（机械设计及理论专业论文）面向pdm的工作流管理系统的研究与实现.pdf

i 、 、，、 i l i ad i s s e r t a t i o ni nm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r ea n da u t o m a t i o n t h er e s e a r c ha n d i m p l e m e n t o nw o r k f l o w m a n a g e m e n t t o w a r d st op d m b ym a y i n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw a n gc h e n g - e n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 亨、 i 卜 l j ； 独创性声明 1 。_ _ _ _ _ _ 。一 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。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：写影 日 期：如。哗3 旦1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校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。本人同意东北大学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、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 罨 1，、矗 ， 东北大学硕士学位论文 摘要 面向p d m 的工作流管理系统的研究与实现 摘要 现在企业生产经营活动中包含了各式各样的业务流程，可以说一个企业的生产经营 活动就是由各式各样的流程组成的，因此业务流程和企业的生产经营是息息相关的。对 业务流程进行建模、自动化和持续的改进，能够根据用户定义的业务规则传递任何类型 的信息，这是工作流管理系统( w f m s ) 所要实现的功能。工作流技术的实施是企业完 善经营过程、提高自身竞争力的一种重要手段。 工作流管理系统是完成工作流定义、推进工作流实例执行的软件系统，它在运行时 架构可采用集中式和分布式的形式。本文主要研究工作流管理系统的体系结构及实现技 术，提出了一种基于j 2 e e 技术的分布式工作流管理系统( d 盯m s ) 体系结构。与传统 的工作流管理系统相比，分布式工作流管理系统通过并行处理提高性能，通过冗余分布 提高可靠性，通过共享信息和资源降低使用代价。选用j 2 e e 技术使本系统更具有平台 无关性，更能适应当代企业发展的需要。 本文首先介绍了工作流技术、工作流管理系统模型，并对现今最流行的分布式计算 平台j 2 e e 技术进行了研究与分析，在此基础上对基于j 2 e e 的分布式工作流管理系统体 系结构进行了设计，详细介绍了客户应用层、引擎服务层及数据服务层的设计方案。本 文的第四章对过程定义工具和工作流引擎进行了详细设计，并且介绍了工作流管理系统 与p d m 的集成方法。最后结合项目实例，完成了对系统的应用实现。 本文设计和实现的工作流管理系统具有便捷的可视化流程设计、操作简单、方便维 护等特点和优势。当企业在信息化建设过程中出现新的业务流程需要应用工作流技术 时，只需用过程定义工具就可以快速、便捷地设计出所需的流程。在运行过程中，在监 控端界面监控流程的运行情况，便于企业管理者更好地进行管理工作，能满足企业信息 化建设过程中多种多样的需求。 关键词：工作流；工作流管理系统；j 2 e e ；过程定义工具；工作流引擎 r，ljj 一 ，l，t 吨v - w f m cs h o u l di m p l e m e n t s ，m o d e l i n gt h eb u s i n e s sp r o c e s s e s ，s u p p o r t i n ga u t o m a t i o na n d c o n t i n u e sr u l e sa lem o s te s s e n t i a l w o r k f l o wt e c h n o l o g yc a ns t r e a m l i n et h eb u s i n e s sp r o c e s s ， a n di m p r o v et h ec o m p e t i t i v e n e s so ft h ee n t e r p r i s e s t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e mi sas o f t w a r es y s t e mw h i c hf o c u s