（机械电子工程专业论文）北方pdm系统的研制开发.pdf

摘要 随着计算机辅助设计( c a d ) ，计算机辅助工艺设计( c a p p ) ，计算机辅助制造 ( c a m ) 广泛地应用到国内制造业中，大大提高了企业的劳动生产率。但仍然存在 数据集成性不高信息共享程度低和管理落后等问题，这主要是因为企业所使用 的计算机辅助单元都是一些离散孤立的系统，而这些互不兼容的系统之间不能很 好地进行产品信息的传递和交换，并且不能保证这些产品信息在传输过程中的完 整性和安全性。为了解决上述问题，作者进行了产品数据管理( p d m ) 系统的研 究工作，提出了基于p d m 技术的c a d c 删集成系统解决方案。从底层开发了一个 具有自主产权的北方p d m 2 0 0 3 系统，以实现c a d c a m 集成系统的信息共享。 一个p d m 系统欲成为良好的c a d c a m 集成平台，其底层就必须具有良好的跨 平台性，代码可移植性和网络化的特点。本文较全面地阐述了p d m 技术的现状与 发展趋势，分析了传统p d m 系统存在的缺陷和各种开发工具( v b ，v c ，d e p h i 等) 的 局限性，采用v i s u a ls t u d i o n e t 、a d o n e t 和关系型数据库s q ls e r v e r 进行北 方p d m 2 0 0 3 系统的底层开发，给出了北方p 1 瑚2 0 0 3 系统的需求分析和体系结构及 其功能模块。按照软件工程的规范，采用w i n d o w sd n a 的三层结构( 数据服务层， 逻辑服务层，用户服务层) 设计方案进行北方p d m 2 0 0 3 系统的研发。本文的主要 工作如下： ( 1 ) 建立了p d m 集成框架体系结构，对集成过程中信息流向进行了分析， 提出将所有应用的信息保存于p d m 数据库中，不同的应用将分别通过p d m 获得所 需的数据，并将处理结果返回到p d m 数据库中。 ( 2 ) 采用面向对象的思想构建产品信息模型，该模型的实施将有力地保证 c a d c a m 集成的实现。同时对产品结构树算法的设计也做了比较细致的研究。 ( 3 ) 根据p d m 集成思想，开发了北方p d m 2 0 0 3 集成平台。在该平台中，可 以管理c a d 、c a m 所产生的数据信息，并可启动相应的计算机应用软件进行产品 的设计、修改等工作。本课题只是重点讨论了产品数据管理中的系统构造、零部 件查询与检索、用户和权限管理、材料库管理、产品结构管理和项目管理等功能。 关键词：产品数据管理，a d o n e t ，v i s u a ls t u d i o n e t ，产品结构与配嚣管理 1 1 1 a b s t r a c t w i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no fc o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c o m p u t e ra i d e dp r o c e s s p l a n n i n ga n dc o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n gi nm o s to fd o m e s t i cm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e s ，p r o d u c te f f i c i e n c yh a sb e e ng r e a t l yi m p r o v e d h o w e v e r , t h e r ea r em a n y p r o b l e m ss u c ha sl o wd a d ai n t e g r a t i o n ，l o wi n f o r m a t i o ns h a r ea n db a dm a n a g e m e n t ， b e c a u s et h e s ec e l l su s e db ye n t e r p r i s ea r ed i s c r e t ea n di s o l a t e ds y s t e m sa n dp r o d u c t d a t ac a n n o tb et r a n s f e r e da n ds h a r e di nt h e s ei n c o m p a t i b l es y s t e m s ，s ot h e i ri n t e g r i t y & s a f e t y c a n n o tb eg u a r a n t e e d t os o l v et h e s ep r o b l e m s ，am a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e i n f o r m a t i z a t i o ns o l u t i o nb a s e do np d mt e c h n o l o g yi s p r e s e n t