（控制科学与工程专业论文）基于工作流的工程图纸管理系统研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 p d m 作为企业实施信息化的集成框架，己被越来越多的企业所采用。而实施p d m 对 企业的管理水平、计算机化程度、技术力量及投资有较高的要求，制约了其在中小企业 的应用。e d m 是p d m 中的一个主要功能之一。但传统的e d m 系统只注重对静态数据文档 的管理；缺乏对动态数据设计流程的管理。 本文利用p d m 的思想方法，提出了工程设计单位实施p d m 应以工程图纸管理为核心 内容，构建了工程设计单位实施p d m 的方法及其总体框架。以工作流的思想为指导，将 工作流的计算机模型有效地应用于工程图纸管理中，建立了产品设计过程中的工作流模 型。开发出一个适用于计算机集成管理环境的、基于产品数据管理的、能够支持分布式 环境中工作流管理的新一代工程图纸管理系统。系统突破静态管理模式的局限，对产品 从构思到成型的整个生命周期实行动态管理，支持图纸信息( 包括装配信息、审批信息、 明细表信息等) 在其生命周期内的一致性。 论文并就开发中涉及到的：程序接口、数据库、系统安全性、系统数据的管理、d w g 文件标题栏信息的自动提取及基于控件的c a d 图形浏览等关键技术进行了详细论述。 关键词：产品数据管理；工程图纸管理j 工作流 基于工作流的工程图纸管理系统研究 t h er e s e a r c ho ne n g i n e e r i n gd r a w i n gm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do n 协r k f l o w a b s t r a c t a sa ni n t e g r a t e dp l a t f o r mf o re n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n ，p d mh a sb e e na p p l i e dt o m o r ea n d m o r ee n t e r p r i s e s b u th i g hl e v e lo ft e c h n o l o g y , t h ec o m p u t e r i z e dd e g r e e ，a n dh i g h e r i n v e s t m e n ta r en e e d e di ni m p l e m e n t i n gp d m e d mi so n eo ft h em a i n f u n c t i o n so fp d m ，b u t t h ec o n v e n t i o n a le d m s y s t e mp a y sm o r ea t t e n t i o nt ot h em a n a g e m e n to fs t a t i cs t a t ed a t ao n l y a n di ss h o r to ft h em a n a g e m e n to fd y n a m i c d e s i g nf l o w t h es y s t e ms t r u c t u r ea n dt h ea p p l i c a t i o nm e t h o da r ep r o p o s e db a s e do nt h ep d m p r i n c i p l e a c c o r d i n gt ot h ew o r k f l o ww a y , t h i sp a p e ra p p l i e st h ew o r k f l o w sc a l c u l a t i o nm o d e l t ot h ee n g i n e e r i n gd a t am a n a g e m e n ta n db u i l d su pt h em o d e lo fw o r k f l o wf o rt h ep r o d u c t i o n d e s i g np r o c e s s an e we n g i n e e r i n gd a t am a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hi sb a s e do nt h ep r o d u c t d a t am a n a g e m e n t a n di ss u i t e dt oc o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r ee n v i r o n m e n t ，a n di sa b l e t of i tt ot h ew o r k f l o wm a n a g e m e n tt ot h ed i s t r i b u t i n gc i r c u m s t a n c ei sd e v e l o p e d t h i ss y s t e m b r e a k st h r o u 曲t h el o c a l i z a t i o no ft h es t a t i cm a n a