e st h ew o r k f l o w d e f i n i t i o na n dm a n a g e st h ee x e c u t i o no ft h ew o r k f l o wi n s t a n c e ；i t sr u n t i m ea r c h i t e c t u r ec a n b ec e n t r a l i z e do rd i s t r i b u t e d t h i sp a p e rf o c u s e so nt h es y s t e m a t i cs t r u c t u r ea n de x e c u t i o n t e c h n o l o g yo ft h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n dp r o p o s e s ad i s t r i b u t e dj 2 e e - b a s e d s t r u c t u r e c o m p a r e d 、析t l lo t h e rt r a d i t i o n a ls c h e m a , t h i ss t r u c t u r e m e e t sm o r en e e d so f o r g a n i z a t i o n t h et h e s i sf i r s tg i v e si n t r o d u c t i o n sa n dc o m p a r i s o n s 、j ，i t l lw o r k f l o wt e c h n o l o g ya n d w f m s ，a n dd r a w sa n a l y s i so ft h em o s tp o p u l a rd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gp l a t f o r mj 2 e e ，g i v e s i n t r o d u c t i o n st ot h ed e s i g nt h ef r a m e w o r ko fd w f m sb a s e do nj 2 e e ，g i v e si n t r o d u c t i o n st o t h ed e s i g ns c h e m e so fc u s t o m e ra p p l i c a t i o nt i e s ，e n g i n es e r v i c et i e ra n dd a t as e r v i c et i e ri n d e t a i l e r s t h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e md e s i g n e da n dr e a l i z e di nt h i s p a p e rh a ss u c h a d v a n t a g e sa sf a c i la n dv i s u a lf l o wd e s i g n ，e a s yo p e r a t i o n ，c o n v e n i e n tm a i n t e n a n c e w h e n n e wb u s i n e s sw o r k f l o wa p p e a r sd u r i n ge n t e r p r i s e si n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，w o r k f l o w t e c h n o l o g yi sn e e d e d w ec a l le a s i l yw o r ko u tt h ew o r k f l o ww i t l lp r o c e s s d e s i g nt o o l s d u r i n g t h eo p e r a t i n gp r o c e s s ，w o r k e r sc a ne a r lyo u tm a n a g e m e n t e f f o r t l e s s l yo nt h em o n i t o ri n t e r f a c e ， t h u ss a t i s f yv a r i o u sn e e d so fe n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：w o r k f l o w ；w f m s ；j 2 e e ；p r o c e s s e sd e f i n et o o l ；w o r k f l o we n g i n e i i i i，lf， ，乙r 婶 t f j n，；0ff ， ： 一 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要 a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 引言。