0 引言
PDM(Product Data Management)是用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括零件、配置、圖文檔、結(jié)構(gòu)、類別、變更、權(quán)限等），和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程（包括過(guò)程定義和過(guò)程管理）的技術(shù)。目前隨著企業(yè)需求的擴(kuò)大，信息技術(shù)的逐步發(fā)展，PDM技術(shù)的研究與開發(fā)已經(jīng)越來(lái)越普遍。通過(guò)由信息技術(shù)主導(dǎo)的制造模式的發(fā)展趨勢(shì)可以看出，制造業(yè)要想提高生產(chǎn)效率，實(shí)施信息化戰(zhàn)略是唯一選擇；而在眾多的先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)中，實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是信息化過(guò)程中最核心的內(nèi)容，因?yàn)镻DM管理的是一個(gè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力——產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是其他管理技術(shù)(ERP/MRP)賴以生存的根本所在。其他管理技術(shù)更多的是充當(dāng)企業(yè)價(jià)值鏈上的服務(wù)環(huán)節(jié)，PDM則處于企業(yè)管理的核心位置。
工作流管理聯(lián)盟(WFMC)對(duì)工作流的定義：工作流是一類在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下能夠完全或者部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行的經(jīng)營(yíng)過(guò)程，它根據(jù)一系列過(guò)程規(guī)則，使信息、任務(wù)能夠在不同的參與者之間傳遞與執(zhí)行。
采用PDM與工作流技術(shù)相結(jié)合，能有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、加工制造、銷售維護(hù)直到產(chǎn)品消亡的整個(gè)生命周期內(nèi)按一定的管理模式加以定義、組織和管理，使得產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個(gè)生命周期內(nèi)保持一致、共享和安全，同時(shí)可按照預(yù)先定義的業(yè)務(wù)流程，自動(dòng)流轉(zhuǎn)于各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高企業(yè)運(yùn)作的效率，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
1 基于有向圖的工作流模型設(shè)計(jì)
PDM系統(tǒng)中的工作流程管理主要是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)及銷售全過(guò)程的管理，在工作流概念下實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過(guò)程集成管理則是通過(guò)定義不同任務(wù)之間相互關(guān)系的工作流模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工作流模型是對(duì)工作流的抽象表示，是整個(gè)工作流管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在工作流模型中，無(wú)論是具體的物料轉(zhuǎn)移、實(shí)際物理裝置的操作，還是抽象的信息處理與決策過(guò)程，都可以用工作流的基本組成元素——任務(wù)（活動(dòng)）來(lái)統(tǒng)一地進(jìn)行描述。同樣，反映不同任務(wù)之間的關(guān)系，無(wú)論是具體的車間中零件加工順序、辦公自動(dòng)化中的文件批轉(zhuǎn)，還是抽象的決策流之間的關(guān)系都可以用工作流的基本組成元素——連接弧來(lái)統(tǒng)一地進(jìn)行描述。連接弧反映了企業(yè)業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的一種控制邏輯，定義了活動(dòng)之間的連接關(guān)系和執(zhí)行順序。
有向圖模型是一種被廣泛采用的流程定義模型，它的優(yōu)點(diǎn)是比較直觀、容易理廨，因此工作流模型建立在有向圖的基礎(chǔ)上，采用有向圖對(duì)具體的工作流程進(jìn)行描述建模。下面給出作者采用的有向圖的一些基本定義：
定義1 設(shè)定有向圖G=(V，E)，V、E中的元素分別表示圖的節(jié)點(diǎn)與弧。e=(u，v)∈E，則稱u為e的起點(diǎn)或頭，v為e的終點(diǎn)或尾，又稱u為v的前驅(qū)，v為u的后繼，前驅(qū)域?yàn)�，�?sup>-(v)，后繼域?yàn)棣?sup>+(v)。
定義2 給定一個(gè)有向圖G=(V，E)，在V中指定了一點(diǎn)為發(fā)點(diǎn)vs，另一點(diǎn)為收點(diǎn)v1，其余是中間點(diǎn)；對(duì)于每一個(gè)弧(vi，vj)∈E，對(duì)應(yīng)有一個(gè)c(vi，vj)≥0，稱為弧的容量。通常把這樣的G稱為網(wǎng)絡(luò)，記做G=(V，E，C)。
下面在上述圖和流的基本定義的基礎(chǔ)上做一些擴(kuò)展和調(diào)整，以簡(jiǎn)化對(duì)實(shí)際工作流程的建模：
定義3設(shè)G＇=(V，E，ψ)。其中V是非空有限集合，它的元素為工作流的節(jié)點(diǎn)，令V=(v1，v2，…，vn)，其中指定v1為起始節(jié)點(diǎn)，vn為終止節(jié)點(diǎn)；T也是非空有限集合，它是邊的定義域，其元素通常為自然數(shù)，每一自然數(shù)代表了一條邊；ψ是表示V之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的映射。
作者采用有向圖理論對(duì)具體的工作流程進(jìn)行建模，圖1為某模具企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)布的基本工作流程圖。
圖1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)布流程圖
圖2 設(shè)計(jì)發(fā)布流程對(duì)應(yīng)的有向圖
圖2是基于有向圖的定義為以上工作流程建立的一個(gè)有向圖實(shí)例，其中V=（v1，v2，v3，v4，v5，v6，v7），v1～v7代表了圖1中的各個(gè)圓形節(jié)點(diǎn)中的內(nèi)容，也即工作流程的具體任務(wù)（活動(dòng)）；E=(1，2，3，4，5，6，7)，用帶箭頭的連接弧代表了工作流程中任務(wù)的連接關(guān)系、執(zhí)行順序；v之間的影射關(guān)系ψ則如圖3所示。
圖3 任務(wù)（活動(dòng)）映射圖