e d h e r e t h e b e i f a r l 妒d m 2 0 0 3 s y s t e m i s d e v e l o p e db y o u r s e l v e st os h a r ei n f o r m a t i o no f c a d c a m i n t e g r a t e ds y s t e m i no r d e rt ob e x ：0 m ca ne x c e l l e n tc a d c a mi n t e g r a t e d p l a t f o r m ，t h e b a s e t e c h n o l o g i e so fap d ms y s t e mm u s t h a v et h e s ef e a t u r e so fw e l lc r o s s - p l a t f o r m ，c o d e p o r t a b i l i t ya n di n t e r a c t t h i st h e s i si n t r o d u c e sp d mt e c h n o l o g yi nd e t m l ，a n a l y z e s s i t u a t i o na n dt r e n do fp d ms y s t e m a c c o r d i n gt ot h e s es h o r t c o m i n g s l y i n g i n t r a d i t i o n a lp d m s y s t e ma n d t h el i m i t a t i o no fa l lk i n d so fd e v e l o p m e n t t o o l s ( v b ，v c ， d e p h ie t e ) ，w ea d o p tv i s u a ls t u d i o ma d o n e t , s o l s e r v e rt e c h n o l o g i e st o c o n s t r u c tp d mi n t e g r a t e df r a m e w o r k ，i ta l s og i v e st h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s o f b e i f a n g p d m 2 0 0 3s y s t e m ，t h es y s t e m a t i c s t r u c t u r ea n dt h ef u n c t i o nm o d e l s a c c o r d i n g t ot h ei d e ao fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，t h et h r e e t i e rs t r u c t u r eo fd a t as e r v i c e s ， l o g i c a ls e r v i c e s u s e rs e r v i c e sa n dt h ea r i t h m e t i cd e s i g no fp r o d u c ts t r u c t u r et r e e a r er e s e a r c h e d t h em a i nw o r k sa sf o l l o w i n g ： ( 1 ) c o n s t r u c t e d t h e s y s t e m s t r u c t u r eo fp d mi n t e g r a t e d f r a m e ，a n a l y z e d i n f o r m a t i o ns t r e a mi nt h eo o u r s eo fi n t e g r a t e d ，p u tf o r w a r da i it h ei n f o r m a t i o na b o u t a p p l i c a t i o ns y s t e m s a v e di np d md a t a s e t ，d i f f e r e n t a p p l i c a t i o ns y s t e mc a ng e t r e q u i r e di n f o r m a t i o nb y p d ma n dr e t u mt h er e s u l tt op d md a t a s e t ( 2 ) c o n s t r u c t e dp r o d u c t i n f o r m a t i o nm o d e l a d o p t e d t h ei d e ao fo o i m p l e m e n t a t i o no ft h i s m o d e lc a ne n s u r et h er e a l i z a t i o no fc a d c a mi n t e g r a t i o n 。 