1 1 1 1p d m 系统的研究现状1 1 1 2 工作流管理系统的研究现状3 1 2 课题来源及主要研究内容5 1 2 1 课题来源5 1 2 2 论文主要研究内容5 1 3 本章小结6 第二章p d m 系统介绍7 2 1p d m 的基本概念7 2 2p d m 系统的体系结构7 2 3p d m 系统的主要功能9 2 4p d m 系统中的工作流管理1 2 2 5 本章小结1 3 第三章工作流管理系统理论及总体设计。1 4 3 1 工作流管理系统的理论基础1 4 3 1 1 工作流的基本概念1 4 3 1 2 工作流管理的特点1 4 3 1 3 工作流管理系统的参考模型1 6 3 2 工作流管理系统总体设计。：18 3 2 1p d m 中工作流管理系统的需求1 8 3 2 2 工作流管理系统的用例设计及体系结构1 8 3 2 3 工作流管理系统的功能介绍2 l 3 3 本章小结2 2 第四章工作流管理系统模块设计2 3 4 1 工作流建模工具2 3 i v ，：i，0i， 目录 ：1 3 ：1 8 ：；! ； 3 6 4 4 4 6 4 7 4 7 4 9 5 ( ) 51 5 4 5 5 5 5 5 5 6 0 6 3 6 4 6 5 5 7 本章小结6 6 第六章结论与展望6 7 6 1 结论6 7 6 2 展望6 8 参考文献6 9 致谢i 7 2 v 一 ， l 毒 聂 f j 东北大学硕士学位论文 第一 第一章绪论帚一早z 百下匕 1 1 引言 p d m ( w 品数据管理) 系统是对企业产品开发所需信息和过程进行全面管理的工具， 它是一个信息集成的框架平台，p d m 系统与企业的e r p 、生产管理体系的集成，则能使企 业的产品设计部门、生产管理部门、制造部门进行更好的统一与互动。产品数据管理系 统的主要功能有：图档及电子仓库管理，产品结构与配置管理，产品变更管理，工作流 程管理，设计检索与标准件库，电子化协作，检查与批准，扫描成像服务和系统集成工 具等主要功能。其中工作流程管理、零部件变更管理、电子化协作和检查与批准等功能 都需要工作流技术的支持与服务。 工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。它的优点是 将应用逻辑与过程逻辑分离，在不修改具体功能的情况下，通过修改过程模型改变系统 功能，完成对生产经营部分过程或全过程的集成管理，从而可以有效地把人、信息和应 用工具合理地组织在一起，发挥系统的最大效能，满足客户需要。p d m 系统中工作流的 特点是可以在地域上灵活地跨越整个企业及其供应链，为企业组建动态联盟、实现信息 交互、实现企业的业务集成。因此，在p d m 系统中实现工作流管理是要利用工作流的优 点，使p d m 系统能够适应企业的改革和重组，为企业的生产管理提高效益，同时也可以 使p d m 能适应不同企业的管理规则。 1 1 1p d m 系统的研究现状 随着网络技术、数据库技术的发展，p d m 技术和工作流技术在全球范围内得到了 广泛的应用。p d m 技术和工作流管理技术是依托i t 技术实现企业最优化管理的有效 方法，是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物，也是计算机技术与企业文化相 结合的一种产品，是企业实施信息化管理的必由之路。许多企业都在优化或实施适合于 自身发展的集成工作流管理系统的p d m 系统，这逐步推动了p d m 技术和采用多种i t 技术的工作流管理技术向前发展。 早期的p d m 产品诞生于2 0 世纪8 0 年代初。在中国，p d m 是2 0 世纪9 0 年代兴 起的一项新技术，因其有效地实现了企业的信息集成和过程集成，在国内外得到了广泛 的应用。目前，随着企业需求的扩大，p d m 技术的研究与开发已相当普遍。从现有的 产品来看，p d m 技术和相关产品的发展可以分为三代【l 】。 1 - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 ( 1 ) 第一代p d m 产品：第一代p d m 产品大多数是由各c a d 企业推出的配合各自 c a d 产品的系统。这一代p d m 产品的功能局限在工程图纸的管理，集成的工具主要是 专用的c a d 系统。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。 ( 2 ) 第二代p d m 产品：第二代p d m 产品功能更加强大，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。