1 引言

    隨著企業(yè)信息化、計算機網(wǎng)絡(luò)化、市場的多元化，客戶需求的多元化使得制造企業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)，特別是隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，市場競爭的全球化已不可避免。為了提升企業(yè)競爭力，制造企業(yè)競相引進了CIMS系統(tǒng)，隨著各種信息工具的使用、各種電子文檔數(shù)據(jù)海量增長，形成了一個個的CAX信息化孤島。80年代后，提出了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(“PDM”即Product Data Management)，為此問題的解決提供了一個很好的解決方案。

    對于一個企業(yè)尤其是制造企業(yè)，PDM系統(tǒng)的實施將為企業(yè)帶來很多好處，主要包括：

    (1)縮短企業(yè)產(chǎn)品的上市時間；

    (2)無論設(shè)計效率還是生產(chǎn)效益都會得到提高，從而降低成本；

    (3)避免錯誤，提高設(shè)計與制造的準(zhǔn)確性；

    (4)積累知識，使數(shù)據(jù)得到完整保護；

    (5)更好地控制項目、管理工程變更。

    加快企業(yè)設(shè)計產(chǎn)品進度，提高響應(yīng)市場變化的敏捷性，向全面質(zhì)量管理邁進重要的一步。在我國，現(xiàn)有市場已經(jīng)有很多PDM軟件，但各PDM軟件提供商都從自身對產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理解去設(shè)計軟件，每種軟件的功能也不一樣，很難同時適應(yīng)各個制造企業(yè)的需求。因此很多企業(yè)都采用定制開發(fā)的方式實施各自的圖檔管理系統(tǒng)和PDM管理系統(tǒng)。這樣在系統(tǒng)升級時往往丟棄原有系統(tǒng)，再重新使用新的系統(tǒng)，原有的系統(tǒng)和應(yīng)用經(jīng)驗也隨之丟棄，這樣浪費了企業(yè)原有的經(jīng)驗積累和資金投入，而且對于廣大中小企業(yè)PDM的實施是一個從小到大，不斷擴展的過程，為了有效利用有限的資金和技術(shù)積累，迫切的需要一種較好的PDM系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。

    基于PDM系統(tǒng)集成框架和“PDM集成”的核心哲理，充分考慮企業(yè)的需求，特別是中小企業(yè)的需求，投資小，見效快，系統(tǒng)使用方便，維護簡單，具有多種接口，易于擴展，系統(tǒng)有很好的開放性。面向2l世紀(jì)多品種小批量個性化需求的新市場，要求企業(yè)制造和組織具有很高的靈活性和響應(yīng)市場的敏捷性，本文提出從實現(xiàn)圖檔管理系統(tǒng)開始，逐步升級進化成為具有管理動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)能力的PDM系統(tǒng)，并在這一思想指導(dǎo)下設(shè)計和實現(xiàn)了圖檔管理系統(tǒng)。

    為避免以上兩種方法的缺點，我們提出了分層遞進的方法，提供一種中小企業(yè)可以根據(jù)自己的情況分不同的階段去實施的PDM系統(tǒng)，使中小企業(yè)能快捷方便的分階段一步一步去實施，具有很好的易實現(xiàn)性。

2 企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫分層模型

    在企業(yè)數(shù)據(jù)中有各種不同的數(shù)據(jù)，包括：電子文件、CAD二維圖、CAD三維圖、工藝文件等，這些數(shù)據(jù)由不同的部門產(chǎn)生與保存，需要進行整體管理。這就需要企業(yè)建立數(shù)據(jù)庫，通過一定的規(guī)范對數(shù)據(jù)進行處理。可以用分層模型對數(shù)據(jù)倉庫加以描述。分層模型分為三層：底層為數(shù)據(jù)倉庫服務(wù)器，中間層負(fù)責(zé)所有物理數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間的交互，即數(shù)據(jù)庫管理程序，用于控制系統(tǒng)的操作。應(yīng)用層在最上層，放置系統(tǒng)的應(yīng)用程序，進行數(shù)據(jù)處理(見圖1～圖2)。

圖1 三層數(shù)據(jù)倉庫模型

圖2 遞增進化數(shù)據(jù)倉庫模型

    分層遞進PDM系統(tǒng)及系統(tǒng)對像分層模型(見圖3～圖4)。各管理子系統(tǒng)能單獨在各自部門工作，而不會影響其它子系統(tǒng)的功能。各部門管理系統(tǒng)之間不直接進行數(shù)據(jù)交換，通過PDM系統(tǒng)接口統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)交換，這樣保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性，真正實現(xiàn)了3C系統(tǒng)和ERP等高層決策管理系統(tǒng)的集成。