g e m e n tp a t t e r n ，a n di m p l e m e n t st h ed y n a m i c m a n a g e m e n to nt h ew h o l el i f ec y c l eo fp r o d u c tf r o md e s i g n i n gt oe n dp r o d u c t ，a n dk e e p st h e c o n s i s t e n c ya b o u td r a w i n gi n f o r m a t i o nw h i c hi n c l u d e s t h ea s s e m b l a g ei n f o r m a t i o n ，t h e e x a m i n ea n da d p r o v ei n f o r m a t i o n ，t h eb i l l i n f o r m a t i o n ，o nt h ew h o l el i r ec y c l e t h ek e yt e c h n o l o g i e sa r ed i s c u s s e di nd e t a i li nt h i sp a p e ra b o u tt h es y s t e md e v e l o p m e n t ， w h i c hi n c l u d e sp r o c e d u r ei n t e r f a c e ，d a t a b a s e ，s y s t e ms e c u r i t y ，t h em a n a g e m e n to fs y s t e md a t a ， t h ec r e a t i n go fb i l lo fm a t e r i a l ，a u t o m a t i o np i c k u po ft i t l eb a ri n f o r m a t i o na n ds c a n n i n g a b o u tc a d d r a w i n gb a s e d o nt h ec o n t r 0 1 k e yw o r d s ：p d m ；e m d ；w o r kf l o w 基于工作流的工程图纸管理系统研究 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 储躲蜜监吼狴型垒 基于工作流的工程图纸管理系统研究 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名 导师签名 缒 三壹整 兰盟年卫月监日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 1 论文的选题背景和意义 引言 在工程设计单位中，信息是最重要的资源之一。任何一家工程设计单位在经历了几 十年的生产过程后积累了数以万计的工程图纸及繁多的技术文档，这是工程设计单位的 一笔巨大的财富。传统的保存方法是将这些工程数据以纸张的形式存放在仓库里。但是， 随着工程图纸的不断增多，这又将给工程设计单位带来许多困难。例如，存放的空间不 断增大；图纸的检索十分不便，使得图纸的再利用价值难以实现。同时，随着设计信息 化的建设与发展，特别是随着c a d 、c a p p 等技术的应用与普及，工程设计单位在甩掉绘 图板，实现了计算机绘图和辅助工艺设计的目标以后，又构成了个庞大的电于图纸文 档群，这些图纸文档一般都分散在各自的工作站上，给设计以及图纸文档的数据共享增 加了难度，使系统集成的目的难以实现，而且易于产生不必要的重复设计和管理工作， 同时也无法完成多种访问权限的控制管理。因此，使用先进的管理工具对日益增长的工 程图纸进行科学的管理是必不可少的，而工程图档管理( e d m s ) 技术己成为当前国内外 企业高度重视和推广应用的一项新技术。目前国外在该领域有较多的研究成果，其中有 代表性的软件是产品数据管理p d m 系统，p d m 的管理范围贯穿了整个产品生命周期”1 。 在国内，由于受到经济实力、管理观念、技术基础等因素的制约，大多数工程设计单位 采用完整的p d m 系统的条件并不成熟。而且在传统的e d m s 中，只注重对静态数据文档 的管理；而缺乏对动态数据设计流程的管理。导致对设计过程中产生的工程图纸进行管 理不便，设计过程完成后须花大量的时间和精力对文档资料进行整理，才能得到想要的 图纸。这种做法容易出现差错，而且影响设计、生产的效率。而基于工作流的工程图纸 文档的管理，能对设计流程实时管理、监控，设计流程结束后自然得到设计产品的产品 结构，以实现设计过程对工程图纸完整和高效地管理。因此，开发简便易行，适合工程 设计单位实情的工程图纸文档管理系统势在必行。 1 2 工程图纸资料管理系统概述 工程图纸资料管理系统在工程设计单位中是至关重要的工作，包括图纸流通系统和 工程图纸管理，所谓图纸流通就是指工程图纸资料的产生过程，是由工程图纸资料的起 1 基于工作流的工程图纸管理系统研究 草、修改、审核、签发、归档等一系列活动构成的过程。所谓工程图纸管理系统是指由 分类、归档、提取关键词、编目造册、工程图纸存档，以及工程图纸的检索、借阅、归 还等等一系列繁琐工作构成的过程。 在这两个系统中，工程图纸资料都是操作的主要对象，为此，我们对工程图纸资料 的行为和属性进行详细研究。