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面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 摘要 本文主要研究多级工作流在产品数据管理( p d m ) 系统中的实现技 术，采用结构化设计方法和面向对象方法相结合，对p d m 系统中的多级 工作流管理模块进行设计，开发一个面向中小企业的简单实用的p d m 多 级工作流工具。 文中通过从不同角度开展了工作流管理及其相关技术的研究，并对 其中的许多关键技术问题进行了探索。经研究表明，单级工作流功能单 一，并不能满足企业设计部门的工作需要，而工作流管理技术与产品配 置管理以及产品设计过程的结合将极大提高产品的设计效率和企业管理 效率。 在整个软件开发过程中，根据制造企业对产品数据管理的要求，作 者借助计算机技术、通信技术、网络技术以及数据库技术，对多级工作 流管理实现技术和工具进行了研究设计。包括体系结构设计，功能设 计，模型设计和数据库设计等。总结为以下几个方面的工作： 1 、总结p d m 系统和工作流管理技术的研究发展成果； 2 、分析工作流管理的基础理论，对工作流管理技术中的一些关键技 术问题展开了深入的讨论； 3 、实现多级工作流管理模块，模块界面友好、操作方便、快捷、简 单实用，满足制造企业设计部门工作人员的使用要求； 4 、设计多级工作流模板，用户可以根据需要建立自己的文件流程。 论文最后总结全文的工作，并对未来本课题的研究方向进行展望。 关键词：产品数据管理工作流管理建模模型 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 t e c h n o l o g yr e s e a r c h r e a llz a t 10 n o fp d mm u l tjp l ew o r k f l o wm a n a g e m e n t f o rmid d l ea n ds m a l l - slz e de n t e r p ris e s a b s t r a c t t h ep a p e rm a i n l ys t u d i e dt h ep r a c t i c i n gt e c h n o l o g yo fm u l t i p l ew o r k f l o w si np d m s y s t e m i ta p p l i e dt h ec o m b i n a t i o no fs t r u c t a r i z a t i o na n do b j e c t - o r i e n t e dm e t h o d s ，t h e n d e s i g n e dt h em a n a g e m e n tm o d u l eo fm u l t i p l ew o r k f l o w s ，d e v e l o p e dap d mm u l t i p l e w o r k f l o w st o o lw h i c hi s s i m p l eb u tu s e f u lo r i e n t e dt ot h em i d d l ea n ds m a l l s i z e d e n t e r p r i s e s t h ep a p e rm a d et h er e s e a r c ho fw o r k f l o wm a n a g e m e n ta n dr e l a t e dt e c h n o l o g yf r o m v a r i o u sa n g l e s ，a n da l s oe x p l o r e ds o m ek e yt e c h n o l o g yp r o b l e m se x i t e di nt h e m t h e m s e a r c hi n d i c a t e dt h a t , t h em o n o p o l ew o r k _ f l o wh a ss i n g l ef u n c t i o nw h i c hc a n n o ts a t i s f i s e s t h ew o r k i n gr e q u e s to ft h ed e s i g n i n gd e p a r t m e n t i nt h ee n t e r p r i s e h o w e v e r , t h e c o m b i n a t i o no fm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yo fw o r k f l o w , c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n to ft h e p r o d u c t sa n dt h ep r o d u c td e s i g n i n gp r o g r e s sw i l lr a i s eb o t ht h ep r o d u c td e s i g n i n g e f f i c i e n c ya n de n