t h ea r i t h m e t i cd e s i g no f p r o d u c t s t r u c t u r et r e ei sr e s e a r c h e d ( 3 ) a c c o r d i n g t op d m i n t e g r a t e di d e a ，w ed e v e l o pb e i f a n g p d m 2 0 0 3i n t e g r a t e d p l a t f o r m w ec a nm a n a g e m e n t d a t u m p r o d u c e db yc a d 、c a ms y s t e m ，a n do p e n t h e v r e l a t e ds o f t w a r et od e s i g na n de d i tp r o d u c t t h i st h e s i sm a i n l y d i s c u s s e s s y s t e m c o n s t r u c t ，c o m p o n e n tc o n s u l t ，u s e rt y p e r i g h tm a n a g e m e n t ，m a t e r i a lm a n a g c m e m ， p r o d u c ts t r u c t u r e c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t a n d p r c j e c tm a n a g e m e n t e t c - 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 ，v i s u a ls m d i o n e t , a d o n e t , p r o d u c t s t r u c t u r e c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得韭直王 些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名校毒丽签字日期：口争年孑月1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解j t 直王些态兰有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权j b 友王些盘堂可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：侄毛雨 签字目期：o 牛年月阳 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：松跨 签字日期：o 缸年占月己日 电话： 邮编； 北方工业大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着全球经济一体化，市场竞争日益激烈，如何缩短产品开发周期( t i m e ) 、提高 产品质量( q u a l i t y ) 、降低生产成本( c o s t ) 、扩大和增强企业服务( s e r v i c e ) 、密切与 客户关系( c u s t o m e r ) 、快速响应市场需求等己成为企业生存和发展的关键。在应 用这些孤岛技术( c a d 、c a e 、c a p p 、c a m 等) 过程中产生了大量的数据( 数据文档、 设计数据、工程图纸、n c 程序、工序规程等) ，如何对这些数据进行有效地管理和信 息共享，真正实现c a d c a m 系统的一体化，己成为企业迫切需要解决的问题。正是因 为如此，近年来产生了很多先进制造技术和管理理念。7 3 ，如敏捷制造( a g i l e m a n u f a c t u r i n g ，a m ) 、并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c e ) 、制造资源规划 i i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n gi i ，m r p i i ) 、计算机集成制造系统( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ，c i m s ) 、企业瓷源规划( e n t e r p r i s er e s o u r c e p l a n n i n g ，e r p ) 等，从不同的程度上使企业的竞争能力得到了一定的提高。但是，这 些理念和技术仍未能完全解决企业在产品研发和生产过程中信息共享程度低、数据传 递速度慢、业务数据难以集成、管理水平落后等问题。因此，p d m 技术的成功运用， 为企业找到了一条能够真正集成化管理产品数据和过程的渠道，有效地提高了企业的 竞争力。 1 2p d m 的发展和国内外现状 1 2 1p d m 的发展过程 产品数据管理( p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ，p d m ) 技术最早出现于8 0 年代初期，目 的是为了解决大量工程图纸、技术文档以及c a d 文件数字化的管理问题。