PDM系统的体系结构分析与应用论文

1、PDM系统体系结构的分析与应用摘要产品数据管理系统(PDM)作为制造企业实施信息化的集成框架，已经被越来越多的企业所采用。根据企业的实际需求，要求PDM系统的开发从部门级设计的数据管理和共享发展到贯穿企业全过程的企业级。要求系统能够充分集成现有的应用系统，实现跨区域产品数据的信息集成，这就要求对PDM系统进行重新架构。本文正是在这一背景下研究PDM系统的体系结构。本文首先分析了PDM产生的背景、研究现状和发展趋势，然后阐述了PDM中的关键技术，如成组技术、定制技术、网络技术、集成技术和其他技术信息。然后，本文研究了分布式PDM体系结构、基于XML(可扩展标记语言)和J2EE的体系结构，并阐述了

2、各种体系结构的组成和优势。不同的架构适合不同的企业对象，根据企业的实际需求选择不同的架构更有利于企业PDM系统的实施。最后，本文介绍了一个相对成熟的PDM系统Teamcenter，并分析了Teamcenter的体系结构，它具有强大的二次开发功能。根据企业的实际需求，提出了TeamCenter数据管理功能二次开发的实施方案，并详细说明了其在客户端和服务器端的配置和操作。关键词:PDM，体系结构，分布式，XML，J2EE，团队中心目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336164 摘要i HYPERLINK l _RefHeading_To

3、c295336165 Abstractii HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336166 图目录III HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336167 表目录IV HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336168 第1章 绪论1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336169 1.1 研究背景1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336170 1.1.1 PDM的产生背景1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336171 1.1.2 PDM

4、与企业信息管理2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336172 1.2 研究的意义3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336173 1.3 本章小结4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336174 第2章 相关技术综述5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336175 2.1 PDM概述5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336176 2.1.1 PDM简介5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336177 2.1.2 PDM的产生

5、发展与应用6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336178 2.1.3 PDM的研究现状7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336179 2.1.4 PDM技术的发展趋势7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336180 2.2 PDM中的关键技术8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336181 2.2.1 成组技术8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336182 2.2.2 客户化技术8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2953361

6、83 2.2.3 流程的设计方法9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336184 2.2.4 数据存储与管理9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336185 2.2.5 系统集成10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336186 2.2.6 网络技术11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336187 2.3 本章小结12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336188 第3章 分布式PDM系统的通用体系结构13 HYPERLINK l _RefHeading

7、_Toc295336189 3.1 C/S体系结构13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336190 3.2 多层体系结构14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336191 3.3 多层体系结构的优势16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336192 3.4 本章小结17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336193 第4章 加入XML技术的分布式PDM系统18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336194 4.1 XML概述18 HYPERLINK l

8、_RefHeading_Toc295336195 4.1.1 XML的关键技术18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336196 4.2 加入XML的PDM系统的体系结构19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336197 4.2.1 用XML实现P DM数据的存储和交换19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336198 4.2.2 加入XML的P DM系统的体系结构19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336199 4.2.3 加入XML技术的P DM系统的优点21 HYPERLIN

9、K l _RefHeading_Toc295336200 4.3 本章小结21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336201 第5章 加入J2EE技术的分布式PDM系统22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336202 5.1 J2EE概述22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336203 5.2 加入J2EE的4层PDM体系结构22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336204 5.3 J2EE架构的好处24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336205

10、 5.4 本章小结24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336206 第6章 分布式PDM系统在企业中的应用26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336207 6.1 Teamcenter综述26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336208 6.1.1 Teamcenter简介26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336209 6.1.2 Teamcenter的体系结构26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336210 6.1.3 XML与J2EE在Te

11、amcenter中的应用28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336211 6.2 Teamcenter中的定制功能开发28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336212 6.2.1 佳通Teamcenter产品开发简介29 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336213 6.2.2 产生规格总表实施方案29 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336214 6.2.3 功能说明41 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336215 6.2.4 XML与J2EE在定

12、制功能开发中的应用42 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336216 6.3 本章小结43 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336217 第7章 总结与展望44 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336218 7.1 工作总结44 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336219 7.2 工作展望44 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336220 参考文献46 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336221 作者简历48 HYPERLI

13、NK l _RefHeading_Toc295336222 致49图形目录TOC h z c 图 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336223 图3.1 C/S结构14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336224 图3.2多层体系结构15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336225 图4.1基于XML的PDM系统的体系结构20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336226 图5.1基于J2EE的PDM结构图23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc2953362

14、27 图6.1 Teamcenter的四层体系结构27 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336228 图6.2规格总表全钢规格总表32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336229 图6.3规格总表报表模板配置样例33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336230 图6.4规格总表斜交规格总表中帘布筒33 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336231 图6.5规格总表斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒134 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336232 图6