同时，也要对工程图纸资料管理系统在网络环境下的特点 进行分析。 1 2 1 工程图纸资料对象 工程图纸资料对象就是把工程图纸资料当作一个对象来处理，对象具有名称、属性 和行为，因此工程图纸资料对象也具有这三个特点。 ( 1 ) 工程图纸资料对象名称工程图纸资料对象的名称有逻辑名称和物理名称之 分。逻辑名称表示工程图纸资料的内容，逻辑名称就是图纸的题目。由逻辑名称可以大 致了解工程图纸资料的主要内容。而物理名称则是使工程图纸资料在计算机中存储时的 能够被计算机识别的名称。 在使用时，操作人员主要通过工程图纸资料的逻辑名称对工程图纸资料进行识别和 操作，而系统则通过逻辑名称和物理名称的对应关系来对工程图纸资料进行识别，并进 行相应的操作。 ( 2 ) 工程图纸资料对象的属性任何对象都有其属性，工程图纸资料也不例外。工 程图纸资料对象的属性可以分为外部属性和内部属性。外部属性包括：制图单位、制图 时间、接收单位、接受时间、绘制人、审阅人、阅读权限( 密级) 等等反映工程图纸资 料整体情况的属性。内部属性包括：图纸标题、全图等反映工程图纸资料内部情况的属 性。具体属性需要根据具体情况确定。 ( 3 ) 工程图纸资料对象的行为工程图纸资料的行为是指工程图纸资料的绘制、修 改、归档、发放等。 在工程图纸资料管理系统中，系统的管理办法恰工程图纸资料归类存放、编目造册， 并提供工程图纸资料查询功能。这就需要对工程图纸资料的属性进行分析，选择合适的 属性进行分类，在查询界面中，给不同的用户所想要选择的属性，并根据他们的输入来 输出结果【3 】o 大连理工大学专业学位硕士学位论文 而在图纸流通系统中，系统的任务是管理工程图纸资料从绘制到使用、归档的一系 列过程。因而分析的重点则是工程图纸资料的行为。通过对工程图纸资料流程的分析， 设计出一套系统来对工程图纸资料的流通过程进行控制并提高其流通的效率。 1 2 2 工程图纸管理系统的设计方法 正如前文所述，在现在的信息社会中，工程图纸资料的信息量越来越大，这给工程 图纸资料的形成和管理都带来了许多超额的工作量。为了解决这个问题，本文针对工程 图纸资料管理系统的提出了的办法。 在工程图纸管理系统中，人们所要求的是能够方便地对工程图纸进行存储、分类； 同时能够快速、准确的查询自己感兴趣的工程图纸。特别已有的方法显然不能满足于每 次都要去档案室去查找工程图纸，而希望能通过使用计算机网络，通过简单的操作来获 取自己所需的东西。为此，我们提出了基于工作流的工程图纸资料管理系统的设计方法。 在这个系统中，采用了目前比较流行的b r o w s e r s e v e r 的结构。将数据库储存s o l s e v e r 数据库中通过浏览器界面向客户端实现查询，数据库和浏览器的交互通过用用 v i s u a lc + + 中的i s a p i 类编写的一个动态连接库来实现。 在工程图纸资料流通系统中，人们的要求是能够使整个流通过程能够规则地运行； 每个拥有权限的人都可以查询工程图纸资料所处的状态；每个人都可以从系统中得到自 己的任务列表。通过以上这些方法，以达到提高流通效率，规范流通过程的目的。 近些年来逐渐得到重视的基于工作流技术的设计方法就可以满足上面的要求。这种 设计方法通过对流程的分析，借助于一些计算机工具来实现流程全部或部分的自动化， 从而达到提高效率的目的。 至此，我们对工程图纸资料管理系统的特点、要求以及提出的设计方法进行了简单 的描述。 12 3 工程图纸渍料管理系统的概念模型 工程图纸资料管理系统的概念模型如图1 - 1 所示。它由三个部分组成：一部分是 作为工程图纸资料使用者人机交互界面的w e b 体系，一部分是o f f i c e 体系，它是作为 管理人员使用的管理系统部分；另一部分是系统的内部实现方式，这部分以数据仓库为 基于工作流的工程图纸管理系统研究 核心，包括工程图纸资料库、数据库和多维数据结构。 w e b 体系必须要满足一下两点：一、能从综合、概括、宏观和多角度、多层次的查询、 浏览；且操作要简单、一贯和快速；界面一目了然，不需学习或很少学习。从目前的技 术水平来看，w e b 可以满足操作简单、一贯，并易干理解的要求。另一方面可以处理信 信息分析。要求系统能提供满足业务处理和信息分析的比较全面的功能。o f f i c e 体系则 可以较好地解决这种要求“1 。 图i 1 图纸管理系统概念模型 f i g1 1m o d e lo fd m sc o n c e p t i o n 系 为了满足以上的各种需求，可用以数据仓库为目标的体系，建立多维数据结构和主 题工程图纸资料库，同时可以满足快速查询的要求。 1 3 主要研究工作 ( 1 ) 对工程图纸管理的要求进行阐述，提出工程图纸的管理系统的设计要求。 ( 2 ) 在对p d m 产生的背景、技术发展概况、现状和发展前景进行了充分分析的前 提下，论述了工程设计单位实施p d m 的意义和必要性，并就p d m 的体系结构、主要功能 4 大连理工大学专业学位硕士学位论文 特点、关键技术和p d m 的集成与实施进行了阐述。 ( 3 ) 针对我国工程设计单位、特别是中小型工程设计单位的实际情况以及p d m 信 息集成模型，构建了工程设计单位实施p d m 的方法及其总体框架，并提出在p d m 的实施 内容中，应以工程图纸管理为核心内容。 ( 4 ) 以工作流的思想为指导，详细论述工程图档管理系统的原理、框架和特点及 关键技术。