（计算机应用技术专业论文）产品数据管理中工作流引擎技术研究.pdf

产品数据管理中工作流引擎技术研究 、f 6 6 2 9 6 9 摘要 随着计算机及信息技术在企业中应用的不断深入，产生了大量的产品电子数据信 息，手工信息管理和过程管理模式已经越来越难于适应企业产品研发的需求。产品数据 管理技术是现代企业产品研发数据信息化和过程信息化的主要技术手段。作为企业实施 信息化的使能技术和集成框架，已被越来越多的企业所采用。工作流技术是业界广泛使 用的新兴技术，将工作流技术应用到产品数据管理系统，具有深刻的理论研究和实际应 用价值，工作流引擎技术是产品数据管理中的主要内容与关键技术之一，是实现产品研 发过程控制的重要因素。 首先介绍了产品数据管理技术的相关内容，包括产品数据管理系统的概念与应用发 展方向，产品数据管理的体系结构和主要功能。同时，研究了基于w e b 的产品数据管理 系统w i n d c h i l l 的体系结构框架和主要功能特点。 分析了产品数据管理中工作流及工作流引擎技术的需求。根据产品数据管理中工作 流及工作流引擎的需求，从产品数据管理中工作流引擎技术设计的角度，提出了产品数 据管理中的工作流管理的业务过程模型、工作流管理系统的体系结构和工作流引擎及控 制器的结构。研究了产品数据管理中工作流引擎的工作流实例的执行算法、过程实例、 活动实例的状态转换和工作流过程实例的调度算法。在对产品数据管理中工作流及工作 流引擎需求分析和设计的基础上，给出了产品数据管理中工作流引擎的具体应用实现。 从产品数据的电子化审批、工程变更管理和项目管理三个方面，研究了工作流及工作流 引擎技术的应用实现技术。 在对产品数据管理中工作流引擎技术的应用实现的基础上，提出了产品数据技术状 态( 生命周期) 与工作流引擎技术的集成方法。通过工作流引擎实现产品数据生命周期 之间状态的同步和工作流程进程之间的同步。实现产品数据的工程变更管理，达到对产 品数据技术状态的管理，实现产品研发过程的管理与控制。同时，说明了工作流引擎技 术在新产品研发项目管理的应用实现方法：提出建立独立于应用的工作流引擎中间件， 通过它实现产品数据管理系统与项目管理系统的集成，达到对新产品研发过程产品数据 管理、项目管理和工作流管理的全面过程控制。工作流引擎中间件除了为企业提供产品 数据管理和项目管理的支持服务外，也为其它需要工作流引擎技术的管理信息系统服 务将信息系统深入到企业的关键核心业务过程。 本文的研究在重庆某汽车集团的产品数据管理系统和基于p d m 技术的神光i i i 项目 管理系统中得到了应用，产生了较好的应用效果。 关键词：产品数据管理 工作流管理工作流引擎 产品数据管理中工作流引擎技术研究 a b s t r a c t w i t h i n c r e a s i n gr a p i d l ya p p l i c a t i o n o f c o m p u t e r a n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y i n e n t e r p r i s e s ，a l la m o u n to fc o m p u t e rd a t aa n di n f o r m a t i o no f p r o d u c ta r ep r o d u c e d ，i ti sm o r e d i f f i c u l tt of u l f i l lr e q u i r e m e n t so f p r o d u c td e v e l o p m e n tt h a tp r o d u c td a t aa n dp r o c e s s e s a r e m a n a g e dm a n u a l l y p r o d u c td a t am a n a g e m e n ts y s t e mi s g o o dm e t h o dt h a t i s a p p l i e d t o m a n a g ep r o d u c td a t aa n dp r o c e s s e s ，a n ds e r v i c ea sa ni n t e g r a t e df r a m ea n de n a b l et e c h n o l o g y i nm o d e m e n t e r p r i s e sp d m i sa d o p t e dm o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e s w o r k f l o w t e c h n o l o g yi sa n e wk i n do ft e c h n o l o g y , i ti si m p o r t a n t m e a t f i n gt oa p p l ya n dr e s e a r c hi ti np d m w o r k f l o w m a n a g e m e n ti sac r i t i c a lt e c h n o l o g yi np d m ，i ti sam