（材料加工工程专业论文）面向cadcam的模具cpdm系统研究与应用.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 f 现代制造企业需要与产品生命周期相关的所有信息的集成，p d m 是信息集成的 核心。随着信息技术的发展，p d m 必然要求支持广义企业产品全尘命周期管理的协 l - 日产品开发。矿 本课题源于深圳市科委“面向c a d c a m 的模具p d m 系统开发”项目，舀在 推动p d m 技术在中小型模具企业中的开发和应用。作者通过深入分析模具行、眦中 p d m 研究和应用的现状和发展趋势，着重研究了c p d m 平台开发过程中的关键技 术难点和应用特点，以及开发基于c p d m 平台技术的应用系统的可行性。 该项目的研究工作主要围绕两个方面展开：一方面从p d m 的集成开发的关键技 术入手，蓿重于嵌入技术、数据接口技术和业务逻辑封装技术的应用开发；另方 面是研究如何在协同制造条件下实施p d m 技术方案。 作者就基于s m a r t e a m 的p d m 系统原型，f 发，阐述了项目树的自动生成，o c x 镶嵌式浏览器，以及u g 文档存储管理的技术方法。作者应用o l ed b 技术，丌发 了满足原型系统需求的产品编码规则生成及管理系统，设计了h s c p d m 原) 必系统 # e 架，为) i ：发面向c a d c a m ，支持企业协同制造的h s c p d m 系统奠定r 基础。 本文以企业实施p d m 过程中的重要环节一文档和流程的协同管理为中心，论述了 技术疗案的可行性，主要技术方法的应用和实施过程。 最后，本文通过实例分析，论述了在模具行业中开发应用c p d m 系统的j 性技 术问题以及进一步研究的技术方向。作者认为，国内中小型模具企业的p d m 应用 丌发应该从以下两个方面进行：一是近期的应用研究，以满足企业信息集成为目标， 应当尽可能采用开放技术平台：二是较远期的应用研究，应当充分考虑应刚网络体 系结构的技术优势，以获得更广阔的应用前景。 关键词：模，产品数据咨理协同产嘉定义管理协同带趣浏览杂朋艮务器模型 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t o v e r a 1i f f o r m a t i o nr e l e v a n tt op r o d u c tl i f ec y c l et ob ei n t e g r a t e d isan e w r e q u i r e m e n to fm o d e r nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ist h ec o r eo ft h i s i n t e g r a t i o n w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f in f o r m a t i o nt e c h n o o g y ，p d misc e r t a i n l yr e q u i r e dt om a n a g ea n dt r a c ea 1 1 t h ed a t at h r o u g h o u tt h ew h o l el i f ec y c l eo fc o o p e r a t i v ep r o d u c tr e s e a r c h a n d d e v e o p m e n t t h ep d mp r o j e c t ，“d e v e l o p m e n to fc p d m s y s t e mo nc a d c a mf a c i n gt h ef i e ld o fw o l d ”，i ss u p p o r t e db ys h e n z h e nc o m m i t r e eo fs c i e n c e t e c h n o l o g y ( t 1sm e a n i n g f u lt o i m p u l s et h ea p p l i c a t i o no fp d mi nd o m e s t i cm i n o rm o l d in g t 。n t e r p r i s e s t h i s p a p e ra n a l y z e sd e v e l o p m e n tt r e n da n dp r e s e n ts t a t u so f l 1 1 i ) m inm e d i n gi n d u s t r y t h ec r i t i c a l t e c h n o l o g yb a s e do nc p d mp l a t f o r ma n d h a r a c t e r i s t i co fa p p l i c a t i o na r ee m p h a s i z e di nt h i sp a p e r f u r t h e r m o t e ， 1h ee f f e c t