（机械制造及其自动化专业论文）基于web的汽车虚拟冲压线数据管理系统的研究与开发.pdf

摘要 摘要 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 d m ) 是一种对制造企业产品形成 过程中的有关信息和过程进行统一管理的技术。本论文从p d m 的历史和技术发 展趋势出发，分析了产品数据管理系统的组成、功能、体系结构以及集成模型， 对传统的p d m 系统和基于w e b 的p d m 系统进行了比较，论述了建立基于w e b 的 产品数据管理系统的必要性，并在此基础上以作者参与的实际科研项目为背景， 构建了一个基于w e b 的汽车冲压线产品数据管理系统。在文中，对系统用到的相 关技术和理论进行了系统的论述。 本论文的研究工作主要包括以下内容： ( 1 ) 首先介绍了课题的研究背景和意义以及p d m 的工作原理，分析了p d m 在国内外的技术发展和使用情况，并阐述了p d m 的相关支持技术。 ( 21 本系统使用了浏览器服务器( b s ) 的体系结构，在对p d m 系统功能和 结构分析的基础上，使用面向对象的信息建模方法对企业数据进行了信息建模。 ( 3 ) 论述了系统开发的运行平台和开发工具，根据i n t e r n e t 和w e b 的技术的发 展，分析了基于w e b 技术的p d m 的优点，为实现基于w e b 的网络式数据库环境下 的p d m 系统提供了基础。 ( 4 ) 结合以上技术，开发出了基于w e b 的网络式数据库环境下汽车企业冲压 线产品数据管理系统，通过实例运行，验证了基于w e b 的产品数据管理系统技术 上的可行性并具有良好的应用前景。 关键词：产品数据管理，汽车冲压线，浏览器j l 务器( b s ) ，数据库，体系结 构 a b s t r a c t a b s t r a c t p r o d u c td a t am a n a g e m e n ts y s t e mi sak i n do ft e c h n o l o g yo fg e n e r a lm a n a g i n g t h er e l e v a n ti n f o r m a t i o na n dr e l e v a n tp r o c e s so fm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ep r o d u c t f o r m i n gp r o c e s s f r o mt h ed e v e l o p m e n to fh i s t o r ya n dt e c h n o l o g yo fp d m ，t h e d i s s e r t a t i o na n a l y z e dt h ec o m p o s i t i o n ，f u n c t i o n ，s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n di n t e g r a t i o n m o d e l ，c o m p a r e dt h et r a d i t i o n a lp d ms y s t e mw i t ht h ep d ms y s t e mb a s e do nw e b ， e x p l a i n e dt h en e e do fe s t a b l i s h i n gt h ep d ms y s t e mb a s e do nw e b ，a n df o u n da n a p p l i c a t i o nm o d e lo fa u t o m o t i v ep r e s sl i n ep d ms y s t e mb a s e d o i lw e ba n dd a t a b a s e t h er e s e a r c hw o r ko ft h i sp a p e ri n c l u d e sb e l o wc o n t e n t ： ( 1 ) f i r s tt h ed i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e dt h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f d i s s e r t a t i o na n dt h ew o r kp r i n c i p l eo fp d m ，a n dd i s c u s s e dt h er e l e v a n ts u p p o r t i v e t e c h n o l o g yo fp d m ( 2 ) t h ed i s s e r t a t i o na n a l y z e dt h ed i s t r i b u t e db r o w e r s e r v e rs t r u c t u r eo fp d ms y s t e m ( 3 ) a f t