a i n l yf a c t o rp r o c e s sc o n t r o lt e c h n o l o g y i np r o d u c td e v e l o p m e n t i n t r o d u c i n gs o m ep d mt e c h n o l o g yc o n t e n t s ，f o re x a m p l e ，i t so r i g i n ，c o n c e p t ，m a i n l y f u n c t i o n s ，a r c h i t e c t u r e ，c r i t i c a lt e c h n o l o g i e sa n dd e v e l o p m e n t r e s e a r c h i n gf u n c t i o n sa n d a r c h i t e c t u r eo f w i n d c h i l l ( ap r o d u c td a t am a n a g e m e n ts y s t e m b a s eo nw e ba l lj 2 e e ) a n a l y z i n gr e q u i r e m e n t so f w o r k f l o wa n dw o r k f l o we n g i n ei np d mw eh a v ei n t r o d u c e d p r o c e s sm o d e l ，a r c h i t e c t u r e ，a n dc o n t r o lm o d e lo fw o r k f l o we n g i n eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n t i np d m a c c o r d i n gt ow o r k f l o we n g i n er e q u i r e m e n t sa n df e a t u r e so fp d m ，w h i l ew o r k f l o w e n g i n ei sa n n y z e d ，d e s i g n e da n di m p l e m e n t e dw e e x e c u t ea r i t h m e t i c ，s t a t u sa n ds c h e d u l eo f p r o c e s s i n s t a n c e w e g a v e s o m e a p p l i c a t i o ni m p l e m e n t s o fw o r k f l o we n g i n ei n p d m ， i n c l u d i n g d o c u m e n t sa n d p a r t sc o m p u t e r i z e dr e v i e w , e n t e r p r i s ee n g i n e e r i n gc h a n g e m a n a g e m e n t a n d p r o j e c tm a n a g e m e n t ， w eh a v eb r o u g h tf o r w a r ds o m em e t h o d st oi n t e g r a t el i f e c y c l ew i t hw o r k f l o w b ye n g i n g e s y n c h r o n i z e db e t w e e nl i f e c y c l ea n d i f e c y c l eb y w o r k f l o w e n g i n e ，a sw e l la sm o n gp r o c e s s e s i m p l e m e n t e de n g i n e e r i n gc h a n g em a n a g e m e n ti np d mb yw o r k f l o we n g i n e ，t h a ti s o n eo f p r o d u c tc o n g u r a t i o nm a n a g e m e n t w ec o n t r o lp r o c e s so fp r o d u c td e v e l o p m e n tb yw o r k f l o w e n g i n et h a ti n d u c et oc h a n g es t a t u so fp r o d u c td a t a a b i l i t i e so fp r o j e c tm a n a g e m e n ti s p u t f o r w a r db a s eo np r o c e s sm o d e la n dw o r k f l o we n g i n ei np d m m o d e r np r i n c i p l eo fp r o j e c t m a n a g