t e r p r i s em a n a g e m e n te f f i c i e n c y i nt h ec o u r s eo ft h es o f t w a r ep r o g r a m m i n g , b a s e do nt h er e q u i r e m e n to f m a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e s ，u s i n gc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，c o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y ，n e t w o r kt e c h n o l o g y a n dd a t a b a s et e c h n o l o g y ，t h ea u t h o rs t u d i e dt h er e a l i z a t i o na n dt o o l sf o rw o r k f l o w m a n a g e m e n ta n dd e v e l o p e dt h em o d e lf o rm u l 卸l ew o r k f l o wm a n a g e m e n ti nt h ep d m s y s t e m ，i n c l u d i n gt h es t r u c t u r e ，f u n c t i o n ，m o d e la n dd a t a b a s e ，e t c t h i st h e s i si so r g a n i z e d a sf o l l o w i n g ： 1 s u m m a r i z e dt h er e s e a r c hr e s u l t so fp d ms y s t e ma n dw o r k _ f l o wm a n a g e m e n t t e c h n o l o g y ； 2 a n a l y s e dt h e 固b i ct h e o r i e so fw o r k f l o wm a n a g e m e n t ，d i s c u s s e ds o m ek e y t e c h n o l o g yq u e s t i o n sa b o u tw o r k ，f l o wm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ya n da p p l i c a t i o ni nd e t a i l ； 3 d e v e l o p e dt h em u l t i p l ew o r k _ f l o wm a n a g e m e n tm o d e l ，w i t hf r i e n d l yu s e ri n t e r f a c e ， q u i c kr e a c t i o n ，e a s yt oo p e r a t e ，i tm e tt h er e q u i r e m e n to f m a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s ； l i 广西大学硕士学位论文 面f 自r e , l , 企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 4 p u tf o r w a r dam u l t i p l ew o r k f l o wm a n a g e m e n tm o d e l t h eu s e rc a nc r e a t ew o r k _ f l o w w i t ht h i sm o d e lh i m s e l f f i n a l l y ，t h ea u t h o rs u m m a r i z e dt h ew o r k ，a n dp o i n t e do u tt h et r e n d si nt h ew o r k f l o w k e yw o r d s ：p d m ，w o r k f l o wm a n a g e m e n t ，m o d e l i n g ，m o d e l i i i 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 1 1 前言 第一章绪论 随着全球经济一体化的到来，制造企业的处境变得越来越艰难，随时都面临着一 个紧迫的问题一生存与发展。为了能够摆脱这一困境，人们提出了通过先进的现代化 信息技术改造和提升制造业，将信息化和工业化结合，这样一条出路。为此，利用信 息化技术缩短产品研究开发和生产制造的周期、降低成本、提高质量，使高新产品尽 快地占领市场，就成为现今企业寻求发展的目标。然而，目前制造企业的现状【l 】是：企 业不断的盲目引进各种c a d 软件，然而各种高度专业的c a x 系统不断的形成“信息孤 岛”，在从产品开发到投入市场的过程中形成的繁多数据，类型各异，彼此之间缺乏 信息交互，使得生产过程链中上游的数据很难传递到下游。