15、.6规格总表斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒235 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336233 图6.7规格总表斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒335 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336234 图6.8规格总表斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒337 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336235 图6.9规格总表斜交专家系统中数据存储充气和安全性能38 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336236 图6.10规格总表全钢规格总表室转鼓试验39 HYPERLINK l _RefHe

16、ading_Toc295336237 图6.11 ProductRevision对象41 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336238 图6.12选中所需产生规格总表的ProductRevision42 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336239 图6.13产生规格总表42 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336240 图6.14 XML语言43表目录索引TOC h z c 表 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336241 表6.1规格总表全钢规格总表充气轮胎尺寸&轮胎安全性37

17、HYPERLINK l _RefHeading_Toc295336242 表6.2规格总表半钢规格总表充气轮胎尺寸&轮胎安全性40前言研究背景PDM的背景20世纪六七十年代，企业开始在设计和生产过程中使用CAD、CAM等技术。新技术的应用促进了生产力的发展，但也带来了新的挑战。对于制造企业来说，虽然各单位的计算机辅助技术已经日趋成熟，但都是自成体系，缺乏有效的信息共享和利用，形成了所谓的“信息孤岛”。在这种情况下，许多企业已经意识到信息的有序管理将成为在未来竞争中保持领先的关键因素。产品数据管理(PDM)就是在这种背景下产生的一种新的管理思想和技术。PDM可以定义为以软件技术为基础，以产品为核

18、心，实现与产品相关的数据、过程和资源的集成管理的技术1。PDM被明确定位为面向制造企业，以产品为中心，以数据、过程和资源为三要素的管理信息。PDM中信息管理的两条主线是静态产品结构和动态产品设计过程。所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计进行的，这是PDM系统区别于其他信息管理系统的关键，如企业信息管理系统(MIS)、物料需求计划(MRPII)、项目管理系统(PM)、企业资源计划(ERP)。PDM的产生和发展与社会环境和企业本身密切相关。企业为适应市场而寻求发展和自我完善的强烈需求是PDM市场繁荣的动力。PDM是依靠IT技术实现企业优化管理的有效方法，是科学管理框架与企业实际问题相结合的产物

19、，是计算机技术与企业文化相结合的产物。PDM本身的技术是绝对重要的，技术差的PDM系统当然难以推广实施成功。但技术毕竟只是实现企业目标的基础，只讲技术的PDM也很难成功。因为PDM不仅仅是“PDM”，它更深层次的含义是与企业文化的紧密结合，与生产关系的适应，与企业目标的匹配。许多相关问题(如咨询、工程经验和实施方法论等。)都值得人们深入了解和探讨。企业实施PDM的最终目的是实现企业级的信息集成。PDM与企业信息管理从字面上来说，PDM是产品数据管理(Product Data Management)的缩写，是某一类软件的总称。CIMdata曾经这样定义:“PDM是帮助工程师和其他人管理产品数据和

20、产品开发过程的工具。PDM系统确保跟踪设计和制造所需的大量数据和信息，从而支持和维护产品”2。如果说得更详细一点:从产品的角度来看，PDM系统可以帮助组织产品设计，改进产品结构的修改，跟踪发展中的设计概念，及时方便地查找存档数据和相关产品信息。从过程的角度来看，PDM系统可以协调和组织设计评审、批准、变更、工作流优化、产品发布等整个产品生命周期的过程事件。但这只是从技术角度对PDM的“准确”定义。真正的PDM远不止这些。如果我们必须探究PDM到底是什么，我们不妨这样定义它:PDM是依托IT技术实现企业优化管理的有效方法，是科学管理框架与企业实际问题相结合的产物，是计算机技术与企业文化相结合的产

21、物。企业文化是企业自身积累和表现出来的所有特征的总和。从这个角度来说，所谓的PDM不仅仅是一个技术模型，也不是一堆时髦的技术辞令，更不是一个简单的编程。是可以实现的技术，是可以在不同行业和企业实现的技术，是与企业文化相结合的技术。所以和企业本身密切相关。观察当今实施PDM的成功企业，每个企业都有自己特定的目标和项目名称，从福特2000、波音DCAC/MRM到日产的业务流程创新等等。，凡是有成绩的都在把PDM融入企业文化3。PDM与企业信息集成PDM在企业信息集成过程中起着类似于集成“框架”的作用。各种应用程序，如CAD/CAM/CAE/EDA/OA/CAPP等。，将通过各种“对象”进行整合，使

22、分布在企业各部分、在所有应用中使用(运行)的所有产品数据能够高度集成、协调和共享，所有产品研发流程能够高度优化或重组。PDM和工业领域PDM涵盖的领域很广。它可以管理与产品相关的各种信息，包括电子文档、数据文件和数据库记录。适用的产品领域包括4:制造业如汽车、飞机、船舶、计算机、家用电器、手机等。；项目-如建筑、桥梁、高速公路等。；工厂如钢铁厂、炼油厂、食品加工厂、制药厂、海上平台等。；基础设施如机场、海港、铁路运营系统、物流仓储等。；公用事业如发电、电力安装、无线通信、有线电视网络等。；金融-银行、证券交易等行业；值得指出的是，面对如此广泛的应用领域，目前还没有一个通用的PDM系统可以适用于