e rt h ea n a l y s i so ft h ef u n c t i o na n ds t r u c t u r eo fp d m ，t h ed i s s e r t a t i o n i n t r o d u c e da l la p p l i c a t i o nm o d e lo fa u t o m o t i v ep r e s sl i n ep d m s y s t e m ，a n df i n i s h e d e v e r yf u n c t i o nm o d u l eo ft h i ss y s t e mb a s e do nt h ea c t u a lw o r k f l o ws i t u a t i o n ( 4 ) s c i e n t i f i ci m p l e m e n tm e t h o do fp d ms y s t e mp l a y sr e a li m p o r t a n tr o l ei na n e n t e r p r i s e ，w h i c hw a n t st ob e n e f i tf r o mp d ms y s t e m t h i sd i s s e r t a t i o np r e s e n t e d s o m es u g g e s t i o nf o ri m p l e m e n t i n gp d m s y s t e m 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 ，a u t o m o t i v ep r e s sl i n e ，b r o w e r s e r v e r s t r u c t u r e ，d a t a b a s e ，s y s t e ms t r u c t u r e i i a b s u a c t a u s z u g p r o d u k td a t e nm a n a g e m e n ts y s t e mi s te i nt e c t m o l o g i ef f i rs t e u e r u n gd i e e n t s p r e n c h e n d ei n f o r m a t i o nu n dp r o z e s sd e rf e r t i g u n gd e sp r o d u k t si mu n t e r n e h m e n v o nd e re n t w i c k l u n gz u rp d ms y s t e mh e u t e ，d i ed i s s e r t a t i o na n a l y s i e r td e rs y s t e m a u f b a u ，d i ef u n k t i o n ，u n db a u f o r md e rp d ms y s t e m ，g e g e n i i b e rd e mt r a d i t i o n e l l e n p d m s y s t e mm i td e mp d ms y s t e mb a s i e r ta u fw e b ，e r k l f i r td a sb e d a r ff o rp d m s y s t e mb a s e do nw e b ，u n db e g r i i d e te i n ea n w e n d u n gb a u f o r mv o nf a h r z e u g p r e s s e n l i n i ep d m s y s t e mb a s i e r ta u fw e bu n dd a t e n b a n k d i ef o r s e h u n ga r b e i tv o nd i cd i s s e r t a t i o ne n t h a l t e tf o l g e n d e ul n h a l t ： ( 1 ) z u e r s td i ed i s s e r t a t i o ne r k l a r td i ef o r s c h u n gh i n t e r g r u n du n db e d e u t u n gd e r a r b e i tp r i n z i pv o np d m s y s t e m ，u n dd i s k u t i e r td i ee n t s p r e n c h e n d et e c h n o l o g i e y o n p d m s y s t e m ( 2 ) t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s i e r td i ed e z e n t r a l i s i e r t eb r o w e r s e r v e ra u f b a uv o np d m