初期，从开始的工程图档管理逐渐扩展，迅速成为一门管理所有与产品相关的信 息和所有与产品有关的过程的技术。它的广泛应用重新给制造业注入了新的活力。 p d m 是一种管理所有与产品相关的信息( 包括产品规范、电子文档、c a d 文件、 产品结构、存取权限等) 和所有与产品相关的过程( 包括工作流程的定义与管理 等) 的技术。p d m 覆盖产品的整个生命周期，能有效地将产品数据从概念设计、 计算分析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护至产品消亡整个生命 第一章绪论 周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的数学模式加以定义、组织和管理，使 产品数据在其整个生命周期内保持一致、共享及安全。它能很好地面向企业的生 产组织，有效管理与产品数据相关的过程，促进企业提高其产品质量，缩短研制 周期，提高工作效率，加快产品投放市场速度，从而提高产品的竞争能力。 由于p d m 技术与应用范围发展很快，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。p d m 技术和计算机集成技术研究与咨询的国际咨询公司 c i m d a t a 公司总裁e d m i l l e r 在“p d mt o d a y ”一文中给出的定义是：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 ) 是管理所有与产品相关的信息和 过程的技术；与产品相关的所有信息，即描述产品的各种信息，包括零部件信息、 结构配置、文件、c a x 技术文档、流程组织信息以及权限审批等信息；与产品相 关的所有过程，包括产品形成过程和产品的完善与改制过程，对这些过程的定义 和管理，以及相关信息的发放。1 9 9 5 年9 月g a r t n e rg r o u p 公司的d b u r d i c k 在 所作的“c i m 策略分析报告”一文中将p d m 定义为：“p d m 是在企业范围内从策划 到产品构筑一个并行化协作环境( c o n c u r r e n ta r t t o p r o d u c te n v i r o n m e n t ， c a p e ) ，由供应、工程设计、制造、采购、市场与销售、客户等构成) 的关键使能 器。一个成熟的p d m 系统可使所有参与创建、交流、维护设计意图的人们在整个 信息生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，包括图纸与数字化文档、 c a d 文件和产品结构等。”从上面两个定义可以看出，p d m 的定义可以是狭义的， 也可以是广义的。从狭义上讲，p d m 仅管理与工程设计相关的领域内的信息；而 从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求、研究开发、产品设计、 工程制造、销售、服务与维护等全生命周期中的信息。综合上面两个定义，产品 数据管理( p d m ) 以软件技术为基础，以产品为核心，是一门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。p d m 明确定位为面 向制造企业，以产品为管理的核心，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。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，如管理信息系统( m i s ) 、物料管理系统( m r p ) 、 项目管理系统( p r o d u c tm a n a g e m e n t ) 的关键所在。 p d m 的核心思想就是在系统工程思想的指导下，用整体优化的观念对产品整 个生命周期的数据和企业业务过程进行管理，通过数据共享、人员协调、过程优 化等手段，解决企业生产中的瓶颈问题、缩短产品研制周期、实现全面质量管理。 图卜l 为p d m 的原型框架图。 第一章绪论 图卜1p d m 的原型框架圈 1 2 2p d m 的发展、现状与发展方向 1 2 2 1p d m 的发展 p d m 技术是当今计算机应用领域的重要技术之一，也是产品工业中发展最快 的一种技术，在2 0 世纪9 0 年代得到了迅猛发展，它可看作是一个企业信息的集 成框架。p d m 使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用的所有产品数据得以 高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组。