因此，如何管理和重用好 各个系统产生的数据，使得他们在整个的生产过程中都能发挥作用，成为企业首要解 决的问题。 2 1 1 2p d m 技术的发展及现状 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 ，简称p d m ) 3 1 f 4 1 5 1 1 6 1 现于2 0 世纪8 0 年 代初期，从开始的工程图档管理逐渐扩展，迅速成为- - f l 管理所有与产品相关的信息 和所有与产品有关的过程的技术。它的广泛应用重新给制造业注入了新的活力。 p d m 技术的发展可以分三个阶段：配合c a d 工具的p d m 系统、专业的p d m 产品产生 和p d m 的标准化阶段。 配合c a d 工具的p d m 系统：指各c a d 厂家配合自身的c a d 软件推出的第一代p d m 产品，这些产品的目的只是解决大量电子数据的存储和管理问题，提供的仅仅是“电 子绘图仓库”的功能。第一代p d m 产品在一定程度上缓解了“信息孤岛”的问题，但 是仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度低等问题。 专业的p d m 产品产生：通过对第一代的p d m 产品功能的不断扩展，出现了专业化 的p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 和u g s 的i m a n 等都是第二代p d m 的代表产 品。第二代p d m 产品与第一代p d m 产品相比在功能上有所增强，在技术上取得巨大的 进步的同时，在商业上也获得了很大的成功。p d m 逐渐成为了一个产业。 广西大学硕士学位论文面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 p d m 的标准化：1 9 9 7 年2 月，o m g ( 对象管理组织) 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，它的提出标志着p d m 技术在标准化方面迈出 了崭新的一步，为新一代标准化p d m 产品的开发奠定了基础。p d me n a b l e r 是基于 c o r b a ( 公共对象请求代理体系结构) 技术，就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个 p d m 系统间的相互操作提出了一个标准。 1 2 1 国外p d m 技术发展及现状 1 9 9 5 年，主要致力于p d m 技术和计算机集成技术的国际权威咨询公司c i m d a t a 公 司总裁e dm i l l e r 给p d m 的简单定义：p d m 是一门用来管理所有与产品相关信息( 包括零 件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限等) 和所有与产品相关过程( 包括过程定义 和管理) 的技术。同时，g a r t n e rg r o u p 公司d a v eb u r d i c k 给出了满足企业各方面应用 的p d m 产品应该具备的九大功能：文档管理工作流和过程管理产品结构和配置管 理查看和批注扫描和图象处理设计检索和零件库项目管理电子协作工具 与集成功能。这些概念和功能的确定奠定了p d m 技术发展的基石。 据美国c i m d a t a 公司调查，【7 】【8 】【9 】全球的p d m 业软件和服务市场年增长率达到 3 0 。在调查的公司企业中有9 8 都希望实施p d m ，许多世界知名大公司( a b b ，b o e i n g b m w ，s u n d 等) 纷纷开始在企业内部着手实施p d m 计划。1 9 9 7 年福特汽车花费上亿美元 购买了s d r c 公司的m e t a p h a s e ，构建了自己的p d m 系统，由此引发的“福特效应”使 得许多的汽车制造商同时投资建设自己企业的p d m 系统。 与此相呼应，p d m 系统开发成为软件业新的增长点。据美国的c i m d a t a 公司的调查 报告，1 9 9 5 年全球p d m 软件与服务市场规模为6 8 4 亿美元，1 9 9 6 年达到8 5 0 亿美 元，估计到2 0 0 1 年可达2 5 亿美元。目前有5 0 多个公司已出售他们的p d m 解决方案， 这其中包括硬件公司、系统集成商、独立咨询公司和c a d c a h i 供应商。现有的成熟的 p d m 系统产品有：原s d r c 公司的m e t a p h a s e ，p t c 公司的w i n d c h i l l ，e d s 公司的i m a m ， a u t o d e s k 公司a u t o d e s k w o r k c e n t e r 等。 1 2 2 国内p 删技术发展及现状 我国p d m 技术的开发和应用都处于起步阶段。国内一些科研单位和高等院校在概 念引入的同时，对概念进行深层次的探讨，并且作了大量的理论研究。在消化和吸收 2 广西大学硕士学位论文面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 国外的成熟的p d m 产品的基础上，根据我国企业的实际水平，在已有的自主版权的c a d 软件的基础上开发适合自己国情的p d m 系统。 