s y s t e m ( 3 ) n a c hd i ea n a l y s i sd e rf u n k t i o nu n d a u f b a uy o np d m ，e r k l 蕴r td i ed i s s e r t a t i o n e i n ea n w e n d u n gb a u f o r md e sa u t o m o t i v ep r e s s e n l i n i ep d ms y s t e m s ，m a de r r e i c h t a l l ef u n k t i o nm o d u l ed e ss y s t e m sb a s i e r ta u fd i ea c t u a l ew o r k f l o ws i t u a t i o n ( 4 ) d i em e t h o d ed e rw i s s e n s c h a f l l i c ha u s f o h m n gv o np d ms y s t e mi s ts e h rw i c h t i g f i i rd i eu n l e m e h m e n ，s od i ed i s s e r t a t i o nb i e t e te i n i g ev o r s c h l a g e nf o rd i ea u s f i i h r u n g v o np d m s y s t e ma 1 1 s c h l i i s s e lw 6 r t e ：p r o d u k td a t e nm a n a g e m e n t ，f a h r z e u gp r e s s e n l i n i e ，b r o w e r s e r v e r a u f o a u ，d a t e n b a n k , s y s t e ma u f b a u i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者虢 例 剖6 年6 月珂日 一一一一一- - 一一一一_ 一一一一一- _ _ - _ 一一- - 一- - 一- - _ - 一一一一- - 一一一_ - _ _ - _ 一一一- _ 一 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 繇二j 觋 6 年g 月拐日 第1 章绪论 第一章绪论 任何企业的产品都要经历从开拓市场、扩大市场份额到保持稳定山有市场的 历程在市场开拓期，新的创意和富有朝气的新产品，是最吸引人的地方，在竞争 对手没有赶上来之前，往往可以取得较丰厚的利润。随着竞争对手不断推出类似 的产品，用户的选择机会逐渐增多，企业就必须通过满足不同客户的特殊需求， 推出系列产品等方式，扩大自己产品在市场上的占有率。一旦形成相对稳定的市 场，产品在市场l 的价格也会相对稳定，此时，企业就必须挖掘潜力，降低成本， 以保证合理利润。 在每一个阶段，每一个产品都会产生大量相关的产品设计和制造的数据。对 产生这些数据的过程进行管理，构成了企业技术工作的最重要的内容。对这些数 据进行充分利用和反复利用，使操作流程更为流畅，是每个企业所希望达到的目 标。目前，计算机应用日益普遍，人员流动越来越频繁，企业间的竞争越来越激 烈，避免这些数据流失和失效是企业不能回避的问题在浩如烟海的数据中，提取 有用的部分，去除重复和无效的内容，使有用的部分上升为一种知识，变成企业 的智力资产，让这些智力资产在企业中畅通无阻，让所有相关的人员在他们需要 的时候，能够得到它们，而无论他身在世界的哪一个角落。两未得到授权的人， 则得不到企业不希望他们得到的东西。这样的环境是企业面对市场竞争和取得成 功的最好保证 1 。 在2 0 世纪的6 0 ，7 0 年代，企业在其设计和生产过程中开始使用c a d ，c a m 等新 技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于制造企业而言，虽 然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但各自动化单元自成体系，彼此之间 缺少有效的信息沟通与协调，这就是所谓的“信息孤岛”问题。在这种情况下，许 多企业己经意识到：实现信息的有序管理将成为它们在未来的霓争中保持领先地 位的关键因素。 p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，产品数据管理) 是二十世纪八十年代出现的 一门信息管理技术，它主要解决了企业中大量产品数据存储与管理的问题。p d m 可以定义为以软件技术为基础，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 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，所有的信息组织利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的关键所在。 