其发展过程 可划分为三个阶段：配合c a d 工具的p d m 系统、专业级p d m 系统和企业级的p d m 系统 ，见图1 1 。 第一阶段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。 第二阶段的p d m 系统功能更加强大。少数产品真正可以实现企业级的信息集成和 过程集成，同时软件的开放性、集成能力大大提高。明确了p d m 在企业中的地位，即 p d m 系统应是企业设计和工艺部门的集成数据平台，各种c a x 应用( c a d 、c a e 、c a p p 、 c a m 等) 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。主蘩的钱纛彦最蕾飘外的有美国e d s ，的l 獭n 和s d r c 公司的m e t a p h a s e ，i b m 北方工业大学硕士学位论文 公司的p m ，p t c 公司的p r o p d m 。p r o i n t r a l i n k 和w i n d c h i l l 。s h e r p a 公司的s h e r p a 和p d m i i ，c v 公司的o p t e g r a 等。国内的有高华公司的g h p d m s ，同创公司的p d m s ， 武汉华中软件公司的i n t e p d m ，浙江大天公司的g s - p d m ，博通公司的博通p d m ，开目 集成技术分公司的开目p d m 等。 图1 1p d m 技术发展历程 第三阶段的产品主要是基于w e b 的p d m 系统，能够实现虚拟环境下的产品数据管 理，并可以通过i n t e r n e t 进行互通有无的信息传输。 1 2 2 凰外p d 的研究现状 8 1 锄 ( 1 ) d i c e 计划 d i c e ( d r a p ai n i t i a t i v ei nc e ) 计划是由美国国防部先进研究计划局( d r a p a ) 投 资近1 1 0 0 万美元。通用电气公司的飞机发动机部门作为主要承接单位，西弗吉尼亚 大学等多所大学参与对并行工程进行较为全面地系统研究和实施的重大计划。 d i c e 计划研究一个用集中数据库存储全部设计信息，但各a g e n t 有自己本地数 据库的分布式并行设计环境。它注重解决异构环境下数据共享问题。d i c e 计划认为 当今的多功能数据是用专有格式和不同的表达法收集的，因此它只关注怎样最好地在 设计组之间共享产品信息。 d i c e 计划没有明确提出产品数据管理的概念，也没有意识到以产品数据为中心 可以给产品定义一个完整的视图，以解决设计中存在的问题。但是，d i c e 计划的p p o 模型和畅通的信息交流渠道为提高设计效率和加快开发周期提供了必要的基础。 ( 2 ) c o n s e n s 计划 2 北方l ：业人学硕士学位论文 欧洲研究计划c o n s e n s ( c o n c u r r e n t s i m u l t a n e o u se n g i n e e r i n gs y s t e m ) 是山 西门子公司与德国航空公司合作，研究不同厂家软件之间进行数据交互的软件环境。 其中主要内容是p i a ( p r o d u c ti n f o r m a t i o na r c h i v e ) ，该系统具有以下特色： 采用框架集成了平行工作组之间的信息流。便于相互之间的交互； 建立了内部数据模型，并建立了工具集成描述语言t i d l ( t o o li n t e g r a t i o n d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，用于指导相关的数据库建模。 该系统借鉴s t e p 建模方式进行了系统建模，但并没有规定产品数据表达用s t e p 标准。该系统极为重视不同的c a e 工具间的信息交流并设计了相互之间的接v j ，但并 未就此给出彻底的解决方案。从其他的欧洲研究计划如e s p r i t 计划6 0 4 1 m a r i t i m e ( m o d e l i n ga n dr e u s eo fi n f o r m a t i o no v e rt i m e ) 可以看出他们仅把产品 数据管理看作未来的解决方案。 ( 3 ) 关于p d ms c h e m a 的研究情况 i s o 一1 0 3 0 3 ：w 9 3 正在讨论制定p d ms c h e m a ，目前着重于讨论覆盖全生命周期的产 品概念和结构概念，初步认为p d ms c h e m a 所覆盖的产品模型包括a p 2 1 4 ，a p 2 3 2 ，a p 2 0 6 等协议川。 p d ms c h e m a 由p r o s t e p 和p d e s 公司合作开发，目的是要在产品数据管理领域提 高s t e p 应用协议a p 之间的互操作性。目前发展的情况是，p d ms c h e m av 1 0 只涉及 a p 2 1 4 和a p 2 0 3 的e n t i t y ，即把所涉及的e n t i t y 全部分组，进行命名和定义的归纳 统一，有许多分组需要进一步讨论j 有些分组仅仅提出了名称。 ( 4 ) 关于o m g 的p d me n a b l e r s 研究情况 o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 在1 9 9 6 年为了建立基于o m g 的o m a ( o b j e c t m a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ) 上的p d me n a h l e r s 向p d m 开发商提出了需求征询 r f p ( r e q u e s tf o rp r o p o s a l ) ，目的是要建立c o r b a 之上的、可互操作的p d m 统操 作接口。根据o m 6 的资料，己有包括d e c 、富士通、i b m 、m e t a p h a s e 等六家厂商提 出了他们的建议。但不保证在他们的产品中实施。o m g 寻求建立由p d m 提供服务的标 准接口，这些适用于o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 的接口将提供所需要的标准以支 持分布式产品数据管理环境，并对不同的p d m 系统提供标准接口。对o m g 给出的八个 需求，六厂家共给出1 2 个接口描述，该方案的系统研究正在进行中。 1 9 9 7 年2 月，o m g 组织公布了其p d me n a b l e r 标准草案。作为p d m 领域的第一个 国际标准本草案由许多p d m 领域的主导厂商参与制订，如i b m ，s d r c ，p t c 等。p d m 3 北方：f ：业人学硕士学位论文 e 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。 1 2 3 国内p d m 的研究现状 1 9 9 5 年，国家科委从战略的角度将并行工程列为c i m s 的进一步发展方向，设立 了关键技术攻关项目，对并行工程的方法和技术进行系统化的研究、开发和应用( 国 科高字 1 9 9 5 0 4 9 号) 。该项目由清华大学，航天工业总公司第二研究院，北京航空 航天大学，华中理工大学和上海交通大学共同承担协作完成。其研究目标为：改进某 结构件开发过程，建立相应的多功能产品开发队伍。 该并行工程环境中的工程设计分系统是用以提供产品并行设计的辅助工具，以支 持产品的设计过程。工程设计分系统以c i m s 信息集成和c a d c a e c a p p c a m 为基础， 扩展面向装配的设计( 3 f a ) 和面向制造的设计( d f m ) 功能，实现基于产品数据管理系统 的并行设计和面向产品生命周期的数据定义。虽然其中的产品数据管理系统为把p d m 概念引入我国做出了贡献，但在这个项目中仅进行了应用研究。 1 2 4p d m 的应用现状 p d m 的应用领域十分广泛，包括机械、电子、汽车、航空航天以及非制造业等。 目前，汽车工业已经在全球范围内开始实施p d m 技术( 如：福特、通用和大宇、劳斯 莱斯集团等) ，航空航天工业用p d m 技术对企业进行重组( 如：波音、麦道等) ，非 制造业( 如：交通、商业、电子等) 应用p d m 技术的增长速度也十分迅速。p d m 系统 在文档管理、变更控制、配置管理与信息跟踪等方面也得到广泛的应用，并把它作为 支持企业重组( 如技术重组、产品重组、信息重组等) 、并行工程、i s 0 9 0 0 0 认证、 虚拟制造等的使能技术。使用p d m 集成框架功能，还可以比较方便地实现与c a d c a e c a p p c a m 的集成。 以p d m 系统为桥梁，将设计部门的相关信息与制造部门的相关信息连接起来，实 现设计、制造信息一体化管理。如福特公司提出的c 3 p 策略o “即c a d 、c a p p 、c a m 加 产品信息管理( p i l c f ) ，以c a d c a e c a m 系统( i d e a s ) 与p d m 系统( m e t a p b a s e ) 为 核心，在全球福特汽车公司中实现从概念设计到产品制造全部使用电子化，保证在全 球范围内都能同时取得最新的工程设计与制造信息9 1 ，由此而引发的“福特效应” 使国际上许多汽车制造商开始实旋本企业的p d m 系统。 甚至在部分大型企业中利用p d m 系统对整个企业的信息系统进行重组，如波音 公司实施的d c a c m r m ( d e f i n ea n dc o n t r o la i r p l a n ec o n f i g u r a t i o n m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c em a n a g e m e n t ) 计划，以p d m 系统为核心，实现与客户订单管理及产品配置 管理系统、制造资源管理系统、过程规划管理系统等的全蕊集成，以p d m 系统管理的 北方工业人学硕士学位论文 信息作为单一数据源，对用户存取的数据提供单一存取位置，对所有数据规定明确的 存取权限，对不同应用提供不同关系的b o m ，从而保证所有数据管理的有序性，以便 实现5 r 目标。 