產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)管理產(chǎn)品生命周期內(nèi)的零部件、產(chǎn)品以及相關(guān)文檔等設(shè)計(jì)對象產(chǎn)生和變更的整個歷程。可以說PDM是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)過程的一個平臺，由于版本產(chǎn)生于設(shè)計(jì)過程中，因此PDM必然對版本管理提供強(qiáng)有力的支持。實(shí)際上，版本管理是PDM系統(tǒng)的一個重要功能，版本管理融人到PDM的其他功能模塊中，利用PDM這個產(chǎn)品數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)過程管理平臺來實(shí)現(xiàn)有效的版本管理是本文研究的主要內(nèi)容。
一般而言，版本管理模型大致有以下三種：線性版本管理模型、樹型版本管理模型、有向無環(huán)圖版本管理模型，線性模型是一種最簡單的模型，它以版本產(chǎn)生的先后次序按序排列，在線性模型中，所有版本都是一種先后關(guān)系，但是在實(shí)際中可能出現(xiàn)并列的兩個版本。樹型結(jié)構(gòu)版本模型可以區(qū)分由于設(shè)計(jì)方案的不同而產(chǎn)生的可替換并列版本。樹型版本模型中版本樹的一個特定路徑反映了一個設(shè)計(jì)對象的版本修訂過程，不同路徑反映了不同的可選方案的繁衍過程。樹型模型雖然能區(qū)分重新設(shè)計(jì)的替換版本和修訂版本，但是無法描述多個版本合并生成新版本的情況。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過程中，有時要把多個版本融合成一個新版本，這就需要用有向無環(huán)圖作為描述模型，產(chǎn)品版本演變的有向無環(huán)圖反映了版本之間的導(dǎo)出與融合關(guān)系，可供產(chǎn)品設(shè)計(jì)者進(jìn)行版本跟蹤。模型中每個節(jié)點(diǎn)可以是產(chǎn)品或零部件，產(chǎn)品和零部件又都具有自己的結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點(diǎn)展開后可得到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，而樹中的每個節(jié)點(diǎn)的版本演變也可以用有向無環(huán)圖來表示。
1 PDM中的版本組織
1.1 文檔和零部件
PDM所管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要有兩種：文檔和零部件，其中產(chǎn)品也被當(dāng)作特殊的零部件。文檔是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一種直觀表現(xiàn)形式和常見載體。在PDM系統(tǒng)中，文檔分兩部分：描述文檔的電子文件和文檔的相關(guān)屬性項(xiàng)（如編號、名稱，設(shè)計(jì)者，創(chuàng)建日期等)。企業(yè)借助各種工具軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及信息處理，其結(jié)果一般以電子文檔的形式存儲。這些文檔各自獨(dú)立存在，而且只能由特定的工具軟件進(jìn)行處理；從工程意義上來講，這些電子文檔又是緊密聯(lián)系的。如描述同一產(chǎn)品的各（AI)圖形，它們從不同層次描述產(chǎn)品，描述同一零件的圖紙、工藝文件及說明書針對的都是同一對象。因此，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品本身的特點(diǎn)統(tǒng)一管理與產(chǎn)品相關(guān)的文檔以及這些文檔之間的相互關(guān)系。
零部件是對具體零件、部件的總稱。產(chǎn)品是由零部件構(gòu)成的，零部件最終需要通過文檔來描述。零部件還包括相應(yīng)的屬性集以及部件結(jié)構(gòu)。它反映了組成產(chǎn)品的各實(shí)際零部件的裝配關(guān)系。以產(chǎn)品為根節(jié)點(diǎn)將其展開、就得到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。
1.2 PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織
文檔版本的產(chǎn)生是由于對設(shè)計(jì)的修改或同一對象的不同設(shè)計(jì)。文檔版本既可以是一個單獨(dú)存在的文檔，也可以僅僅是與前導(dǎo)版本相比有差別的部分。PDM中將文檔版本之間的關(guān)系用有向無環(huán)圖來表示，同一個版本既可以產(chǎn)生多個新版本，多個版本也可以合并產(chǎn)生一個新版本。有向無環(huán)圖不僅可以區(qū)分不同設(shè)計(jì)方案和修改之間的差別，而且還支持版本合并和變更歷史的歷史信息。