e m e n ti sa p p l i e d t op d mw ep u tf o r w a r dt ob u i l d i n gw o r k f l o we n g i n em i d w a r e c o m p o n e n tt h a t i sn o tr e i a t e dw i t ha p p l i c a t i o n w ei n t e g r a t e dp r o j e c tm a n a g e m e n tw i t h p r o d u c t d a t am a n a g e m e n ta n dw o r k f l o ws y s t e mb yi t t h i s c o m p o n e ts e r v i c e s p d ma n d p r o j e a tm a n a g e m e n ts y s t e m i ts e r v i c e so t h e r sm a n a g e m e n t l r d o r m a t i o ns y s t e mt h e s ea r e a p p l i e d i nc r i t i c a la n dc o r eb u s i n e s si ne n t e r p r i s e r e s e a r c hh a sa p p l i e di np d mo fx x xa u t o m a t i v ec o m p a n yc h o n g q i n ga n dp r o j e c t m a n a g e m e n t b a s eo np d m t e c h n o l o g y k e y w o r d s ：p r o d u c t d a t am a n a g e m e n t w o r k f l o w m a n a g e m e n t w o r k f l o w e n g i n e 产品数据管理中： 作流引擎技术研究 i引言 i i 目的意义 本论文研究产品数据管理中工作流引擎技术，它是产品数据管理系统的主要功能模 块和关键技术之一。是实现产品数据管理中两大功能之一过程管理的必要手段。 对产品数据管理中工作流引擎技术的研究，目的是为了产品数据管理中过程管理和 控制以及产品数据技术状态管理提供技术手段。同时，该工作流引擎技术还可以应在企 业其它需要工作流及工作流引擎支持的应用系统如项目管理系统、办公自动化系统、业 务审批系统、m r p i i 和e r p 等企业信息系统中。 本文对产品数据管理中工作流引擎技术的研究对企业信息化建设具有十分重要的 理论研究和实际应用价值，并在重庆某汽车集团产品数据管理系统、基于p d m 技术的神 光i i i 项目管理系统和基于p d m 的科研项目管理系统中得到了应用。本文主要的研究背 景是重庆某汽车集团新车型研制的产品数据管理系统和基于p d m 技术的神光i l l 项目管 理系统的实旌开发。 i 2 问题的提出 目前计算机及信息技术已应用在企业产品研发的各个领域，在企业产品研发过程中 起着十分重要的作用；同时，国内大部分骨干企业也已通过i s 0 9 0 0 0 系列质量管理体系 认证，建立了规范的过程管理保障体系以保证企业的产品质量。在应用计算机及信息技 术给企业带来可观的社会效益和经济效益的同时，也随之产生了一系列问题：随着企业 计算机及信息技术应用的不断深入，产生了大量的电子数据信息，如各种产品、型号的 图样、测试数据、资源及各种技术状态管理文档等，同时也积累了大量的经验和知识； 随着这些数据的不断增加和丰富，单靠原来简单的处于”甩图板”水平的c a d 以及部门级 的手工信息管理模式已经越来越难于适应企业产品研发的需求，主要有以下一些新问题 亟待解决。 ( 1 ) 图档管理不完善，大量应用c a d 技术后，产生大量电子图档，原有的人工图 纸资料管理体系已经远远不能适应c a d 技术带来的革新，因而造成电子图档不能充分利 用、版本管理混乱、数据安全无法保障和图文物不一致等问题，因此，企业急迫需要电 子图档完善的归档管理和统的产品数据管理平台。 ( 2 ) 数据不能充分共享、不易于设计成果的重复利用，由于企业产品的复杂性， 需求的多样性，一个企业往往拥有多种软硬件系统和多种应用软件( 也是由于企业滚 动投资所需，企业不可能将信息化一步到位) ，如现有c a d c a m 软件u g i i 、i d e a s 、 产品数据管理中工作流引擎技术研究 p r o e 等，以及各种c a e 软件及其他应用软件。其各具的特点，为企业产品研发的不同 需求解决了大量的实际问题。但这些软件都是相对独立的，虽然通过网络连接起来， 但并没有真正集成起来，这些系统产生的数据互不兼容，转换不完善，分布在不同的 部门和不同地点，因而不能充分共享数据，不易于设计成果的重复利用与共享。 ( 3 ) 工作流程管理不能适应电子图档的要求，随着“甩图板工程”深入，绘图工 作在计算机上完成以后，企业原来基于纸介质的工作驱动方式，在某种程度上阻碍了工 程技术部门生产效率的提高。