随着国外p d m 技术研究的不断发展和p d m 软件的成功实施，国内软件商也纷纷推 出自主版权的p d m 软件，如i n t e p o f l 、p d m s 、g s p d m ，博通p d m ，开目p d m ，高华g h p d m 等”1 。这些软件都在逐渐走向市场，进入应用阶段。但从总体上来看，p d m 项目在国 内的实施规模较小，效益不明显，许多企业虽然投资了很大，但却得不到预期的效果。 1 3 传统p d m 系统主要存在的缺陷 文献 8 指出了国内大部分p d m 系统存在着开放性不强，可扩展性不强，数据的 集成性不高数据的依赖性强等缺陷，同时还有受到各种开发工具( v b ，v c ，d e p h i 等) 的影响，这些缺陷使得p d m 系统在企业实旌和应用中产生很多不足。p d m 系统已 经实现了事后管理和实时管理，但是能真正的从底层做起，把各种应用软件c a d 、c a e 、 c a p p 和c a m 等作为p d m 系统的一个功能模块，以实现c a d c a m 与p 洲的集成的为数 不多，文献 1 0 指出目前也就i a m n 家实现了i i m a n 与u g 的紧密集成。 对于中小型企业来说，购买国外的p d m 系统的能力不足，但国内的p d m 系统也存 在着上述所述缺陷，并且在国内还没有真正形成专业化的p d m 实旖队伍，这些都使得 p d m 项目的成功实施付诸东流。 为了开发一个良好的p d m 系统，首要条件是应有良好的开发平台，并且能够实现 跨平台性，代码可移植性和网络化等特点，这就需要从底层进行开发和设计。为此本 文就以其为切入点，采用v i s u a ls t u d i o n e t 技术、a d o n e t 和s q ls e r v e r 自主开 发北方p d m 2 0 0 3 系统，做了一些有益的尝试工作。 1 4 本文所采用的主要技术 1 4 1v i s u a ib a s i c n e t n e t 策略充分考虑到目前p d m 的发展方向，如分布式技术，x m l ( e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ) 技术，信息标准化( s t e p ) 等，而且n e t 新增的a d o ( a c ti v e xd a t a o b j e c t s ) 数据对象模型增加了访问离线数据源的功能，增强了类型安全，可以实现代 码重用、代码规范化、多语言开发、安全、部署和自动内存管理( 垃圾回收) 。同时 可以解决异构系统的数据共享问题“。 n e t 作为一个全新的分搬式计算框架，利用现有的网络基础设施、协议规范、 w e b 和数据库技术，为用户提供一体化的智能信息平台，创建了一种架构在o s 和w e b s 北方工业大学硕士学位论文 之上的基于i n t e r n e t 的新一代信息平台和软件基础设施，旨在消除“信息孤岛”，解 决软件危机，实现网上计算资源、数据资源、信息资源、应用资源的智能共享“。n e t 彻底地把计算模式从单机、客户机月臣务器和w e b 网站的方式转向分布式计算 ( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g ) 。n e t 的两个核心部分就是w e bs e r v i c e 和x m l 。 1 4 2a d 0 n e t a d o n e t 的对象结构分为c o n n e c t i o n ，c o m m a n d ，d a t a s e t 等三类“”。通过a d o n e t 的三个对象，就可以很自如地操作数据库，同时a d o n e t 根据不同的管理支持程序去 操纵数据库。 n e t 数据提供者有四个核心对象，c o n n e c t i o n 、c o m m a n d 、d a t a r e a d e r 与 d a t a a d a p t e r 对象，它们位于a d o n e t 管理提供者体系结构中。c o n n e c t i o n 对象最简 单，其作用是建立数据库连接；c o m m a n d 对象提供p a r a m e t e r s 集合，包含要执行命 令的参数信息；d a t a r e a d e r 对象提供只读单向数据的快速访问：d a t a a d a p t e r 对象包 含c o m m a n d 对象，可以将特定操作映射到数据源，它是连接管理提供者与切断d a t a s e t 的机制。 1 4 3x m l ( e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ) 技术 以i n t e r n e t 为基础的弼络化制造已经成为制造业最重要的发展趋势，面向w e b 的网络化产品信息集成必然成为一项重要的研究内容她捌。特别是在网络化信息时 代，企业的生产能力趋于一致，产品趋于同质化。为了能使企业在激烈的竞争中立于 不败之地，就必须在保证c 、t 、q 、s 、e 的前提下，准确、及时地获取信息，尽早的 把产品投入市场。