23、它们。每个领域都有自己的特点和要求。即使在同一个领域，如果使用完全相同的PDM产品，也会遇到完全不同的实施问题。这是实施PDM时应该充分考虑的问题。1 . 1 . 2 . 3项目经理和企业人员PDM触及现代企业的每一个角落。在企业中，任何处理产品数据的人都可以使用PDM。如总经理、厂长、技术专家、项目经理、信息主管、设计师、CAD/CAM/CAE用户、会计资产评估师、采购人员、营销人员等。，PDM几乎可以用在行业内每个企事业单位的每个部门。PDM和企业数据PDM是一种“广泛管理”的软件5。所有能最终转化为计算机描述和存储的数据，如产品结构和配置、零件定义和设计数据、CAD集建模文件和图纸文件、

24、工程分析和验证数据、制造计划和规程、数控编程文件、图像文件(照片、建模图、扫描图等。)、产品规格、软件产品(“部分”如程序、库、函数)、各种电子报表、成本核算等等。研究的意义任何企业组织在考虑实施PDM系统时，清楚地知道自己的目的是什么是非常重要的。尽管所有的企业都在试图在更短的时间内以更低的成本设计出更高质量的产品，但每个实施PDM的企业都有自己的想法，其中一些想法主要有以下目的6:为了发现和共享分布式环境的信息，实施并行或同步工程业务，遵守规定，保证工作顺利完成；为了减少产品报废、重复性工作和多余零件；工程和制造系统集成的需要；为了实施全面质量管理；为了加快生产过程的跟踪和报告；为了实现基

25、于电子而不是纸张的生产过程；以缩短上市时间；以便减少工程设计修改的数量和成本。使用PDM的目的可能来自于企业中提供和使用电子数据的底层岗位。通过PDM改变企业组织结构、改善生产流程的目的一般来自中高层管理部门。PDM的有效实施会取得很多意想不到的效果。可以成倍的推广新产品，大幅降低产品成本，减少停工和返工时间，快速适应工程变更，不影响计划调度的操作流程。本章摘要本章主要介绍了本文的研究背景和意义，包括PDM的背景及其在企业信息管理中的应用，并充分阐述了本文的必要性和可行性。在接下来的章节中，本文主要对PDM的各种体系结构进行了深入的研究和比较，并通过在企业中应用和实施的实例，进一步论证了PDM

26、体系结构的特点及其应用现状。相关技术概述PDM概述PDM简介PDM(产品数据管理)是产品数据管理的简称。专门咨询PDM和CIM相关技术的国际公司CIMdata公司总裁EdMiller在当今PDM一文中将PDM定义为管理所有与产品相关的信息和过程的技术7。产品相关信息包括描述产品的各种信息，如CAD、CAE、CAM文档、产品配置、BOM、产品订单、电子表格、交易文件、生产成本、供应商等。与产品相关的过程包括与产品相关的过程信息的定义和管理，如加工指南、加工程序、工作流程、信息的批准和分发。PDM涉及产品生命周期的各个方面。它管理产品从设计到加工开发全过程的数据，集成所有与产品信息相关的过程。它将

27、数据库管理功能和网络通信功能与系统控制功能相结合，提供产品全生命周期的集成信息管理，支持建立产品开发的并行协同环境。由于其强大的产品数据管理功能，PDM在企业中得到了广泛的应用，成为支持企业重组和CIMS工程的使能技术，是企业提高竞争力的必要手段。通用PDM系统有以下基本功能8:1.电子仓库和文件管理功能电子仓库是PDM的核心功能之一，一般基于关系数据库。它存储管理数据的数据(元数据)和指向描述产品相关信息的物理数据和文件的指针。它为用户访问数据提供了安全的控制机制，允许用户透明地访问整个企业的产品信息，而不管用户或数据的物理位置。2.产品结构和配置管理功能产品结构和配置管理也是PDM的核心功

28、能之一。它以电子仓库为底层支撑，以物料清单(BOM)为组织核心，将所有定义最终产品的工程数据和文档联系起来，从而实现对产品数据的组织、控制和管理，在一定的目标或规则下，为用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述。3.工作流管理功能工作流管理主要是实现产品设计和修改过程中的跟踪和控制，包括工程数据的提交、修改、控制、监视和批准、自动通知和控制等。它主要管理人与人之间的数据流，当一个用户操作数据时会发生什么，以及在一个项目的生命周期中跟踪所有事务和数据的活动。4.分类检索和零件库功能PDM的分类检索和零件库功能为最大限度地重用已有设计创造新产品提供了支持，从而创造出新产品。包括零件库的接口功能、