i v e n e s so fr e s e a r c hb a s e do nc p d m s y s t e mi sa l s oe m p h a s i z e d t h er e s e a r c hw o r ko ft h i sp r o j e c tisc a r r i e do u t i nt w ow a y s o n ei s th ed e v e l o p m e n ta n di n t e g r a t i o no fp d m ，w h i c hu s ee m b e d d i n gt e c h n i q u e ，d a t a 1nl e t f a c et e c h n o l o g ya n db u s i n e s sl o g i ce n c a p s u l a t i o n t e c h n o l o g y t h eo t h e r js le s e a r c ho nt h ep d m a p p l i c a t i o ni nt h ee n v i r o n m e n t0 rc o l l a b o r a t iv p n m n “f a ct u r e 1 h ea u t h o rs e tf o r t has e r i e so fs o l u t i o n so np d m p r o t o t y p es y s t e mw h i ( ： 1 h t i k c “o ns m a r t e a mp l a t f o r m i t i n c l u d e sa u t o m a t i c g e n e r a l i o no fp r o j e ( ：i f la m e w o r k ，e m b e d d e db r o w s e ro no c xt e c h n o l o g y ，a n di n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y o n m e m o r ym a n a g e m e n to f u 6d o c u m e n t a t i o n h s c p d m p r o t o t y p i n gs y s c ：e m f 【：u r n ? w o r kh a sb e e nd e v e l o p e d ，a n du s i n go l ed bt e c h n o l o g yh a sa l s of i n i s h c d a ( ：( ) j e s y s t e mt h a t isaf u n c t io nm o d u l eo fp d m t h ec o d e s y s t e mf u l f i s t h e r e q u i r e m e n t o f p r o t o t y p i n gs y s t e m a i lo ft h ew o r k se s t a b l is h 1h 。 一_ - _ - _ h 、一 华中科技大学硕士学位论文 f o u n d a t io no fh s c p d m s y s t e m ，w h i c ho r i e n t e d t oc a d c a ma n d s u p p e r t s ( 0 】1 a b o r a t i v em a n u f a c t u r e a tt h es a m et i m e ，t h ee f f e c t i v e n e s so ft e c h n i c d j p la n ，a p p i c a i o no ft e c h n i c a ls o l u t i o na n de n f o r c e m e n ta b o u tc o o p e r a t i o n w i lhm a n a g e m e n ti nd o c u m e n t a t i o na n df l o wa r ed is c u s s e di nt h ep a p e r w h i c h ist h e i m p o r t a n tj o i n t o fp d me n f o r c e m e n ti n e n t e r p r i s e a t l a s t ，b ya n a l y z i n g a na c t u a l e x a m p l e ，s o m e c o m m o n t e c h n o l o g y in d e 、7 e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o no f p d m s y s t e m i n m o l d i n gi n d u s t r ya n d t h e d i r e c t i o no ff u r t h e rp d mt e c h n o l o g yi sd