如何寻求一种适合企业的电子流程管理手段，实现设计与 修改过程的跟踪与控制，实现业务过程的自动化，在正确的时间把正确的数据按正确的 方式，传递给正确的人，从而实现并行工程。这将大大提高企业产品的研发效率，缩短 产品研发时间，降低产品成本，更好的为客户提供服务，成为企业信息化必须考虑的问 题。 产品数据管理系统是管理产品研发中与产品相关数据信息和研发过程的技术。产品 研发过程包括产品研发的生命周期过程、产品数据的审批过程、产品数据技术状态的变 更管理过程和新产品研发的项目管理过程。这些业务过程都需要实现业务过程的自动 化。工作流及工作流引擎技术是实现业务过程自动化的主要技术，它通过调用业务过程 中有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节，使之按照一定的顺序依次 进行，从而实现业务流程的自动化。在这个过程中，各种数据信息( 图文档、产品零部 件) 和任务都根据一定的规则，从一个人地方传送到另一个人地方。 在产品数据管理中应用工作流及工作流引擎技术，使产品研发过程中正确的产品数 据信息在正确的时间按正确的方式传递给正确的人。以此实现产品研发的业务过程自动 化。 对大多数企业来说，新产品研发要经过产品的论证、方案、初样、试样、设计定型、 生产定型到批量生产等阶段如图1 i 所示，这是某汽车集团的新车型研发流程。 图1 1产品研发生命周期不意图 从图1 1 可以看出，产品研发过程具有明显的工作流程性质，从一个阶段虱 t - - 个 阶段；从上阶段到下一阶段必须进行论证和评审。产品研发的整个生命周期工作流过 程特性十分明显。同时，在产品生命周期的每一个阶段内部，需要对产品相关的数据如 设计方案、产品零部件图纸、图样等数字化的产品数据进行电子化审批、签署和更改等。 这些过程都需要产品数据管理中工作流及工作流引擎技术的支持与服务。 产品数据管理中工作流引挈技术研究 i 技术状态 ： 工作流程 ： 参与者 l i il ：阮习 ： il 1 j _ 。 j 医翮 ：i l 丁：l 正在编制，驳回 i 商! 设计人员 l l i i i l 佥；通过j 提交校对 ； l l l i 垩童笙翌i ； 亭 员 浣 l 审； l f ! 正在审核l ： l i 崾衾，从 i l i 网 丁! ：通过 批准：员 l l ； 由 图1 2产品零部件数据三级审批流程图 图1 2 说明了产品零部件数据的三级审批流程中零部件的技术状态、审批流程和 参与者之间的关系，是产品数据管理中产品数据的典型三级审批流狸。首先产品零部件 产品数据管理中工作流引擎技术研究 的设计人员根据设计要求设计产品零部件图样，此时零部件图样处于正在编制状态。零 部件图样设计完成后由设计人员进行自检、自检通过则提交相关设计人员进行校对、零 部件图样状态处于正在校对状态：若自检不通过零部件由设计人员自己进行修改，零部 件状态仍然处于正在编制状态；相关设计人员进行零部件图样的校对工作，若通过则处 于已校对状态，否则处于驳回状态；其它节点相类似。 从上面的讨论中，产品数据三级审批流程从工作流程的定义、解释、执行、调度等 都需要工作流及工作流引擎技术的支持与服务。通过工作流及工作流引擎技术实现产品 技术状态的自动变化、产品数据信息自动发送到相关人员、组织协调各种资源、电子化 的审批流程、控制产品数据的变更、自动分发产品研发任务等功能。 同时，i s 0 9 0 0 0 系列质量管理体系要求对企业产品的研发过程进行监控和管理提 出了具体规范和管理要求，这从另外一个层面上提出了产品数据管理中对工作流及工作 流引擎技术需求的紧迫性。 产品数据管理中工作流及工作流引擎技术是用来定义和控制对数据操作的基本过 程，主要管理当用户对产品数据进行操作时，人与人之间或活动与活动之间的数据流向 和控制流向，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过程。 1 3 研究内容 根据产品数据管理中对工作流及工作流引擎技术的需求，特别是产品数据管理中电 子化审批工作流程的管理、产品工程变更管理和项目管理的需求。本文论文产品数据管 理中工作流引擎技术研究的主要内容是研究产品数据管理技术、产品数据管理技术中工 作流及工作流引擎技术，工作流引擎在产品数据管理系统中的设计和应用实现技术。 通过产品数据管理中工作流以工作流引擎技术，实现产品数据的过程管理和动态控 制、产品数据的电子化审批、产品工程变更管理和项目管理，进而实现产品数据技术状 态管理。 l 。4 术语 ( 1 ) 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 ，p o m ) ： 管理产品研发过程中的各种 产品数据信息和过程数据信息，又叫产品数据管理系统。 2 ) 工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ) ：管理业务流程的计算机软件系统。 ( 3 ) 工作流引擎( w o r k f l o we n g i n e ) ：又称工作流机，是一个为工作流实例提供运行 执行环境的软件服务或“引擎”。主要功能是对工作流过程定义进行解释、控制过程实 例、活动实例的状态、控制活动之间的转换、实例调度、维护工作流控制数据与业务数 产品数据管理中工作流引擎技术研究 据，在应用或用户之间传递业务数据，提供激活外部应用并提供业务数据的界面，控制、 管理和监督等功能。 ( 4 ) 业务流程( 过程) ：一个组织所从事的工作通常称为业务流程，业务流程就是“ 个过程，在这个过程中：文件、信息或者任务按照一套定义好的规则，在参与者之间传 递，以期待实现或有助于实现整个业务流程。” ( 5 ) 工作流：业务过程中由计算机自动实现的那部分流程称为工作流。工作流通常与 业务流程重组有关，业务流程重组涉及到对组织内核心业务流程的设计、评估、分析、 建模和实现。在信息系统中，工作流适用于表示业务流程，它有利于把业务流程和它的 i t 操作分离开来，实现自动化。 ( 6 ) 工作流过程实例和活动实例：实际运行中的一个工作流过程或活动，实例代表能 够独立控制其执行，并具有内部状态的线程，可被外界通过标志进行存取。过程实例是 真正的工作流。 ( 7 ) u m l ( u n i f o r mm o d e ll a n g u a g e ) ：用于计算机软件分析、设计、实现的统一建 模语言。 ( 8 ) j 2 e e ( j a v a 2p l a t f o r m e n t e r p r i s ee d i t i o n ，j 2 e e ) ：s u n 公司提出了的j 2 e e ( j a v a 2p 1 a t f o r me n t e r p r is ee d i t i o n ) 分布式企业集成规范。 ( 9 ) c s c w ( c o m p u t e rs u p p o r tc o l l a b o r a t i o nw o r k ，c s c w ) ：计算机支持的系统协同工 作环境。 ( i 0 ) 活动：又称任务，本文中通用，是指工作流管理系统中的最小单元。 ( 1 1 ) 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 ) ：工作流研究组织， 主要致力于工作流标准的制定和推广。 产品数据管理中工作流引擎技术研究 一一一一 2 产品数据管理技术 2 。1 产品数据管理技术概念与发展 按照专门从事p d m 和c i m 相关技术咨询业务的国际公司- - c i md a t a 公司的定义，产 品数据管理系统是一种管理与产品开发相关的各类数据和过程的技术。与产品开发相关 的数据，即描述产品的各种信息，包括零部件信息、产品结构配置、文件、c a d 图档、 审批信息等。与产品开发相关的过程，即对这些过程的定义和管理，包括信息的审批和 分配。从p d n i 的定义中，可以从静态和动态两方面理解p d m 。静态，p d m 系统使组织产 品设计，完善产品结构，确保设计、制造所需的大量数据和信息清楚明了，从而构建一 个信息平台对产品进行支持和维护，保证有竞争力产品及日寸交付；动态，p d m 系统管理 产品生命周期的整个过程，组织协调诸如开发过程中设计评审、批准、变更及产品发布 等事件，并最终落实到工作流和流程管理，实现工作流程自动化。 p 咖技术提出阻后，一直在不断地发展和完善，所涉及酌范围也逐步由过去单一台勺计 算机信息管理扩展到产品研发的几个主要领域。产品信息控制，包括设计图纸和电子文 档的管理，材料报表( b o m ) 管理以及与工程文档的集成管理、产品结构管理、产品动态 配置管理；产品研发过程控制，包括产品研发的工作流管理技术、产品变更管理技术等。 概括起来，产品数据管理技术的发展大致经历了三个主要的阶段。第一阶段，针对 电子仓库和c a d 图文档管理的简单产品数据管理系统。第二阶段，专业化的产品数据管 理系统。第三阶段，基于w e b 的协同产品商务( c o l l a b o r m t i o np r o d u c tc o m e t c l e l ， c p c ) 。1 9 9 7 年7 月，o m g 组织公布了其p d f fe n a b l e r 标准草案，作为p d m 领域的第1 个 国际标准。该草案由许多p d m 领域的主导厂商参与制订，如s d r c ，p t c ，i b m 等。p d me n a b l e r 的公布标志着p d m 技术在标准化方面迈出了崭新的一步。p d m e n a b l e r 基于c o r b a 技术， 针对p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间的互操作提出了一个标准。这 一标准的制订为新一代标准化p d m 产品一协同产品商务的发展奠定了基础。c p c 体系结 构的特点主要包括如下几点“1 ：1 ) 基于分布式w e b 计算框架的联邦式体系结构，2 ) 基于 i n t e r n e t i n t r a n e t ，3 ) 采用分布式c o r b a 技术和j 2 e e 技术。 从p d m 技术本身的角度出发，根据当前研究的热点来看，p d m 技术今后的应用发展 主要体现在以下几个方面：( 1 ) 网络技术和分布式数据库技术，基于w e b 网络的企业 数据管理被认为是其支撑技术之一”1 。