29、基于内容的检索代替基于分类的检索以及构建电子仓库属性编码过滤器的功能。PDM的产生、发展和应用PDM是当今计算机应用领域的重要技术之一。它最早出现在20世纪80年代早期9。当时它的主要目的是解决大量工程图纸、技术文档和CAD文档的管理困难。后来逐渐扩展到产品开发的几个主要领域:物料清单(BOM)的管理，工程变更请求和指令的跟踪管理，设计图纸和电子文档的管理。1995年，CIMdata公司总裁在PDMToday一文中对PDM提出了明确的定义，指出一个成熟的PDM系统能够使所有参与设计意图的创建、交流和维护的人员在产品的整个生命周期内自由共享所有与产品相关的异构数据，包括图纸和数字文档、CAD文档

30、和产品结构10。随着网络和数据库技术的不断发展，PDM技术在90年代也得到了迅速发展。PDM技术在国外已经得到了广泛的应用，中国的PDM市场也呈现出良好的势头。现代PDM技术涉及的领域已经超出了设计和工程部门的范畴，逐渐渗透到生产和管理部门。PDM不仅可以有效地定义、组织和管理从概念设计、工程分析、详细设计、工艺流程设计、夹具设计、制造、销售、维护到产品报废的整个生命周期中与产品相关的数据，使产品数据在整个生命周期中保持最新，保证数据安全，实现数据共享。同时也为各种软件的应用提供了统一的集成运行平台，成为连接MIS系统、CAD/CAM/CAPP系统、MRP II /ERP等管理和控制系统的桥梁

31、和纽带。总之，PDM正朝着企业全球信息集成的方向发展。PDM的研究现状近年来，随着市场需求的不断扩大，产品数据管理技术也发展迅速。国外对PDM的研究已经取得了很大的进展。目前，PDM的主要研究方向如下11:1.PDM、CORBA技术和Web的结合技术和企业的发展导致计算机支持的企业生产和管理向复杂的分布式异构环境发展，因此需要一种支持分布式环境下协同工作的模型。作为一个应用框架，PDM系统的开放性和可扩展性要求它与Web的开放式体系结构相辅相成。使用CORBA构建的基于Web的PDM系统可以支持异地、异构环境下的设计和制造，非常适合网络化虚拟设计的产品数据和过程管理。2.PDM系统正在向企业全

32、面信息化管理发展。传统的PDM系统仅限于设计阶段的工程数据管理，管理的重点是工程信息。如今，PDM技术涉及的领域已经超出了设计和工程部门的领域，逐渐渗透到生产、经营和管理部门。PDM不仅充当CAD和工程部门文档的管理者，还充当产品开发过程中产生和分发的所有信息的管理者。目前，能够管理企业全球信息的PDM系统已经成为PDM研究的热点。3.PDM的应用集成技术PDM诞生之初，是为了解决计算机辅助系统带来的文档管理问题。因此，PDM与CAD、CAM、CAPP等计算机辅助系统之间的数据交换一直是PDM领域的热门话题。PDM技术的发展趋势近年来，PDM的概念和技术发展迅速，许多新产品比上一代有了很大的改

33、进。这些改进主要体现在产品适应性、用户界面、功能性、架构和平台支持上。目前，PDM技术有以下发展趋势12:1.PDM产品的适应性不断提高。适应性的提高体现在通过PDM产品的系统配置功能适应企业不同需求的能力。2.PDM的功能不断完善。一方面不断完善日常应用功能，另一方面不断加强对实用功能的支持。3.网络使能技术被广泛使用。Web PDM是一项非常重要的使能技术。它与Internet和Intranet一起推动了PDM的普及。Web提供了一个支持成本较低的通用用户界面，可以解决最终用户难以访问PDM的障碍。4.传输安全性不断提高。随着越来越多的企业通过网络传输数据，PDM采用了更先进的加密技术来保

34、证数据传输的安全性。5.与MRPII/ERP的集成基于PDM的工程设计与管理系统集成是企业信息集成的一个重要方面。因此，PDM与管理系统的集成已经成为未来PDM发展的一个重要方向。PDM中的关键技术成组工艺学成组技术13 13 (GT:Group Technology)是在零件的设计和制造中充分利用相似性原理的方法。在PDM系统中，成组技术主要体现在信息编码管理和产品族管理中。信息的分类编码是企业信息化的基础，是企业实现计算机集成的基本条件之一。PDM中的编码方案要根据企业的需要，紧密结合企业的产品，充分考虑企业产品的升级和生产过程中信息的表达，使编码更加简洁实用，起到组织和协调企业部门生产的