is c u s s e d t h ea n t h o r p u tf o r w a r d t h a tt h ea p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n to fp d mi nm i n o rm o l d i n ge n t e r p r is e s w o u l dp r o c e e di nt w ow a y s f i r s t l y ，f o rs h o r tt i m e r e s e a r c h ，d e v e i o p m e n t a n da p p l i c a t i o no no p e n i n g t e c h n o l o g i e s s h o u l db ee m p h a s iz e d ，s oi tc a n s a t i s f yt h ei m p e n d i n gr e q u i r e m e n to fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n s e c o n d l y ， f o rt h ef u r t h e r r e s e a r c h ，t h e t e e h n i c a l p l a n b a s e do n b r o w s e r s e r v e ra r c h i t e c t u r es h o u l db ec o i l s i d e r e d ，w h i c hh a sm o r ee f f e c t i 、e p o t e n t i a la p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：m o l d ，p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，c o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e f in i t i o n m a n a g e m e n t ，c o l l a b o r a t i v em a n u f a c t u r e 。1 ) r o w s e r s e r v e r i l l 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 本绪论探讨和论述了模具行业发展c a d c a m c a e 技术的现状和前景，同时论 述了并行设计管理方面在模具行业的重要，说明模具行业采用p d m 技术的重要性和 紧迫性。现代主流的三种p d m 思想：协同产品商务( c p c ) 、协同产品定义管理 ( c p d m ) 和产品全生命周期管理( p l m ) ，作者主要是通过c p d m ( c o l l a b o r a t i v e p r o d u c td e f i n i t i o nm a n a g e m e n t ) 的研究角度论述p d m 系统在c a d c a m 中研究和应 珥j 。 1 1 模具c a d c a m 技术的现状和发展趋势 在模具设计制造中将全面推广c a d c a m c a e 技术。模具c a d c a m c a e 技 术，是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具c a d c a m c a e 技术是模 具设计制造的发展方向。现在，全面普及c a d c a m c a e 技术的条件l 二基本成熟。 随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具c a d c a m 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用；加人技术培训和 技术服务的力度；进一步扩大c a e 技术的应用范围。有条件的企业应积极做好模其 c a d c a m 技术的深化应用工作，即开展企业信息化 ：栏，可从c a p p p d m c i m s v r ，逐步深化和提高。用于模具设汁制造的计算机软件，将向智能化、集成化方 向发展【lj 。 12p d m 技术发展背景、现状和趋势 p d l 可以定义为以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品棚关的数据、过 程、资源一体化集成管理的技术。p d m 明确定位为面向制造企业，以产品为管理的核 也、，以数据、过程和资源为管理信息的：大要素。 p d m 技术出现于八十年代初期，大多是由各c a d 供应商推出的配合c a d 产品 的系统，_ t 要局限在工程图纸的管理，解决了大量工程图纸、技术文档以及c a d 文 件的计算机管理问题。这是第一代p d m 产品。 第二代p d m 产品主要应用于部门，为企业提供各种产品工程信息，以s d r c 公 l 刁的m e t a p h a s e 、u g s 公司的i m a n 为典型代表。