第1 章绪论 1 _ l 课题研究的背景和意义 1 1 1 课题研究的背景 全球化竞争使得制造企业的处境变得越来越艰难。企业在参与国际市场的激 烈竞争中谋生存，求发展、面临着不可避免的严峻挑战。过去相对稳定的市场己 经变成了动态的多变的市场。当今市场的主要特点是： 1 产品更新换代加快，交货期已成为主要的竞争因素 当前，世界市场发生了重大的变化，同行业之间，跨行业之间的相互竞争 非常激烈，能否更快、更好、以更低的成本制造出最新的产品入市场，将是现代 化企业生存和发展的关键。产品成本和质量仍是竞争的重要因素，但是当今世界 竞争的主要推动力是时间，以前的市场驱动变成了如今的时间驱动，交货期已成 为企业最关心的事情。与此相适应，企业的战略应转变为在最短的时间内，开发 和生产出最新的产品。因此产品的生命周期( 从个产品开发设计到被淘汰所经 历的时间1 大缩短。适应客户爱好的变化，迅速做出反应，加快产品更新换代， 已经成为压倒一切的因素。谁捷足先登，抢先将新产品投放市场，谁就会抢占很 大比例的市场占有率。据调查，约3 0 5 0 的市场占有率属于产品首先上市的企 业。并且最先投放的新产品可以获得很好的销售价格。因此，企业要不断开发适 销对路的新产品，并在同行业竞争中，始终保持技术的领先。 2 用户需求多样化 用户需求的多样化和个性化逐渐成为世界的潮流。例如有的用户为了舒适和 气派，可支付比购买普通型车辆高得多的价格，购买豪华型车。而有的用户则宁 可把低燃料消耗和低保养费用作为购买与否的标准，一种缺乏特点的产品所产生 的最严重后果是不适销，换句话说，如果企业对市场判断失误，甚至连出色的质 量也无法挽救这种产品。“质量”的实质就是满足用户的需求，归根到底，用户 的判断决定着一种产品的质量。 3 多品种小批量生产比例增大 越来越多的企业发现单靠一、二产品立足于市场竞争风险很大，所以他们 倾向于多品种小批量的生产方式，以便一种产品在市场上没有销路时，其他的产 品还可以使企业继续生存下去。另外企业从按预测产品组织生产转变为按定单 组织生产，也迫使企业从少品种，大批量的生产模式转变为多品种、小批量的生 产模式以满足顾客的多样化需求。随着市场竞争的日益激烈，科学技术的不断更 新和人们需求的多样化，多品种小批量生产企业的比重以达8 0 以上，并在继续 2 第1 章绪论 增加。 4 大市场和大竞争 当今制造业处于国际大市场激烈竞争的环境下，随着世界市场变得越来越开 放，计算机通信技术的迅速发展以及信息高速公路的建立，使得全球性的集成制 造有了实现的可能，全球性集成制造可以使各种资源得到更充分地利用，并显著 缩短原材料和产品的运输距离以及产品的交货期。进入不断增长的国际市场，可 以直接面对最终顾客并充分利用有利的生产要素以减轻成本方面的压力。 如今，企业传统的成功要素，如较高的技术优势平i j 产品质量，与国际竞争对 手相比较已无明显的特色可言，为此，企业必须通过改善企业内部的灵活性而充 分满足顾客的各种需求，通过协同合作开拓新的市场，企业的竞争能力是与有效、 透明的业务流程紧密相关的 2 。 利用先进的i t 工具进行新产品的开发的顾客订单的处理，通过有效使用各应 用系统可以明显提高操作效率，但仅仅依靠在数量上增加应用系统并不能达到计 算机应用的最终目标，很多制造企业的计算机应用中存在着严重的问题，太多的 用户、太多的系统、太多的数据，而却缺乏有效的管理手段，通常会在相当短的 时间内产生十分庞大的数据资源。对于用户来说，不但不能提高其工序效率，反 而需要花费大量时间去查找急的文档。而企业级的p d m 是一个将所有单元系统 的数据和过程完整地集成在一起，实现真正意义上的集成信息系统总体解决方 案。 1 1 2 课题研究的理论意义 对于企业来说，引入产品数据管理( p d m ) 系统可能是一个脱胎换骨的过程， 因为无论企业从哪个方面做突破口引入，也无论开始时的规模有多大，p d m 都 会影响到企业的全局。p d m 产生回报的过程，也是企业自身改革日益深化的过 程，这是一条不能轻易走回头路的“不归路”。所以，企业决策者需要有充分的心 理准各去迎接它、接受它、利用它和驾驭它。 我们要看到，p d m 的引入，极大地方便了相关人员对信息的存取和利用， 使过去因为时间和空间的限制不能做到的事变得士分容易。人与人之间、部门与 部门之间、企业与企业之间出现了全新的沟通方式。过去建立在以图纸为载体、 部门之间一对一的工作组织方式，会变得落伍。过去必要的管理环节，不再有用， 甚至可能会变成瓶颈。不对现有的流程进行改造，p d m 的优势就不能充分发挥， 所以，正如任何先进的生产力都会对现有的生产关系带来冲击一样，p d m 的引 3 第l 章绪论 入也自然会冲击到企业现有的下作流程。同时，p d m 的引入也给企业带来调整 内部系统结构、建立新环境的机会。 引入p d m 的效益是显著的，但是却不一定立即就能显现出来。这是因为引 入p d m 企业需要有一个学习、接受和适应的过程，而在这个过程中，新的技术 和新的方法对于提高生产力并不会产生多少贡献，甚至暂时会降低生产力，加重 员工的工作负担。实施p d m 项目，除了要求企业员工学习新的知识和技能外， 还要求员工接受新的工作环境，包括对原有工作流程的调度，因此，除了有科学 的实施方法，确保p d m 实施成功外，还必须在主观上有心理准备，要有耐心。 