35、作用。因此，编码质量成为企业接受PDM系统的关键指标。家族管理是支持当前企业“小批量、多品种”生产模式的有效工具。在PDM系统中，具有相似性能特征的产品和具有相似结构的零件用零件统一管理，提供了一个符合国家标准的基本零件族定义和一套定制与继承相关的属性的方法，可以有效地提高企业零件的重用水平，使设计人员能够根据用户的不同需求快速生成产品结构树和物料清单(BOM)。定制技术PDM是一项使能技术，需要根据企业的不同情况来实施。定制包括设计工作流程、编码规则、版本控制方法、项目管理方法、各种信息利用方法以及企业提出的各种需求14。定制的主要目的是缩短PDM的实施周期，增加PDM系统的柔性，最终实现定

36、制过程中的“零编程”。目前比较好的解决方案是模板技术和组件技术。模板是指参数化每个功能模块中的条件。建立适合PDM系统中各种功能的模板库。在定制的过程中，根据不同的需求调用不同的模板，可以在短时间内建立系统所需的功能模块。模板技术适用于相对独立的功能模块。当用户提出模板功能以外的需求时，系统需要配备其他开发工具，可以通过简单的编程，使用自定义函数或描述语言来实现。组件技术是指在系统中构建一些基本的功能模块和流程模块。这些模块具有开放的接口和良好的可组合性，可以实现“即插即用”。当系统需要实现某个功能的时候，把这些基本模块组合起来，定义相应的属性。组件技术使PDM的定制变得非常简单。只有搞清楚企

37、业的具体需求，学习组件的重构方法，才能构建出企业所需的PDM系统。组件技术是软件设计的方向，特别适合于个案项目。企业可以根据管理模式的变化自主调整系统的功能，减少对开发者的依赖。基于的流程设计方法PDM中的工艺设计是指确定产品设计中各个环节和路径的过程，包括设计人员工作职责的制定和审批人员权限的划分。当前企业中各部门的工作流程大同小异，需要根据企业当前的管理模式来确定实施方案，这就对流程设计方法提出了不断适应企业管理模式变化和重新组合的功能要求。PDM中工艺设计的方法主要有两种:一种是预置工艺设计，将企业中的工艺模式预制在一个模块中，制定工艺时只需要选择符合设计要求的工艺即可；另一种是可视化设

38、计方法，用图框表示节点，用有向线段表示信息流，用属性定义节点与流程的关系。例如，节点可以定义为设计者、校对者和批准者，流程可以定义为提交、退回和修改。视觉设计过程的方法直观、易于表达、灵活，易于企业接受。数据存储和管理PDM系统中的数据管理包括数据访问模式、数据安全、数据管理模式等。目前，大多数PDM系统采用流行的商用数据库，如Oracle、SyBase、SQL Server等。，数据以记录的形式存储在数据库中。这种存储模式可以保证数据的物理和逻辑独立性，有效控制数据的使用，允许不同需求的用户共享数据。然而，目前计算机应用系统都是基于文件的自动化孤岛，如CAD/CAPP/CAM系统。产品开发过

39、程中产生的数据大多属于工程数据，其形式多样，结构复杂，难以用通用的商业数据库进行管理。目前采用灵活的方法，即允许数据存储在自己的文件中，数据库中只存储文件的元数据或路径数据，如存储路径、文件名等相关属性。有三种主要的数据加密措施。一种是所谓的伪加密，即对数据库中的元数据进行加密，将原始数据文件以隐含的无序方式存储。一般很难在浩如烟海的档案中整理出一套完整的技术文件。第二种方法是部分加密，即数据文件中的属性描述字节被取出或加密，破坏了原文件的存储结构，即使文件被复制出来，也无法打开。这种方法数据处理量小，基本不会影响系统的运行效率。第三种方法是设计一种算法来加密整个文件。只要算法没有被破译，文件

40、就无法重现，但是工程图形数据量大，会影响系统的运行速度。当前PDM系统中的数据管理形式都是基于关系数据库的。数据之间的关系通常是静态的、显式的、简单的，但产品设计过程中的数据往往是动态的、模糊的，结构复杂，关联度高。人们希望对数据库的操作可以实现“零输入”，即PDM系统中的一些功能如代码管理、工艺管理、产品配置管理等只需使用鼠标就可以实现。实现方法是建立一个与产品数据库相对应的动态操作数据库，将系统中要实现的所有操作存储在操作数据库中。数据库可以动态更新，记录了需要实现和已经实现的各种操作，可供用户参考和选择。系统综合PDM系统的集成主要包括运行环境、信息、功能和技术的集成，从而实现与人和组织