少数第二代p d m 产品可以真正实 华中科技大学硕士学位论文 司的m e t a d h a s e 、u g s 公司的i m a n 为典型代表。少数第二代p d m 产品可以真正实 现企业级的信息集成和过程集成，同时软件的开放性、集成能力大大提高。p d m 开 始成为企业设计、工艺数据管理和流程管理的中心，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 等通过p d m 进行集成。第二代p d m 产品目前被广泛使用f ”。 第三代p d m 以p t c 公司的w i n d c h i l l 、m a t r i x o n e 公司的e m a t r i x 为代表，是完 全建立在i n t e m 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，做到 了与计算机软硬件平台无关和用户界面的统 ，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，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。第三代p d m 适应了信息时代广义企业异地协同开发、制造和管 理产品的要求。第三代p d m 属于c p d m ，目前正处于开发转向应用的重要阶段，这 也正是本论文着重实施和应用的方案选择。 c i m d a t a 公司2 0 0 0 年度对世界p d m 市场过去几年的投资状况的统计以及未来 几年市场进行预测。根据c i m d a t a 公司的c i md a t ac p d mm a r k e ta n a l y s i sr e p o r t 2 0 0 0 ( c i m d a t a 公司2 0 0 0 年c p d m 市场分析报告。c i m d a t a 公司目前已经开始出售此报 告，售价9 5 0 0 美元) ，2 0 0 0 年度全世界的c p d m 市场较前一年增长6 2 ；并且在 2 0 0 1 年前两个季度也保持了高的增长幅度。据c i m d a t a 公司最新预测，全i 丛界的 c p d m 市场在2 0 0 5 年前会保持大约3 6 的年增幅，在2 0 0 5 年达到1 3 0 亿美元。在 这期间软件收入占4 0 ，而服务的费用占6 0 ，如图1 1 所示。 图】世界c p d m 的市场投资状况f 2 7 、2 8 1 2 华中科技大学硕士学位论文 ：= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ! = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 13c p d m 概述 在| 益, b h 居l j 的国际竞争的形式下，企业的产品设计开始了一场基于网络的革命， 企业要求对产品，的全生命周期进行管理，并要求数字化信息的全球实时共享。2 0 0 1 ：f8 月，业界著名的p d m 咨询服务商c | m d a t a 公司给出了c p d m 的定义。c p d m 的本质是支持跨企业的协同工作环境，支持异构应用系统和异构数据的透明互操作， j 具有开放式可扩展体系结构，提供多企业协作发展的完善的产品生命周期管理。 c p d m 适应了信息时代产品开发由单一企业自主开发向广义企业或虚拟企业异地协 lr 开发、制造和管理产品的要求。c p d m 不是单一的技术，而是在多种支撑技术基 础匕的，具有传统p d m 的核心功能的多种软件的综合【2 | 2 9 - 3 1 】。 c p d m 是c i m d a t a 公司提出的面向2 l 世纪的协同产品定义管理，是广义企、i p 使 f l j 多种技术和方法实现对整个产品的全生命周期及其相关因素进行管理的一种企业 信息集成框架。c p d m 面向产品全生命周期，包括完整的产品定义信息和相关的企业 火物资产和运作过程，提供了产品工程设计、生产制造、供应管理的一体化解决方案。 c p d m 支持产品的并行协同开发，支持广义企业的完整解决方案，为之摊“l 一 个一致的产品、过程和资源模型。使设计工程师和生产工程师可以尽早共享产。5 的 川识，从而为企业产品开发提供了一个创新环境。 图1 2 是c i m d a t a 公司给出的c p d m 模型。 图1 2c i m d a t a 公司的c p d m 模型 在这个模型巾，c p d m 是面向产品全生命周期的支持协同商务的一个框架，最 戊层是支持c p d m 的各种技术：中间是c p d m 的核心功能：其次是可以集成到c p d m 华中科技大学硕士学位论文 环境的各种应用软件；最外层在其它各层的基础上构成了完整的企业解决方案。 从c p d m 的模型可以看出，c p d m 的最底层是支持c p d m 的几种关键的基础技 求，中间是c p d m 的核心功能，核心功能和传统p d m 的核心功能一致，主要是管 理产品的开发和产品结构。构建在核心功能之上的是c p d m 环境的各种应用软件， 这是构成c p d m 强大功能必不可少的，它需要有机地集成和利用各种应用软件的功 能并管理它们的数据和文件。 