国内现有的p d m 系鲥1 0 】【1 1 1 有：高华c a d p d m 系统、开目c a d p d m 系统和浙江大学人 工智能研究所开发的g s 系列c a d c a p p c a e p d m 系统。国内的一些企业如：上海三菱电 梯、航天部二院、齐齐哈尔车辆厂和上海家化有限公司等等都根据本企业的实际情况 建立起了自己的p d m 系统。然而这些系统还存在着严重的不足之处：应用规模局限于部 门，严重的阻碍了部门之间数据的共享：在部门内部，应用范围也仅在一级的计算机网 络，也未实现数据共享：在应用层次上还停留在p d m 的基本框架上，应用功能还需要深 化。到1 9 9 8 年为止，在国内还没有出现真正成功的企业级p d m 系统。 国内的开发p d m 的企业存在的弊端【1 3 】【1 4 1 主要表现如下： 1 与国外相比，计算机应用特别是c a d 普及的时间短，经验少，对计算机技术的 了解也不如国外透彻，因此对p d m 的认识还只停留在文档资料的管理阶段。 2 市场意识浅薄，对先进制造技术缺乏足够的认识，满足于企业陈旧管理模式。 3 由于缺乏正确的引导，片面强调技术先进，引入的p d m 系统不适应企业的管理 ， 模式，因而也无法收到好的效果。 4 没有认识到p d m 系统是一个开放系统，需要企业自己不断完善、进化，仅仅强调 一次性购入“交钥匙工程”，而忽略了长远计划的重要性。 总的看来，p d m 技术在国内企业还处于初级阶段，进展也很缓慢。但是我们相信： 随着中国信息化进程的发展，国内应用p d m 系统的企业会越来越多，p d m 系统的开发和 应用也会进入快速发展的时期。虽然目前国内的p d m 产品在功能、性能和稳定性方面 与国外的p d m 产品还存在着差距，但是在适应企业需求、价格及技术支持等方面具有 一定的优势。只要国内的p i ) m 生产厂家能够不断的努力，国内的p n d 产品还是会有美 好的发展前景的。 1 3p d m 系统中工作流技术研究现状 在2 0 世纪8 0 年代中期发展起来的工作流技术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固定程序的活动而提出的一个概念，目的是将工作分解成定 义良好的任务和角色，通过一定的规则和过程来执行和监控这些任务，提高生产组织 水平和工作效率。随着现代化制造技术及信息技术的发展，工作流技术逐渐实n t 与 其他应用系统有效的集成，生成符合企业需要的各种业务管理系统。 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 9 0 年代随着计算机和网络技术的发展，该技术得到了快速的发展，特别是在生产 制造业领域，结合先进的p d m 系统得到较好的应用。工作流技术的研究日益受到人们 的重视，不仅有大学和研究机构在开展多项研究、产品供应商也在不断推出新的产 品，来补充应用中存在的不足。： 目前工作流技术的研究课题f 1 5 】【1 6 1 1 刀主要集中在三个方面：第一方面是工作流的理 论基础，包括工作流管理系统的体系，模型与定义语言( 工作流的建模方法、工作流模 型的形式化表示、工作流定义语言) 等的研究。这一部分工作现在相对来说比较薄弱， 还有许多问题需要进一步研究：第二方面是工作流的实现技术，包括工作流大事务特 性、各种先进软件技术的应用，工作流仿真，尤其是体现工作流管理系统的可靠性及 其在处理大规模复杂的并行业务流程方面的能力：第三方面是工作流技术的应用，包括 工作流实施技术在不同领域的应用( 如在企业经营过程重组、并行工程、敏捷制造) 方 法、应用软件集成等。这几个方面研究的目标是发挥工作流管理系统的优势，为解决 具体应用领域内的问题提供有效实现手段。 1 9 9 3 年成立的工作流管理联盟【1 8 】【1 9 1 ( 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 ) 简称 w f m c ，在实现不同工作流管理系统的相关术语、体系结构和应用编程接口( a p i ) 等方面 制定了一系列的标准口o 】【2 ”1 2 2 ，它的出现标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。 就工作流技术的应用而言，工作流技术在各种应用系统( 办公自动化系统、客户关 系系统、供应链关联系统、e r p 系统、p d m 系统、电子商务系统等) 中的运用，给企业 信息化带来了巨大的变化。以工作流和应用系统的事务处理结合在一起进行考虑，加 强流程控制与事务处理系统的集成，使应用系统具有更好的集成性和更长的生命周 期，使工作流技术在企业应用系统中的实现成为新的研究热点。 1 4 课题的提出 由于信息技术的发展和日趋激烈的商业竞争，人们不再满足于独立、零散的办公 自动化和计算机应用，而是需要综合的、集成化的解决方案。作为一种对常规性事务 进行管理、集成的技术，工作流管理技术的出现是必然的。 工作流管理的最大优点 1 2 4 是将应用逻辑与过程逻辑分离，在不修改具体功能的 情况下，通过修改流程模型改变系统功能，完成对生产经营中部分流程或全流程的集 成管理。具体来说，工作流管理具有以下优点1 2 副： 4 广西大学硕士学位论文面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 1 智能化。