这一代p d m 产 品明确了p d m 在企业中的地位，即p d m 系统应当是企业设计和工艺部门的基础数据 平台，各种c a x 应用，如c a d 、c a p p 、c a e 的应用应当通过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。通过一定的接口将p d m 系统、 m r p i i 和企业m i s 系统连接起来，与自动化的制造系统相结合，构成了一个企业计算 机集成制造系统。 第二代p d m 产品真正使p d m 的概念深得人心，p d m 的功能得到广泛认可，同时 第二代p d m 产品在技术上有巨大的进步，商业上也获得了很大的成功。目前市场上的 p d m 产品绝大部分属于这种类型。 ( 3 ) 第三代p d m 产品：随着技术的发展和i n t e m e t 在全球的广泛应用，对p d m 的 发展提出了更高的要求。基于i n t e m e t 平台和w e b 开发技术逐渐应用到p d m 领域。p t c 司的w i n d c h i l l 和u g s 的基于j a v a 平台的i m a n 是第三代p d m 产品的典型代表。 随着p d m 技术的推广应用，它的发展也越来越为大家所关注。从目前的趋势来看， p d m 将会在以下几方面有较大的发展【2 】： ( 1 ) 应用系统的封装。一方面向用户提供符合标准的服务访问机制以利于二次开发 和系统集成，另一方面为实现最终的“p d m 使能部件 标准奠定基础。 ( 2 ) 基于w e b 技术的p d m 系统。在i n t e m e t 上的p d m 系统架构为企业产品开发提 供最佳的解决方案，以满足电子商务时代企业的需求，这是新一代p d m 技术的目标， 也是解决国内企业采用p d m 系统时所遇到问题的基础【3 j 。 ( 3 ) 面向对象技术的应用及信息模型的标准化。由于p d m 系统所要管理的数据类 型及数据模型的复杂性，要求系统有良好的开放性，采用o o 方法建立系统管理模型与 信息模型，并提供面向对象的建模工具与开发工具，支持用户的二次开发。另一方面， 如何实现p d m 系统信息模型的标准化并为不同系统之间信息交换提供方便成为当务之 急。 - 2 - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 ( 4 ) p d m 与m r p i i 的功能渗透。p d m 与m r p l l 分别服务于工程设计与生产制造， 二者之间通过相互集成，互为补充互相渗透，构成完整的企业信息系统。p d m 厂商首 先将工程b o m 与制造b o m 统一到p d m 系统中进行管理，同时将经营计划、生产计划 集成于p d m 系统中，而m r p i i 系统也在设法将p d m 系统的功能归入其中。 ( 5 ) 过程管理与配置管理功能的强化。为了适应产品设计与制造过程中复杂过程变 化的需要，各厂商开发出独立的工作流程管理模块，且功能不断变强，以满足工程更改、 并行化设计所必需的过程管理的需要。以配置管理为核心，将数据管理、工作流程管理 与变更控制集于一体，形成更为强大的p d m 系统。 ( 6 ) p d m 向企业级发展。对于大型企业来说，希望p d m 系统的功能覆盖整个企业 的经营范围，这时就需要有一个企业级的p d m 系统，包含一个核心的p d m 程序，通 过局部数据管理所包含的继承工具，将c a d c a m 、技术信息发布及软件工程等各个应 用系统连接起来，局部数据管理用来在其独立应用范围内提供数据访问服务。企业级 p d m 将具有更好的过程管理、更大范围的数据共享和产品配置管理等更复杂的功能。 ( 7 ) p d m 产品层次化、行业化和客户化的发展。p d m 系统的实施过程是一项复杂的 系统工程，不同规模、不同发展阶段的企业对p d m 系统有不同程度的需要；在各个行 业中，由于产品、生产方式、管理模式的不同，许多行业还有特殊的功能需要。 p d m 产品应当更好地支持客户化开发，对于从系统模型的改变、系统功能模块的 开发到系统配置的整个流程要有很好的支持。解决好这个问题才能真正完成p d m 技术 的用转化。 1 1 2 工作流管理系统的研究现状 工作流程管理技术在初期主要由工作流产品开发公司推动。在过去很长的一段时间 里，有关工作流程管理方面的研究主要由商品化的工作流程管理系统的开发商领导，只 是到了后来，许多大学和研究机构才开始参与对工作流程管理技术的研究，并取得了众 多的研究成果。这些研究成果主要围绕三个方面展开的。 ( 1 ) 工作流程的理论基础。包括工作流程管理系统的体系、模型与定义语言等的 研究。 ( 2 ) 工作流程的实现技术，包括工作流程的事务特征、各种先进软件技术的应用、 工作流程仿真。在这方面的研究工作的目标是提高工作流程管理系统的性能，尤其是提 高工作流程管理系统的可靠性及其在处理大规模复杂的、具有并行业务的流程方面的能 - 3 - 东北大学硕士学位论文第一章绪论 力。 ( 3 ) 工作流程技术的应用，包括工作流程实施技术在不同应用领域的应用方法、 应用软件集成等。在这方面研究的目标是发挥工作流程管理系统的优势，为解决具体应 用领域内的问题提供有效实现手段。 工作流程的研究成果推动了工作流程管理技术的研究、应用和发展。在工作流程管 理体系结构和模型定义上，国际工作流程管理联盟( 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 ，缩 写为w f m c ) 作了相当的工作，提出了工作流程参考体系结构、工作流程管理系统的互 操作接口、工作流程定义语言等一系列标准。在工作流程技术的实现上，国际知名研究 机构和大学分别作了大量的工作，形成许多比较著名的产品，如i b m 公司a l m a d e n 研 究中心研究开发的基于持久消息队列的分布式工作流程管理系统- e x o t i c a f m q m ； 佐治亚大学计算机系研究开发的具有自适应能力的工作流程管理系统m e t e o r ；由欧 洲五国合作开发的基于分布式主动数据库技术的工作流程管理系统w i d e ；以及德 国萨尔兰大学等研究机构开发的基于状态与活动图的工作流程管理系统- m e l l t 0 等。 工作流管理联盟虽然提出了一套工作流管理系统的标准，但工作流产品在实际应用 中存在许多不足，还需要开展相当多的工作。 ( 1 ) 缺乏互操作性。大多数工作流产品采用不同的开发技术来开发适合于不同行 业的工作流管理系统，产品之间互不兼容。 ( 2 ) 缺乏正确和可靠的并发控制机制。工作流实例在运行过程中，可能出现多个 活动同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上会相互重叠。为了保证系统正常 运行，必须进行访问的有效控制。 ( 3 ) 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 针对目前工作流产品存在的不足和信息技术、分布对象技术和w e b 技术的发展， 从技术与应用角度看，在今后一段时间内，工作流管理技术的研究及产品的主要发展方 向是： ( 1 ) 面向复杂企业应用的工作流管理系统。目前的工作流技术和产品难以支持复 杂的企业应用，对已有企业应用的集成能力也显然不足，因此，支持复杂企业应用和应 用集成的工作流管理系统将会得到充分的重视和长足的发展。 ( 2 ) 扩展工作流模型的描述能力。现有工作流系统的模型在企业应用中的描述能 力不足，主要反映在工作流模型的语义描述。在描述复杂过程时，描述能力不足和活动 属性的定义不够丰富。需要在进一步深入分析的基础上，丰富工作流模型的语义和活动 4 东北大学硕士学位论文 属性的定义。 ( 3 ) 代理技术与工作流管理技术的结合。代理技术与工作流技术都 广泛重视并得到长足发展的计算机软件技术，在分布对象技术的基础上， 流技术在灵活性方面的优势和代理技术在知识表达、事务处理、智能性能方面的优势， 将这两种技术进行有机结合，以工作流管理为基础，以代理技术为核心，将开发出具有 良好前景的应用软件产品。 ( 4 ) 内置到商用企业应用软件包中。在过去的几年里，为了使通用软件能够满足 客户提出的特别需要，很多公司将工作流技术引人到他们的产品中，使用户可以按照预 定的顺序调用这些产品的不同功能模块，满足本企业的特殊需求。 ( 5 ) 基于w e b 的工作流。随着w e b 技术的普及，基于w e b 的工作流技术将得到 充分的发展。工作流可以通过w e b 扩展到多个企业，并将实现多个基于w e b 的工作流 服务器之间的协同工作【4 】。 ( 6 ) 分布式工作流。经过几年的发展，工作流管理系统的结构已经由原来的只能 支持单一的工作组环境，发展到现在可以支持企业级( 甚至企业间) 的工作流环境。一 个工作流实例可以通过局域网、广域网分布在不同的服务器和客户端，而且服务器的故 障所造成的影响将被减少到最小。因而，大大提高了系统的可扩展性、实用性和管理能 力。 ( 7 ) 工作流模型的分析和仿真工具。目前，越来越多的用户要求能够对模型进行 评估和性能测试，仿真和性能监控工具的引人，将不可避免地成为新代工作流产品的 发展趋势。 1 2 课题来源及主要研究内容 1 2 1 课题来源 本课题来源于沈阳博华科技有限公司开发的p d m 项目，主要开发设计一个分布式 工作流管理系统。该系统主要功能包括过程建模、模型管理、流程监控及管理、任务处 理、任务管理等功能。该工作流管理系统既是p d m 系统的一个重要集成模块，也是一 个能够独立运行的管理系统。 1 2 2 论文主要研究内容 论文研究的主要内容是工作流管理系统的实现。主要包括以下几方面： ( 1 ) 工作流管理系统的总体设计。该部分内容包括系统模型的建立，系统模块的 5i 第一章绪论 作流管理系统的重要组成部 活动角色定义及相关数据定 实现，流程实例管理，任务 调度及执行，异常处理，历史信息管理。应用j a v a r m i 和j m s 技术实现分布式管理。 ( 4 ) 工作流客户应用。这部分主要实现客户端与工作流引擎之间的通信，用户在 客户端处理工作流引擎分配的任务。 ( 5 ) 系统集成。研究p d m 其他子系统的启动工作流的方法，并实现工作流执行其 他子系统的应用。 1 3 本章小结 本章首先介绍了产品数据管理系统和工作流管理系统的研究现状，接着介绍了课题 的主要来源，最后提出了论文研究的主要内容。 6 东北大学硕士学位论文 第二章p d m e j | ，ji v _ ，i 一1 r 一一 2 1p d m 的基本概念 p d m 是以软件技术为基础，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 明确定位于面向制造企业，以产品为管理的核心，数据 ( 电子文档、数字化文件、数据库记录等) 、过程( 工作流程和更改流程) 和资源( 用 户与应用工具等) 是管理信息的三大要素【5 1 。 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 信息组织和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 理系统( 如管理信息系统、物料管理系统、项目管理系统) 的关键所在。静态的产品结 构管理主要体现在数据的管理，而动态的管理主要是指产品开发的过程管理，即工作流 管理。 p d m 继承并发展了计算机集成管理等技术的核心思想，在系统工程思想的指导下， 用整体优化的观念对产品设计数据过程进行描述，规范产品生命周期管理，保持产品数 据的一致性和可跟踪性。核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。 p d m 系统是一个软件框架，它能使企业有效地管理产品开发过程中所有与产品相 关的数据。p d m 系统可以帮助企业设计、修改、跟踪一个进程中的产品设计，及时、 方便地找出与产品有关的数据。从产品开发的过程来看，p d m 系统可协调诸如设计、 审查、批准、变更以及产品发布等过程事件【6 】。 2 2p d m 系统的体系结构 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 s 或b s 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。同 时采用面向对象的设计方法为开发基于网络的数据操作接口模块提供支持和底层服务， 并提供产品事件组织管理功能和用户前端软件工具集，实现产品全生命周期的信息管 理，协调工作流和项目的进展【7 1 。为了达到对产品生命周期内的所有与产品定义相关的 数据进行有效的管理，一个典型的p d m 系统体系结构包括四个层次如图2 1 所示。 第一层是系统支持层。系统支持层支撑系统的运行，主要包括软硬件平台及面向对 象的核心架构。系统层包括异构硬件平台、网络协议、操作系统和数据库系统等，提供 了网络状况下数据的存取以及应用程序运行所必需的各种环境。网络通信及协议负责解 - 7 - 统介绍 环境下 数据库 图2 1p d m 系统的体系结构 f i g 2 。1s t r u c t u r eo fp d ms y s t e m 第二层是核心模块层。该层的功能是将不同的应用软件程序对产品数据的处理要求 进行中间转换，转换成系统模块可以接受的信息指令。换句话说，就是将功能模块层对 产品数据处理的结果转化为进行工程数据库存储、修改和操作要求的标准s q l 指令。 实际上，该层是功能模块层和系统支持层之间的缓冲层，使得应用软件和工程数据库的 关联性减小，为p d m 系统连接不同的数据库系统提供可能。 第三层是功能模块层。根据p d m 的管理目标，在企业p d m 系统中的设计流程环 节相应的功能模块分为两类。一类是基本功能模块，包括人员管理、产品结构管理、工 作流程管理和通讯模块。人员管理具体又分为人员登录、人员查询和更新以及权限管理。 产品结构管理分为图档管理、版本管理及b o m 管理。工作流程管理分为项目管理、设 计活动管理及任务管理。通讯模块分为信息发送和信息接收，此模块负责系统人员进行 信息传递。另一类是系统管理模块，包括系统管理和工作环境管理。系统管理主要是针 对系统管理员如何维护系统，确保数据安全与正常运行的功能模块。工作环境管理主要 是保证各类不同的用户能够正常地、安全地、可靠地使用p d m 系统，既要方便、快捷， 又要安全、可靠。该模块实现了人员管理( 人员申请和更新) 、数据备份及库更新、数据 库管理等工作。当然，这一层也包括与这些功能相关的应用软件层，如文字处理软件、 表格软件、c a d c a e 软件及c a p p 软件等。 第四层是用户层，包括开发工具层和界面层。各种不同的用户界面是用户与系统之 - 8 户 东北大学硕士学位论文 间的接口，包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等。通过用 现用户所关心的产品数据信息，并且可以获取用户的输入数据。 