利用c p d m 可以很好地整合企业内外的各种资源，在企业、产品和项目的各个 层次上解决“信息孤岛”的问题，达到了信息集成、过程集成和企业间集成，使产品 的开发过程实现并行工程，达到集成和优化企业活动的各个要素目的，使信息流成 为企业信息流、物流和价值流的体现形式。 1 4c p d m 在模具行业中的重要意义 目前产品数据管理市场竞争格局明显，尤其是国际市场上的顶级供应商之间。 i 到产p d m 产品在功能、性能以及稳定性方面还与之相差甚远，但在适应企业需求、 价格、文化背景等方面具有很大优势，很多国产p d m 也取得了成功。c p d m 的实施 不是只有软件就可以的。随着p d m 功能越来越强大，结构也变的复杂，提供c p d m 服务越来越重要，服务的费用已经远远大于软件本身的费用。 企业需要的是与产品生命周期相关的所有信息的集成，p d m 是信息集成的核心。 随着信息技术的发展，c p d m 必然走向支持广义企业的协同产品开发的对产品全生 命周期管理的完整解决方案，也就是第三代p d m 的发展趋势。 模具行业中，虽然c a d c a m c a e 技术的推广一度起到了单程碑的作用，大大 提高了模具设计开发的效率，但是由于没有良好的并行协同工作，对于设计丌发的 进度和图档等管理工作滞后已经远远不能满足要求。现在企业中的效率瓶颈往往就 出现在管理上，这就需要研究基于模具行业的p d m 方案。显然c p d m 在模具行业 中主要问题依然是信息的集成，就当前模具行业的发展而言就是针对c a d c a m 软 件的集成方案。 随着c a d 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。企业包括模具 行业在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各 一一 4 华中科技大学硕士学位论文 随着c a d 技术的推广，原有的技术管理系统面临着巨大的挑战。企业包括模具 行业在采用计算机辅助设计以前，产品的设计、工艺和经营管理过程中涉及到的各 类图纸、技术文档、工艺卡片、生产单、更改单、采购单、成本核算单和材料清单 等均由人工编写、审批、归类、分发和存档，所有的资料均通过技术资料室进行统 一管理。自从采用计算机技术之后，上述与产品有关的信息都变成了电子信息。简 单地采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设 计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾。要解决这个矛盾，必须采用c p d m 方案。 c p d m 方案可以通过实施实现并行工程，提高产品设计效率，支持全面质量管 理，实现人、过程、技术三者的平衡，核心是p d m 技术。因此它可以为企业带来巨 大收益。p d m 技术的实施与c a d c a m 技术的实施不一样，前者调整的是企业的管 理模式，将原来的人工管理方式转变为p d m 的计算机管理模式，既要兼顾原有的管 理习惯，又要考虑信息集成的要求。由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方 面的差异，每个企业的p d m 实旖过程都不会相同。只有对企业的计算机环境、企业 过程以及p d m 的总体目标有了充分的理解后，全面地分析企业对p d m 产品的详细 需求，才能选出最适合企业发展的p d m 产品和解决方案。目前国际主流的第三代 p d m 产l 钴有e d s 的t e a m c e n t e r ，s d r c 的m e t a p h a s e 等软件，国内p d m 产品有欧 磊公司的s m a r g r o u p 等。 主要的作用可以分为以下几点： 1 能实现企业技术文档资料的电子化管理。通过p d m 系统的备份功能，可实现 用光盘和磁带保存设计模型和图纸，提高图纸的检索速度，减少存放空间，减轻图 纸和档案管理人员的难度，确保技术资料的完整性和安全性。 p d m 是一种“管得很宽”的软件。凡是最终可以转换成计算机描述和存储的数据 包括：产品结构和配置、零件定义及设计数据、c a d 几何造型文件和绘图文件、工 程分析及验证数据、制造计划及规范、n c 编程文件、图像文件( 照片、造型图、扫 描图等) 、产品说明书、软件产品( 程序、库、函数、零部件) 、各种电子报表、 成本核算、产品注释等、项目规划书、多媒体音像产品、硬拷贝文件等都可被兼收 并蓄，一概管之。 华中科技大学硕士学位论文 2 设计管理的规范化。传统的设计模式中，产品开发的流程是由人工来控制的， 企业为了开发出一个新产品，通常都预先制定了一个可行、详细、周密的开发计划， 但在许多企业中，只有少数产品开发项目是按期完成的，主要原因是：产品开发中 的环节较多，任何一个环节出现问题都会影响到产品的整个开发周期，没有p d m 这 洋的软件，就不能及时跟踪产品开发的进度( 虽然有些企业清楚地描述了各个环节 之州的接口方法) ，p d m 系统可支持工作流的管理。因此，不仅能使管理更加规范 化，而且可通过它跟踪产品开发的进度，控制设计的质量。 