按照既定工作流程进行事务处理，任务的某一环节处理完成后，反馈 任务的完成情况，并自动转入下一处理环节。转移过程是自动进行的处理和判断，相 关信息也不需要人工传递。工作人员只需专注于与其相关处理环节的具体工作，而不 用操心环节间的衔接。 2 效率高。取消了人工信息传递、拷贝与检索工作，信息在网上自动传递，由于 工作流系统的信息流动的自动性，当一个环节执行完毕时，自动启动下一环节的行 为，因此可大大缩短整个运作周期。同时，工作流减少了中间环节，所以可减少员工 数量，降低成本。 3 可监控。采用工作流技术后可以对当前正在处理的所有业务进行实时跟踪和监 控，从而清晰了解各种业务的进展情况。 4 灵活性。由于业务处理流程可以根据实际情况随时建立、随时修改，因此，一 旦企业某一业务处理流程发生改变，可以快速建立相应的新工作流程，从而最大程度 地适应企业的各种变化。 5 可集成。工作流的处理环节可以灵活定义，并可以启动各种应用程序( 如企业现 有的其它管理软件) ，因此，可将企业现有的多种管理工具和现有软件系统纳入工作流 的处理环节中去。 此外，采用工作流管理对于企业的信息现代化具有显著的作用。采用工作流管理 系统可以在最大程度上集成企业的现有信息资源，实现资源的充分利用。由于工作流 管理系统具有较好的柔性和开放性，因此可以保证企业的信息系统能够顺利的扩展， 以满足不断变化的市场环境。 工作流技术的发展，经过十几年的努力，取得一定的成果。但在实际应用中，应 用的企业还是较少，应用的范围窄，工作流管理方面还存在不足，效果不理想。具体 表现在： 1 虽然在p d m 中都提出了工作流管理功能模块，但对于p d m 系统中的工作流管理 缺乏统一的定义，其实现的功能也不尽相同。 2 p d m 系统为企业提供了丰富的文档管理及相关业务处理的功能，工作流的应用 仅局限在工程文档修改和审批过程中，而对文档的管理的相关业务流程缺乏有效的管 理和控制。 3 产品数据和过程管理相互分离。p d m 系统，将工程数据的管理通常划分为两个部 分，一是静态的数据文档的管理：二是对动态数据设计流程的管理。两种管理相对独 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 立，属于不同的模块，人为的将产品数据和工作流管理割裂导致对设计过程中产生的 文档进行管理不便。 4 业务流程固化。但在实际应用中，企业要不断地改造自己的管理，实施流程再 造，所以系统必须是功能可重构、流程可改变、高度柔性的系统。 工作流管理是产品数据管理的核心任务之一，因此需要将工作流技术引入p d m 系 统。由于p d m 系统自身的特殊性，简单的将现有的工作流产品直接应用于p d m 系统无 法满足相应功能的需求，对此本文结合制造企业的实际情况，试图对p d m 系统的特 性，工作流的基础理论和p d m 系统中的工作流管理技术进行研究，并根据研究结果应 用于实际生产中，转化为软件产品。 1 5 课题的主要研究内容 课题来源于广西壮族自治区科技厅2 0 0 3 年实施的“广西先进制造技术及应用”项 目，其编号：桂科攻0 3 3 0 0 0 5 2 b 。 本文主要针对p d m 系统的特性，面向中小企业的环境，根据工作流管理的基本理 论，对p d m 系统中工作流管理技术进行研究，具体包括三个方面：p d m 系统概述，工作 流管理技术的基本理论、体系结构和产品，p d m 系统中的多级工作流管理模块实现。具 体内容如下所示： 1 在现有的理论基础上，研究p d m 系统和工作流技术的基本理论、体系结构和发 展成果。 2 提出了工作流管理模型，采用结构化设计方法和面向对象方法相结合。 3 设计和实现多级工作流管理模型，为工作流技术的进一步研究作好准备。 1 6 本章小结 、 初步介绍了产品数据管理( p d m ) 和工作流的发展和研究现状，指出了现有的工作 流管理的优点和不足，由此提出了产品数据管理中多级工作流模块设计的思想。 6 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 第二章产品数据管理( p d m ) 技术概论 2 1p d m 技术产生的背景及其发展的趋势 现行的c a d 系统暴露了一些设计上的弊端一企业出现数据混乱问题，企业中的信 息流一项目计划、设计数据、产品模型、工程图纸、技术规范、工艺资料等等， 2 6 1 1 2 q 因缺乏统一机制进行管理而显得极为混乱和不便。解决这个问题的关键是建立起一个 开发的集成模型框架，将不同环境下的独立系统集成起来，尤其是将它们的数据信息 集成起来。产品数据管理( p d m ) 就是为解决这个问题而提出来的。 2 1 1p d m 技术产生的背景 1 开发p d m 系统是企业寻求发展的必然之路 2 8 1 2 9 】 正如e dm i l l e r 认为的：“对一个企业来说，实施p d m 已经不再是要不要的问题， 而是在什么时候实施的问题”。可见开发p d m 系统对于一个企业发展的必要性。开发 p d m 系统之所以成为企业发展的必然之路主要表现在以下方面： ( 1 ) 实施p d m 是企业推广c a d 技术后的迫切需要。大家知道，企业的技术部门 在应用了c a d 软件，特别是三维设计软件后，随着产品的不断开发，电子图档的数量 急剧增加，沿用简单的文件目录管理的方式管理文档就显得远远不够了。