（计算机应用技术专业论文）pdm系统中工作流程管理研究与实现.pdfVIP

论文题目：p d m 系统中工作流程管理研究与实现 指导教师：王爱玲 作者：张斌 摘要 流程管理是p d m 系统中实施业务过程管理与过程控制的一项关键技术。为了从整体 上提高产品设计的效率，降低设计成本，提高产品业务管理水平和竞争力，需要把产品 数据管理技术与工作流程管理技术结合起来，特别是把工作流程管理系统运用到p d m 系 统中来，取代并改进p d m 系统中的工作流程管理功能，实现产品相关过程的管理。 本文系统的阐述了p d m 和工作流管理理论、应用现状和发展趋势。并在详细分析研 究了p d m 的体系结构、各项功能和工作流参考模型接口功能的基础上，利用u m l 面向对 象分析技术，依据w f m c 的规范，对p d m 系统中工作流管理模块进行了需求分析，并以 用例图表达了用户和用例之间的交互关系以类图描述了系统的静态结构模型。 依据流程模型，应用w e b 技术、j a v a b e a n 组件技术和数据库技术开发了基于w e b 的 p d m 工作流管理系统，系统从模型定义到流程监控与管理都采用图形化的操作形式，能够 动态定义、修改和管理业务流程，具有较高的可靠性与可塑性，为企业产品设计审批管 理的自动化提供了保证，实现了企业产品设计管理流程化、规范化。 关键词：p d m ，工作流程管理，面向对象，u m l ，w e b 开发 s u b j e c t ：s t u d ya n di m p l e m e n t a t i o no f w o r k f l o wm a n a g e m e n ti nt h es y s t e mo f p d m a d v i s o r ：w a n ga i l i n g a u t h o r ： z h a n gb i n a b s t r a c t w o r k f l o wm a n a g e m e n ti sak e yt e c h n o l o g yf o rt h eb u s i n e s sp r o c e s sm a n a g e m e n ta n d c o n t r o li np d m i no r d e rt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ep r o d u c td e s i g n ，t or e d u c et h ed e s i g n c o s ta n dt or a i s et h ed e s i g nb u s i n e s sm a n a g e m e n tl e v e la n dt h ec o m p e t i t i v ea b i l i t y ，e n t e r p r i s e s u r g e n t l y n e e d st oc o m b i n ep d mt e c h n o l o g yw i t hw o r k f l o w m a n a g e m e n tt e c h n o l o g y ， e s p e c i a i l yt oi n t e g r a t ew o r k f l o wm a n a g e m e n ti n t oap d ms y s t e mt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c e o ft h ep d mw o r k f l o w m a n a g e m e n tf u n c t i o na n dt o r e a l i z e p r o d u c tr e l a t e dp r o c e s s m a n a g e m e n t t h ep a p e rd e s c r i b e st h e o r i e s ，p r e s e n ta p p l i c a t i o ns i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt e n d e n c yo f p d ma n dw o r k f l o wm a n a g e m e n ti n d e t a i l a n a l y z i n ga n dr e s e a r c h i n ga r c h i t e c t u r ea n d f i m c t i o n so fp d ma n di n t e r f a c ef u n c t i o n so fw o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ，u s i n gu m l a n a l y s e t e c h n o l o g y ，a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r do fw f m c ，d e m a n d so fw o r k f l o wm a n a g e m e n tm o d u l a r h a v eb e e na n a l y s e d r e l a t i o n so fu s e sm a du s ec a s e sh a v eb e e ne x p r e s s e dw i t hu s ec a s e d i a g r a m s ，t h es t a t i cs t r u c t u r a lm o d e lo f t h es y s t e mh a sb e e nd e s c r i b e db yt h ec l a s sd i a g r a m a c c o r d i n g t ot h e p r o c e s sm o d e l ，u s i n gw e b ，j a v a b e a nc o m p o n e n ta n dd a t a b a s e t e c h n o l o g y ，t h ew e b b a s e dw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e d t h eo p e r a t i n g f o r mo fp i c t u r e si si n t r o d u c e df r o mm o d e l sd e f i n i t i o nt om a n a g e m e n to fw o r k f l o w si nt h e s y s t e mt h a tc a l ld e f i n e ，m o d i f ya n dm a n a g eb u s i n e s sp r o c e s s i th a sh i g h e rr e l i a b i l i t ya n d p l a s t i c i t y ，p r o v i d e st h eg u a r a n t e ef o rt h ea u t o m a t i o no fb u s i n e s sm a n a g e m e n t ，a n dr e a l i z e s b u s i n e s sm a n a g e m e n tf l o w ，s t a n d a r d i z a t i o no f t h ep r o d u c t d e s i g n k e y w o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) ，w o r k f l o wm a n a g e m e n t ，o b j e c t - o r i e n t e d u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) ，w e bd e v e l o p m e n t 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由 承担。 论文作者签名：缕塞邀日期： 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学 位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位 论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容( 保密学位论文在解密 后遵守此规定) 。 签名： 导师签名： 弥a 武 日期： 刀孱p 人 趸盗途日期：鲨臣：三! 兰兰： 中北大学学位论文 1 1 课题的来源、目的和意义叫 1绪论 在激烈的市场竞争环境中，企业为了适应变化迅速的市场需求，为了提高产品竞争 力，就要尽可能地缩短产品开发周期，同时又要保证产品质量。产品设计过程管理在决 定产品的价格、可靠性和市场的接受程度方面起到了重要的作用。目前，国内的许多企 业在产品设计过程中普遍存在着一些阻碍产品开发的不利因素，缺乏利用计算机和计算 机网络对其进行有效的管理。在产品开发过程中，尽管目前相当一部分工程设计院和企 业的设计部门计算机出图率很高。但随着c a d 应用的深入，工程设计院在设计流程管理 方面更深层次的问题逐渐暴露了出来，这些问题急需解决： ( 1 ) 项目管理困难。缺乏一种快速获得项目实时信息的手段，如当前图纸完成数量， 图纸的审批状态和审批情况，各个设计人员的工作进度和其他一些有关项目的实时统计 信息。 ( 2 ) 协同工作能力低。由于缺乏共享的项目信息环境，设计人员之间，设计人员和 审批人员之间缺乏及时有效的交流，互相不了解工作进度，造成互相等待的状况，这是 影响产品设计质量和设计效率的主要因素。 ( 3 ) 过程管理随意性大。有时，设计文档未经严格评审就提交给生产部门用于生产， 而正用于生产中的设计文档未经有关部门和人员审批，设计人员就擅自修改这一切都 造成了设计和生产的混乱，延长了产品推向市场的时间，也降低了产品质量，使设计规 范、设计标准流于形式。 “p d m 系统中工作流程管理研究与实现”是太原市科技局风险投资项目“基于w e b 的p d m 系统”的个重要组成部分。其目的就是帮助企业实现产品开发规范化、流程 化，为企业建立完善的产品设计流程。从而使企业产品设计管理由粗放管理变为精细化 管理，由定性管理变为定量管理。以达到提高企业产品开发效率、缩短产品上市时间、 降低开发成本、提升企业的竞争力。 中北大学学位论文 1 2 国内外p d m 系统及工作流管理技术研究现状与趋势 随着网络技术、数据库技术的发展，p d m 技术和工作流技术在全球范围内得到了广 泛的应用。p d m 技术和工作流管理技术是依托i t 技术实现企业最优化管理的有效方法， 是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物，也是计算机技术与企业文化相结合的 一种产品，是企业实施信息化管理的必由之路。许多企业都在优化或实施适合于自身发 展的集成工作流管理系统的p d m 系统，这逐步推动了p d m 技术和工作流管理技术采用多 种i t 技术向前发展。 1 2 1 国内外p d m 系统研究现状与趋势 早期的p d m 产品诞生于2 0 世纪8 0 年代初。在中国，p d m 是2 0 世纪9 0 年代兴起的 一项新技术，因其有效地实现了企业的信息集成和过程集成，在国内外得到了广泛的应 用。目前，随着企业需求的扩大，p d m 技术的研究与开发已相当普遍。从现有的产品来 看，p d m 技术和相关产品的发展可以分为三代。1 。 ( 1 ) 第一代p d m 产品：第一代p d m 产品大多数是由各c a d 企业推出的配合各自c a d 产品的系统。这一代p d m 产品的功能局限在工程图纸的管理，集成的工具主要是专用的 c a d 系统。第一代p d m 产品在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，但没有真正实现 企业的数据和过程集成，同时第一代p d m 产品普遍存在功能较弱、开放程度不高、集成 能力不强的缺陷。 ( 2 ) 第二代p d m 产品：第二代p d m 产品功能更加强大，少数产品真正可以实现企业 级的信息集成和过程集成，同时软件的丌放性、集成能力大大提高。这一代p d m 产品明 确了p d m 在企业中的地位，即p d m 系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据平台，各 种c a x 应用，如c a d 、c a p p 、c a e 的应用应当通过p d m 进行集成，以p d m 作为企业设计 和工艺的数据管理中心和流程管理中心。通过一定的接口将p d m 系统、m r p h 和企业m i s 系统连接起来，与自动化的制造系统相结合，构成了一个企业计算机集成制造系统。 第二代p d m 产品真正使p d m 的概念深得人心，p d m 的功能得到广泛认可，同时第二代 p d m 产品在技术上有巨大的进步，商业上也获得了很大的成功。目前市场上的p d m 产品 绝大部分属于这种类型。 2 中北大学学位论文 ( 3 ) 第三代p d m 产品：随着技术的发展和i n t e r n e t 在全球的广泛应用，对p d m 的发 展提出了更高的要求。建立在i n t e r n e t 平台和基于w e b 的开发技术逐渐应用到p d m 领 域。p t c 公司的w i n d c h i l l 和u g s 的基于j a v a 平台的i m a n 是第三代p d m 产品的典型代 表。 随着p d m 技术的推广应用，它的发展也越来越为大家所关注。从目前的趋势来看， p d m 将会在以下几方面有较大的发展“1 ： ( 1 ) 应用系统的封装。一方面向用户提供符合标准的服务访问机制以利于二次开发 和系统集成，另一方面为实现最终的“p d m 使能部件”标准奠定基础。 ( 2 ) 基于w e b 技术的p d m 系统。p d m 系统架构在i n t e r n e t 之上，提供企业产品开发 的最佳解决方案，以满足电子商务时代企业的需求，是新一代p d m 技术的目标，也是解 决国内企业采用p d m 系统时所遇到问题的基础“1 。 ( 3 ) 面向对象技术的应用及信息模型的标准化。由于p d m 系统所要管理的数据类型 及数据模型的复杂性，要求系统有良好的开放性，采用0 - 0 方法建立系统管理模型与信 息模型，并提供面向对象的建模工具与开发工具，支持用户的二次开发。另一方面，如 何实现p d m 系统信息模型的标准化，为不同系统之间提供信息交换带来方便成为当务之 急。 ( 4 ) p d m 与m r p ii 的功能渗透。p d m 与m r p l l 分别服务于工程设计与生产制造，二者 之间通过相互集成，互为补充互相渗透，构成完整的企业信息系统。p d m 厂商首先将工 程b o m 与制造b o m 统一到p d m 系统中进行管理，同时将经营计划、生产计划集成于p d m 系统中，而m r p i i 系统也在设法将p d m 系统的功能归入其中。 ( 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 向全企业级发展，对于大型企业来说，希望p d m 系统的功能覆盖整个企业 的经营范围，这时就需要有一个企业级的p d m 系统，包含一个核心的p d m 程序，通过局 部数据管理所包含的继承工具，将c a d c a m 、技术信息发布及软件工程等各个应用系统 连接起来，局部数据管理用来在其独立应用范围内提供数据访问服务。企业级p b m 将具 3 中北大学学位论文 有更好的过程管理、更大范围的数据共享和产品配置管理等更复杂的功能。 ( 7 ) p o 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：在各个行业中，由 于产品、生产方式、管理模式的不同，许多行业有特有的功能需要。 p d m 产品应当更好地支持客户化开发，对于从系统模型的改变、系统功能模块的开 发到系统配置的整个流程要有很好的支持。解决好这个问题才能真正完成p d m 技术的应 用转化。 1 2 2 工作流程管理技术研究现状与趋势 工作流程管理技术在初期主要由工作流产品开发公司推动其发展。在过去很长的一 段时间里，有关工作流程管理方面的研究主要由商品化的工作流程管理系统的开发商所 领导，只是到了后来，许多大学和研究机构才开始参与对工作流程管理技术的研究，并 取得了众多的研究成果。这些研究成果主要围绕三个方面展开的。 ( 1 ) 工作流程的理论基础。包括工作流程管理系统的体系、模型与定义语言等的研 究。 ( 2 ) 工作流程的实现技术，包括工作流程的事务特征、各种先进软件技术的应用、 工作流程仿真。在这方面的研究工作的目标是提高工作流程管理系统的性能，尤其是提 高工作流程管理系统的可靠性及其在处理大规模复杂的且具有并行业务的流程方面的 能力。 ( 3 ) 工作流程技术的应用，包括工作流程实施技术在不同应用领域的应用方法、应 用软件集成等。在这方面研究的目标是发挥工作流程管理系统的优势，为解决具体应用 领域内的问题提供有效实现手段。 工作流程的研究成果推动了工作流程管理技术的研究、应用和发展。在工作流程管 理体系结构和模型定义上，国际工作流程管理联( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，缩 写为w f m c ) 作了相当的工作，提出了工作流程参考体系结构、工作流程管理系统的互操 作接口、工作流程定义语言等一系列标准。在工作流程技术的实现上，国际知名研究机 构和大学分别作了大量的工作，形成许多比较著名的产品，p i b m 公司a l m a d e n 研究中心 研究开发的基于持久消息队列的分布式工作流程管理系统e x o t i c a f m q m ；佐治亚大 4 中北大学学位论文 学计算机系研究开发的具有自适应能力的工作流程管理系统m e t e o r ：由欧洲五国合 作开发的基于分柿式主动数据库技术的工作流程管理系统w i d e ；以及德国萨尔兰大 学等研究机构开发的基于状态与活动图的工作流程管理系统m e n t o 等。 工作流管理联盟虽然提出了一套工作流管理系统的标准，但工作流产品在实际用应 中存在许多不足，还需要开展相当多的工作。 ( 1 ) 缺乏互操作性。大多数工作流产品采用不同的开发技术开发适合于不同行业的 工作流管理系统，产品之间互不兼容。 ( 2 ) 缺乏正确和可靠的并发控制机制。工作流实例在运行过程中，可能出现多个活 动同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上会相互重叠。为了保证系统正常运 行，必须进行访问的有效控制。 ( 3 ) 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 针对目前工作流产品存在的不足和信息技术、分布对象技术和w e b 技术的发展，从技 术与应用角度看，在今后一段时自j 内，工作流管理技术的研究及产品的主要发展方向是： ( 1 ) 面向复杂企业应用的工作流管理系统。目前的工作流技术和产品难以支持复杂 的企业应用，对已有企业应用的集成能力也显然不足，因此，支持复杂企业应用和应用 集成的工作流管理系统将会得到充分的重视和长足的发展。 ( 2 ) 扩展工作流模型的描述能力。现有工作流系统的模型在企业应用中的描述能力 不足，主要反映在工作流模型的语义描述。在描述复杂过程时，描述能力不足和活动属 性的定义不够丰富。需要在进一步深入分析的基础上，丰富工作流模型的语义和活动属 性的定义。 ( 3 ) 代理技术与工作流管理技术的结合。代理技术与工作流技术都是近年来受到广 泛重视并得到长足发展的计算机软件技术，在分布对象技术的基础上，充分发挥工作流 技术在灵活性方面的优势和代理技术在知识表达、事务处理、智能性能方面的优势，将 这两种技术进行有机结合，以工作流管理为基础，以代理技术为核心，将开发出具有良 好前景的应用软件产品。 ( 4 ) 内置到商用企业应用软件包中。在过去的几年里，为了使通用软件能够满足客 户提出的特别需要，很多公司将工作流技术引人到他们的产品中，使用户可以按照预定 的顺序调用这些产品的不同功能模块，满足本企业的特殊需求。 5 中北大学学位论文 ( 5 ) 基于w e b 的工作流。随着w e b 技术的普及，基于w e b 的工作流技术将得到充分的发 展。工作流可以通过w e b 扩展到多个企业，并将实现多个基于w e b 的工作流服务器之间的 协同工作”1 。 ( 6 ) 分布式工作流。经过几年的发展，工作流管理系统的结构已经由原来的只能支 持单一的工作组环境，发展到现在可以支持企业级( 甚至企业间) 的工作流环境。一个 工作流实例可以通过局域网、广域网分布在不同的服务器和客户端，而且服务器的故障 所造成的影响将被减少到虽小。因而，大大提高了系统的可扩展性、实用性和管理能力。 ( 7 ) 工作流模型的分析和仿真工具。目前，越来越多的用户要求能够对模型进行评 估和性能测试，仿真和性能监控工具的引人，将不可避免地成为新一代工作流产品的发 展趋势。 1 3 课题的主要研究内容及实施步骤 课题主要包括三方面内容：在分析了p d m 技术和工作流技术在国内外的现状与趋势 后，对p d m 系统和工作流管理技术进行了理论研究；对p d m 工作流程进行需求分析和建 模：基于w e b 的p d m 工作流程管理系统设计与实现。 项目分二个阶段实施。第一阶段主要是对p d m 系统和工作流管理理论进行分析研究， 结合对一些企业产品设计流程的调研，依据w f m c 的工作流参考模型，对p d m 工作流程 进行了u m l 建模。 第二阶段主要是依据流程模型，应用w e b 技术、j a v a b e a n 组件技术和数据库技术开 发了基于工作流引擎的可视化流程管理模块。 6 中北大学学位论文 2 1p d m 的基本概念 2 p d m 系统的概念及体系结构 p d m 是以软件技术为基础，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 明确定位于面向制造企业，以产品为管理的核心，以数据( 电 予文档、数字化文件、数据库记录等) 、过程( 工作流程和更改流程) 和资源( 用户与 应用工具等) 为管理信息的三大要素”1 。 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、物料管理系统、项目管理系统) 的关键所在。静态的产品结构管理 主要体现在数据的管理，而动态的管理主要是指产品开发的过程管理，即工作流管理”1 。 p d m 继承并发展了计算机集成管理等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下，用 整体优化的观念对产品设计数据过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数据 的一致性和可跟踪性。核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。 p d m 系统是一个软件框架，它能使企业有效地管理产品开发过程中所有与产品相关的 数据。p d m 系统可以帮助企业设计、修改、跟踪一个进程中的产品设计，及时、方便地 找出与产品有关的数据。从产品开发的过程来看，p d m 系统可协调诸如设计、审查、批 准、变更以及产品发布等过程事件“1 。 2 2p d m 系统的体系结构 从p d m 系统的实现技术上讲，大多数p d m 系统都采用7 c s 或b s 的体系结构，需要有 数据库技术保证数据的存储和管理，需要有网络技术提供数据的通信和传递。同时采用 面向对象的设计方法为开发基于网络的数据操作接口模块提供支持和底层服务，并提供 产品事件组织管理功能和用户前端软件工具集，实现产品全生命周期的信息管理，协调 工作流和项目的进展。为了达到对产品生命周期内的所有与产品定义相关的数据进行 有效的管理，一个典型的p d m 系统体系结构包括四个层次如图2 1 所示。 7 中北大学学位论文 用户层 功能层 支持层 图2 1p d m 系统的体系结构 第一层是系统支持层。系统支持层支撑系统的运行，主要包括软硬件平台及面向对 象的核心架构。系统层包括异构硬件平台、网络协议、操作系统和数据库系统等，提供 了网络状况下数据的存取以及应用程序运行所必需的各种环境。网络通信及协议负责 解决网际信息交换问题，如数据的传输速度、一致性、安全性等问题，实现了异构环境 下的网络传输。目前流行的通用商业化的关系型数据库是p d m 系统的支持平台。数据库 提供了数据管理的最基本的功能。如存、取、删除、更改、查询。 第二层是核心模块层。该层的功能是将不同的应用软件程序对产品数据的处理要求 进行中间转换，转换成系统模块可以接受的信息指令。换句话说，就是将功能模块层对 产品数据处理的结果转化为进行工程数据库存储、修改和操作要求的标准s q l 指令。实 际上，该层是功能模块层和系统支持层之间的缓冲层，使得应用软件和工程数据库的关 联性减小，为p d m 系统连接不同的数据库系统提供可能。 第三层是功能模块层。根据p d m 的管理目标，在企业p d m 系统中的设计流程环节相应 的功能模块分为两类。一类是基本功能模块，包括人员管理、产品结构管理、工作流程 管理和通讯模块。人员管理具体又分为人员登录、人员查询和更新以及权限管理。产品 结构管理分为图档管理、版本管理及b o l d 管理。工作流程管理分为项目管理、设计活动 8 中北大学学位论文 管理及任务管理。通讯模块分为信息发送和信息接收，此模块负责系统人员进行信息传 递。另一类是系统管理模块，包括系统管理和工作环境管理。系统管理主要是针对系统 管理员如何维护系统，确保数据安全与正常运行的功能模块。工作环境管理主要是保证 各类不同的用户能够正常地、安全地、可靠地使用p d m 系统，既要方便、快捷，又要安 全、可靠。该模块实现了人员管理( 人员申请和更新) 、数据备份及库更新、数据库管理 等工作。当然，这一层也包括与这些功能相关的应用软件层，如文字处理软件、表格软 件、c a d c a e 软件及c a p p 软件等。 第四层是用户层，包括开发工具层和界面层。各种不同的用户界面是用户与系统之 间的接口，包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等。通过用户界面，系统向用户展 现用户所关心的产品数据信息，并且可以获取用户的输入数据。整个p d m 系统和相应的 数据库系统都建立在计算机的操作系统和网络系统的平台上，同时还有包括各式各样的 应用软件，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a t 、文字处理、表格生成，图像显示和音像转换 等等。基于w e b 的p d m 系统应用w e b 技术和a c t i v e x 控件技术能很好的将应用软件年d p d m 系 统集成，为用户提供了友好的用户界面，成为p d m 的发展趋势”。 2 3p d m 系统的主要管理功能 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以及与产品相关过程的机 制和功能，覆盖了产品生命周期内的全部信息。p d m 依据全局信息强调共享的观点，扩 大了产品开发建模的含义，其范围已包括资源( 含人力) 配置、生产制造、计划调度、 采购销售、市场开发等方面。 p d m 系统能够实现分布式环境中的产品数据共享，为异构计算机环境提供一种集成的 应用平台，主要包括以下几个功能：电子仓库( d a t av a u l t ) 或称电子资料室、项目管理、 产品配置管理( p 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 ) 或称产品结构管理、文档管理 ( d o c u m e n tm a n a g e m e n t ) 、工作流程管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 、权限管理、分类与查 询管理、电子协作通讯和版本管理等如图2 2 所示。这些功能是相辅相成、相互联系和 依赖的。 9 中北大学学位论文 图2 2p d m 系统的主要管理功能 ( 1 ) 电子资料室 电子资料室( d a t av a u t ) 是p d m 的核心，它一般是建立在关系型数据库女h o r a c l e 基础 上，主要保证数据的安全性和完整性。并支持各种查询与检索功能。通过建立在数据库 之上的相关联的文本型记录，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 电子数据文档，如建立复杂数据模型、修改与访问文档、建立不同类型或异构的工程数 据( 包括图形、数据序列和字处理程序所产生的文档等) 之间的联系，实现文档的层次 与关联控制、封装管理应用系统( 如c a d ，c a p p 、字处理软件、图像管理与编辑等) ， 可以方便地实现以产品数据为核心的信息共享1 。 电子资料室通过权限控制来保证产品数据的完整性，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。 电子资料室通过封装应用软件，使得用户可以快速准确地访问数据，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息。它为p d m 控制环境和外部世 界( 用户和应用系统) 之间的传递数据提供一种安全的手段，一个完全分布式的电子资 料室能够允许用户迅速无误地访问企业的产品信息，而不用考虑用户和数据的物理位 置。 ( 2 ) 项目管理 现代工程设计逐步趋向复杂化，能否合理地配置资源是工程设计成败的关键之一。 要合理配置资源，首先要掌握当前资源的配置状况。项目管理能够进行工程项目分类管 理、制定项目规划和计划、实现工作任务的监视和控制，为管理者提供实时的项目动态 信息和统计决策依据。通过p d m 系统的项目管理模块，可以将一个产品开发项目及其有 关的数据结构化为一个面向对象的项目模型，利用这个模型，可以确保对项目进行全面 1 0 中北大学学位论文 的监视和控制。 对于复杂任务结构的项目，可以利用专业应用软件来建立过程模型，借助于专用接 口将模型化的任务结构导入到p d m 系统中。 ( 3 ) 产品配置管理 产品配置管理( p 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 ) 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 ，简称b o m ) 为其组织核心，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、零件之间的装配联系，而且包括其它的相关数据，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，并实现产品 版本控制，高效、灵活地检索与查询最新的产品数据，实现产品数据的安全性和完整性 控制“。 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、 工艺视图、采购视图和生产视图等。 ( 4 ) 文档管理 p d m 系统中的文档管理用以取代人工方式的档案管理，使用户方便、快捷、安全的存 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，到流程管理的各种相关文件，都是文档管理的对 象。文档管理功能主要包括三个方面： 归档管理 归档管理是对文档进出电子仓库进行管理。它主要包括归档( 检入) 、提档( 检出) 以及对这些操作的安全性管理。 文档检索 这是p d m 系统为用户提供的快速查询手段之一。系统提供了一种与产品结构直接相关 的文档管理方式，用户可以根据产品结构树上的节点来查询相关文档，这样就使用户直 接、全面地了解产品及零部件的各种数据和文档。 文档处理 文档处理包括查看与批注、文件格式转换等。在p d m 系统中，一般应支持对多种格式 中北大学学位论文 文件的可视浏览，支持对某些c a d 系统原始文件的审阅，并可使用户在这些图形文件上 作红线批注，如以文字注释或以图形方式圈点等。 ( 5 ) 工作流程管理 工作流管理主要是设计审批流程管理。在长期的生产时间中，每个企业都已经形成 了自己的产品研制工作流程。一般产品设计包括设计、校对、标准化检查、会审和批准 等阶段。工艺设计过程包括设计、校对和批准阶段。 在产品的整个生命周期内，无论从主题出发，还是从某一局部环节开始，都需要经 过若干不同的工作过程，每一个工作过程都包含着不同的内容、不同性质的工作，只有 经过不同的工作过程，产品数据才能不断地产生和完善，最终成为有效的、用于指导生 产和支持维修服务的产品数据。 ( 6 ) 分类与查询管理 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。它与面向对象的技术相结合，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、标准件等对象。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、检索技术和零件建库技术等。 分类管理是将全厂生产的所有零件按其设计和工艺上的相似性进行分类，形成零件 族。每一零件族中诸零件具有相似的设计和制造特性，为提高单件、小批量生产的经济 效益开辟了新的途径。 任何一个产品设计都是设计人员智慧的结晶，日益积累的设计结果是企业极大的智 力财富，企业发展的一个重要方面是对现有设计进行革新，创造出更好的产品。p d m 的 检索和零件库功能就是最大程度地支持现有设计的重新利用，以便创建出新的产品。p d m 的检索和零件库功能就是最大程度地支持现有设计的重新利用，以便创造出新的产品， 它包括零件数据库的接口、基于内容的而不是基于分类的检索和构造电子资料室属性编 码过虑器的功能。 ( 7 ) 权限与版本管理 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。 1 2 中北大学学位论文 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。 ( 8 ) 电子协作通讯 电子协作用于支持分布式工作环境下的产品开发人员之间的协同工作。如用电子邮 件进行通讯。设计过程的参与者可以通过电子邮件获取工作任务、更改单信息、校对审 核信息，并在与其相关的数据发生状态变化时及时得到通知。 1 3 中北大学学位论文 3 1 工作流的基本概念 3 工作流程管理系统 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对日常工作中具有固定程 序的活动而提出的一个概念。目的是通过将一个具体的工作分解成多个任务、角色，通 过一定的规则和过程，约束这些任务的执行和监控，达到提高企业生产经营管理水平。 工作流的基本概念包括：工作流、工作流管理系统和工作流引擎。掌握这三个概念 是理解工作流管理系统的基础。 3 1 1 工作流 工作流( w o r kf 1 0 w ) 是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通 过将工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提高 生产组织水平和工作效率的目的，为企业更好地实现生产，经营目标提供了先进的手段。 1 9 9 3 年，国际工作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 的成立标 志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流产品之间的互操作， w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标 准。工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是指整个或部分经营过程在计算机支 持下的全自动或半自动化。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统( 工作 流管理系统) 控制其执行的过程都称为工作流”。 工作流是一种反应业务流程的计算机化的模型，是为了在先进的环境支持下生产过 程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务模型。它根据一系列 的过程规则，使文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行。在其中定 义了完成整个过程所需要的各种参数，这些参数包括对过程中每一个步骤( 活动) 的定 义、活动的执行顺序、执行条件以及活动处理的数据信息，每一步骤由谁负责以及每个 活动所需要的应用程序”。 1 4 中北大学学位论文 3 1 2 工作流管理系统 按照w f m c 给出的工作流程管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w f m s ) 的定义， 工作流程管理系统是一个软件系统，它完成工作流程的定义和管理，并按照在计算机中 预先定义好的工作流程逻辑推进工作流程实例的执行“。 工作流程管理系统不仅要提供工作流程定义工具，把企业的业务流程转化为计算机 可以识别的格式，还提供一套工具对工作流程运行的状态进行监控，对流程运行中的活 动进行管理和调度，同时还要提供人机交互接口，供参与人员执行其中的工作任务。 工作流管理系统是将应用逻辑与过程逻辑分离，在不修改具体功能的情况下，通过 修改过程模型改变系统功能，完成对生产运作部分过程或全过程的集成管理，可有效地 把人、信息和应用工具合理组织在一起，发挥系统的最大效能。 工作流管理系统一般分为三个阶段：即模型建立阶段、模型实例化阶段和模型执行 阶段。在模型建立阶段，通过利用工作流定义工具，完成企业运作过程工作流模板的建 立，将企业的实际运作过程转化为计算机可处理的工作流模型。模型实例化阶段，给每 个过程设定运行所需的参数，并为每个活动分配所需要的资源。模型执行阶段，完成工 作流过程的执行及任务的监控，主要是完成人机交互和应用的执行”。 3 1 3 工作流引擎 工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) 是工作流管理系统的核心。它是一组数据模型和软 件，它为工作流管理系统在定义时期提供支持、在运行时期提供解释和执行服务，实现 所有的工作流算法和规则“”。如果将工作流作为应用系统的一部分，工作流引擎可为应 用系统根据任务类型、执行角色、分工和条件的不同而提供不同的信息传递路由。也就 是说通过工作流引擎就可以定义自己需要的工作流。 工作流引擎主要完成三项工作“： ( 1 ) 工作流模板的定义，定义工作流运作的具体业务规则。包括工作流模板的添加、 修改、删除： ( 2 ) 工作流实例的创建及监控： ( 3 ) 工作流业务规则的执行。 1 5 中北大学学位论文 3 2 工作流的分类。” 根据工作流程管理软件的系统结构、使用的技术和工作流过程的执行方法的不同 工作流系统可以分为： ( 1 ) 基于文档的工作流系统。以共享文件的方式来完成任务，这类系统通常包含 c s 、b s 模式的图像、文档与数据库管理系统。它是产生最早、发展最成熟、最具多 样性的。它主要应用在电子文档上，即电子文档在相关人员之问进行传递，以便让不同 的人进行处理与审阅。 ( 2 ) 基于电子邮件的工作流系统。邮件型指通过电子邮件来完成工作流消息的传递、 数据的分发与事件的通知。它可以充分发挥电子邮件系统在网络环境下的数据分发功 能，整个系统将以一种松散耦合的模式运行。 ( 3 ) 基于过程的工作流系统。以过程为中心，一般建立在数据库之上，有自己专用 的通信机制，并且提供同外部交互的接口。过程型的工作流由一系列任务节点组成。各 节点按照各自的规则将数据发送到其它节点中去，而数据的值可以作为控制条件。 3 3 工作流程管理的特点 工作流管理的特点主要体现在以下四个方面，即柔性、集成性、可重用性和可扩展 性。 ( 1 ) 柔性 工作流管理系统引入活动模板技术以适应不同的工作流。活动模板是工作流程角色 数量和操作先后顺序的尺度，它实际上是工作流角色的序列。系统提供定制活动模板功 能。用户可以根据实际需要选择一些任务角色，按照要求的顺序排列构成活动模板，工作 流将严格按照活动模板进行。活动模板的引入，极大地增强了工作流程的柔性，可以适应 不同企业、不同部门的业务过程。 ( 2 ) 集成性 工作流管理的集成性体现在以下三个方面。”： 工作流管理系统能将每个相关活动的工作流程关系信息永久的保存在数据库中， 并可通过辅助数据流特性将这些信息在各活动之间共享，这样就可以方便地建立起活动 1 6 中北大学学位论文 实例间的集成系统。 面向工作流管理系统的事务处理特性尤其适合活动实例问的集成，不仅如此，这 些活动实例甚至可以访问各种不同数据库管理系统。 目前，w f m c 正在研究面向交互企业问的业务流程的层次结构特性，这意味着每个 应用实例的不同部分都可以被不同的工作流管理系统进行管理。这样做不仅可以使得虚 拟企业间的信息能够通过s t e p 战略性技术程序进行共享，也使得交互企业间的流程可以 进行共享，以及实现工作流管理系统间的互操作o ”。 ( 3 ) 可重用性 用于过程模型的活动实例是独立的且没有前提的，因此某个特定的活动实例可以应 用在不同的过程模型中。如果定义的活动实例和工作流管理都遵守w f m c 的“实例唤醒” 标准，那么活动实例就可以完全地用于不同的工作流系统中。因此工作流技术的研究从 某种程度上也刺激了活动实例代码重用性的发展。与其它诸如类库、框架、部件和设计 模式的重用性所不同的是，工作流技术的重用性无需依赖对象技术。 另外，过程模型自身也是需要重用的，所以，许多工作流管理系统都支持将活动实 例看成为一种过程模型，即所谓的“子过程”。这样就可以为过程进行自顶向下建模或 自底向上建模，从而使得过程模型可以像子过程一样得到重用。 目前定义和开发工作流管理技术中独