从适用和管理 范围来看，p d m 的发展可以分为四个阶段：单功能级p d m 、与c a d 紧密集成p d m 、 企业级p d m 和企业间p d m 。 单功能级p d m 系统是工程数据管理( 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 ) 、图像管理( i m ) 以及其他产 品定义信息管理的单点技术，不具有信息集成的能力。 第二代p d m 出现在2 0 世纪8 0 年代，c a d 技术的广泛应用，提高了设计人员 的工作效率，但是需要用大量的时间处理c a d 产生的信息。因此，由c a d 厂家自 己开发结合c a d 应用的软件系统，就是项目组级的p d m 产品。随着p d m 产品的不 断扩展和完善，已经实现了文档管理、产品结构与配置的管理、零件分类管理与 查询等，实现了信息集成。但是第二代的p d m 不具有过程集成能力。 第一章绪论 2 0 世纪9 0 年代，p d m 已经形成产业。p d m 已经具备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 程度也有较大的提高。这时的p d m 具有信息集成和过程集成、分布式计算、分布 式计算框架和j a v a 技术结合、基于w e b 的特点。 第四代p d m 产生于2 0 世纪9 0 年代中期以后，随着技术的发展和i n t e r n e t 在全球的广泛应用，企业对p d m 的发展提出了更高的要求。第四代p d m 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、基于分布式计算框架，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“动念企 业”思想为中心的新的企业信息分析方法，可以进行企业信息建模的分析和设计。 实现包括文档管理、生命周期管理、工作流管理、产品结构管理、视图管理、变 更管理、客户化应用等功能。这个时期的p d m 思想是协同产品商务( c p c ， c 0 1 l a b o r a t i v ep r o d u c tc o m m e r c e ) 、产品全生命周期管理( p l m ，p r o d u c t l i f e c y c l em a n a g e m e n t ) 和协同产品定义管理( c p d m ，c o l l a b o r a t j v ep r o d u c t d e f i n i t i o n m a n a g e m e n t ) ，代表p d m 技术未来的发展方向。 1 2 2 2 国外p d m 技术发展及现状 据美国c i m d a t a 公司调查，全球的p d m 业软件和服务市场年增长率达到3 0 。 在调查的公司企业中有9 8 都希望实施p d m ，许多世界知名大公司( a b b 、b o e i n g 、 b m w 、s u n d 等) 纷纷开始在企业内部着手实施p d m 计划。1 9 9 7 年福特汽车花费上亿 美元购买了s o r c 公司的m e t a p h a s e ，构建了自己的p d m 系统，由此引发的“福特 效应”使得许多的汽车制造商同时投资建设自己企业的p d m 系统。 与此相呼应，p d m 系统开发成为软件业新的增长点。掘美国的c i m d a t a 公司 的调查报告，1 9 9 5 年全球p d m 软件与服务市场规模为6 8 4 亿美元，1 9 9 6 年达到 8 5 0 亿美元，估计到2 0 0 6 年可达5 0 亿美元。目前有5 0 多个公司己出售他们的 p d m 解决方案，这其中包括硬件公司、系统集成商、独立咨询公司和c a d i c a m 供 应商。现有的成熟的p d m 系统产品有：原s o r c 公司的m e t a p h a s e ，p t c 公司的 w i n d c h i l l ，e d s 公司的i m a n ，a u t o d e s k 公司的a u t o d e s k w o r k c e n t e r 等。 1 2 2 3 我国p d m 的技术发展及现状 我国p d m 技术的开发和应用都处在起步阶段。国内一些科研单位和高等院校 在概念引进方面作了大量工作。结合对概念的深层次讨论，对p d m 系统中的某些 功能，如产品数据技术、并行工程中应用p d m 技术、产品结构管理和过程管理等 方面作了一些理论研究。根据国内制造业环境和企业的实际需求，开发出了一批 p d m 系统，如高华c h p d m 系统、同创公司的p d m s 、武汉华中软件公司的i n t e p d m 、 第一章绪论 开目集成技术分公司的p d m 系统和浙江大天公司的g s p d m 系统等等。