的数据库系统都建立在计算机的操作系统和网络系统的平台上， 的应用软件，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a t 、文字处理、 音像转换等等。基于w e b 的p d m 系统应用w e b 技术和a c t i v e x 用软件和p d m 系统集成，为用户提供了友好的用户界面，成为 2 3p d m 系统的主要功能 p d m 系统为企业提供了管理和控制所有与产品相关的信息 机制和功能，覆盖了产品生命周期内的全部信息。p d m 依据全局信息强调共享的观点， 扩大了产品开发建模的含义，其范围已包括资源( 含人力) 配置、生产制造、计划调度、 采购销售、市场开发等方面。p d m 系统能够实现分布式环境中的产品数据共享，为异 构计算机环境提供一种集成的应用平台，主要包括以下几个功能：电子仓库( d a t a v a u l t ) 或称电子资料室、项目管理、产品配置管理( p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 或称产品 结构管理、文档管理( d o c u m e n tm a n a g e m e n t ) 、工作流程管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 、 权限管理、分类与查询管理、电子协作通讯和版本管理等如图2 2 所示。这些功能是相 辅相成、相互联系和依赖的。 j l 管用 淹程管理 权限荐理 产乩皑镫伶愿 i 乜r 瓷科窀 乜r 协f ；邋 r 文托铃理 分炎0 ah o 竹理 版本2 理 图2 2p d m 系统的主要管理功能 f i g 2 2m a i nf u n c t i o no fp d ms y s t e m ( 1 ) 电子资料室 电子资料室( d a t av a u l t ) 是p d m 的核心，它一般是建立在关系型数据库如o r a c l e 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 库之上的相关联的文本型记录，用户可以利用电子资料室来管理存储于异构介质上的产 品电子数据文档，如建立复杂数据模型、修改与访问文档、建立不同类型或异构的工程 数据( 包括图形、数据序列和字处理程序所产生的文档等) 之间的联系，实现文档的层 次与关联控制、封装管理应用系统( 如c a d ，c a p p 、字处理软件、图像管理与编辑等) ， 9 第二章p d m 系统介绍 品数据为核心的信息共享【9 j 。 权限控制来保证产品数据的完整性，面向对象的数据组织方式能够 访问，实现信息透明、过程透明。 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 安装版本以及文档的物理位置等信息。它为p d m 控制环境和外部 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 迅速无误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。 ( 2 ) 项目管理 现代工程设计逐步趋向复杂化，能否合理地配置资源是工程设计成败的关键之一。 要合理配置资源，首先要掌握当前资源的配置状况。项目管理能够进行工程项目分类管 理、制定项目规划和计划、实现工作任务的监视和控制，为管理者提供实时的项目动态 信息和统计决策依据。通过p d m 系统的项目管理模块，可以将个产品开发项目及其 有关的数据结构化为一个面向对象的项目模型，利用这个模型，可以确保对项目进行全 面的监视和控制。 对于复杂任务结构的项目，可以利用专业应用软件来建立过程模型，借助于专用接 口将模型化的任务结构导入到p d m 系统中。 ( 3 ) 产品配置管理 产品配置管理( p r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ) 以电子资料室为底层支持，以材料 清单( b i l lo fm a t e r i a l ，简称b o m ) 为其组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文 档联系起来，对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理，产品对象之间的联系不 仅包括产品、部件、组件、零件之间的装配联系，而且包括其它的相关数据，如制造数 据、成本数据、维护数据等。产品配置管理能够建立完善的b o m 表，并实现产品版本 控制，高效、灵活地检索与查询最新的产品数据，实现产品数据的安全性和完整性控制 【l o 】 o 产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配 置，并且对应不同阶段的产品定义，生成相应的产品结构视图，如设计视图、装配视图、 工艺视图、采购视图和生产视图等。 ( 4 ) 文档管理 p d m 系统中的文档管理取代了人工方式的档案管理，使用户可以方便、快捷、安 1 0 t 东北大学硕士学位论文 g - - 章p d m 系 - - _ 一 统介绍 数据文 都是文 全的存取、维护及处理各种有关产品的文档，如从设计阶段产生的c a d 图纸的 件、3 d 实体造型的数据文件、c a e 的分析报告，到流程管理的各种相关文件， 档管理的对象。文档管理功能主要包括三个方面： 归档管理 归档管理是对文档进出电子仓库进行管理。它主要包括归档( 检入) 、提档( 检出) 以及对这些操作的安全性管理。 文档检索 这是p d m 系统为用户提供的快速查询手段之一。系统提供了一种与产品结构直接 相关的文档管理方式，用户可以根据产品结构树上的节点来查询相关文档，这样就使用 户直接、全面地了解产品及零部件的各种数据和文档。 文档处理 文档处理包括查看与批注、文件格式转换等。在p d m 系统中，一般应支持对多种 格式文件的可视浏览，支持对某些c a d 系统原始文件的审阅，并可使用户在这些图形 文件上作红线批注，如以文字注释或以图形方式圈点等【1 1 1 。 ( 5 ) 工作流程管理 工作流管理主要是设计审批流程管理。在长期的生产时间中，每个企业都已经形成 了自己的产品研制工作流程。一般产品设计包括设计、校对、标准化检查、会审和批准 等阶段。工艺设计过程包括设计、校对和批准阶段。 在产品的整个生命周期内，无论从主题出发，还是从某一局部环节开始，都需要经 过若干不同的工作过程，每一个工作过程都包含着不同的内容、不同性质的工作，只有 经过不同的工作过程，产品数据才能不断地产生和完善，最终成为有效的、用于指导生 产和支持维修服务的产品数据。 ( 6 ) 分类与查询管理 p d m 系统需要管理大量的数据，为了较好地建立、使用与维护这些数据，p d m 系 统提供了快速方便的分类技术。它与面向对象的技术相结合，将具有相似特性的数据与 过程分为一类，并赋予一定属性和方法，使用户能够在分布式环境中高效地查询文档、 数据、零件、标准件等对象。分类功能是实现快速查询的支持技术之一。常用的分类技 术有：使用智能化的零件序号、成组技术、检索技术和零件建库技术等。 分类管理是将全厂生产的所有零件按其设计和工艺上的相似性进行分类，形成零件 族。每一零件族中诸零件具有相似的设计和制造特性，为提高单件、小批量生产的经济 1 】 m 属性编码过虑器的功能。 ( 7 ) 权限与版本管理 权限管理功能为参与产品开发的人员设定了不同的产品数据操作的权力，以确保产 品数据的安全性和开发工作的保密性。 版本管理功能使得用户可以得到产品开发历史上每个版本的产品数据，以实现产品 开发的继承性。 ( 8 ) 电子协作通讯 电子协作用于支持分布式工作环境下的产品开发人员之间的协同工作。如用电子邮 件进行通讯。设计过程的参与者可以通过电子邮件获取工作任务、更改定单信息、校对 审核信息，并在与其相关的数据发生状态变化时及时得到通知。 2 4p d m 系统中的工作流管理 p d m 系统的工作流程管理面对的是产品的全生命周期，产品数据从生成到报废是 一个有序的状态集，其中的状态如概念生成、设计、审批、发放、生产、试用、变更、 投放市场及报废等，构成了产品数据的生命周期。宏观上这是一个流程，每个状态都可 能是它的一个步骤；微观上每个步骤也是一个流程，也可以包含一系列步骤( 活动) ， 这些活动的最终目的是将产品从当前状态转移到下一个状态。在p d m 系统中，经常把 这种微观上的流程( 代表业务过程) 管理视为工作流管理。 数据对象从一个生命周期状态变换到下一个生命周期状态应进行的操作以及处理 规则构成工作流的活动( 任务) ，因此： ( 1 ) p d m 系统的工作流管理的首要功能是活动管理，主要管理的是何人在何时 用何种权限对何种数据对象进行何种操作，又对何种数据对象产生何种影响。 在进行产品设计时，设计人员经常要创建新的或编辑修改旧的数据对象，这就要维 护数据的版本，保证不同角色能在需要的时候所得到的数据的正确性，同时产品设计的 - 1 2 - ， t 东北大学硕士学位论文第二章p d m 系统介绍 下游设计者也需要上游数据的合适版本，诸如此类的数据访问应在工作流模型定义中给 予准确的描述。 ( 2 ) p d m 系统的工作流管理的另一个重要功能是对工程变更管理的支持。工程 变更是生产过程中频繁出现的重要事件，需要有规范的过程约束和控制机制，利用工作 流管理可以实现工程变更的顺利执行。 ( 3 ) p d m 系统的工作流管理也将支持设计数据的审批流程。 p d m 系统与工作流管理的集成有两种方式，一种方式是直接将工作流管理做为 p d m 系统的功能模块，另一种是应用第三方的嵌入式工作流引擎。目前绝大多数商用 p d m 产品都自行开发了工作流管理模块。由于技术及商业利益等因素，流程互操作还 有很大的局限，也影响了产品的协同开发，不过w f m c 和b p m i 正在进行这方面的研