开发了能有效对图纸及各种格式的文档和设计过程进行管理的工程图档管理 系统。 1 4 本文的结构和写作特点 本文首先对工程图纸进行综述，把工程图纸管理系统作为研究对象；第二章对p d m 进行综述，说明p d m 的工程图纸管理系统的适用性；第三章阐述基于工作流技术的工 程图纸管理系统；第四章阐述基于工作流的工程图纸管理系统的设计的技术要求和事 项；第五章具体描述工程图纸管理系统的功能模块，最后是本文的结论和需要进一步跟 踪的事项。 本文依据控制科学理论、系统理论、决策理论及规划理论，采用理论分析与图表设 计相结合的方法，从而实现了理论研究与实际应用的结合。 基于工作流的工程图纸管理系统研究 2p d m 概述 2 1p d m 的特点及体系结构 2 1 1p d m 的特点 p d m 是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) 的缩写，是指某一类软件的总 称。可以这样定义：“p d m 是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的 工具”3 。p d m 系统确保跟踪设计、制造所需的大量数据和完善产品结构修改，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。从过程来看，p d m 系统 可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布 等过程事件。p d m 必须是一种可以实现的技术；必须是一种可以在不同行业、不同企业 中实现的技术；必须是一种与企业文化相结合的技术。因此，它与企业自身密切相关。 p d m 具有如下特点： ( 1 ) 开放性。p d m 作为一个支持不同部门、不同数据库管理的宏观系统，必须具有 很好的开放性，这种开放性以面向对象( 0 0 ) 的建模方法，通过各种中性的数据接口 来实现基于网络的各种图形库、文档及其它信息库的统一。 ( 2 ) 集成性。c i m s 系统的核心在于集成，即达到整个设计、生产的一体化，从而 最优地控制企业信息流。 ( 3 ) 继承性。一个企业日积月累的设计结果在纳入p d m 系统时，p d m 系统应能保 证其不作或少作改动，这无疑对目前自动化水平较高的企业具有十分现实的意义。 ( 4 ) 并行性。p d m 系统是基于网络来进行管理，支持异地设计及管理，部门同时 工作应当是p d m 系统的基本功能。它能保证信息的频繁更改并及时反馈到各个并行单元， 不至于造成各个并行单元因信息滞后而造成方案更改、数据冗余、直至造成数据库管理 混乱。 2 1 2p d m 的体系结构 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c l i e n t s e r v e r 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 6 大连理工大学专业学位硕士学位论文 。3 。因此，p d m 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，p d m 的体系结构如图2 1 所示。 扁暇 层 秫揞磐柙骘 。 。n 目i 口r 应用功能单元 丑用服务单元 ! 通信 十算描述萋= 釜性 1 服手艉哥1 服务f服寻 j 十孽 鼙_ 1 输出i 瞬言州；吾 4 1 一一 一。 图2 1p d m 的系统结构 f i g2 1s y s t e ms t r u c t u r eo fp d m 应用结构分为三个层次：( 1 ) 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，它由环境管理器、应用功能单元和应用服务单元三个功能构成；( 2 ) 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计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；( 3 ) 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、计算、通 信网络三个功能构成”1 。 数据体系结构也分为三个层次：( 1 ) 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。( 2 ) 概念层。它描述了整个企业 7 基于工作流的工程图纸管理系统研究 中产品信息管理数据的公共视图。( 3 ) 物理层。它描述了存僻在企业网多个设备中的数 据的数据管理员视图，还通过分布式存储和分布式查询信息。应用体系结构数据体系结 构。 2 2p d m 与企业信息的集成 p d m 系统的重要作用在于它不仅是一个单一的数据管理系统，而且是企业信息集成 的公共平台，p d m 是企业信息集成的核心技术。 企业信息的集成有利于数据在不同应用领域的重复使用，增进各个部门之间的交流 和合作，消除冗余和易出错的手工作业，提高工程设计的效率。p d m 作为一种系统集成 框架环境。发挥p d m 的作用，关键是要将p d m 与各种计算机软件工具进行集成，利用p d m 在管理、观念上的先进技术和管理模式，充分发挥个软件工具的作用，使信息的传递、 转换更加流畅，使不同使用者之间的思想交流和信息传递更加方便。 