虽然我国出 现了这些p d m 产品，但是由于起步较晚，所以在产品规模上与国外产品上有一定 的差距。另外，我国的p d m 产品一般基于微机的w i n d o w s 平台，主要适用于中小 型企业。 国内的一些企业如：上海三菱电梯、航天部二院、齐齐哈尔车辆厂和上海家化 有限公司等等都根据本企业的实际情况建立起了自己的p d m 系统。然而这些系统 还存在着严重的不足之处：应用规模局限于部门，严重的阻碍了部门之间数据的 共享；在部门内部，应用范围也仅在一级的计算机网络，也未实现数据共享；在 应用层次上还停留在p d m 的基本框架上，应用功能还需要深化。到1 9 9 8 年为止， 在国内还没有出现真正成功的企业级p d m 系统。 国内的开发p d m 的企业存在的弊端主要表现如下： 夺与国外相比，计算机应用特别是c a d 普及的时间短，经验少，对计算机技术 的了解也不如国外透彻，因此对p d m 的认识还只停留在文档资料的管理阶段。 夺市场意识浅薄，对先进制造技术缺乏足够的认识，满足于企业陈旧管理模式。 夺由于缺乏正确的引导，片面强调技术先进，引入的p d m 系统不适应企业的管 理模式，因而也无法收到好的效果。 夺没有认识到p d m 系统是一个开放系统，需要企业自己不断完善、进化，仅仅 强调一次性购入“交钥匙工程”，而忽略了长远计划的重要性。 总的看来，p d m 技术在国内企业还处于初级阶段，进展也很缓慢。但是我们 相信：随着中国信息化进程的发展，国内应用p d l l 系统的企业会越来越多，p i ) m 系统的开发和应用也会进入快速发展的时期。虽然目前国内的p d m 产品在功能、 性能和稳定性方面与国外的p d h 产品还存在着差距，但是在适应企业需求、价格 及技术支持等方面具有一定的优势。只要国内的p d m 生产厂家能够不断的努力， 国内的p d m 产品还是会有美好的发展前景的。 1 2 2 4p d m 技术的发展方向 长期以来，人们对于企业功能的分析主要采用这样的方法：首先界定企业的 职能边界，确定哪些是企业本身的职能，那些不是众业的职能。然后对于企业的 职能采用“向下”逐层分解的方法，将企业的功能按照从粗到细形成企业的功能 分解树。随着知识经济的到来，现代科技飞速发展，企业要建立一个大而全的体 系越来越难，任何企业都要经常与其它的企业进行联合，甚至许多来自不同企业 的职能部门临时组织在一起，组成所谓的“虚拟企业”。通过这种形式，共同完成 某项社会生产任务。新的社会生产方式要求我们对于企业功能的分析思路和方法 也有所改变。 适应以上变化，p d m 将向以下几个方面发展： 第一章绪论 ( 1 ) 分布式系统框架 基于网络的分布式计算技术近年来获得了很大的进步。以分布式计算技术为 基础，基于构件的p d m 体系结构将逐渐取代模块化的p d m 体系结构； ( 2 ) 提高p d m 系统的柔性 由于产品适应能力的改进，p d m 应能适应各地使用的名词术语、数据模型、 过程模型以及其它特点。通过增强p d m 的柔性，用户可以依照原有的操作风格来 观察和运行这些产品，从而有效拓展p d m 的应用领域和范围。过去，这些工作大 部分是通过定制软件的开发来达到，这样做不仅价格贵，而且长期支持有困难： ( 3 ) 与s t e p 标准相结合 s t e p 标准是一个关于数字化产品数据表示和交换的国际标准。目的是提供一 种不依赖于具体应用系统的中性机制，用来描述产品整个生命周期中的数据。整 体上，s t e p 分为三层：应用层、逻辑层和物理层。s t e p 使用形式化的数据规范语 言e x p r e s s 来描述产品数据。近年来随着s t e p 标准及其应用开发工具的日益成熟， s t e p 正在被越来越多的应用软件所支持，特别是c a d c a e c a m 软件。p d m 产品要 想在开放性和系统集成能力方面有实质性的突破，必须建立在对s t e p 标准支持的 基础之上； ( 4 ) w e b 使能技术 最终用户访问难是推广应用p d m 的障碍之一。w e b 浏览器使用费用低，界面 易于理解，可运行于各种类型的计算机上，在不同平台上具有同样的外观和风格。 因此，w e b 是p d m 的一个最热门的发展方向，也是支持新一代p d m 系统的一项十 分关键的使能技术。利用w e b 技术，可以使更多的用户对p d m 持积极态度，促进 p d m 技术的有效推广： ( 5 ) 利用j a v a 语言构造新一代的p d m 系统 j a v a 程序的“一处编写，到处可用”的特性使其成为最适合在网络环境中移 动的构件。分布式计算框架解决了系统构件之间互操作的问题，而j a v a 则解决了 构件在网络上移动的问题。