圖3 分層遞進PDM系統(tǒng)模型

圖4 分層遞進PDM系統(tǒng)對象分層模型

    2.2 分層遞進方法

    基于以上分層遞進的數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建模型的PDM系統(tǒng)設(shè)計方法，PDM管理系統(tǒng)構(gòu)建在多層數(shù)據(jù)倉庫之上，集成所有部門異構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一管理。定義分層遞進規(guī)則為模塊加載和集成，以接口方式集成。首先在設(shè)計部門實現(xiàn)圖檔管理系統(tǒng)，作為PDM系統(tǒng)的一個模塊，并設(shè)計好集成的接口；在此基礎(chǔ)上實施其它部門與產(chǎn)品生命周期有關(guān)的數(shù)據(jù)管理、人員管理、工作流管理等模塊，逐步升級進化，通過PDM提供的接口進行模塊集成，構(gòu)建企業(yè)PDM管理系統(tǒng)；最后開發(fā)PDM外部接口(網(wǎng)絡(luò)接口)通過外部接口盟主企業(yè)集成管理其它聯(lián)盟企業(yè)的PDM系統(tǒng)，統(tǒng)一進行任務(wù)調(diào)度、資源配置、人員管理、財務(wù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和工作流管理，組成面向敏捷制造的PDM系統(tǒng)。其模型(見圖5)。其中虛線部分為通過外部接口集成的動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)PDM系統(tǒng)。去掉虛線部分為通過內(nèi)部接口集成的企業(yè)PDM系統(tǒng)。

圖5 分層遞進PDM實施模型

3 分層遞進若干關(guān)鍵技術(shù)

    3.1 面向?qū)ο蟮募夹g(shù)

    利用面向?qū)ο蟮木幊?OOP)技術(shù)，把PDM所管理的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的過程分開，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)對于PDM系統(tǒng)是透明的。如PDM系統(tǒng)的權(quán)限管理中，把權(quán)限定義為一個類，并且定義各種權(quán)限的包含關(guān)系，給每個權(quán)限定義一個值，這樣權(quán)限的定義和管理就分開了，當(dāng)用戶的權(quán)限定義更改以后，只要改變權(quán)限的值就能滿足用戶的要求，而程序的其它代碼不必改變。在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)源的連接之間定義一個接口類，封裝了連接的屬性，這樣把數(shù)據(jù)源和連接數(shù)據(jù)庫分開，當(dāng)用戶數(shù)據(jù)源改變時只要更改連接屬性。利用面向?qū)ο蟮腛OP技術(shù)在要管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)之上封裝了一個管理數(shù)據(jù)的對象層，管理層的對象及其方法與底層數(shù)據(jù)之間通過管理對象層提供的接口進行數(shù)據(jù)的交換。這樣系統(tǒng)的容易集成，容易擴展升級。

    3.2 分布式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)

    PDM系統(tǒng)要對分布于不同地域的動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行管理，即使用遠程分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對分布在遠程的各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一建模，基于統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享。

    3.3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

    為了提高管理決策的準(zhǔn)確度和響應(yīng)市場的敏捷性，PDM管理系統(tǒng)中應(yīng)用預(yù)測挖掘技術(shù)，對企業(yè)的訂單歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)年數(shù)據(jù)進行挖掘，輸出其市場需求曲線，以便決策層根據(jù)以有需求曲線走勢進行判斷，提高決策的可靠性，并對庫存數(shù)據(jù)進行挖掘輸出庫存曲線，以便決策者控制產(chǎn)品的生產(chǎn)進度對新舊產(chǎn)品零部件組成進行挖掘，查詢新舊產(chǎn)品中零部件相同數(shù)量，計算產(chǎn)品零部件的重用率，得出創(chuàng)新模式，供開發(fā)設(shè)計新品參考。

    數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)變換的應(yīng)用，對企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一建模，企業(yè)使用的其它系統(tǒng)和數(shù)據(jù)與PDM系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)存在差異，特別是在組成動態(tài)聯(lián)盟的PDM系統(tǒng)中，各個企業(yè)的數(shù)據(jù)必須進行數(shù)據(jù)變換，使之符合模型的要求。利用PDM的數(shù)據(jù)挖掘接口，異種數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變換成PDM統(tǒng)一數(shù)據(jù)，去掉噪聲數(shù)據(jù)使之符合PDM管理系統(tǒng)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，對于企業(yè)內(nèi)部不同應(yīng)用系統(tǒng)的CAD、CAPP、CAM數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)變換技術(shù)，把信息集成到統(tǒng)一企業(yè)PDM數(shù)據(jù)庫。

    3.4 分層遞進PDM網(wǎng)絡(luò)和接口技術(shù)