p d m 系统从纵向的发展来看，势必与面向对象的技术、w e b 技术相结合，而从横向 的发展未看，势必与企业的信息系统相集成。 22 1p d m 信息集成模式 通常，p d m 系统的集成分为三个层次： ( 1 ) 封装模式。产品数据的集成就是对产生这些数据的应用程序的集成为了使不 同的应用系统之间能够共享信息以及对应用系统产生的数据进行统一管理，只要把外部 应用系统进行“封装”，p d m 就可以对它的数据进行有效管理，将特征数据和数据文件分 别放在数据库和文件柜中。 ( 2 ) 接口和集成模式。对于包含产品结构信息的数据，还有其特殊性。为“封装” 不能了解文件内部的具体数据，而p d m 的产品结构配置模块必须掌握产品内部的结构关 系。p d m 集成这类数据由下面两种不同层次的模式。 接口模式。为了能够根据c a d c a m 装配文件中的装配树，自动生成p d m 中的产品 结构树，可通过接口程序破译产品内部的相互关系，制定生成p d m 的产品结构树，或者 从p d m 的产品结构树中提取最新的产品结构关系修改c a d c a m 的装配文件，伎两者保存 异步一致。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 集成模式。通过对c a d 的图形数据和p d m 产品结构数据的细分析，制定统一的产 品数据之间的结构关系，只要其中之一的结构关系发生了变化，则另一个则随之改变， 始终保持c a d 的装配关系与p d m 产结构树的同步一致。p d m 环境提供了一整套结构化的 面向产品对象的公共服集合，构成了集成化的基础，来实现以产品对象为核心的信息集 成。利用p d m 实现用户间的对象共享，采用标准数据接口来建立p d m 的产品配置与多种 c a d 软件装配结构之间的联系，在同一p d m 管理下，多种c a d 软件共享同一产品结构。 2 2 2p d m 是企业0 i m s 集成的框架 计算机集成管理系统( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n a g e m e n ts y s t e m ，简称c i m s ) 是 现代企业的一种经营和管理模式。它以计算机网络和数据库为基础，利用计算机软硬件 将企业的经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等全部生产活动集成起 来，将各种局部自动化系统集成起来，将各种资源集成起来，将人、机系统集成起来， 实现整个企业的信息集成和功能集成，达到企业全局优化和提高企业综合效益的目的。 c i m s 的核心是集成，即要求建立一种面向对象的，支持全局信息模型和过程控制的 集成框架”3 。但集成的内涵是不断扩展的。从初始的信息集成发展到今天的过程集成( 如 并行工程) ，并进一步要求企业间的集成( 如敏捷制造等) 。就工程系统而言，不同层次 的集成，对支持环境及信息共享的方式的要求可能不一样，但总的说来，面临的工程信 息及其相互关系越来越复杂，对管理工具的要求越来越高。随着并行工程、虚拟制造、 敏捷制造等先进制造技术的引入，面临的工程信息管理问题更为复杂，要求提供应用系 统集成环境以及产品开发团队管理与集成化、并行化过程管理环境支持集成化、并 行化过程管理，保证团队成员能方便地交流、共享信息，协同工作。 p d m 正是这样的系统，它是以软件技术为基础、以产品为核心，实现对产品相关信 息、过程和资源进行一体化集成管理的技术。p d m 的出现，为c i m s 环境下的各个分系统 之间的集成提供了信息集成平台和集成框架。随着c i m s 技术的不断深入发展和应用规 模的不断扩大，企业集成信息模型越来越复杂，对信息控制和维护的有效性、可靠性和 实时性要求越来越高，迫切需要寻求更高层次上的集成技术，提供高层信息集成管理机 制，提高运作效率。 基于工作流的工程图纸管理系统研究 2 3p d m 系统下的工作流管理 p d m 系统的一个主要功能就是工作流的管理。工作流程管理主要实现产品的设计与 修改过程的跟踪与控制。包括工程数据的提交与修改控制或监视审批、文档的分布控制、 自动通知控制等。3 。它主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生什么，人与人之问 的数据流动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。这一模块为产品 开发过程的自动管理提供了保证。 2 3 i 工作流程管理 ( 1 ) 工作流程分类 工作流程有串行和并行之分。在传统的产品开发过程中，产品开发工作是按顺序一 步步完成的，上游的工作全部完成后再进行下一步工作，这就是串行产品开发过程，产 品开发过程只是一个静态的、顺序的和相互分离的流程，开发工作分别由不同的专业部 门完成。在这种串行路径中除了在设计后期和制造阶段能提出工程修改外，设计和上下 游工序之间不存在经常性的信息交换。 但在产品开发过程中，串行开发只能从宏观描述开发活动的时序关系，不符合实际 开发中串、并行同时存在的实际情况；另一方面，并行只存在于设计人员的潜意识中， 且具有很大的随意性，造成对产品开发过程的管理松散，最终导致开发周期的拖延。 并行工程将传统的产品开发过程转换为并行产品开发过程。在满足用户需求的前提 下，产品开发过程通过在产品开发的早期阶段考虑到整个产品生命周期的所有因素来提 高开发活动的并行度，从而实现时间、质量和费用的指标要求。 ( 2 ) 流程管理 工作流程管理是对己建立的工作流程进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历 史过程进行记载的管理方式，使产品数据与其相关的过程有机的结合起来。它包括工程 数据的提交与修改、管理和监督、文档的分布控制、自动通知控制等。它是项目管理的 基础，它使在一个产品全生命周期中参与“加工产品”的人员都可以在正确的时间、以 正确的方式得到正确的任务，从而保证了企业内部工作有计划地进行，是规范企业管理 的有力执行工具。产品数据( 如任务书、上游设计文档等) 可以提交给一定的工作流程， 对这些数据在各工作单元中的执行状态，p d m 系统也将自动给予统计。 1 n 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 3 ) 工作流程管理的功能模块 工作流程管理涉及到3 r 问题，即路由( r o a d ) 、规则( r u l e s ) 和角色( r o l e s ) 。 路由定义了对象及它的传送路径，其对象包括文档。形式、事件、部件和消息等。规则 定义了信息如何路由和路由给谁，即工作流的下一步方向和如何处理异常情况。工作流 中的工作任务定义了作业的独立功能，由操作用户提供。 工作流程管理的主要功能包括： 工作流程编辑器提供过程单元定义手段，并根据用户的指定将过程单元连接成需 要的工作流程，规定了提交工作流程执行的设计对象，如部件、文档等。 工作流程管理器接收工作流程编辑器提交的流程定义数据，建立有关人员的工作 任务列表，并根据流程的走向记录每一个任务列表的执行信息，支持工作流程的异常处 理和过程重组。 工作流程通信服务器根据工作流程的进展情况，向有关人员提供电于审批与发 放，并通过e - - m a i l 接口技术，进行用户通信和过程信息传递“。 2 32p d m 系统下工作流的管理模式 工作流最典型的应用是在产品设计过程中。其主要流程体现为产品设计数 据在设计组设计者之间的有序流动。不同部件零件的产品数据间有着复杂的相互逻辑 关系。这种逻辑关系也映射为不同设计活动之间的逻辑关系，工作流模型应描述这一类 复杂关系。流程的执行过程中存在着几种典型的模式，如产品设计数据的评审、发布； 产品设计、开发、试生产不同阶段的反馈：设计流程中的冲突协调等1 。产品设计过程 往往涉及多种组织结构和资源元素。其工作流模型也必须具有较强的组织和资源描述能 力。 在一般的p d m 系统中，将工程数据的管理通常划分为两部分，一是对静态数据文档 的管理；二是对动态数据设计流程的管理“。即p d m 系统不仅管理产品数据本身，而且 管理产品数据的产生过程。p d m 系统根据企业制定的管理规则，对产生、修改和使用产 品数据的过程进行协调和控制。 为了对工作流程进行管理，首先要利用p d m 系统对工作流程进行定义。即是把些 工作分解为若干个步骤，设定每个步骤要完成的任务，安排完成这些任务的人员，设定 基于工作流的工程图纸管理系统研究 每一个步骤的启动和结束的条件。完成任务的期限，安排各个步骤的先后次序等。 当己定义好的流程被启动后，p d m 系统就开始对这个工作流程所描述的工作过程进 行控制。每当流程开始运行时，p d m 系统会自动把工作任务分发到每一个任务执行者手 中。一个工作步骤的任务完成后，p d m 系统负责把这个步骤中产生的有关信息，如设计 资料、审批意见等，传递到下一工作步骤，并通知下一步骤的任务执行者可以开始工作。 并且p d m 系统会把每一个工作步骤的处理过程于结果记录下来。方便使用者和管理人员 在事后重新审查所有的流程历史。 2 4 基于p d m 技术的工程图纸管理系统 p d m 是一门用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程( 包括过程定义和 管理) 的技术。它涉及到产品开发中的2 个领域：1 、工程图纸管理；2 、自动化工程更 改单的管理。 工程图纸管理e d m ( e n g i n e e i n gd r a w i n gm a n a g e m e n t ) 是p d m 的核心，它一般 是建立在关系数据库基础上，主要保证数据的安全性和完整性，并支持各种查询与检索 功能“”。通过建立在数据库之上的相关联的记录，用户可以利用电子资料室来管理存储 干异构介质上的产品电子数据文档，如建立复杂数据模型、修改与访问文档、建立不同 类型的或异构的工程数据( 包括图纸、数据序列、字处理程序所产生的文档等) 之间的 联系，实现文档的层次与联系控制、封装管理应用系统( 如c a d 、c a p p 字处理软件、图 象管理与编辑等) ，方便地实现以产品数据为核心的信息共享。 设计图纸和电子文档的营理通过权限控制来保证产品数据的安全性，面向对象的数 据组织方式能够提供快速有效的信息访问，实现信息透明、过程透明”。电子资料室还 通过封装应用软件，使得用户可以快速准确地访问数据，而无需了解应用软件的运行路 径、安装版本以及文档的物理位置的信息。它为p d m 控制环境和外部世界( 用户和应用 系统) 之间的传递数据提供一种安全的手段，一个完全分布式的电子资料室能够允许用 户迅速地访问企业的产品信息，而不用考虑用户和数据的物理位置。 e d m s 既包含存储和检索的功能，同时又包括与设计工作相关的其它功能。