因此，迫切 需要一个系统工具，把大量的、无序的电子图档有序地、直观地、方便地、安全地组 织管理起来。p d m 的基本功能就是数据管理，它正好满足了企业在应用了c a d 技术 后的这一迫切要求。 ( 2 ) 实施p d m 是实现现代化企业信息化的需要。随着c a d 技术在企业中应用的 深入，c a d ，c a m ，c a p p ，c a e 等系统之间技术数据交流问题日益突出，共享程度低， 形成“信息孤岛现象”；大量的产品数据伴随着产品的整个生命周期，涉及到企业的各 部门，由于数据间相互调用，因此存在大量雷同数据，存储在不同介质、不同地点， 相互独立，数据的一致性、安全性得不到保证。这些问题严重制约了企业信息化发 展。p d m 能够很好地解决上述问题，它可以把不同硬件平台、不同软件环境生成的数 据处理得好像在一个系统中。当企业的生产管理系统( e r p ，m i s ，m r pi i 等) 要得到所需 的产品信息时，只要和p d m 系统传递信息就可以了，起到了沟通设计部门和管理信息 系统及制造资源系统之间信息传递的桥梁作用。 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 ( 3 ) 实施p d m 是改变陈旧的设计开发过程和管理模式的需要。长期以来，技术部 门从事的产品设计过程一直沿用传统的串行工作方式：概念设计一详细设计一审核发 放一生产准备一加工制造一样机试验一修改设计。这种传统方式已经不符合今天激烈 的市场竞争的要求。现在大部分企业通过利用三维造型、动态仿真、各种工程分析软 件和各种加工软件等先进技术，已经能够做到在设计的早期阶段较全面地预见和解决 在产品生命周期内可能出现的问题：在设计手段和设备大大更新了的前提下，客观上， 需要技术部门的管理模式也要相应改变，变更工作流程，优化设计过程，以适应新技 术的工作方式。p d m 的工作流程管理正是满足了这个需要。 2 数据库技术的发展使p d m 系统应运而生d o 】【3 1 】 在2 0 世纪8 0 年代，数据库技术尤其是关系数据库技术得到了飞速的发展。但是 由于关系数据库在工程数据管理方面表现得力不从心，因此在数据库方面需要作进一 步的努力。工程数据库系统是满足工程设计与制造、生产管理与经营决策支持环境的 数据库系统，虽然在普通的数据技术上有所突破，但是最终并没有在实际中得到广泛 的应用。相对于工程应用而言，工程数据库仍然存在如下的缺点： ( 1 ) 对工程应用的数据表示不够充分，不能全面描述数据类型之间的分类、组 合、继承和引用关系。 ( 2 ) 对应用集成的支持能力不强，难于做到产品信息和应用程序的完全集成。 ( 3 ) 应用开发接口能力差。 从工程数据库的发展历史和现状可以发现，工程数据库管理的内容是非常的复杂 多样的，只凭单独的工程数据库系统是无法胜任的，比较合理的办法是划清功能界 限，各司其职，开发一些功能相对独立的应用模块，同时采用面向对象的技术，以面 向对象技术所提供的分解、组合和继承性来描述工程数据库，实现对数据的层次化管 理。正是因为工程数据库是建立在工程领域的基础上，并且向着能更好地模拟工程领 域中的数据的方向发展，从而为产品数据管理( p d m ) 系统的实现提供了可能。 2 1 2p d m 技术发展的趋势 在最近几年里，p d m 技术一直在快速地发展，许多新产品比前一代有了重大改 进。这些改进主要反映在产品适应能力、用户界面、功能性、体系结构和支持平台 上。这些改进成为先进p d m 技术发展的趋势。 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 1 p d m 产品适应能力不断提高。现今的p d m 系统应该能适应各种瞬息变化的实 际情况。同时，用户可以依照原有的操作风格来观察和运行这些产品，以适应各部门 的不同需要。 2 用户界面的继续发展。用户界面是p d m 系统的一种重要工具。随着微机的不断 发展更新，有取代工作站的趋势，因此开发的p d m 系统的用户界面需要支持微机上的 w i n d o w s 和l i n u x 等操作系统的应用。 3 功能日益增强和增多。p d m 的功能改进主要表现在常用功能的改进和某些重大 功能的完善。目前具有的水平表现如- f ：l 3 数据保存和文件管理能力在继续稳定发 展，这得益于数据库技术的发展。过程和工作流管理方面正取得重大进展，以适应 不断变化的环境。产品结构管理能力得到最大的改进。分类和检索应作一些必要 的改进。计划与项目管理在p d m 系统内仍不被重视。 4 体系结构日趋改进。原来的p d m 数据库普遍使用商品化的关系数据库管理系 统，而且大多数p d m 系统仍然以r d b m s 技术为基础。但是还是有一些p d m 系统在 设计上采用面向对象技术，这是一个良好的开端。随着面向对象技术在p d m 产业中越 来越被广泛地应用，扩大了面向对象技术的应用范围，使得面向对象的数据库管理系 统技术向前发展，最终像关系数据库一样，在数据库的发展史上写下重重的一笔，体 现其应有的价值。 5 采用w e b 技术。w e b 是p d m 的一项重大使能技术，它与因特 网( i n t e m e t ) 及内 联n ( i n t r a n e t ) - - 起，推动了p d m 的大众化。