另一方面，也应该看到，p d m 的投资也不是一蹴而就的，p d m 的环境需要不断 地更新和改善，以适应企业和技术发展的新形势。 引入p d m 是针对当今数字化经济时代中的商务规则，来帮助企业适应产品 生命周期中管理方式的转变，从而增强企业的竞争优势。在新的数字化经济的环 境b ，企业不仅要以更快的速度向市场投放新产品，而且还需要及时把握客户的 思想，并为他们提供满意且新颖的产品 3 4 。 计算机技术在汽车行业的应用是从提高设计水平开始，快速的科学计算能力 提高了汽车设计中的各种分析计算能力；计算机辅助绘图提高了图纸的设计速度 和图面质量；三维实体建模提高设计的准确率和创造既美丽又合理的外观和内部 装饰；计算机辅助工程的计算与仿真提高了设计的优化与质量；计算机辅助制造 保证加工复杂零件的精确度；计算机辅助工艺则提高工艺的水平和效率。 总之c a x 技术大大提高了汽车设计手段，为了充分发挥c a x 工- 具带来的效 益，电了文档管理( e d m ) 系统着重管理上述c a x 工具所产生的大量的电子文档， 提供对各种c a x s e 具产生的电子文档的存取，权限的控制，查询的手段，审批的 流程手u 归档管理等功能随着c a x 技术的普及使用，对于上述各种c a x 系统产牛的 文档之间的关系管理，各种零部件的分类管理，各种任务及整个项目的过程管理 提出了新的要求，甚至要求不同地区的设计部门能够展开并行工程，加速新产品 的开发速度，并且为下游的生产制造部门创造有利的条件，于是产生了以产品为 对象的产品数据管理( p d m l 系统。 在p d m 系统中，增加了对象，对象版本配置( b o m ) 、流程、报表、应用系 统集成、零件分类管理、项目管理和分布式管理等功能，在每个对象中包含了相 关的设计、分析、制造、测试和维修服务的全部信息，记录了每个对象的全部变 化历程，利用各种配置条件，结合不同的应用组合，实现汽车系列的通用平台 7 。 4 第1 章绪论 1 2 实现产品数据管理系统的支持技术 1 2 1 浏览器i f i 务器( b s ) 技术 随着以基于h 1 t r p 协议的w e b 技术为代表的i n t e m e t i n t r a n e t 技术的普及和 广泛应用，企业级应用软件的计算模型也由传统的客户机朋& 务器( c i e n t s e r v e r c s ) 模型转向了基于t c p i p 标准协议的三层浏览器朋务器( b r o w s e r s e r v e r b s ) 模型。其基本思想是以w e b 浏览器、服务器和i n t e r n e t 上的标准协议( 如 t c p i p ，h t t f 等) 作为企业内部应用的标准平台 9 。 1 2 2 数据库技术 传统的数据管理系统大多建立在关系数据库基础上，但是关系数据库系 统存在语义不丰富、建模手段不足等问题。为了解决这些闯题近年来有关面向 对象数据库、演绎数据库、知识数据库的研究正在不断取得突破，这些发展都将 推动p d m 的进步。 p d m 系统所采用的数据库可以是集中式或分布式的，至于究竟采用哪一种 实施方式，则应该视企业的规模和企业的组织结构而定。在p d m 项目的开始阶 段采用一个集中式的数据库是比较稳妥的，因为对单一的数据库进行管理相对比 较简单一些。在整个企业中全面实施p d m 系统时，特别是当一个p d m 系统要跨 越好几个地点时的情况下，企业的各个下属分支机构应该采用分布式数据库。规 模很大的企业特别是一些跨国企业在实施p d m 系统时可以将分布在不同地点的 集中式或分布式数据库联网，既组成网络式数据库。网络式数据库能够支持与协 作企业的协同工作，这些企业希望交换有关的产品数据，但是都有各自独立的 p d m 系统，相互独立的企业组成企业联盟，以网络式p d m 系统进行协同产品开 发 9 。 1 2 - 3 面向对象的企业信息建模方法 面向对象的思想是软件工程学发展的结果。从1 9 7 0 年以来，人们从思想 理论和设计方法学等各个方面对面向对象的技术进行了广泛而深入的研究，取得 了丰硕的成果。面向对象的思想是以对象的观点表达信息以及信息之间的关系， 对象代表数据和行为的封装，对象之问通过消息传递信息。目前，采用面向对象 的分析和设计方法已经成为大型系统软件设计开发和实篪的大势所趋。 1 2 4i n t e r n e t 技术 第l 章绪论 近年来，i n t e r n e t 技术获得了巨大的发展，i n t e r n e t 己经深入并影响到人们生 活的方方面面。随着i n t e m e t 技术的发展，“电子商务”的概念也己经深入人心，我 们正在迎来一个网络时代。i n t e r n e t 的广泛普及，给企业传统经营管理方法带来 了巨大冲击。如何面对网络时代的挑战，已经成为企业信息化过程中必须面对的 问题 1 3 。 1 2 5 分布式计算技术 基于网络的分布式计算技术也是近年来获得很大进步的技术之一。以分布式 计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化的系统体系结构。 