要象看文 字和表格一样方便来显示图形数据，内置的多功能浏览器( v i e w e r ) 可以在不调用原应 用程序的情况下和直接打印我们能见到的绝大多数的光栅文件、矢量文件和混合类型的 大连理工大学专业学位硕士学位论文 文件。 设计工作最终要进入工作流程管理阶段，也就是系统按照步骤执行事件请求，并把 它的行为和修改的数据进行登记建立审计距踪，满足质量控制认证的需求。而以往的工 程图档管理系统是指以图纸与技术文档为中心的管理系统，而产品数据管理系统则是以 产品结构为中心的系统。对较一般的e d m 而言，p d m 的突出优势在于它具有工作流管理 功能，能够支持设计小组协同工作。因此，必须将e d m s 与p d m 更为紧密的集成在一起。 基于工作流的工程图纸管理系统研究 3 基于工作流技术的工程图纸管理系统 3 i 工作流的基本原理 3 1 1 工作流问题的提出 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。它是针对日常工作中具有独立程 序的活动而提出的一个概念。提出的目的是通过将工作分解为定义良好的任务、角色， 按照一定的规则和过程未执行这些任务并对它们进行监控，达到提高办事效率、降低工 作成本、提高企业竞争力的目的。工作流技术一出现马上就得到广泛的重视和研究。至 今工作流管理技术己成功地应用到图书馆、医院、保险公司、银行等行业，然而它更重 要地应用还是在工业领域，特别是在制造业领域中。例如，一个产品的设计过程是由绘 图、仿真、审定、发布等活动组成的工作流，它包含设计人员、c a d 系统、工程数据库 系统等多个人和系统的交互操作。如果完全依靠人工干预进行管理，其效率将非常低， 对于复杂的工作流来说，甚至是个可能的。 在企业应用实际中，虽然工作流的概念相对于物料流、资金流、信息流等概念要 抽象一些，但是工作流从更高的层次上提供了实现物料流、资金流、信息流及其涉及的 相关过程与应用的集成机制，从而使得企业能够实现业务过程集成、业务过程自动化与 业务过程的管理。在工作流概念下实现业务过程集成与业务过程自动化的集成机制是通 过定义不同任务之间相互关系的工作流模型来实现的。在工作流模型中，无论是具体的 物料转移动作、实际物理装置的操作动作、还是抽象的信息处理动作与决策过程，都可 以用工作流的基本元素任务( 活动) 来统一进行描述“。同样，反映不同任务间的 关系，无论是具体的零件图纸设计顺序关系、设计文件的批转，还是抽象的决策流之问 的关系都可以用工作流的基本元素一一连接起来统一进行描述。连接到反映了对企业业 务过程的一种控制逻辑，它定义了活动之间的连接关系和执行顺序。 企业的信息传递和信息管理构成了企业业务工作中的主要内容之一，如何方便地在 不同的业务部门、人员之间高效地进行信息传递是企业十分关心的问题。由于信息需要 一定的载体和方法才能实现有效的传递，在计算机软件没有成为主要的业务支持工具 前，实现信息传递的主要方式是通过纸张作为载体，利用图纸、通知、信函、传真、报 1 4 大连理工大学专业学位硕士学位论文 告等方式在不同的业务部门、业务人员之间进行传递。 这种以传统的纸张为载体的信息传递与管理方式的效率很低，需要花费相当的人 力、物力来完成信息的处理、组织、存储以及查询检索，同时这种方式降低了客户需求 的响应速度，给企业的生产经营活动带来不利影响。工作流技术的出现使这种集成化软 件系统为企业简化与重组自己的关键业务流程提供了一种非常好的方法。由此我们还可 以看出，工作流从最初的诞生之日起就是作为一种面向过程的系统集成技术而出现的。 随着计算机与网络技术的迅速发展，工作流管理系统也由最初的创建无纸办公环境，转 而成为同化企业复杂信息环境、实现业务流程制定执行的必要工具。 3 i 2 工作流的基本概念和定义 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 ) 给出的工作定义是： 工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档、 信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行。工作流所要解决的主要问题是： 使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档。信息或任务的过程自动进行，从 而实现某个预期的业务目标，或者是促使此目标的实现。 工作流定义是：工作流是将一组任务( t a s k ) 组织起来完成某个经营过程。在工作 流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以由一个或多个软件系统完成，也 可以由一个人或一组人完成，还可以是由一个或多个人与软件系统协作完成。任务的触 发顺序和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的同步和信息流( 数据流) 的传递。 以上的工作流定义的表述方式略有不同，但是基本上都说明这样一个问题，即工作 流是经营过程的计算机实现。 工作流模型( 也称作是过程定义) 是业务过程的计算机化的形式表示“。它定义的 是过程运行中会涉及到的各种参数，如业务过程的开始和终止条件，各个工作环节及相 互之间的控制流动与数据流动关系等。不同的工作流管理系统所实现的工作流模型是各 不相同的。