用户通过p d m 系统中的w e b 实现全球化 的信息查询、浏览、创建和更新等等操作，并以此来支持全球化的虚拟企业的信息管 理。同时，它也是一种催化剂，促使企业更快地使用p d m ，这是因为w e b 提供了一种 通用的用户界面，其支持成本低，对p d m 的应用和发展起到了促进的作用。 6 与m r p 压r p 集成。实现基于p d m 的工程设计与m r p e r p 的集成是实现企 业集成所面l 缶的巨大挑战。p d m 涉及的是工程设计部分，而m r p i i e r p 设计企业资源 的管理。但是它们之间是相互联系的，它们相互集成、相互补充，构成了完整的企业 信息。它们之间的桥梁是产品结构，一方面要将产品结构从p d m 中传送到m r pi i e r p 上，另一方面还需要将产品结构从m r pi i e r p 有效地反馈到p d m 上，以协调全 企业的工程变化。因此，p d m 与m r pi i ，e r p 的集成已经成为必然的选择。 7 平台支持朝廉价方向发展。平台支持经历了很大的变化，随着微机性能的提 高，价格的下降，使用者越来越普及，为了扩大p d m 的应用范围，许多p d m 厂商会 广西大学硕士学位论文面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 争着去支持廉价的用户平台。虽然工作站的u n i x 平台继续在某些重要的场合被应 用，但是转向对微机的w i n d o w s 和l i n u x 平台的支持成为p d m 系统开发的一个必然的 趋势。 2 2p d m 的基本原理 p d m 的基本原理：在逻辑上将各种c a x 信息化孤岛集成起来( 如图2 - l 所示) ，利用 计算机系统控制产品的整个开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成 完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。技术信息系统和管理信息系 统的有机集成，构成了支持整个产品形成过程的信息系统，同时也建立了c i m s 的技 术基础。【1 】 图2 1p d m 系统是信息化孤岛之间的桥梁 地2 - ip d m i st h eb r i d g ea m o n gi n f o r m a t i o n - b a s e dd e t a c h e di s l a n d 2 2 f 狭义的p o m 和广义的p o m 一般我们认为p d m 只是管理与工程设计相关的领域内的信息，其实这只是对 p d m 的片面的理解，是狭义的。广义上我们认为p d m 是一种管理工具，它包括两大 部分的内容：一是管理与企业生产有关的所有产品的信息；二是管理与所有产品相关的过 程。p d m 管理的产品信息包括：设计任务书、产品图档、工装图档、权限信息、零件信 息、配置等。p d m 管理与产品相关的过程包括：信息的审批和分配，如下达任务书、图 档校审等。p d m 将两部分集成在一起，管理整个产品生命周期内的所有产品信息和过 程。 基于以上对p d m 的广义的定义，p d m 应该具备的基本功能包括文档管理、零件 管理、产品结构管理、工作流管理、项目管理、配置管理等。 l o 广西大学硕士学位论文 亘塑! 尘尘些塑! 里坚兰丝三堡鎏笪里茎查翌壅皇壅翌 2 2 2p d m 的应用的必要性 p d m 不仅是一个集成系统，而且更是一个应用的过程。它不是一个“交钥匙”的 工程，不是系统开发完了就算了，而是需要在应用中不断的更新和维护，是一项长期 的工程。如果一个企业要开发本企业的p d m 系统，就要明白开发p d m 系统的长期 性，而不能期望一瞬而就。 p d m 系统主要是管理企业的信息流，然而信息是随着时间在不断地变化和更新 的，如果开发的p d m 系统不能顺应时代的变化，那它只能是一个陈旧的p d m 系统， 不仅不能给企业带来任何效益反而会适得其反，所以必将被淘汰。一个企业要使他的 p d m 系统产生最大的效益，就必须在完成开发后，在应用的过程中对它进行不断的更 新和维护，以使它具有更长的生命力。因此，我们说p d m 不仅是一个系统更是一个应 用的过程。 2 2 3p d m 在c i m s 中的重要地位 计算机集成制造系统( c 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 i n gs y s t e m s ，c i m s ) 这一概念是 由美国的j o s e p hh a r r i n g t o n 博士于1 9 7 3 年首次提出，在1 0 年后得到重视并且得到大规 模的实施和应用。 c i m s 的现代化特征是数字化、网络化、虚拟化、集成化和绿色化，扩展了系统集 成化的内容，包括信息集成，过程集成和企业间的集成优化以及企业中三要素( 人、经 营、技术) 和三流( 物流、信息流、资金流) 的集成优化。c i m s 技术是基于制造技术、信 息技术、管理技术、自动化技术和系统工程技术的- - f l 发展中的综合技术。其中，特 别突出了信息技术的主导作用。而产品数据管理口d h d 集成数据管理能力、网络通信 能力及过程控制能力于一体，提供了对产品全生命周期的信息管理能力，并为企业提 供了产品设计与制造的并行化协同工作环境。由此可以看出p d m 在c i m s 中起着主导 的作用。 