41、的集成。系统集成的核心是信息的集成，关键是人和组织的集成。运行环境和技术的集成决定了PDM系统的技术水平、运行效率和生命周期，功能的集成将直接影响管理和生产的质量和效益15。PDM系统面对的是CAD/CAPP/CAM/MRP等系统产生的数据管理。由于各种应用系统使用不同的标准或数据格式，这些系统互不兼容。解决方法之一是采用统一的标准来规范数据处理。该方案需要根据各系统的数据格式开发专门的数据转换模块。另一种方案是从各个系统中提取公共信息，从而实现各个系统在数据层面的集成，并保证数据的一次性输入和多次重用，从而达到各个应用系统集成的目的。目前，PDM系统的主要集成对象是:1)CAD/CAPP/C

42、AM等CAX系统的集成。CAX系统是产品的主要数据来源。各个系统的数据比较分散，有些数据可能会重复。在PDM框架中，采用信息的统一编码来解决数据重复性、数据共享、数据历史跟踪等问题。，使设计数据能够很好地面向产品制造和相关管理，保证数据的一致性和协调性。2)MRP系统的集成。MRP系统是基于BOM的相关管理，主要目的是及时准确地处理信息，提高计划执行的有效性，降低库存，加快资金周转，缩短生产周期，提高交货期的准确性。BOM是MRP 的数据来源，BOM的数据来源是CAX和其他设计系统。只有在保证CAX系统数据正确的前提下，MRP 才能发挥其应有的作用。PDM系统保证了这些系统之间数据的顺畅传输。

43、网络技术PDM系统的环境是由多媒体数据载体和各种类型的硬件系统构成的异构分布式环境。在这种环境下，Intranet网络结构有两种方案16:一种是两层网络模型，即C/S模型，采用客户机和服务器实现用户界面处理、业务功能处理和数据处理的功能。一种是三层网络模型，即C/NS，集成了用户界面处理、业务功能处理和数据处理三个子模型，由不同的资源代码实现。此时浏览器成为标准的客户端配置，业务功能处理完全脱离C/S代码，由Web服务器处理，而数据处理仍由服务器实现。基于C/S模式的FTP文件传输模式是一种解决网络环境下产品数据文件安全问题的机制。当PDM系统中要归档的文件通过FTP存储在数据服务器上时，客户

44、端只能通过查询Web服务器上的FTP站点来找到数据文件，数据文件对用户是屏蔽的。基于Web的制造结构系统和异地设计是一种利用Internet/Intranet网络通过客户端向服务器发送RPC(远程过程调用)实现调用请求的信息传输方式。由于所有的请求和服务都必须通过Web服务器来实现，因此在大规模数据传输和复杂类型的应用中会出现“瓶颈”效应，需要在技术和结构上进一步改进。本章摘要本章总结了研究中涉及的相关技术。首先介绍了PDM技术的产生和发展，论述了PDM技术的研究现状和发展趋势。然后，介绍了PDM中的关键技术信息，如成组技术、定制技术和工艺设计方法。分布式PDM系统的总体结构C/S架构PDM系

45、统采用的客户机/服务器结构通常是客户机执行应用程序，然后连接后端数据库服务器访问应用系统所需的数据。这种结构带来两个问题:一个问题是当客户端数量超过一定数量时，PDM系统的执行效率开始下降。对于Internet/Intranet、电子商务等应用系统，客户端数量有限，难以承受；另一个问题是，这种结构经常将应用系统的企业逻辑写入客户端应用程序。如果需要更改应用程序，则必须更改客户端上的所有应用程序，这对于PDM系统的维护来说成本太高17。如果在数据库中重写PDM的系统逻辑，客户端的应用程序会变得很“瘦”，这个麻烦的事情就交给服务器了。在C/S系统下，数据库真正成为了一个公共的、专门的仓库，独立管理

46、，但是有两个更大的问题。它不仅使PDM系统被捆绑到一个特定的数据库上，而且由于大量计算程序代码的使用，严重拖累了数据库。近年来，互联网的兴起对企业的经营方式产生了巨大的影响。很多企业都在本部门设置了Web服务器，使得整个PDM系统结构成为分布式结构，如图3.1所示。图3。SEQ 图 * ARABIC一个C/S结构这种结构使用CGI、ISAP/NSAPI或ASP技术来重写用于提供产品信息的应用逻辑，并将其分发到Web服务器，以便所有潜在客户都可以浏览和查询产品信息。问题是，当任何原始的PDM系统需要提供Internet/Intranet访问时，都需要用新的软件技术编写一次。这种重复开发的成本非常

47、昂贵，而且当企业的运营流程发生变化时，两个系统都必须同时修改。多层建筑在数据库应用日益大型化和复杂化的今天，数据库的访问和限制越来越依赖于服务器端，更倾向于使用分布式系统来提高整个系统的稳定性。为了解决重复开发应用系统的成本，增加应用系统的可重用性，分布式PDM系统的结构发生了很大的变化，引入了应用服务器，如图3.2所示。图3。SEQ 图 * ARABIC2多层建筑应用服务器只是一个包含企业逻辑的应用程序。首先，采用特定的组件形式，如微软COM/DCOM、CORBA对象或企业Java Bean，来封装企业的逻辑程序代码。可以执行特定企业功能的封装对象成为“企业对象”，然后这些企业对象被分发到应

48、用服务器。在开发客户端应用程序时，可以使用这些企业对象提供的服务，使用CGI或ISAPI访问应用服务器中的产品，企业对象的服务可以满足潜在客户在Internet/Intranet上查询产品信息。当企业决定改变产品加工过程时，只需修改应用程序，使用浏览器的客户就可以立即使用最新的企业加工过程。通过采用这种包含应用服务器的结构，可以增加企业对象的可重用性，并立即降低整个系统的开发和维护成本。Delphi5开发的分布式PDM系统的基本结构如下:1)应用服务器由MTS/MIDAs组成，为企业对象执行提供了安全、强大的环境。2)客户端是用Delphi5开发的图形用户界面应用程序，客户端应用程序通过DCO

49、M或Socket通信协议与应用服务器连接。3)通过使用IIS Web服务器提供的主页服务，数据库的数据和企业对象的服务可以以XML/HTML的形式呈现在客户端的浏览器中。更新完数据后，这个需求会传递给IIS，然后IIS就可以使用ISAPI或者ASP技术与应用服务器中的企业对象进行通信，使用企业对象的服务来完成浏览器用户的动作。多层架构的优势多层体系结构的分布式PDM系统具有以下优点:1)将事物的规则封装在共享中间层中。不同的客户机可以共享同一个中间层，而不必让每个客户机分别实现事务规则。2)客户端程序可以做得非常“瘦”。客户端只需要访问模块，使客户端大大瘦身，瘦客户端程序更容易发布、安装、配置

50、和维护。3)实现了分布式数据处理。一般客户端和应用服务器分布在不同的计算机上，所以程序运行效率更高，处理事务的能力更强。它分发一个应用程序在几台计算机上运行。提高了应用程序的性能，冗余配置可以保证整个应用程序不会因为局部故障而崩溃。4)有利于安全。应用逻辑和对数据库的最终访问是由应用服务器实现的，而不是多个客户端直接访问数据库服务器，从而减少了网络上的数据流量。另外，一些敏感功能放在有严格保护措施的层上，同时，用户界面也不会变得复杂。在更复杂的多层架构中，可以在瘦客户机和远程服务器之间添加更多的服务中间件。例如，可以添加安全服务中间件或转换中间件来处理不同平台之间的数据共享问题。分布式PDM系

51、统强调系统的稳定性、可扩展性和执行效率，因此提供容错和负载平衡能力。此时，系统主要在应用服务器部分提供了多个不同的应用服务器。当客户端应用程序或Web服务器需要使用企业对象的服务时，它可以根据每个应用服务器的当前负载以及是否可以提供服务来动态决定连接到哪个应用服务器。Delphi5可以说是一个成熟的分布式应用系统开发工具。它基本上可以开发各种分布式结构，也支持客户端应用程序的开发。它不仅可以支持Windows平台下所有重要的分布式技术，更重要的是，它提供了支持XML标准的技术，允许软件开发人员结合应用服务器来开发高度可扩展的分布式应用系统。本章摘要本章主要介绍了分布式PDM系统的体系结构，包括

52、C/S体系结构和多层体系结构，重点介绍了多层体系结构的优势。基于XML技术的分布式PDM系统XML概述XML(可扩展标记语言)诞生于20世纪90年代末。它是W3C (Internet Consortium)创建的一套规则18，主要用于解决计算机之间的传输和文档交换问题。XML是一种半结构化语言，它包含三个元素:文档类型DTD或XML Schema的定义、可扩展样式语言XSL和可扩展语言Xlink。或者DTD XML Schema定义了XML文件中的元素、元素的属性以及它们之间的关系，命名空间实现了XML文档的统一数据表示和数据的相互集成；XSL是一种用来规定XML文档呈现风格的语言，它使数据及

53、其呈现相互独立；Xlink将进一步扩展Web上现有的简单性。XML的关键技术1)1)XML的信息数据表示。XML DTD或XML Schema规定了一组关于标记符号的语法、意义、结构、特征和关系的信息(称为元数据)，并将数据的呈现形式赋予样式表(如CCS、XSL等。)进行处理，从而将数据的内容和形式分离。利用XML文档提供的数据与应用集成，用户可以在不破坏原有信息内容的情况下，自由定义、扩展和修改标签和文档结构，从而实现异构应用。之间的信息交换、数据共享和集成。2)XML文档应用接口。通过XML文档，PDM与ERP等一些应用系统集成。应用系统应该分析、处理和响应XML文档。DOM(文档对象模式