在分布式计算技术的标准方面，一直存在着两大阵营，一个是以o m g 组织 为核心的c o r b a 标准，另一个是以微软为代表的基于d c o m 的a c t i v e x 标准。近 年来，o m g 组织在c o r b a 标准的制定和推广方面付出了巨大的努力，同时许 多c o r b a 标准的产品也在逐渐成熟和发展；同时由于微软公司在操作系统方面 的绝对统治地位，a c t i v e x 标准在w i n d o w s 系列平台上显得更加实用，相应的工 具也更加成熟。目前这两家在标准上的争夺仍然没有结束，许多商品化软件多是 同时支持两个标准 9 。 1 3 本文研究内容和章节安排 1 3 1 论文的课题来源 本课题的来源为上海某汽车公司虚拟冲压线( v p l ) 管理系统项目，全面 而系统的介绍了开发和实施汽车产品p d m 系统所必需具备的概念、技术、工具， 并对实现p d m 系统的关键技术进行了较为深入详细的探讨和研究。 1 3 2 论文选题的意义 基于w e b 的网络式数据库环境下的p d m 系统是网络技术、数据库技术和w e b 技术等结合的产物，是当前国内外研究的热点，但许多问题有待进一步研究和深 化。我国汽车企业在国际市场上普遍缺乏足够的竞争力，在产品开发方面尤其落 后，因此，需要继续引进先进的产品开发方法和手段。采用计算机支持的协同产 品开发方式能够大大的增强企业的产品开发能力，提高产品质量，缩短产品上市 时间，从而提高企业的竞争能力。因两本课题在理论研究和实际应用上都有十分 重要的意义。 6 第1 章绪论 1 3 3 论文的主要工作 1 介绍了课题的研究背景和意义以及p d m 的工作原理，分析了p d m 在国内 外的技术发展和使用情况，并讨论了p d m 的相关支持技术。 2 分析了当前p d m 系统主要使用的分布式的客户机服务器体系结构。本课 题开发的基于w e b 的p d m 系统也采用客户机服务器体系结构，服务器端负责公 共数据的存储、多用户的同步等功能，客户端丰要负责与用户的交互、客户私有 数据的管理等。同时，p d m 系统的内部构造是层次化的，p d m 系统建立在操作 系统、网络环境和分布式数据库的基础上。 3 在对p d m 系统功能和结构分析的基础上，利用面向对象的信息建模方法 对企业进行了信息建模。并结合工程实例提出了一般的解决方案。 4 利用网络技术、数据库技术干l l w e b 技术等，开发了一个基于w e b ； f l 网络 式数据库的针对汽车企业冲压线的p d m 系统实例，实现了基于w e b 的p d m 系统 的一些功能，证明了基于w e b 的p d m 在技术上的可行性。 5 p d m 技术要在企业中真正发挥效用，必须重在实旌，因此科学的实旌 方法是p d m 技术的重要组成部分。论文介绍了本课题开发的虚拟冲压线p d m 产 品的开发和应用实例，并结合国内外实施p d m 的经验和教训，对我国企业实施 p d m 提出了参考性意见。 1 3 4 论文章节安排 本文从结构上一共分为六章，各章内容安排如一f ： 第一章绪论首先介绍了在汽车企业中引入p d m 的研究背景和意义及工作原 理，分析了p d m 在国内外的技术发展和使用情况，并讨论了p d m 的相关支持 技术。 第二章从技术的角度分析了p d m 系统所采用的体系结构，说明了浏览器 服务器( b s ) 体系结构的特点及其构造方法，为实现基于w e b 的网络式数据库 环境下的p d m 系统打下了基础。此外本章也论述了p d m 系统的信息建模技术， 详细介绍了p d m 系统的几个管理模型。 第三章分析了传统p d m 系统的不足，根据i n t e r n e t 和w e b 的技术的发展， 讨论了基于w e b 技术的p d m 的优点。另外，本章对本课题选择的开发平台与 工具的结构和原理进入了深入的介绍。 第四章结合图例对本课题所研究的冲压线产品数据管理系统的各大功能模 块进行了介绍，通过实例运行，验证了基于w e b 的网络式数据库环境下产品数 7 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 据管理系统方案的技术可行性及其良好的应用前景。 第五章在上述理论和关键技术的研究基础上，主要从p d m 实施方法学的角 度分析了实施p d m 的必要性以及实施p d m 的步骤和内容，同时也对我国企业实 施p d m 系统的经验和教训提出了自己的看法。 第六章总结了全文的研究工作，展望了将来的发展前景和工作方向。 第二章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统体系结构及建 模 2 1 冲压线产品数据管理系统体系的体系结构 开发基于w e b 的网络式数据库环境下的p d m 系统的目的就是解决由于先进 的生产技术、生产工具、生产方式和生产理论的引入，而改变了企业的生产模式， 同时造成企业中大量的电子信息不能共享的问题由于这种组织模式的引入，实 现了企业的跨地域、跨时间的生产，因此，传统的产品数据管理系统已经无法满 足现代生产的需要，这就要求我们开发一种全新的产品数据管理系统能将产品全 生命周期的所有信息和过程进行有效的管理，以便于信息的共享。 