不同的过程模型各有其不同的特点，一个好的模型应该具有比较强的描述能 力、易于使用、易于修改以便能够适应不断变化的工作环境的要求。 基于工作流的工程图纸管理系统研究 31 3 工作流管理系统 ( 1 ) 工作流管理系统的定义 工作流管理系统是一个软件系统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机中 预先定义好的工作流逻辑推进工作流的执行。它的体系结构如图3 1 所示： 图3 1 工作流体系结构图 f i g 3 1s t r u c t u r a ld r a w i n go fw o r k f l o w 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流机的软件上用于定义、实现 和管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者相交互换，推进工作流实例的实 施，并监控工作流的运行状态。工作流管理系统可以用来定义与执行不同范围( 各个工 作者、部门、全企业、企业问) 、不同时间跨度( 分钟、小时、天、月) 的工作过程。 这完全取决于实际应用背景的需求。 虽然不同的工作流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方法，它们还是具有 许多共同的特点。从比较高的层次上抽象地考察工作流管理系统，可以发现所有的工作 流管理系统都提供了3 种功能： 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能； 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每个过程 大连理工大学专业学位硕士学位论文 种活动的排序和调度功能； 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 应用工具之间的 交互。 ( 2 ) 工作流管理系统的分类 根据工作流产品实现的业务过程和底层实现技术，可对工作流管理系统及其产品进 行分类。 根据所实现的业务过程，该系统可分为四类： a 管理型工作流。活动可以预定义，并且有一套简单的任务协调规则。 b 设定型工作流。与管理型工作流相似，一般用来处理异常或发生几率较小的情况。 c 协作型工作流。参与者的数量和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复协调， 直至得到某种结果，甚至可能口到前一阶段。 d 生产型工作流。实现重要业务过程的工作流管理，特别是与业务组织功能直接相 关的工作流管理。与管理型工作流相比，生产型工作流一般应用在大规模。复杂和异构 的环境下，整个过程涉及多个人和不同组织。 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类： a 以通讯为中心。以电子邮件为底层的通讯机制。这类工作流管理系统适合于协作 型工作流和不确定型工作流，而不适于生产型工作流。 b 以过程为中心。对应于生产型工作流，一般建立在数据库之上，有自己专用的通 信机制，并且提供同外部交互的接口。 3 2 基于工作流技术的工程图纸管理系统( e d m s ) 的研究 3 21e d m s 的需求 国内外大量的经验都表明，对于工程设计单位，是应用c i m s 技术最理想的对象， 一旦开发成功，其设计时问，生产厨期，产品质量，综合效益等都能大幅度提高。而且 这些企业图纸管理的复杂性是明显的：首先，图纸较多，这不仅造成管理复杂，而且连 存放都成问题。其次，涉及到的部门、人员较多，这也是其产品生产特点所决定的。一 张图纸从设计到完成，要经过设计、校对、工艺、标准化、审核多道工序，而图纸定型 以后，相关设计人员还要借阅、借用。图纸在工作人员手中流传，速度慢，效率低，且 1 7 基于工作流的工程图纸管理系统研究 易造成图纸损坏。图纸数量有限，一旦多人借阅同一张图，就会发生资源冲突，延缓设 计进度。采用计算机管理，就可有效地解决以上两个问题。 e d m s 是指以图纸与技术文档为中心的管理系统。传统的工程图纸管理系统没有以发 展c i m s 技术为准则，往往采用对图文信息的静态管理模式。但产品的开发设计过程是 产品的进化过程，这种过程中的数据存在大量继承、发展、合并和修改操作，过程的进 化是动态的，在产品开发之前就建立较为完善的过程进化网络将是不可能的。在执行过 程中决定下一步如何进行是实际中常见的情况。这就需要e d m s 提供相应的机制。如何 在工程图纸管理系统中适应设计与制造流程中的动态数据与过程的变化是e d m s 中一个 非常重要的问题。 工作流技术最好是应用于这些角度的工作：在整个活动中属于较低层次的具体执行 过程，要作出的一些决定也是程序化的“。例如目录编排过程，订货单的认可，产品的 设计开发过程等，这些都是理想的工作流过程。随着c a d 技术不断发展和应用所引发的 工程图纸管理( 含流转) 的管理系统的规模和复杂度急剧扩大与增加，迫切地需要一个 基于产品设计模型的动态可修改的工程图纸管理系统。由于工程图纸数量的剧增，使得 文档管理过程不可避免地出现了两个复杂化：一是工程图纸流动过程的复杂化，二是参 与管理人员的权限复杂化。因此，建立一个可动态变化的管理系统成为必然。基于工作 流的工程图纸管理系统将工作流的计算模型有效地应用于工程图纸管理中，使得对工