零部件版本描述可用于制造的具體對象，而對這些對象的描述叉是通過文檔進(jìn)行的，因此零部件（設(shè)計(jì)對象）通過零部件版本與文檔建立了緊密關(guān)系。圖1表示了零部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)）、零部件內(nèi)部的版本關(guān)系、零部件版本與文檔的引用關(guān)系以及文檔的版本關(guān)系，零部件的版本管理與文檔類似，但比文檔復(fù)雜。因?yàn)榱悴考税枋鏊奈臋n以外，還具有結(jié)構(gòu)和屬性等特殊信息。文檔版本變化必然引起零部件版本變更，但零部件的版本變化并不一定產(chǎn)生新版本的文檔。從圖l看出，PDM所管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)對象主要有兩種：文檔和零部件，作為PDM中基本產(chǎn)品數(shù)據(jù)的文檔通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建立了有機(jī)聯(lián)系。
圖1 PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織
在PDM系統(tǒng)中一般以版本產(chǎn)生的先后次序來管理設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的版本。當(dāng)產(chǎn)生新版本時，系統(tǒng)自動賦予一個版本號。在一個文檔或零部件內(nèi)部，版本號是唯一的。版本號反映了版本產(chǎn)生的時間順序以及版本之間的淵源關(guān)系。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的某一時刻，PDM系統(tǒng)中有且只有一個共享版本是當(dāng)前版本。當(dāng)前版本用于描述當(dāng)前系統(tǒng)中正在設(shè)計(jì)、修改或使用的版本。在文檔和零部件的眾多版本中、又可分為有用版本和無用版本。無用版本是指設(shè)計(jì)失敗，不再有用的版本，這類版本可以從系統(tǒng)中予以刪除，但為了給后來的設(shè)計(jì)提供參考，一般予以保留。
1.3 部件結(jié)構(gòu)中的版本傳播與變遷
如圖2所示，如果一個部件A的兩個不同的子部件B和C分別產(chǎn)生了一個新版本，那么在傳播變遷的過程中，部件A可能會產(chǎn)生多個新版本，這是因?yàn)锽、C的任意兩個版本的組合都可以導(dǎo)致B的一個新版本出現(xiàn)。但是有些版本組合是沒有意義的，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可能將不同零部件的幾個版本納入一個集合。當(dāng)新版本產(chǎn)生時、只有在同一版本組中的版本組合才有意義。由圖2可知，B的版本l與C的版本l組臺生成了A版本l，B版本2與C版本2組合生成A版本2。圖2僅僅描述了單一層次的版本傳播，在一個復(fù)雜部件的設(shè)計(jì)過程中，最底層零部件的版本變化最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)樹中的根結(jié)點(diǎn)本身的版本變化。在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須為版本的傳播變遷制定相應(yīng)的傳播規(guī)則，或者由設(shè)計(jì)人員交互生成新的版本。
圖2 版本的傳播變遷
2 PDM流程與版本變遷
2.1 PDM版本分類
設(shè)計(jì)過程是設(shè)計(jì)對象由一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)遷移的過程。設(shè)計(jì)對象的版本以及版本狀態(tài)反映設(shè)計(jì)過程的變遷，在PDM的工作流程管理中，版本具有四種狀態(tài)：工作狀態(tài)、提交狀態(tài)、發(fā)放狀態(tài)和凍結(jié)狀態(tài)，對應(yīng)的版本稱之為工作版本、提交版本、發(fā)放版本和凍結(jié)版本。
a.工作版本。工作版本是處于設(shè)計(jì)階段的版本，是在設(shè)計(jì)者私有工作區(qū)中正在進(jìn)行設(shè)計(jì)的版本，是還不能實(shí)用的或還沒有配置好的版本，因此它是當(dāng)前設(shè)計(jì)者私有的，其他用戶不能訪問。工作版本常駐在一個私有數(shù)據(jù)庫中，并避免被其他對象引用，工作版本通常由用戶的初始設(shè)計(jì)產(chǎn)生，也可以由其他版本導(dǎo)出，例如從凍結(jié)版本、提交版本以及其他工作版本均可以導(dǎo)出新的工作版本。