如果一个p d m 系统要满足对其提出的各种要求，即适用于异构的硬件和软 件环境，可以作为企业级的管理工具对与产品形成过程有关的过程和数据进行管 理，则其必须具有一个开放、灵活的系统体系结构。这就是说，软件和数据可以 任意分布在一个计算机网络中。因此，必须构建一个与平台无关的r r 基本环境。 客户机n 务器体系结构是一种实用的、能满足这种要求的技术。 而对一个整车制造企业来说，用于加工车身零件的冲压线本身所包含的 信息无疑是巨大的。如今在冲压线的生产中，根据车型的不同，所要加工的零件 往往都是以整车项目为基础，针对相应的零件进行结构和工艺的设计，然后由冲 压线技术人员根据零件特征选择对应的压机线，模具和工序件( t o o l i n g ) 。由于 零件数量的繁多，同时在设计过程要重视经验和知识的延续性，那么对于相关的 产品数据管理系统的需求也就产生了。 2 1 1 系统的功能和需求分析 基于w e b 的网络式数据库环境下自 j p d m 系统的核心是将分布在不同部门的 产品设计过程实现一体化管理，其关键是将产品整个牛命周期中的所有数据、信 8 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 息进行基于网络化的管理，从而为产品的整个生命中的设计提供一个有效的支 持，实现产品信息的有效共享。因此，为保证产品全牛命周期中各个过程顺利进 行，系统必须保证各个不同部门的小组成员高效的协同工作，相关信息的有效共 享，产品开发过程的紧密跟踪、实施及监控，流程的平滑运行，从而为产品开发 和管理提供一个健壮、高效的集成框架系统。因此，基于w e b 的网络式数据库环 境下的p d m 系统应满足如下要求： ( 1 ) 严格的权限控制机制。产品数据管理系统面向的是参与产品开发的所有成 员，为了保证系统的安全性，必须为成员提供对信息的不同访问权限和流程的管 理权限。应用到本课题的冲压线产品数据管理系统上，对于权限的设置从高到低 分为系统维护人员，项目管理人员，设计审核人员，普通用户。具体的权限设置 将在后面的章节详细描述。 f 21 提供一种标准的信息组织格式和统一的信息处理、保存机制，既保证整个 系统中所有的成员得到一致的信息，避免由于信息不一致带来的理解分歧和冲突 问题，又提高了信息管理的质量。 ( 3 ) 提供高效的网络通讯、跟踪机制，保证多个小组及小组成员之间的协同感 知，并对通讯过程进行紧密跟踪。 f 4 1 提供高效的信息浏览工具。在产品数据管理系统中的信息，既包括图档信 息，又包括文字信息等，系统必须提供一种高效的信息浏览工具。 ( 5 ) 健全的流程管理系统。流程管理是产品数据管理的核心技术。在产品全生 命周期中，由于有许多任务、文件等需要审批、发放、管理，因此，系统必须提 供对这些信息的一个管理机制。 强) 提供一种健壮的、开放的集成平台，保证其它软件工具能够容易的、无缝 的嵌入到系统中，实现系统间的交互操作。 f 7 ) 提供友好的系统管理界面。系统界面的友好程度，直接关系到系统的推广 和应用，因此，系统必须具有友好的界面，它可以简化系统操作的难度，提高系 统运行的条理性，且能针对不同的用户设置不同的具有个性的界面和工作环境。 2 1 2 系统的体系结构 本系统是建立在关系数据库管理系统平台上的面向对象的应用系统，系统采 用浏览器服务器( b s ) 的体系结构，在结构上可分为三层，它们是浏览器层、 应用服务器层和数据库层，如图2 1 9 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 国鱼 客户机 国早 i 剖c = 兰与 客户机 国回 国酉 客广机 图2 1b s 三层应用结构示意图 ( 1 ) 浏览器层( b r o w s e rt i e r ) 该层丰要是在客户端向由u r l ( u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r ，通用资源定位 器) 所指定的w e b 服务器提出服务中请，w e b 服务器对用户进行身份验证后， 用h t t p 协议把所需的文件资料传送给用户，客户端只是接收文件资料，并显示 在w w w 浏览器上。 ( 2 ) 应用服务器层( a p p l i c a t i o ns e r v i c et i e r ) 该层主要是由w e b 服务器接收客户申请，首先需要执行特定的程序，然后 通过数据引擎层与数据库连接并进行申请处理，而后将处理结果返回w e b 服务 器，再由w e b 服务器传至客户端。 ( 3 ) 数据库层( d a t a b a s e t i e r ) 该层主要负责数据的维护工作，系统通过该层完成数据的查询、存储等操作， 实际上，它一般是关系数据库系统。 二层b s 架构简化了客户端，只需配置操作系统、网络协议和浏览器即可， 服务器端则集中了所有的应用系统的开发和维护。显然该架构能方便地与 i n t e m e t i n t r a n e t 集成起来，从而使企业的客户服务应用扩展到整个 i n t e r n e t i n t r a n e t 范围，同时该架构通过将用户业务逻辑集中到服务器层，提高了 系统的可扩展性，具有用户界面简单、支持各种网络结构和异构等优点。 