因此网络化设计与制造将成为必然，而定义一个统一的、开放性的、 可扩展的数据交换标准，就是关键性的一步。目前比较公认的产品数据交换标准是 s t e p 。但是它只能实现各个异构系统的数据交换，不能在网络上实现数据的共享。 x m l ( 可扩展标记语言) 却能解决这一问题。因此目前需要解决的问题就是如何把s t e p 产品信息用) ( m l 表达。 x m l 是标准通用标记语言s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ) 的一个 子集，其目标是能够以目前h t m l 可能实现的方式在w e b 上使用、接收和处理通用 s g m l “。x m l 是自定义标记语言，有较强的扩展性，操作简便。用x m l 创建制造标记 语言( m a n u f a c t u r i n gm a r k u pl a n g u a g e ，删l ) ，用于制造领域的信息集成，其意义 非常重要。在制造业中，通过s t e p 到x m l 的映射，建立标准的产品信息标记，使未 来的产品信息集成不仅能够建立在传统标准的基础上，而且能够与i n t e r n e t 有机集 成。建立更加广泛的全生命周期内所涉及信息的标记，使网络化制造企业之问能够利 用这些标记构避自最鹣文档著秘用它们与会作伙伴之阀通信交流及信息集成。 1 5 本文主要研究内容 北方j 业大学硕士学位论文 1 北方p d m 2 0 0 3 系统的整体设计 本文详细地从结构、管理功能、信息共享、角色与安全机制和功能维护方面对北 方p d m 2 0 0 3 系统进行需求分析和总体设计，采用面向对象的方法对北方p d m 2 0 0 3 系统 进行建模，对北方p d b i 2 0 0 3 系统的特点和功能进行全面的论述。 2 产品结构与配置管理的理论方法及实现 由于产品结构与配置管理是p d m 系统的核心功能之一，因此本文对此进行了比较 详细的研究。介绍了产品结构与配置的相关基本概念：研究了产品结构与配罱的体系 结构的设计( 包括模型分析，数据库结构设计和模块设计) 。研究了产品结构树的算 法设计。 3 三层结构的北方p d m 2 0 0 3 系统的详细设计 本文所述的北方p d m 2 0 0 3 系统严格地按照w i n d o w sd n a 的解决方案，并采用d a t a s e r v i c e s ( 数据服务层) ，l o g i c a ls e r v i c e s ( 逻辑服务层) ，u s e rs e r v i c e s ( 用户服 务层) 的三层结构设计方案。其中数据服务层主要是北方p d m 2 0 0 3 系统的底层数据库 的设计与实现，采用s q l 语言的c r e a t e 方法创建数据表；逻辑服务层主要是北方 p d m 2 0 0 3 系统功能模块的设计；用户服务层就是北方p d 蛇0 0 3 系统的界面设计。 7 北方：l ：业火学硕士学位论文 第二章产品数据管理( p d m ) 技术概论 2 1p d m 的产生背景及基本概念 2 1 1p d l 9 1 产生背景 p d m 技术产生的背景是近二十年来c a d 、c a e 、c a p p 、c a m 等计算机辅助单元技术 的广泛普及和深入应用8 1 ”。产品开发部门和企业慢慢发现信息共享的程度低、数据 传递速度慢、业务数据难以集成是限制他们竞争的主要原因之一，主要表现在： ( 1 ) 信息共享程度低企业的计算机辅助工具部是一些离散孤立的系统，这些互 不兼容的系统所产生的数据不能统一由一个企业级的计算机软件系统来管理，而常常 以不同的格式和介质存储，如不同的硬盘、软盘、光盘等，特别是数据存储于不同的 计算机系统中，包括大型机、小型机、工作站和个人计算机等，甚至可能还未接入局 域网，从而无法在设计、工艺和制造部门之间有效地实现信息共享与传递。 ( 2 ) 信息传递速度慢 大部分企业中，信息传递主要是通过书面文件、报表及电 话等联络方式，因而无法及时收集工艺和制造过程中的反馈信息，不能实时反映设计 过程中的变化，甚至无法随时跟踪整个产品设计和制造的进展情况。 ( 3 ) 业务管理落后虽然企业采用了计算机辅助工具，这在一定程度上实现了 绘图和设计的计算机化，但是，有关产品的其他技术资料依然采用手工管理的方式， 且缺乏迅速有效地捡索产品数据文件的手段。 ( 4 ) 设计方法陈旧长期以来，产品开发沿用传统的串行工程方法，遵循“概 念设计详细设计过程设计加工制造实验验证设计修改”的工作 流程。由于该方法在设计的早期不能全面地考虑设计下游的可制造性、可装配性、质 量保证等多种因素，使所制造的产品存在许多缺陷，而且还可能在不用的环节多次重 复这一过程，造成设计改动量大、产品开发周期长、成本高等状况，难以适应激烈的 市场竞争。 ( 5 ) 应用集成系统效率不高几乎任何两个不同的应用软件都不能直接分享或 交换。目前在企业中，每天大约有1 3 l 4 的设计、管理工程技术人员不是专心于 自己的本职工作而是开会、讨论、等待或处理各种信息。 f 是因为如此，近年来产生了很多先进制造理念和技术，如a m 、c e 、m r p i i 、c l m s 、 e r p 等，从不同的程度上使企业的竞争能力得到了一定的提高。