将p d m 的分布式框架和j a v a 技术结合起来将是构造基 于w e b 的p b m 系统的理想模式； ( 6 ) w e b 技术与c o r b a 技术相结合 随着j a v a 技术、w e b 技术、网络技术和数据库技术的发展，i n t e r n e t i n t r a n e t 应用j 下逐渐从信息的发布转向信息的交流和共享。c o r b a 标准是分布式对象计算 的主流标准之一，它为设计和实现分布式多数据源集成系统提供功能良好的中间 件功能。利用c o r b a 技术不仅可以大大减轻系统集成的难度，还能使系统具有良 好的丌放性、可扩展性和可伸缩性。利用c o r b a 技术，不仅为基于w e b 的p d m 应 用打下了基础，而且，c o r b a 技术的使用将大大降低p d m 系统信息集成的难度。 第一章绪论 相比o m g 组织制定并公布的“p d m 使能部件( pd me n a b l e r ) ”标准草案，在w e b 上实现c o r b a 计算己经有了比较成熟的方法。所以，c o r b a 标准是p d m 向基于w e b 的分布式系统框架发展的有力保证； ( 7 ) p d m 与企业资源计划( e r p ) 的集成 p d m 与e r p 技术之间在功能和管理领域上存在着部分重叠，这是实施p d m 时 必须注意的一个问题。由于这两者之间不存在谁取代谁的问题，所以如何保证这 两种技术的紧密结合，是影响企业全面集成的关键环节。由于系统运作的重点是 放在不同的信息或同一信息的不同方面上，实现p d m 与e r p 的集成还存在很大的 困难。这两种系统的集成要解决的最大问题是数据的控制权。这有待于在企业的 现代化进程中逐步解决。 在企业需求和新技术发展的共同推动下，新一代的p d m 产品应运而生。 w i n d c h i1 l 是新一代产品的典型代表。w i n d c h i l l 主要包括两部分，即w i n d c h i l l i n f o r m a t i o nm o d e l e r 和w i n d c h i l lf o u n d a t i o n 。w i n d c h i l li n f o r m a t i o nm o d e l e r 是w i n d c h i l l 进行企业信息建模的分析和设计环境。w i n d c h i l lf o u n d a t i o n 是 w i n d c h i l l 各个功能模块的系统基础框架。基于w i n d c h i1 1f o u n d a t i o n 建立的主 要功能包括文档管理、生命周期管理、工作流管理、产品结构管理、视图管理、 变更管理、客户化应用等。以w i n d c h i1 1 为代表，新一代的p d m 的特点可归纳如 下，这也是p d m 在今后一段时间内的发展方向： 基于分布式计算框架 采用w e b 和j a v a 技术 面向虚拟企业 1 3 论文结构安排 本文的具体安排如下： ( 1 ) 第一章绪论 简述了制造业的现状，引入了p d m 技术，概要介绍p d m 的基本概念及其发展 状况。 ( 2 ) 第二章p d m 综述及关键技术 简要介绍p d m 的主要功能，及其在企业中的地位，以及企业实施p d m 的目标、 步骤以及所能取得的经济效益。p d m 在实施过程中需要涉及到很多技术，本文重 点研究成组技术、面向对象技术、并行工程技术等。 ( 3 ) 第三章p d m 的系统结构 简述了p d m 系统的逻辑结构及一般体系结构，并研究了体系结构发展过程， 第一章绪论 比较了c s 和j 2 e e 两种体系结构，并对p d m 体系结构的发展前景做了分析。 ( 4 ) 第四章面向对象的p d m 系统的实施 从系统实施角度，认识面向对象理论在p d m 实施中的应用，以及实施p d m 系 统的前期准备工作。在此基础上提出企业实施p d m 系统的基本方法和具体步骤， 以及开发实施过程的管理内容和方式。 ( 5 ) 第五章应用实例天津真美电声器材有限公司p d m 系统 将前四章研究的内容加以汇总，应用于实践，建立天津真美电声器材有限公 司的p d m 系统，主要实现图档管理功能、产品结构与配置管理功能和b o m 汇总功 能 ( 6 ) 第六章总结与展望 第二章p d m 综述及关键技术 第二章p d m 综述及关键技术 本章对p d m 系统进行综述，主要介绍p d m 系统的主要功能，在企业中的地位 以及实施状况，以及p d m 的关键技术。 2 1p d m 系统的主要功能 如图2 1 所示，p d m 系统的主要包括以下一些内容 图2 1p d m 功能模块 ( 1 ) 电子资料管理 电子资料管理的主要功能，是建立和修改产品信息库的基本单位元数据 节点，实现产品信息透明和过程透明。