以上述理论为基础，本课题所研究汽车企业冲压线产品数据管理系统的总体 1 0 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 结构框图如图2 2 所示 茉境蛙护人挝 顼艇舒嚣八费f 2 缢扭耀 昔墟掰户( 4 崩收最) 图2 2 冲压线产品数据管理系统总体模块图 从图中，我们可以看出b s 三层结构的优势在于用户可以直接通过i n t e r n e t 万维网进行日常的工作以及信息管理。各级用户通过不同的权限访问系统，各司 其责。项目管理人员分配任务并进行总体项目规划调度，设计人员通过系统接收 任务，普通用户通过系统查询所需信息。具有充分的自由性和针对性，体现了系 统人性化的要求，同时省却了c 俗结构安装客户端的繁琐。对于系统用户权限的 具体操作以及其他各项相关技术，将在下面的章节讲到。 2 1 3 系统的构造方法 浏览器朋务器( b r o w s e r s e r v e r ) 结构，是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的种变化或者改进的结构。在这种结构下，客户机上只要安装一个浏览器 ( b r o w s e r ) ，如n e t s c a p en a v i g a t o r 或i n t e r n e te x p l o r e r ，服务器安装o r a c l e 、 s y b a s e 、i n f o r m i x 或s o ls e r v e r 等数据库。浏览器通过w e bs e r v e r 同数据库进 行数据交互。用户界面完全通过w w w 浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实 现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3 4 i e r 结构。b s 结构，主要 是利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语言 ( v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造 技术。随着w i n d o w s9 8 w i n d o w s2 0 0 0 将浏览器技术植入操作系统内部，这种结 构更成为当今应用软件的首选体系结构。 b s 最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软 件。只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展非常容易， 只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。甚至可以 在线申请，通过公司内部的安全认证( 如ca 证书) 后，不需要人的参与，系统 可以自动分配给用户一个账号进入系统。 b s 拥有如下特点： 采用i n t e r n e t i n t r a n e t 技术，适用于广域网环境 支持更多的客户。可根据访问量动态配置w e b 服务器、应用服务器，以保 证系统性能。 客户端只需标准的浏览器 采用面向对象技术，代码可重用性好 系统扩展维护简单 开发费用较高，开发周期较长 相对于c s 结构，尽管c s 结构相对于更早的文件服务器来说，有了很大的 进步，但与b s 相比，缺点和不足是很明显的。 1 首先，b s l e c s 的维护工作量大大减少了。c s 结构的每一个客户端都必 须安装和配置软件。假如一个企业共有5 0 个客户站点使用套c s 结构的软件， 则当这套软件进行了哪怕很微小的改动后( 比如增加某个功能) ，系统维护员都 必须进行这样的维护：将服务器更新到最新版本：将客户端原有的软件卸载，再 安装新的版本，然后进行设置，最为可怕的是客户端的维护工作必须不折不扣的 进行5 0 次。若其中有部分客户端是在另外一个地方，则系统维护员还必须跑到该 地方再进行卸载、安装、设置的工作。若某个客户端，忘记进行这样的维护， 则该客户端将会碰到版本不一致的问题而无法工作。而b s 结构，客户端不必安 装及维护。如果我们将前面企业的c s 结构的软件换成b s 结构的，我们看看软件 升级后，系统维护员如何维护：系统维护员只要将服务器的软件升级到最新版 本就行了。其他客户端，只要重新登录系统，使用的就已经是最新版本的软件了。 2 其次，b s 相对c s 能够降低总体拥有成本，c s 软件一般是采用两层结构 的。 两层结构中，客户端接受用户的请求，客户端向数据库服务提出请求，数据 第2 章基于w e b 的冲压线产品数据管理系统的体系结构及建模 库服务将数据提交给客户端，客户端将数据进行计算( 可能涉及到运算、汇总、 统计等等) 并将结果呈现给用户。 在三层结构中，客户端接受用户的请求，客户端向应用服务提出请求，应用 服务从数据库服务中获得数据，应用服务将数据进行计算并将结果提交给客户 端，客户端将结果呈现给用户。 2 2 产品数据管理