3 支持并行设计。设计人员之间可通过p d m 系统实现信息的共享，不同版本的 零件模型和图纸信息可以及时出现在共享数据库中被其他有权限的设计者使用，所 以能使设计具有并行性，有利于提高产品设计的效率。 4 应用并行工程方法。并行工程方法可比传统的串行产品开发方法提高产品开发 效率3 0 左右，p d m 可作为并行工程支持环境中产品设计、模具设计与制造、j ：艺 设计与装配等各环节之间的信息集成框架。 5 促进企业产品开发团体的机构变革，以适应现代制造业面临的挑战。 1 5 课题来源、目的及论文的主要内容 本课题主要来源于作者研究生期间所做的深圳市科委p d m 项目的横向课题和 湖北三环气门厂的p d m 预研课题。 p d m 软件与c a d c a m c a p p c a e e r p 等软件一起已经成为支持制造企业信 息化的核心平台。研究计算机开放式并行技术在制造业信息化的建设中的应用，顺 膨r 技术的发展，满足企业新的信息化需求，适应企业信息化的要求。 在深圳市科委p d m 项目和湖北三环气门厂的p d m 实施项目的基础上，作者着 重对基于平台解决方案h s c p d m 进行论述，该方案是华中科技大学塑性所注塑模 科研小组针对以上p d m 项目的实施和研究制定的一套研究和开发方案，从制定到 实施主要是作者研究生阶段的课题任务。其中深圳市科委p d m 项目来源属于横向 课题湖北三环气门厂的p d m 实旅项目来源是预研课题。 论述h s c p d m 平台解决方案主要包括以下重要的内容： 研究了p d m 平台的现状和发展，分析了c p d m 协同技术对于企业以及模具行 华中科技大学硕士学位论文 台的开发技术和实例。其中包括项目树的自动生成技术，o c x 镶嵌式浏览器升级版 辛= 以及u g 文档存储的集成研究和开发技术。 深入研究了0 i 。ed b 技术，结合项目的具体丌发特点，研究和开发出编码规则 原型系统服务器系统原型，以及h s c p d m 原型的框架设计。 本文从p d m 应用到p d m 开发两个层次探讨了h s c p d m 的技术可行性和实用 性；研究和探讨了模具行业p d m 的应用前景，并提出了下一步的研究方向。 具体章次内容安排如下： 本文第一章对模具c a d c a m 技术的现状和发展趋势及c p d m 技术在模具行业中的 应用进行了分析，分析了建立基于c p d m 的平台解决方案的重要意义及论文的内容安 排；第二章主要对实现h s c p d m 的系统核心的选型做了对比和讨论，对于s m a r t e a m 的开放式接口关键技术进行了理论上的分析和探讨；第三章着重分析了s m a r t e a 1 l 的 基于模块的开发关键技术问题和技巧；第四章详细阐述了基于s m a r t e a m 、i 台的开发 技术和实例。其中包括项目树的自动生成技术，0 c x 镶嵌式浏览器升级版本以及u g 史档存储的集成研究和开发技术；第五章通过湖北三环气门厂的p d m 预研课题论述 ，i t s c p d m 解决方案的实际应用成效，以及实施的经验；最后，本文第六章对全文 进行了总结，列举了作者在实现h s c p d m 解决方案中所作的工作，以及州其进一步 的开发与完善提出了几点工作展望。 一一 7 华中科技大学硕士学位论文 2面向c a d c a m 的模具c p d m 实施开发关键技术 本章k - 要论述了面向c a d c a m 的模具p d m 设计丌发原理和关键技术，并对典 ，咝的p d m 和c a d c a m 的集成方案进行比较，从而确立了基于开放式通用p d m 平 台，建立p d m 集成方案的模型结构，并将其作为课题研究的关键原理和应用基础。 2 。1 p d m 系统基本框架原理 从p d m 系统的实现技术上讲，大多数p d m 系统都采用了客户n 务器的体系结 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。1 9 9 3 年关于信息系统的泛太平洋会议上，电子咨询系统公司产品信息管理中 屯、的s c o t t t s a o 曾给出了产品信息管理系统的一个完整描述，并提出了一个包括应用 和数据两个方面的产品信息管理系统体系结构f 34 。2 7 1 ，如图2 1 所示。 图2 1 一个产品信息管理的体系结构 j 懂用结构分成三个层次：应用层，它提供给系统用户的实际功能和一个一致的、 友好的用户界面，它山环境管理器、应用功能单元和应用服务单元三个功能组成： 系统服务层。它提供通过一致的接口以一种与地点无关的方式访问分布式网络层功 能还提供访问存储在不同物理设备上的一致的数据逻辑描述，它由通信服务、计 算服务、描述服务、安全性服务以及数据服务五个功能组成；网络层，它提供通过 网络连接的分布输入输出设备、计算机之间基本的计算和通信服务，它由输入输出、 8 华中科技大学硕士学位论文 计算、通信网络三个功能组成。 数据体系结构也分成三个层次：应用层。它描述了特殊应用使用的数据用户视图， 应用之间数据共享通过数据交换、视图映射实现。概念层。它描述了整个企业中产品信 息管理数据的公共视图。物理层。