但是这些理念和技术 仍未能完全解决企业在产品研发和生产过程中信息共享程度低、数据传递速度慢、业 务数据禳域寨虞、，德理墩聚落屡等缺陷。因纰，p 嘲。技术的成功运用，为企业技到了 北方上业大学硕士学位论文 一条能够真正集成化管理产品数据和过程的渠道，有效地提高了企业得竞争力。 2 1 2p d m 的基本概念 由于p d m 技术的迅速发展和应用范围的不断扩大，人们对它还没有一个统一的认 识，给出的定义也不完全相同。g a r t n e rg r o u p 公司“。给出的定义是：“p d m 是一个 使能器，它用于在企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行化协作环境 ( c o n c u r r e n ta r t t o p r o d u c te n v i r o n m e n t ，简称c a p e ，由供应、工程设计、制造、 采购、市场与销售、客户等构成) 。一个成熟的p d m 系统能够使所有参与创建、交流 以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异 构数据，如图纸与数字化文档、c a d 文件和产品结构等”。而主要致力于p d m 技术 和计算机集成技术研究与咨询的国际咨询公司c i m d a t a 2 4 3 认为：“p d m 是一门管理所有 与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。” 目前大家都公认的一个定义是：用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关 过程的技术。与产品有关的信息包括产品的所有数据( 部件信息、结构配置、文件、 c a d 数据文档、审批信息等) ：与产品相关的所有过程也就是对这些过程的定义和管 理( 包括信息的审批和分配等) 。”。p d m 覆盖产品的整个生命周期，能有效地将产品 数据( 从概念设计、计算分析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护，直 到产品消亡的整个生命周期内) 和各阶段的相关数据，按照一定的管理模式加以定义、 组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持一致、共享及安全。p d m 的核心思想： 通过数据共享、人员协调、过程优化等手段，解决企业生产中的瓶颈问题、缩短产品 研制周期、实现全面质量管理。 2 2p d m 的体系结构 p d m 系统是建立在分布式数据库技术和网络技术的基础上，采用面向对象的设计 方法和c l i e n t s e r v e r 体系结构。其结构大致可分为四个层次：用户层，应用功能层， 应用服务层和系统服务层“8 3 ，如图2 1 。 系统服务层：以关系数据库如o r a c l e 、s q ls e r v e r 和网络协议t c p i p 作为p d m 的支持平台，通过关系数据库提供的数据操作功能支持p d m 系统对象在底层数据库的 管理。 应用服务层：采用面向对象的数据实现p d m 各种功能的核心结构。由于底层的 数据库是关系型的，所以在这一层采用面向对象技术实现面向产品对象管理的要求。 应用功能层：p d m 向用户提供了p d m 系统应该具备的各种基本功能。 北方r 业大学硕士学位论文 用户层：通过这一层用户可以方便地完成管理整个系统中各个对象的操作。它是 实现p d m 各种功能的手段和媒介，位于整个体系的最上层；并向用户提供了图式化的 浏览器、各种菜单和对话框等交互性很好的图形界面。 州户层 用户界面 霪髭l 耋蓍 i 喜耋i l 耋蒸0 霎i | i l 雾 l 萋l l 蠢 l 囊蒸l l 季露 应用服务层 l 协同模块ii 数据访问服务li 网络服务 系统服务层i 操作系统。数据库，网络 2 3p d m 的功能 图2 1p d i d 系统的体系结构 p d m 系统的功能按照软件模块划分以下几个方面”： 2 3 1 电子仓库和文档管理 电子仓库和文档管理是p d m 中最基本、最核心的功能。它提供了对分布式异构数 据的存储、检索和管理功能。在p d m 系统中，数据的访问对用户来说是完全透明的， 用户无霈关心电子数据存放的具体位置以及自己得到的是否是最新版本，这些工作均 由p d m 系统来完成。电子资料库的安全机制使管理员可以定义不同的角色并赋予这些 角色不同的数据访问权限和范围，通过给用户分配相应的角色使数据只能被经过授权 的用户获取或修改。在p d m 系统中，电子数据的发布和变更必须经过事先定义的审批 流程后才能生效，这样就使用户得到的总是经过审批的正确信息。 2 3 2 工作流程管理 工作流与过程管理( w o r k f l o w p r o c e s sm a n a g e m e n t ) 是p d m 系统中重要的基本功 能之一，是用来定义和控制数据操作的基本过程。在用户对数据进行操作时，主要管 理人与人之间或活动与活动之间的数据流向：在一个项目的生命周期内，跟踪所有事 务和数据的活动。 工作流与过程管理的类型可以分为三种：任务管理、工作流管理和任务历史