p d m 系统要能支持分散化网络设计制造，就需要 在系统中更多的应用网络技术和分布式数据库技术，提供用户对数据访问的透明性，简 化客户端的操作，加强用户之间通过网络的信息交流。( 2 ) 基于并行工程的企业应用 信息集成。并行工程是集成的、并行的设计产品及其相关过程( 包括设计制造过程和支 持过程) 的系统方法，要求产品开发人员在设计开始就考虑产品整个生命周期，即从概 产品数据管理中1 作流引擎技术研究 念形成到产品报废处理的所有因素，需要在流程管理系统集成上按照并行工程的思想， 提供并行协同的设计和管理平台“1 。( 3 ) p d m 与m r p i i 相互结合。p d m 系统与m r p i i 系 统都其有对产品生命周期进行管理的能力，但其侧重点不同，必须把p d m 与m r p i i 二者 互相结合，实现它们之间功能互补是今后二者发展的主要方向”3 。( 4 ) 向标准化与通用 化方向发展。p d m 技术作为c i m s 系统集成的基础框架，必然要有一个标准以方便其余各 系统快速集成到这一框架中，包含管理对象的标准化和管理过程的标准化，管理过程的 标准化则需要p d m 系统对工作流程和管理流程采用i s 0 9 0 0 0 系列标准以及企业必须遵循 的其他标准，可以使p d m 系统应用在各企业时实施、客户化的工作相应减少。 2 2 产品数据管理系统的体系结构与主要功能 2 2 1 产品数据管理系统的体系结构 产品数据管理系统采用面向对象的设计方法。目前，流行的部门级产品数据管理系 统采用c t i e n t s e r v e r 体系结构如( p t c 的p r o i n t r a l i n k 、e d s 的i w k n 等) ，而企业级产 品数据管理系统多采用建立在分布式数据库技术和网络技术的基础上的b r o w s e r s e r v e r 方式的多层分布式体系结构( 如p t e 的w i n d c h i l l 、e d s 的t e a m c e n t e r 和e a t r lx 的e m a t r i xo n e 等) 。产品数据管理的体系结构从功能上大致可分为用户层，应用功能层， 应用服务层和系统服务层四个层次，如图2 。i 所示“1 。 图2 1通用产品数据管理系统体系结拘 产品数据管理中工作流引擎技术研究 ( 1 ) 用户层。用户层主要是提供给p d m 系统的用户进行人机对话的界面，该界面 是由p d m 系统依据功能单元的不同和用户的帐号动态分配的，这样就使得p d m 系统只显 示该用户所关心的产品信息，以便用户更有效地处理自己的工作。该层既可以是传统的 客户端应用程序也可以是w e b 浏览器方式。 ( 2 ) 应用功能层。应用功能层包括p d m 软件的一系列功能模块，其中主要有图档 电子仓库管理、工作流管理、产品结构与配置管理等模块。这些模块都是p d m 系统中的 重要组成部分，完成产品数据管理的大部分工作。系统集成工具也包括在这一层，它是 p d m 与c a x 、m r p i i 、m i s 等系统集成的重要开发工具。 ( 3 ) 服务层( 应用服务层) 。应用服务层主要是为上层的功能模块提供服务，也是 应用功能层与系统服务层之间的桥梁。该层的功能是协调各功能模块之间的关系，处理 功能模块对数据库和网络的访问。有了这层，就减少了功能模块同系统服务之间的关 联性，使得p d m 上层模块的开发更容易，同时系统的开放性也得到了加强。 ( 4 ) 支撑层( 系统服务层) 。该层主要包括软硬件基础设施( 操作系统、数据库 系统以及网络运行环境) ，是p d m 系统实施的基础。 p d m 系统采用这种分层体系结构，具有良好的开放性。首先，使得p d m 系统适应于 多种基础环境，由应用服务层专门协调功能模块同系统服务层之间的信息交流，只需应 用服务层支持与底层服务的接口，p d m 就可以运行在该环境之上。其次，功能扩展方便， 在应用功能层，p d m 系统提供了专用的系统集成和开发工具，由于采用了面向对象的建 模方法和技术，在进行与其它系统集成或二次开发时，大大减少了工作量，使用户可以 迅速地开发适合于自己的功能模块。第三，p d m 系统的规模具有可变性。由于采用 c l i e n t s e r v e r 结构和b r o w s e r s e r v e r 结构以及分布式数据库技术，企业在实施p d m 时可阱逐步推行，从一个单位一个部门开始直至全企业，完全实现p d m 技术。p d m 规模 的可变性还体现在企业可根据需要选择功能模块。这些都为企业实施p d m 提供了很大的 灵活性。 2 2 2 产品数据管理系统的主要功能 产品数据管理作为一项热门技术正处于快速成长阶段，越来越多的企业加入到产品 数据管理系统产品供应商的行列，不同技术与应用背景的供应商所提供的产品数据管理 系统产品的功能也略有差异。根据面向对象组织( o m g ) 对产品数据管理系统的定义，产 品数据管理系统应具备权限控制、文档管理、产品结构、产品配置、报表统计、数据查 询等功能，并能提供与c a d 、c a p p 、c a m 、e r p 等应用系统的接口，支持用户的自定义与 二次开发。参照o m g 定义，企业级产品数据管理系统，其核心具有以下基本功能： 产品数据管理中工作流引擎技术研究 ( 1 ) 安全管理。