由不同來源導(dǎo)出的工作版本包含不同的含義。由一個初始的工作版本導(dǎo)出的新工作版本可能對應(yīng)不同的方案設(shè)計(jì)、不同的造型設(shè)計(jì)或不同的材料設(shè)計(jì)等等；由凍結(jié)版本導(dǎo)出的工作版本可能是不滿足約束條件要求或?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改時產(chǎn)生的；由提交版本導(dǎo)出的工作版本通常意味著從原有設(shè)計(jì)出發(fā)，產(chǎn)生新的改型設(shè)計(jì)，或在新設(shè)計(jì)中使用原設(shè)計(jì)的某些部分設(shè)計(jì)以加快設(shè)計(jì)周期，減少重復(fù)性的設(shè)計(jì)過程。
b.提交版本。提交版本是指設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，需要進(jìn)行審批的版本，此時還未生效，提交版本存于公共數(shù)據(jù)庫中，不允許刪除和更新。提交版本只供設(shè)計(jì)和審批人員共享，其他人員可以參閱但是不能引用。
c.發(fā)放版本。提交版本通過所有的校對和審核人員在線審核、批準(zhǔn)后，提交版本變?yōu)榘l(fā)放版本。在校對審核過程中，任何校對審核人員都可否定，從而使校對審核過程掛起。提交版本重新回到工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)后可以再次申請校對審核。直到完成校對審核，才能進(jìn)行發(fā)放處理，發(fā)放版本即為生效的版本，版本一旦發(fā)放，對它的修改就被禁止，發(fā)放版本存于發(fā)放庫中，這時不僅對其他設(shè)計(jì)人員，即使發(fā)放版本的設(shè)計(jì)者也只能查詢，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，但是不能修改。
d．凍結(jié)版本。凍結(jié)版本是設(shè)計(jì)達(dá)到某種要求，在一段時間內(nèi)保持不變的版本。提交版本是審批過程中的一種凍結(jié)版本，發(fā)放版本也可看作是一種凍結(jié)版本。
上述幾種版本狀態(tài)的轉(zhuǎn)換如圖3所示。設(shè)計(jì)者私人工作區(qū)中的工作版本只能由設(shè)計(jì)者個人進(jìn)行修改、更新、刪除等操作，同時設(shè)計(jì)者有權(quán)從項(xiàng)目庫和公共庫中提取凍結(jié)版本和提交版本，并由此導(dǎo)出工作版本，但不影響原來的凍結(jié)版本和提交版本。但是要將工作版本提升為凍結(jié)版本或提交版本必須具有相應(yīng)權(quán)限的人員才能進(jìn)行，提交版本經(jīng)過一定的發(fā)布流程之后成為發(fā)放版本。若要對提交版本和發(fā)放版本進(jìn)行修改，必須啟動工程變更流程。
圖3 基于PDM的版本狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
2.2 基于PDM設(shè)計(jì)流程的版本管理
產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是一個動態(tài)變化的過程。從開始設(shè)計(jì)到最后投入使用，每個設(shè)計(jì)版本都會經(jīng)歷若干階段。在工作流程中，每個設(shè)計(jì)版本都會分別對應(yīng)某一工作狀態(tài)。不同狀態(tài)的版本具有不同的使用控制權(quán)限。在PDM系統(tǒng)中，無須人工于預(yù)版本的狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員開發(fā)新產(chǎn)品，每當(dāng)保存他的開發(fā)工作時，就會建立產(chǎn)品的新版本。這個版本是他繼續(xù)工作的起點(diǎn)，稱為工作版本，工作版本是可以修改的。開發(fā)工作完成后，版本不再變化了，可以把工作版本凍結(jié)，以防修改，也可在凍結(jié)版本的基礎(chǔ)上開始工作，但是必須在工作區(qū)中建立凍結(jié)版本的副本。
通過版本管理可以對設(shè)計(jì)流程進(jìn)行追溯。在整個設(shè)計(jì)過程中，同一個設(shè)計(jì)對象要經(jīng)歷許多次修改和狀態(tài)改變。設(shè)計(jì)人員希望能夠隨時訪問或查看對象的先前狀態(tài)（版本)。開發(fā)新產(chǎn)品的過程是重復(fù)的活動或邊試探邊改進(jìn)的過程，根據(jù)產(chǎn)品的生命周期和開發(fā)計(jì)劃，有組織地實(shí)施改進(jìn)，每次反復(fù)都會導(dǎo)致設(shè)計(jì)對象新版本的產(chǎn)生。每個設(shè)計(jì)階段的輸出可能是全部結(jié)果的一部分，也可能是設(shè)計(jì)的中間結(jié)果。設(shè)計(jì)者希望保留設(shè)計(jì)過程中不斷改進(jìn)的中間結(jié)果，以便在以后的設(shè)計(jì)步驟中發(fā)現(xiàn)這些結(jié)果不符合要求，可再返回到此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。事實(shí)上，在整個設(shè)計(jì)過程中，PDM系統(tǒng)中都保留著設(shè)計(jì)的歷史過程和中間結(jié)果，并可以對設(shè)計(jì)歷程進(jìn)行追溯。