2 3p d m 系统的体系结构及其应具备的主要功能 p d m 系统必须能够适应高速发展的i t ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 的需要，这就要求 其具有模块化的系统体系结构并且尽可能使用最先进的软件工程的标准构件。p d m 系 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 统是建立在关系数据库系统平台上的面向对象的应用系统，由四层组成，分别是系统 支持层、对象管理层、功能模块及开发工具层和用户界面层。 我们讨论的不是目前市场上提供的p d m 系统所具备的功能，而是一个面向实际应 用的p d m 系统应该具备的功能。其中特别重要的是那些对于p d m 系统的应用能够产 生重大实际效益的功能。根据功能模块层，p d m 系统应该具备的功能包括下面几个方 面：电子仓库与文档管理、工作流与过程管理、产品结构与配置管理、零件分类管理与 检索、工程变更管理、项目管理和系统定制与集成工具。为了使p d m 系统能够产生更 高的效益，必须尽可能同时采用各种先进的工程方法，如零部件和产品的标准化、组 合产品设计或并行工程等，而p d m 系统应该提供支持这些方法的功能。此外，与各种 c a x 应用软件的智能化的接口也是十分重要的。 2 3 1p o m 系统一般的体系结构 p d m 系统可以分为工作组级( 或部门级) 、企业级和跨企业级( 或虚拟企业级) 。对于 不同级别的p d m 系统的体系结构也不一样，但是p d m 的一般系统结构大致如图2 - 2 所示。从底层向上分为系统支持层、对象管理层、功能模块及开发工具层和用户界面 层。 图2 - 2p d m 系统的体系结构图 r i 9 2 - 2s y s t e ms t r u c t u r a ld r a w i n g o f p d m 用户界面层 功能模块及开发工具层 l靛象管理层 系统支持层 广西大学硕士学位论文面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 系统支持层：以目前流行的关系数据库如o r a c l e ，s q ls e v e r 等为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。 对象管理层：采用面向对象的技术实现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。 功能模块及开发工具层：除了系统管理外，p d m 向用户提供了p d m 系统应该具备 的各种基本的功能。 用户界面层：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、媒介，位于整个体系的最上层。它向用户提供了交互性 很好的图形界面，包括图式化的浏览器、各种菜单、对话框等。 p d m 系统的一般的体系结构应该具备以下特点： 1 对计算机基础环境的适应性。p d m 系统与底层环境的连接是通过接口来实现 的，应该尽量采用中性接口，从而保证一种p d m 系统可以支持多种类型的硬件平台、 操作系统、数据库、图形界面及网络协议。 2 p d m 内核的开放性。采用面向对象的建模方法和技术建立系统的管理模型与信息 模型，提供开发工具和应用接口方便用户扩充原有的数据模型，增加新的应用功能， 满足不同用户对p d m 系统的应用要求。 3 p d m 功能模块的可选性。用户在选用功能模块时，除了必须的模块外，可以根据 需要选取。 4 p d m 的插件功能。要求p d m 系统提供中性应用接口，把外部的应用系统封装或 集成到p d m 系统中，作为p d m 新增加的1 个子模块，并可以在p d m 环境下方便地 运行。 2 3 2 电子仓库与文档管理 1 电子仓库 ( 1 ) 电子仓库的概念 电子仓库( d a t av a u l t ) ，是在p d m 中实现某种特定数据存储机制的元数据( 管理数 据的数据) 库及其管理系统。翻它保存了所有与产品相关的物理数据和文件的元数据， 以及指向物理数据和文件的指针。如图2 - 3 所示。 广西大学硕士学位论文 面向中小企业的p d m 多级工作流管理技术研究与实现 图2 - 3 电子仓库 f i g2 - 3e l e c t r o n i cw a r e h o u s e 物理文件的格式是各式各样的，包括文本文件、图形和图像文件、电子表格和多 媒体文件等等。随着时代的前进，文件的格式会变得越来越多，占用的存储空间也会 越来越大。用元数据对它们进行管理，只是将文件的描述信息，如文件名、文件长 度、类型、创建日期、版本、所有者以及存取路径赋给元数据对象，同时建立与该物 理文件的链接，就能保证元数据与相应物理文件的对应关系，通过元数据就能找到所 需的文件，而不必了解文件的物理位置。它有可能就在本机上，也有可能在其他用户 的计算机上。 同时，只有具有合法用户权限的用户，才能在权限许可范围内对存放在电子仓库 里的文件进行访问和操作，从而避免了非法和越权访问、操作，保证了元数据库的安 全。 我们可以这样认为：电子仓库是p d m 系统中最基本、最核心的功能，是p d m 系统 中其它相关功能得以实现的基础。 ( 2 ) 电子仓库的类型 电子仓库的类型分为三种：集中