54、1)和SAX(XML的简单API)负责这些任务。它们提供API函数来读取、解释和组合XML文档中的元素，并实现它们对XML文档的处理。3)XML数据交换技术。目前已经发布了大量关于XML数据交换的技术和应用，其中有的只是利用现有技术扩展XML支持，有的属于XML中间件产品，有的是比较完整的XML应用。主要的XML数据交换技术有:ADO控件技术，微软提出的用于在服务器和客户端之间交换XML数据的XML对象技术，可以从数据库中提取数据并将其转换为XML文档的ODBC2转换工具，可以将关系数据库中的数据转换为XML文档的DB转换工具，可以在Web应用程序之间交换复杂数据的WDDX Web分布式数据交

55、换技术等。4) SOAP(简单对象访问协议)是一种基于XML数据交换标准的软件通信技术。它结合了成熟的基于Web的技术和XML的灵活性和可扩展性，使得基于任何编程模型的软件都可以通过互联网进行通信，广泛应用于从消息系统到远程过程调用系统的各种系统中。SOAP协议采用XML文档作为信息传输的载体，可以将业务数据从应用系统的底层分离出来，使得不同的系统可以在不同的信息格式和异构的系统环境中传输数据和共享信息。加入XML的PDM系统体系结构XML作为一种高效、简单、高度开放、兼容和跨平台的数据存储和交换标准，为企业PDM与其他系统的集成和分布式企业PDM集成框架提供了一种新的产品数据交换方式。首先，

56、由于XML是一种支持对象的结构化文档表示，它可以完整地表示产品数据交换中涉及的各种对象。其次，XML具有可定义标记和可定义格式的特点，很容易建立不同企业PDM系统之间产品数据交换的具体内容协议。此外，XML文档可以很容易地被计算机处理，这大大简化了不同PDM系统的接口程序开发。用XML实现P DM数据的存储和交换1)产品相关数据的存储。PDM系统要处理的数据具有对象特性，数据类型相当复杂，包括三维图形、技术文档、产品结构等非结构化或半结构化数据。XML文档也具有对象特性，使用XML文档保存PDM数据可以保证数据的一致性和完整性。XML文档的管理可以通过原生XML数据库(NXD)来实现。2)网络

57、间产品数据的共享和交换。XML逐渐成为网络间数据交换的标准。使用XML可以更方便地实现异构环境下PDM数据的交换。同时，XML schema还为XML数据提供了数据结构的验证，保证了网络间XML传输的PDM数据的正确性和一致性。加入XML的P2P数据管理系统的体系结构为了解决PDM系统面临的产品数据信息模型不一致、产品数据交换标准不一致等问题，采用XML技术构建PDM系统，其体系结构如图4.1所示。它是一个四层架构，即用户界面层、Web服务器层、应用服务器层和数据库服务器层。图4。SEQ 图 * ARABIC三基于XML的PDM系统体系结构1)用户界面层。这一层就是Web浏览器，在功能上和传统

58、的Web层基本相同。它提供了一个与用户交互的环境，用户只要有一定的权限，就可以随时随地通过URL地址访问服务器。2)Web服务器层。这一层主要使用IIS作为Web服务器，主要处理客户端浏览器的服务请求。浏览器主要请求一个ASP.NET页面(。aspx页面)通过URL或页面从Web服务器下载。Web服务器首先验证请求的安全性，然后解析请求的页面。如果页面需要访问应用服务器层的XML Web Services提供的某个函数，Web服务器会通过Web服务代理访问该函数，然后处理返回的结果，然后动态生成结果页面并返回给客户端浏览器。3)应用服务器层。应用层是该系统中最重要的一层，PDM系统提供的各种功

59、能都在这一层实现。与以前的应用服务器层不同，这个应用服务器层由许多XML Web服务组成，每个XML Web服务实现PDM系统的一个或几个功能模块。此时，Web服务器层的ASP.NET页面可以访问XML Web Services，并且不同的XML Web Services也可以相互访问。这一层主要完成以下工作:A.安全验证；b .根据Web服务器层的请求进行相应的处理，必要时进行数据库访问操作，然后采用SOAP协议将处理结果以XML格式返回给Web服务器层；C.处理该层中不同XML Web服务之间的相互调用。4)数据库服务器层。该层主要负责提供本地或远程数据库的连接，存储PDM系统生成的产品数

60、据和元数据。XML技术在P DM系统中的优势这种系统模型的优点是:采用Web技术后，用户可以在任何地方通过Internet访问系统；(2)松耦合系统，XML Web Services的核心特性之一是服务的实现和使用之间的高度抽象。通过使用基于XML的消息处理作为创建和访问服务的机制，XML Web Services客户端(Web服务器层和需要访问其他XML Web Services的XML Web Services)和XML Web Services除了输入、输出和位置之外，不需要知道对方的信息，因此耦合性很小，可以实现真正的分布式应用。(3)XML数据完全基于文本，因此几乎所有系统都可以接收