圖4是簡單的設(shè)計(jì)流程示倒，從圖中可知設(shè)計(jì)版本狀態(tài)的變遷。
圖4 PDM中的設(shè)計(jì)流程
基于PDM的版本管理反映了產(chǎn)品的整個設(shè)計(jì)流程，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程分為不同的設(shè)計(jì)階段。這些設(shè)計(jì)階段和他們之間的相互關(guān)系形成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期。每個設(shè)計(jì)過程都不是線性的，都需要經(jīng)歷多次反復(fù)，每一設(shè)計(jì)階段必須經(jīng)過評審和試驗(yàn)，確保設(shè)計(jì)的合理性和正確性。然后經(jīng)過有關(guān)負(fù)責(zé)的審核批準(zhǔn)，最后形成正式版本，才能發(fā)放。
3 配置中的版本選擇與版本引用
3.1產(chǎn)品配置中的版本選擇
產(chǎn)品配置管理是PDM系統(tǒng)的重要功能。版本管理是產(chǎn)品配置的基本工具，產(chǎn)品是由指定版本的零部件組合而成，通過各種零件以及零件的各種版本配置得到不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品對象的版本不斷變化。在產(chǎn)品配置中使用的版本必須是發(fā)放版本，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中為了充分考慮加工條件和用戶需求的不同，往往會同時設(shè)計(jì)多個版本。在制造部門，由于某種原材料的短缺、加工條件，供貨周期等條件的限制，實(shí)際用于制造的零部件并非都是采用同一個版本，而選擇一個加工成本、交付時間等符合當(dāng)前實(shí)際條件的設(shè)計(jì)版本，這樣產(chǎn)品配置就會根據(jù)條件動態(tài)改變。
產(chǎn)品配置生成過程中，零部件版本的選擇是很重要的一環(huán)。一般根據(jù)版本有效性來進(jìn)行配置。有效性作為設(shè)計(jì)對象版本的一個屬性，描述了版本的有效范圍，版本存在多種有效性，例如生產(chǎn)日期有效性、系列號有效性以及制造地點(diǎn)有效性等等，有效性有著廣泛的應(yīng)用范圍，通過它可以確定具體版本是否有效。某一個零部件可能有多個版本，但是不同版本的適用范圍和地點(diǎn)是不同的。在實(shí)際配置過程中可以為下同的版本設(shè)置有效性規(guī)則，從而得到正確的產(chǎn)品配置。
3.2 版本的靜態(tài)引用和動態(tài)引用
在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中，相鄰兩層的零部件之間以part of關(guān)系組成層次結(jié)構(gòu)，上級零部件的版本引用下級零部件的某個版本�？蓪⒅赶蛱囟悴考姹镜囊梅Q為靜態(tài)引用，而把指向零部件的引用稱為動態(tài)引用或者非精確配置。動態(tài)引用假設(shè)零部件之間的part of關(guān)系是確定的，但零部件的具體版本未知。
如圖5所示，假定轎車由底盤和發(fā)動機(jī)構(gòu)成，轎車共有三個版本。版本A只知道轎車是由底盤和發(fā)動機(jī)組成的，從轎車到底盤和發(fā)動機(jī)的版本引用是動態(tài)的，并沒有規(guī)定具體底盤和發(fā)動機(jī)的版本。因此，版本A是非精確配置。轎車版本B指向底盤（動態(tài)引用）以及發(fā)動機(jī)的版本2。轎車版本C對底盤和發(fā)動機(jī)的引用都是靜態(tài)引用，是精確配置。
圖5 產(chǎn)品配置中版本的動態(tài)引用和靜態(tài)引用
有些情況下，不能精確地描述配置，采用版本動態(tài)引用，以便適應(yīng)各種特殊要求。采用動態(tài)版本引用可以在part of層次的較高級上保持較低的版本號，在實(shí)際生產(chǎn)時，必須將版本的動態(tài)應(yīng)用轉(zhuǎn)換為靜態(tài)引用，為此可以引人配置條件，當(dāng)激活配置條件時，每一類配置條件包含動態(tài)引用與實(shí)際版本號的聯(lián)系。當(dāng)配置條件中沒有規(guī)定特定版本時，版本號就由當(dāng)前版本來替換。產(chǎn)品配置中的動態(tài)引用通過配置條件而具體化。
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本文標(biāo)題：基于PDM的版本管理研究
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