也就是说，用户或者p d m 系统能够以面向 产品( 透明) 的方式来操作存放产品数据的电子文件，而无需关心应用软件的运 行路径、产品数据的有效版本、文件所在的目录位置、文件名称等琐碎信息。 电子资料管理是p d m 系统的基础，它一般建立在关系型数据库基础上，能够 保证产品数据的安全性和完整性，并支持各种查询和检索功能。 ( 2 ) 产品结构与配置管理 产品结构和配置管理以电子资料管理为底层支持，以产品结构为组织核心， 把所有的产品数据( 电子资料) 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。 产品结构和配置管理使企业各部门在统一的产品结构下共享产品数据，同时 也能对应不同部门的特殊需求，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 ) 浏览、查询、圈阅和批注 第二章p d m 综述及关键技术 所谓浏览，是指p d m 系统能够独立于应用系统显示产品信息。当光标指向某 个电子资料时，p d m 系统直接显示它包含的产品信息。 所谓查询，是指p d m 系统能够根据用户提供的产品数据的某些特征，例如产 品代号、设计人员名称、设计同期等，迅速找到相应的电子资料。 圈阅和批注功能能够让用户在不修改电子资料的情况下，在电子化的产品图 纸上添加自己对原有设计的意见和建议。 ( 4 ) 版本与权限管理 权限管理功能为参与产品开发的人员设定了不同的操作产品数据的权力，以 确保产品数据的安全性和开发工作的保密性。 版本管理功能使得用户可以得到产品开发历史上每个版本的产品数据，以实 现产品开发的继承性。 ( 5 ) 工作流管理 工作流程管理的主要功能，是在产品开发过程中对产品数据进行跟踪与控制， 包括产品设计的提交与会签、产品设计的修改、相关人员的自动通知等，它是项 目管理的基础。 ( 6 ) 项目管理 项目管理是在产品开发( 项目实施) 过程中对其计划、组织、人员、资会、设 备等进行运行状态的监视，并且对计划的完成情况进行动态反馈。项目管理建立 在工作流程管理基础之上。 2 2p d m 在企业中的地位 我国制造业仍然远没有彻底摆脱缺乏新产品创新能力的困境，这突出表现为 产品开发周期长、市场响应速度慢。因此，c a d 深化应用和信息化建设的全面发 展必须面向设计创新与过程创新，必须及早进行管理的创新，越来越多的企业在 开始应用或者准备实旌p d m 。 ( 1 ) p d m 是c a d c a p p c a m 的集成平台 目前，己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。 第二章p d m 综述及关键技术 而当使用c a m 系统进行计算机辅助数控编程时，同样需要人工将c a p p 系统输 出的纸面文件转换成c a m 系统所需的输入文件和数据，然后再输入到c a m 系统中。 由于各独立系统所产生的信息需经人工转换，这不但影响工程设计效率的进一步 提高，而且，在人工转换过程中，难免发生错误，这将给生产带来很大的危害。即使 是采用i g e s 或s t e p 标准进行数据交换，依然无法自动从c a d 中抽取c a p p 所必需 的全部信息，对于不同的c a m 系统，也很难实现从c a p p 到c a m 的通用的信息传递。 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，y j 。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。 自2 0 世纪7 0 年代起，人们就开始研究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。 ( 2 ) p d m 是产品信息传递的桥梁 人、财、物、产、供、销六大部门是企业的经营管理与决策部门。目前，人们 己将信息管理系统m i s 和制造资源规划m r p i i 集成在一起，成为企业资源计划管理 系统( e r p ) 。p d m 作为3 c 的集成平台，用计算机技术完整地描述了产品整个生命周 期的数据和模型，是e r p 中有关产品全部数据的来源。p d m 是沟通产品设计工艺部 门和管理信息系统及制造资源系统之间信息传递的桥梁，使m i s 和m r pi i 从p d m 集 成平台自动得到所需的产品信息，如材料清单b o m 等，而无需再用人工从键盘一一 敲入。e r p 也可通过p d m 这一桥梁将有关信息自动传递或交换给3 c 系统。 ( 3 ) p d m 支持并行工程 并行工程是以缩短产品开发周期、降低成本、提高质量为目标，把先进的管理 思想和先进的自动化技术结合起来，采用集成化和并行化的思想设计产品及其相 关过程，在产品开发的早期就充分考虑产品生命周期中相关环节的影响，力争设计 一次完成，并且将产品开发过程的其它阶段尽量往前提。它在原有信息集成的基础 上，更强调功能上和过程上的集成，并在优化和重组产品开发过程的同时，不仅要 实现多学科领域专家群体协同工作，而且要求把产品信息和开发过程有机地集成 起来，做到把正确的信息、在正确的时间、以正确的方式、传递给正确的人。这是 目前最高层次的信息管理要求。 第二章p d m 综述及关键技术 p d m 作为支持并行工程的使能技术，首先能支持异构计算机环境，包括不同的 网络与数据库：其次，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； 再有，p d m 能方便地实现对应用工具的封装，便于有效地管理应用工具产生的信息 提供应用系统之间的信息传递与交换平台；最后，它可以提供过程管理与监控，为 并行工程中的过程集成提供了必要的支持。综合这4 个方面，可以说，p d m 在突出 产品数据管理的基础上，正逐步完善其作为制造业领域集成框架的功能，为并行功 能的实施提供更强有力的自动化环境。 ( 4 ) p d m 是c i m s 的集成框架 所谓“集成框架”，是在异构、分布式计算机环境中能使企业内各类应用系统 实现信息集、功能集成和过程集成的软件系统。 信息集成平台的发展经历了计算机通信、局域网络、集中式数据库、分布式 数据库等阶段。随着c i m $ 技术的不断深入发展和应用规模的不断扩大，企业集成 信息模型越来越复杂，对信息控制和维护的有效性、可靠性和实时性要求越来越高 迫切需要寻求更高层次上的集成技术，能够提供高层次的信息集成管理机制，从而 提高c i m s 的运作效率。 目前，国内外的技术人员对新一代信息集成平台做了大量的研究开发工作，也 推出了多种平台，典型的是面向对象数据库及面向对象工程数据库管理系统，虽然 这些面向对象技术已部分商品化，但还没有在企业中得到全面应用和成功实旎，技 术仍不成熟。具有对象特性的数据库二次开发环境，由于其开放性、可靠性等方面 的明显不足，无法胜任c i m s 大规模实时应用的需求。而在关系型数据库基础上开 发的具有对象特性的p d m 系统，由于其技术的先进性和合理性，近年来得到了飞速 发展和应用，成为新一代信息集成平台中最为成熟的技术，是支持并行工程领域的 框架系统。 p d f f 不仅向e f l p 自动传递所需的全部产品信息，而且e r p 中生成的与产品有关 的生产计划、材料、维修服务等信息，也可由p d m 系统统一管理和传递。因此，p d m 是企业c i m s 的集成框架。 2 3p d m 在企业中的实施 2 3 1 企业实施p d m 系统的目标 作为信息技术、管理技术、计算机软件技术相结合的p d m 系统，在企业中的 实施目标可分为大小两种： 大目标：将p d m 作为集成平台或集成框架，在c i m s 、并行工程等复杂大系统 第二章p d m 综述及关键技术 中，对产品设计、工艺、制造、计划、销售、维护等环节的相关数据与相关过程 进行管理，即提供对产品开发全生命周期的管理。 小目标：仅指在产品的工程设计与工艺设计中管理相关的数据及相关的过程。 在确定企业具体实施目标的时候，由于企业的具体情况千差万别，实施的目 标会有较大的差异，应该根据具体情况具体分析。 2 3 2 企业实施p d m 系统的一般步骤 一个企业要使p d m 实施获得成功，一方面在根据企业的实际情况确定实施目 标以外，另一方面要有正确的实施步骤。p d m 实施的原则是：效益驱动，总体规划， 分步实施，重点突出。一般的p d m 实施步骤包括：确定实旌范围与目标，组织实施 队伍。拟定实施计划，软件选型，数据收集与分析，信息建模，系统定制与开发， 系统实施及系统调整和维护等。如图2 - 2 所示。 图2 - 2p d m 实施的一般步骤 2 3 3 企业实施p i ) m 系统所取得的经济效益 企业实旋p d m 系统后取得的经济效益主要表现在以下几个方面： 缩短产品上市时间。据统计，工程师们每天要花费4 0 以上的时间用于进 行信息收集，查询信息和信息交流，这无疑是一种巨大的浪费。利用p d m 系统，通过客户端获得所有的信息源，减少了上面所要花费的时间。同时 在产品开发过程中采用并行工程的方法，员工之间相互合作共同开发产 品，也缩短了产品开发的时间。 降低成本。节省了技术部门员工的工作时间，等于降低了产品开发成本。 而且改进一个已有的零件比重新设计一个零件的费用要低得多，p d b t 系统 可以比较方便地实现这样的操作。 提高质量。p d m 系统按照i s 09 0 0 0 质量管理手册对整个质量过程