    Microsoft的COM／DCOM是Windows平臺上的分布式對象計算模型，它提供了一種如何建立可動態(tài)互變組件的規(guī)范。通過使用COM的接口技術(shù)，提供PDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，在敏捷制造組織中，動態(tài)聯(lián)盟盟主企業(yè)與各聯(lián)盟企業(yè)通過COM接口進行數(shù)據(jù)交換，通過設(shè)計COM數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)對遠程分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理。動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的組織形式是聯(lián)邦制，并且是動態(tài)的，用COM技術(shù)編寫每個企業(yè)的PDM圖檔管理系統(tǒng)軟件對接接口，把所有聯(lián)盟企業(yè)的PDM圖檔管理系統(tǒng)集成為一個整體，采用Browser／Server體系結(jié)構(gòu)互連，利用接口進行數(shù)據(jù)的交換。

    OLE“Object Link and Embed”對象的鏈接和嵌入，在企業(yè)內(nèi)部利用OLE實現(xiàn)PDM系統(tǒng)與excel之間的數(shù)據(jù)交換接口，把BOM表信息輸出到excel，實現(xiàn)技術(shù)部門與統(tǒng)計銷售部門的數(shù)據(jù)交換。使用OLE接口技術(shù)，通過企業(yè)intranet，把分散的企業(yè)數(shù)據(jù)集成到PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

4 分層遞進PDM具體開發(fā)實例

    基于以上方法和模型我們用面向?qū)ο蟮腣C++語言開發(fā)了一個運行于intranet企業(yè)局域網(wǎng)的圖檔管理系統(tǒng)，首先根據(jù)企業(yè)需求和現(xiàn)有應(yīng)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行提煉加工，定義企業(yè)一致的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，盡量保持原有信息的條件下，進行規(guī)范化。模型規(guī)定如下：

    (1)產(chǎn)品總裝圖號和產(chǎn)品名稱唯一；

    (2)產(chǎn)品代號及其零部件命名全廠統(tǒng)一，產(chǎn)品零部件編號符合規(guī)定的編碼規(guī)則；

    (3)規(guī)定數(shù)據(jù)接口及格式為excel模板；

    (4)升級進化以模塊擴充的方式進行；

    (5)定義模塊集成的接口和網(wǎng)絡(luò)接口。

    系統(tǒng)實現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu)為Client／Server，本地數(shù)據(jù)庫為設(shè)計圖紙CAD系統(tǒng)自帶，通過PDM圖檔管理系統(tǒng)把圖紙信息、產(chǎn)品信息、訂單信息、技術(shù)說明文檔等集成到PDM服務(wù)器上，以二維關(guān)系表的形式保存在數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)提供BOM表及各種外購件、外協(xié)件借用件的統(tǒng)計報表的excel接口。分層遞進圖檔管理系統(tǒng)主要功能和集成模型 (見圖6)。

圖6 分層遞進圖檔管理系統(tǒng)功能和集成模型

5 總結(jié)

    本文闡述了PDM技術(shù)的由來和國內(nèi)外在這一領(lǐng)域的研究情況，分析了我國企業(yè)信息化的現(xiàn)狀和存在的問題，并針對市場上已有的PDM系統(tǒng)的諸多問題提出了一種分層遞進的數(shù)據(jù)模型和分層遞進的PDM系統(tǒng)實施方法�；�于該模型和方法開發(fā)的系統(tǒng)具有很好的開放性和可擴展性，易于集成和升級，易于維護。該模型和方法適合所有分步驟，分階段實施的開發(fā)項目，投資少見效快，可以充分利用現(xiàn)有資源，保證已有投資、開發(fā)成果和應(yīng)用經(jīng)驗，降低投資和技術(shù)風(fēng)險，特別適合廣大中小企業(yè)。

    本文根據(jù)企業(yè)實際情況，定義了一個企業(yè)級的高層次數(shù)據(jù)模型，對企業(yè)數(shù)據(jù)進行規(guī)范化。所有部門的數(shù)據(jù)都基于這一模型提煉，為今后的集成和面向敏捷制造組成動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)提供了基礎(chǔ)。對廣大中小企業(yè)，可以以很小的投入，從實現(xiàn)圖檔管理開始，構(gòu)建各個部門的管理系統(tǒng)，逐步遞增和進化成具有管理企業(yè)所有數(shù)據(jù)的企業(yè)級PDM系統(tǒng)，并為進一步升級進化成具有支持敏捷制造(動態(tài)聯(lián)盟企業(yè))能力的PDM系統(tǒng)鋪平了道路。

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本文標(biāo)題：分層遞進的PDM實現(xiàn)方法研究

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