提供全方位安全控制手段，从用户管理、功能模块授权、f 1 志管 理、数据备份与恢复等方面对系统中的安全性加以控制。 ( 2 ) 图档和电子仓库管理功能。提供多用户的并行访问，防止多个用户同时对同 一产品数据进行修改，p d m 系统采用检入( c h e c ki n ) 和检出( c h e c ko u t ) 登记机制。提 供全企业内的文档检索，由文档与产品的关联性还可以进一步查询相关的产品数据。图 档管理包括版本控制和状态维护，能够对一个文件从生成到归档的整卜过程进行管理， 维护数据的完整性，并对产品生命周期各阶段图文档的严格管理提供最大的方便。在p d m 系统中，文档和电子数据仓库管理是整个系统的数据基础，也是系统的核心1 。 ( 3 ) 产品结构和配置管理。以电子仓库为基础，以b o m 表为框架通过产品的装配 和组成关系将产品的各个零件管理起来，并以图形化方式展现给用户，使得用户对于整 个产品各部分及其相互关系有一个总体了解。产品结构零部件本身存在着不同的版本， 也就提供了不同版本之间的产品结构和配置。一个产品可以有不同的结构配置，给定不 同的约束条件，就可以生成不同的产品结构图“，也即可按产品版本、设计、加工、装配、 零件有效时间、用户基线等进行配置。 ( 4 ) 工作流和过程管理，用来定义和控制数据操作的基本过程，主要管理当用户 对数据进行操作时会发生什么、人与人之间的数据流向、跟踪和管理流程和过程内所有 事务和数据的活动。通过对企业内产品开发过程的分析，抽取一些构成产品开发过程的 基本任务单元来构造不同的产品开发过程，如设计评审、工程更改等。工作流和过程管 理可以根据所定义的工作流程、工作人员和工作权限及时地通知每一个人，每个用户在 登录后，检查自己的任务表就能清楚地知道自己应做的工作和完成期限。工作流管理依 靠工作流引擎实现任务的自动分发和项目的控制，按项目方式对数据进行管理，同时提 供项目属性管理、项目人员管理、项目资源管理等功能，提供内部邮件、可视化的流程 定义工具等。 ( 5 ) 设计检索和标准件库，提供了通过分类和编码来有效地组织产品数据以及分 类规则的定义方法，以适应每个企业的信息管理要求。同时提供有力的检索工具，可以 根据产品对象的名称、属性、编码等进行产品信息的查询，并能查询零件的各种信息。 设计检索与零件库访问是在开发新产品时重新利用已有的设计信息及提高产品标准化 的关键所在。 ( 6 ) 可视化检查与批注。通过对各种图形文件的格式转化，让用户可以查看电子 仓库中的数据内容，如图形、图像文件等，并在图形和图像文件上用各种符号进行注释、 圈阅，对设计进行评价，该评价结果将会附在原图形和图像文件上，为设计修改提供参 考。 ( 7 ) 定制工具及其他辅助工具( 系统集成工具) 。系统提供灵活的定义工具，减 少p d m 系统实施的时间，同时在企业的业务模式发生改变时，通过工具能快速对系统进 产品数据管理中工作流引擎技术研究 行改造。系统还提供查询、报表统计、各种专用接口等辅助工具，以使用户获得最佳的 p d i v i 使用效果。 2 3 基于w e b 的产品数据管理系统w i n d c h i l l 2 3 1 基于j 2 e e 的产品数据管理系统结构 w i n d c h i l l 是美国制造业咨询服务公司p t c 的企业级产品数据管理系统，采用标准 的j 2 e e 体系结构，如下图2 2 所示。采用这种构架的好处是易于实现跨平台、多系统 集成，易于使用，维护方便。 图2 2基于j 2 e e 的产品数据管理系统结构 系统平台的逻辑层次分别为：表示层( 客户机层) 、功能层( 应用服务器层) 、数据层 ( 数据库服务器层) 。 ( 1 ) 表示层。表示层是应用系统的客户接口部分，它担负着用户与应用间的对话 功能，它用于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的结果。客户端采用w e b 浏 览器，执行程序从w e b 服务器下载，可阱跳过w e b 服务器直接与功能层的应用服务器对 象交互。 ( 2 ) 功能层。功能层将传统的分别在客户端和服务器端的应用逻辑集中到一起构 成应用服务器。应用照务器位于客户端和数据库服务器之间，t 使客户端变“瘦”，使数 据库服务器更专注数据库操作。应用服务器对客户端请求集中处理，向数据库服务器成 批提交s q l 命令，当几个客户对相近的数据库内容进行查询时能起到更好的优化。 ( 3 ) 数据层。该层就是d b m s ，负责对企业数据库的访问、管理及维护。 产品数据管理中工作流引擎技术研究 2 3 2 w i n d c h i l l 的体系结构及功能 基于w e b 的企业级产品数据管理系统w i n d c h i l l 的体系结构，如图23 所示。它为 产品设计的数据信息与过程管理提供了必要的跨平台的软件支撑环境。系统体系结构以 产品为核心，共分四层，第一层是异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信 协议、数据库；第二层是w i n d c h i l l 基础构架，即产品数据管理集成框架层，包括w e b 机制、产品数据处理逻辑、对象模型、基础类库和w i n d c h i l l 基本服务；第三层是的产 品数据管理的应用组件，主要是文档管理、工作流程管理、产品结构管理、配置管理等； 第四层是应用系统，包括c a d 、c a e 、o f f i c e 等与其它应用软件和e r p 等。 