它描述了存储在企业网多个设备中的数据的数据管理 员视图，还提供分布式存储和分布式查询信息。图2 2 给出了s d r c 的m e t a p h a s e s e r i e s 2 x 系统体系结构，同样可以分成相应的网络层、系统服务层和应用层。 添 虱譬娥替v 目培孽少 蹦鲁歌井 晖络屡 系统雕务堪 麻用层 图2 2m e t a p h a s es e r i e s2 x 的体系结构 表2 1p d m 体系结构的进化 瞪 c d 累缆 阶段 l23 4 时期八十年代中期九十年代初期九十年代初期九十年代后划剑朱 来五年 j 户界面字符图形图形多媒体 j h 户应用无第三代语言接口第三代语言接口可视化编觯 p d m 应用第三代语言第三代语言第四代语言，c + +类库 中间件无与数据库结合与数据库独立工业标准：i ：作流与 对象 数据模型表表表和对象对象 数据库单一数据库一个或两个数据库多数据库对象关系数据库 电子仓库集中式部分分布全部分布网络化的对象 华中科技大学硕士学位论文 可以说，目前较为大型的p d m 系统的体系结构基本上与s c o t tt s a o 提出的体系 结构相似，只是在系统的具体实现技术以及应用功能上可能有所差异。总的来说， p d m 系统正朝着柔性的、面向对象的方向发展。而且有一部分p d m 的中间件服务 技术如工作流、对象处理将变成操作系统功能的一部分。表2 1 给出了从p d m 发展 初期到未来五年p d m 在体系结构上的发展历史和方向。 2 2 基于c p d m 的h s c p d m 方案 2 2 1c p d m 关键技术和功能 c p d m 是面向产品全生命周期的协同商务平台，在这个平台上有各种各样的访 问和操作，c p d m 必须提供完善的接口和上游、下游以及应用软件充分集成，完成 对产品全生命周期的定义的信息管理，由此需要的许多技术正是c p d m 技术的关键。 1 完整的产品数据模型及其转换 协同产品定义开发涉及到许多部门，包括了所有应用于产品和过程的整个生命 周期的业务功能和资源，必须建立完整的产品数据模型才能满足产品开发的不同阶 段产品信息的需求。虽然统一的数据模型将会使数据交换与共享极度容易，但业界 很难使用满足所有要求和情况的统一的数据模型，而且即使同一部门对产品生命周 胡不同阶段的描述有时也不能兼容，由此产生的产品整个生命周期的信息模型的不 统一性，这给信息共享和交换带来了麻烦。建立和使用一种不依赖于具体应用系统 的中性机制，实现信息模型的标准化，实现不同系统、产品生命周期不同阶段的信 息交换是必须的。s t e p ( i s 0 1 0 3 0 3 ) 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，是目前实现信息模型的标准化的一种很好的选择。可以通过s t e p 标准 实现不同系统、产品生命周期不同阶段的信息交换。 另外，协同产品开发往往需要分布式访问，这需要分布式软件组件技术的支持。 渴前主要存在三种分布式机制，即c o r b a 、c o m f d c o m 以及j a v a ，由于还没有统 一的分布式计算框架，而且目前要统一这几种标准也不可能，因此c p d m 必须在一 定程度上支持c o r b a 、c o m d c o m 以及j a v a r m i 及其之间的通信和互操作问题。 华中科技大学硕士学位论文 目前c o r b a 是分布式软件组件技术的主流。但在基于w i n d o w s 的开发中，借助。 n e t 技术所提供的、基于x m l 的松散耦合技术，并结合c o m + 技术，可以更容易 地将应用程序逻辑分发到网络上，而不必顾及服务端与客户端是否属于同一种结构、 执行机制是否相同、接口是否对应。 2 对动态数据和过程的管理 产品的生命周期和资源息息相关，是人、应用、数据组成的动态流程。过程又 可以划分为多个子过程，所以对过程的管理至关重要。产品协同开发过程必须通过 工作流和过程管理来满足并行产品开发的需要。工作流和过程管理( w o r k f l o w p r o c e s s m a n a g e m e n t ) 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，人之间、活动之间的数据流向，以及在一个项目的生命周期内跟踪必要的事 务和数据活动。跟踪和控制产品的设计和修改过程，以增强产品开发过程的自动化 程度。工作流和过程管理将数据管理、工作流程与变更控制集于一体，通过自动协 调企业组织任务和过程、信息使产品的协同开发顺利完成。 工作流和过程管理是项目管理必不可少的，目前项目管理在企业中变得越来越 重要，但在传统p d m 中，项目管理考虑的很少。要通过工作流管理实现项目管理， 还存在一定难度，因为工作流管理模块主要是对企业中面向项目组的业务流程进行 协调和控制，但一般不提供有效的进度监控、成果检查等手段，很难控制项目的进 展。另外工作流和过程管理与项目管理的范畴也存在很大差异。 此外，在产品的开发过程中，数据的形成过程是动态的。产品数据要经历从产 生到完善、修改、发布、冻结等一系列的演变过程，这一过程就是数据对象的生命 周期。产品数据对象的生命周期和产品的生命周期是一个意思。