在對(duì)上述設(shè)計(jì)發(fā)布工作流程建立好相應(yīng)的有向圖模型后，將把具體的工作流及對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模型信息作為一個(gè)工作流程模板存人數(shù)據(jù)庫(kù)，供工作流引擎調(diào)用。
2 工作流管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
工作流管理系統(tǒng)WFMS(Workflow Management System)是一個(gè)軟件系統(tǒng)，它完成工作流的定義和管理，并按照在計(jì)算機(jī)中預(yù)先定義好的工作流運(yùn)行邏輯來(lái)推進(jìn)工作流實(shí)例的執(zhí)行，是在企業(yè)業(yè)務(wù)背景下對(duì)工作流技術(shù)的具體應(yīng)用。
2.1 工作流引擎的JAVA類和數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)
工作流引擎是工作流管理系統(tǒng)的核心，是工作流程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)和路由控制器。文中的工作流管理模塊的工作流引擎是基于JAVA技術(shù)開發(fā)的，主要由3個(gè)方面的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)：工作流模板、工作流實(shí)例和工作流監(jiān)控。
(1)工作流模板包括兩個(gè)JAVA類和兩個(gè)數(shù)據(jù)模型：WorkFlow類和Node類，WorkFlow數(shù)據(jù)模型和Node數(shù)據(jù)模型。其中WorkFlow類和WorkFlow數(shù)據(jù)模型用來(lái)完成定義工作流模板時(shí)基本信息的記錄，Node類和Node模型記錄定義好的工作流模板中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性。工作流模板的數(shù)據(jù)模型對(duì)應(yīng)上述采用有向圖為具體工作流程建立的模型。
(2)工作流實(shí)例包括2個(gè)JAVA類和2個(gè)數(shù)據(jù)模型：WorkFlowInstance類和InstanceNode類，WorkFlowInstance數(shù)據(jù)模型和InstanceNode數(shù)據(jù)模型。WorkFlowInstance類和WorkflowInstance數(shù)據(jù)模型用于記錄工作流實(shí)例的具體信息。InstanceNode類和InstanceNode數(shù)據(jù)模型記錄了工作流實(shí)例中每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)例的屬性，并同時(shí)包括每個(gè)工作流節(jié)點(diǎn)指定的具體用戶的信息。
(3)工作流監(jiān)控需要1個(gè)類和1個(gè)數(shù)據(jù)模型：HistoryRecord類和HistoryRecord表。工作流監(jiān)控實(shí)際就是記錄工作流實(shí)例每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行時(shí)的信息，包括節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行人和執(zhí)行人所做的操作。
圖4描述了工作流引擎模塊中定義的各個(gè)實(shí)體類（只列出了類的主要屬性和方法）及其相互關(guān)系，工作流引擎中數(shù)據(jù)模型的定義將在下面詳細(xì)介紹。
圖4 工作流引擎JAVA類圖
2.2 應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
工作流管理系統(tǒng)模塊是在PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，以Tomcat5.0作為應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)則采用現(xiàn)有PDM系統(tǒng)使用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MYSQL5.0�；镜臄�(shù)據(jù)E-R(ENTITY-RELATION)圖如圖5所示。
圖5 工作流管理模塊基本E-R圖
圖5中每一個(gè)實(shí)體(ENTITY)基本對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中一張表，用來(lái)存貯工作流引擎執(zhí)行所需要的數(shù)據(jù)模型及其他相關(guān)信息。
2.3 工作流管理模塊的實(shí)現(xiàn)
工作流模塊是在現(xiàn)有PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用3層體系的B-S結(jié)構(gòu)開發(fā)的：表示層采用Jsp、JavaScript、Ajax技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的顯示，完成與用戶的交互；控制層采用JAVA技術(shù)，利用JAVA類實(shí)現(xiàn)對(duì)具體工作流程的控制、管理等操作，滿足各種具體業(yè)務(wù)的需要；數(shù)據(jù)層采用MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)相應(yīng)的工作流模板、工作流實(shí)例、監(jiān)控記錄等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)。
3 結(jié)束語(yǔ)
工作流程管理是PDM系統(tǒng)中實(shí)施業(yè)務(wù)過(guò)程管理與過(guò)程控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本，迫切需要將工作流技術(shù)與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)緊密結(jié)合，將工作流技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)有的PDM系統(tǒng)中來(lái)，改進(jìn)提高PDM系統(tǒng)中的不夠完善的工作流程管理功能，從而從整體上提高企業(yè)管理經(jīng)營(yíng)的自動(dòng)化水平，為企業(yè)在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中建立優(yōu)勢(shì)。東莞某企業(yè)在使用PDM系統(tǒng)工作流管理模塊后，大大提高了該企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的效率，縮短了產(chǎn)品上市的時(shí)間，降低了產(chǎn)品開發(fā)的成本，提升了該企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
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本文標(biāo)題：PDM系統(tǒng)中工作流技術(shù)的研究與應(yīng)用
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