产品数据管理的集成框架是w i n d c h ii i 基础构架。该构架包括w e b 机制、数据处理 逻辑、对象模型、基础类库、w i n d c h i i i 基本服务等，为其上的产品数据应用组件与应 用系统提供了直接的应用基础。产品数据功能应用组件层在基础构架层之上，主要是文 档管理、工作流程管理、b o m 视图管理、产品结构配置管理和工程变更等，它们直接实 现产品数据的各项功能。 a u t o c a di lp r o e 封装i 集成 i a n s y s i 打 阿习 u 封装i 斟到d 篆嘉 l 用软ll 用软件iil 二未五二 封装l封装l 数据接口i 至茎h 茎量h 垂量h 重量h 重量h 垂篓 w i n d c h i n 应用组件 产品数据对象模型与相关基础类库 w e b 机制、数据持久化与处理逻辑 w i n d c h 山 基础结构 操作系统、网络和o r a c l e 数据库管理系统 分布式计算机、网络硬件环境 i t 软硬件 基础设施 图2 3w i n d c h i l l 的体系结构图 产品数据管理中工作流引擎技术研究 w n d c h i l l 系统通过两层服务管理，一种是服务管理器，实现业务逻辑服务的监控 管理：另一层是方法服务器，是系统运行的各种业务逻辑，负责对业务的处理。w i n d c h i l l 的实现结构如图2 4 所示。 客户浏览器 其它的j a v af f 非j a y a 客 客户端界面l j 户端界面 客户层 h t t pg a t e w a v w e bs e r v e r j a v a r m ijc o r b a w i n d c h i t ls e r v i c e m e 血o ds e r v e r s e r v l e t j s p 引擎、 j d k 与目录服务器 s e r v e r m a n g e r 服务器层 2 4 小结 o r a c l e8 i 9 i 图2 4w i n c h i l l 实现结构图 本章从应用开发的角度，主要研究了产品数据管理技术的基本概念与发展、产品数 据管理系统的体系结构、主要功能以及基于w e b 的产品数据管理系统w i n d c h i l l 的体系 结构和功能特点。 产品数据管理技术是管理所有与产品相关的信息和过程的技术，是制造业信息化的 支撑技术和集成框架。从产品信息来看，产品数据管理技术帮助组织产品设计，完善产 品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。从 过程管理来看，它协调组织整个产品生命周期内如设计审查、批准、变更、工作流优化 以及产品发布等过程。在工程设计管理中做到三个协同：人员协同、信息协同和过程协 同，达到对产品相关的人员、信息和过程的管理。 产品数据管理中工作流引擎技术研究 工作流及工作流引擎技术是产品数据管理系统中的主要内容与关键技术之一，是实 现工程设计过程中的过程管理技术。产品数据管理技术对设计过程的管理通过产品数据 管理中的工作流及工作流引擎技术来实现。工作流引擎技术是工作流技术的核心，本文 后续章节将研究产品数据管理中工作流技术及工作流引擎技术，主要研究产品数据管理 中工作流引擎的需求、设计和工作流引擎技术的应用实现技术。 产品数据管理中工作流引擎技术研究 3 产品数据管理中工作流及工作流引擎需求分析 3 1 产品数据管理中的工作流程管理目标 产品数据管理中工作流管理的主要目标是实现产品数据的电子化审批、工作任务的 自动分发及任务指派、控制产品数据的变更、追踪产品数据技术状态和产品研发项目管 理等主要功能。这些功能归根到底是实现产品数据管理中的工作流管理技术。 产品管理系统的主要功能之一是实现产品研发过程的管理，产品数据管理中存在着 各种业务过程，这些业务过程需要自动化，要实现产品数据管理中产品研发过程的管理 就需要工作流管理技术。由于工作流管理技术是实现企业管理业务流程管理自动化的一 项重要的计算机技术，工作流技术管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资 源来协调业务过程中的各个环节，使之按照一定的顺序依次进行，从而实现业务流程的 自动化。在这个过程中，各种文本、信息和任务都根据设定的规则，从一个人地方传 送到另一个人地方”。产品数据管理中存在着各种需要实现流程自动化的方面，如产品 的生命周期管理、产品技术状态管理、产品设计流程的管理和产品数据的变更管理都需 要进行流程的自动化操作。 3 2 产品数据管理中工作流引擎需求 3 2 1 产品数据管理中产品数据电子化审批需求 产品数据管理中产品数据电子化审批( 签署) 需求， ( 1 ) 实现规范化的产品数据的电子签署流程； ( 2 )电子化工作流程要能够反映企业的实际产品数据签署流程： ( 3 ) 电子化工作流程具有一定的自动化能力，能够进行自动通知和分发任务给相 应的参与