产品数据对象在其 生命间期中的变化包括：数据内容的更改，数据状态的变化，存储位簧的移动，用 户对数据操作权限的变化等。通过研究产品数据对象的生命周期，可以很好地跟踪 和控制产品数据对象的变化。产品数据对象的生命周期是生命周期状态对象和状态 变迂对象的集合。数据对象的状态变化是有条件的，在一定的规则下，对象的状态 逐渐成熟。一般每种数据类型都对应着自己的生命周期，企业可以根据数据对象的 类型和企业的规则使用生命周期模板管理各种类型的数据。 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = # = = = = ；= = = = = = = = = = = = ； 3 开放式可扩展体系结构 c p d m 的核心模块的功能已经很成熟，c p d m 的强大功能取决于外层应用软件的 功能。c p d m 可以通过集成专用工具比如项目管理、工程更改、配置管理、供应商和 零部件管理等加强对产品的协同管理，达到支持跨企业的协同工作环境的目的。c p d m 框架必须无缝集成这些应用工具和模块，支持异构应用系统和异构数据的透明互操 怍。把c a x 应用工具无缝嵌入到c p d m 的一体化解决方案中是目前企业迫切需要的。 c p d m 即使功能再强大、模块再多，但由于系统所管理的信息类型及模型的复 杂性，以及不同企业的信息、职能干差万别，为适应产品设计与制造过程中复杂可 变的需要，也还要求c p d m 系统有良好的开放性。p d m 应该是一个功能可扩展的基 本模型与框架，其中“结构件”可模块化，从而可以为满足不同需求进行组装。系统 通过采用面向结构的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，使之真正适应企业要求。 产品掷同定义管理c p d m 是一个可扩展的平台，是产品全生命周期管理的完整 解决方案，是企业信息集成的框架和核心，可以实现产品协同定义的信息集成。c i d m 关键在于怎样定义完整的产品数字化模型以及多个应用系统之间的通信和互操作。 目前c p d m 平台的应用系统间的信息交流以及在分布式计算机制依然存在障 碍，不同的工具之间、上下游环节之间仍然很难充分做到信息集成。另外由于c p d m 一般是工作在i n t e r n e t i n t r a n e t 的环境中，必须考虑数据访问的安全机制，加强网络 访问和数据传输的安全性。由关键技术产生的相应的功能方案p 纠如表格2 2 所示。 c p d m 分为四大类2 0 个分模块：基本模块、协同支撑模块、应用接口模块和应 用工具集，根据用户的不同需求可组合成多种版本的c p d m 系统，并可根据片j 户要 求方便地进行二次开发。 表格2 2c p d m 功能模块简介 l 基本模块功能解释 i 权限管理引入角色概念，系统提供对部门及人员的权限设定 l 文档管理提供产品数据( 图纸、文档) 的浏览、创建、编辑、删除、拷贝、借刚、 查询的操作 1 结构管理通过图纸导入与手工创建生成结构树，并可对结构树进行管理( 插入、 移动、删除、拷贝) 华中科技大学硕士学位论文 表格2 2c p d m 功能模块简介( 续表) 版本管理提供图档的版本和工作版本管理，系统可实现活动版本的设置、版本网 滚、版本定型操作 配置管理提供对具有同一产品结构的不同类型的产品进行配置的管理，用户在同 一结构下通过选择不同版本来构造不同的产品 报表统计系统根据产品结构、配置信息自动创建b o m ，并提供b o m 中数量的自动汇 总功能 综合查询提供多种查询手段，对查询结果提供浏览、编辑、复制等操作 零件簇管理对零部件进行分类管理，每个零件簇的定义都由一个或多个分类规范组 成 系统管理配置在系统服务端，包括日志管理和数据备份与恢复功能 协同支撑模块 项目管理人力资源分配、项目分解、项目监控 j 作流管理包括工作流引擎、监控系统、工作流客户端接口 邮件系统内部邮件系统收发功能 红线批注应用在图纸审批环节 应用接口模块 c a d 系统接口( a u t o c a d 、c a x a 、s o l i d e d g e 、s o l i dw o r k s 、u c _ i i 、p r o e 电子c a d 接口与p r o t e l 等电子c a d 系统的接口 le r p 系统的接口与e r p 系统的接口 应用工具集 打印中心 提供自动拼图功能 批量入库 导入c a d 历史数据，自动生成产品结构等 定制工具集表单定义、工作流图形化定义工具等 用户自定义 结构树定义、界面定义、数据组织方式定义等 2 2 2 基于c p d m 的h s - c p d m 方案研究 产品协同定义管理c p d m 是一个可扩展的平台，是产品全生命周期管理的完整 解决方案，是企业信息集成的框架和核心，可以实现产品协同定义的信息集成。c p d m 关键在于怎样定义完整的产品数字化模型以及多个应用系统之间的通信和互操作。 1 3 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= ；= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =