火炮作為近程防空武器，其設(shè)計精巧復(fù)雜，零部件多達(dá)5000多種，研發(fā)設(shè)計過程中會產(chǎn)生大量設(shè)計文件。原有紙質(zhì)文件管理流程已經(jīng)不能滿足大量應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計的企業(yè)對資料管理的要求。電子文件版本混亂、圖紙查閱低效等問題成為制約產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)的瓶頸。

1 業(yè)務(wù)流程現(xiàn)狀分析

    火炮行業(yè)中不少機(jī)械企業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計均已實現(xiàn)電子化。但面對現(xiàn)有的大量電子文件，還未形成一套有效的電子資料管理機(jī)制。一種典型的資料管理現(xiàn)狀如圖1所示。

    產(chǎn)生設(shè)計文件的二、三維設(shè)計軟件多種多樣，本文選取1組常見的設(shè)計軟件組合進(jìn)行研究。三維設(shè)計平臺選用NX軟件，二維設(shè)計平臺為CAXA軟件。則圖文檔管理的對象類型主要就是上述2種軟件對應(yīng)的文件類型。由圖1中可以看出，研發(fā)階段的二維和三維設(shè)計文檔刻盤歸檔后，便不再更改，二維和三維的聯(lián)系也不再維護(hù)。二維圖紙文件的最終歸宿是曬成紙質(zhì)藍(lán)圖，指導(dǎo)車間生產(chǎn)。

    圖1 一種典型的資料管理現(xiàn)狀流程

    產(chǎn)品試制、生產(chǎn)階段，車間和設(shè)計部門需要頻繁就變更進(jìn)行溝通。因無可信版本的電子版圖紙，溝通時需要經(jīng)常翻閱紙質(zhì)圖紙。因此使用頻率較高的圖紙經(jīng)常破損、或被他人借閱，無法及時處理變更。變更發(fā)生后，信息部門將更改情況手工標(biāo)記至紙質(zhì)藍(lán)圖上，并填寫臨時變更單。臨時變更單以年度為周期進(jìn)行匯總，指導(dǎo)藍(lán)圖更改，曬新圖后替換舊圖。

    可以看出，生產(chǎn)過程中，無法獲得產(chǎn)品當(dāng)前最新版本；二維和三維模型的電子文件處于非受控狀態(tài)；借閱、查詢圖紙效率低下。這些問題日漸成為制約生產(chǎn)的主要問題。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理仍停留在手工操作的水平，數(shù)據(jù)分散在各工程師手中，正確性和完整性無法確定，不能實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)共享；圖紙狀態(tài)的維護(hù)靠持有圖紙的工程師自覺完成，無法保證該圖紙、技術(shù)資料是最新狀態(tài)，歷史版本變更也無法追溯；首次出圖后，再無法找到1整套最新的電子版本用于發(fā)布。對于標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、借用件等，都是在工程師用到時，才進(jìn)行尋找和建模，這就導(dǎo)致對于同一重用件，要多次被不同的工程師建立，無法實現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)件的有效共享。

2 解決思路及方法

    為達(dá)到查詢便利、提高效率，規(guī)范電子圖文檔管理流程，集中管理知識庫等目標(biāo)，迫切需要1種管理手段，來破除當(dāng)前電子圖文檔管理的混亂局面。解決以上問題的1種途徑是通過購買專業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)對電子圖文檔進(jìn)行管理。另1種途徑便是自行開發(fā)軟件，管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

    第1種途徑的具體實施方法有2類：一是利用大型PDM、PLM系統(tǒng)，二是利用通用圖檔管理軟件。優(yōu)秀PDM、PLM廠家的軟件雖然功能大而全，但是硬件添置費(fèi)、授權(quán)費(fèi)和實施費(fèi)用高昂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大多數(shù)企業(yè)負(fù)擔(dān)能力，解決電子圖文檔管理問題，不具備投入高額成本的條件；后者功能較為單一，缺少2次開發(fā)接口或接口過于簡單，無法根據(jù)公司內(nèi)部管理流程自行定制數(shù)據(jù)查詢功能和開發(fā)專用功能。在此優(yōu)先選用第2種途徑，通過自行開發(fā)管理平臺實現(xiàn)對電子圖文檔資料的管控。

    要對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，需要將所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)歸集整理，編碼分類后放在所有設(shè)計人員均可訪問的中央服務(wù)器上，作為唯一數(shù)據(jù)源。通過軟件進(jìn)行訪問權(quán)限控制。這需要以下共享技術(shù)的支持：FTP技術(shù)，用于服務(wù)器與客戶端之間文件的簽入簽出管理；數(shù)據(jù)元建模技術(shù)，用于固化產(chǎn)品信息結(jié)構(gòu)，建立適合企業(yè)的零部件分類標(biāo)準(zhǔn)和方法；數(shù)據(jù)庫技術(shù)，用于存儲大量的數(shù)據(jù)元模型，實現(xiàn)信息檢索；Windows共享文件夾技術(shù)，用于CAD軟件網(wǎng)絡(luò)直連訪問；軟件編程技術(shù)，用于編寫客戶端軟件。

3 可行性論證

    軟件開發(fā)方面，要以較低的成本，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，需要將設(shè)計圖紙、模型的電子文件歸集至服務(wù)器，通過設(shè)計界面友好的軟件進(jìn)行流程控制，維持二維和三維模型的對應(yīng)關(guān)系；通過數(shù)據(jù)庫記錄圖紙信息、人員信息、分工信息；通過FTP服務(wù)器端進(jìn)行文件更改、上傳和下載的權(quán)限控制；通過“Windows共享文件夾”進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，方便NX從網(wǎng)絡(luò)端直接打開。實現(xiàn)以上途徑的開發(fā)成本比較低廉。

    硬件方面，要求設(shè)計部門每位設(shè)計人員均配備PC終端，有仿真服務(wù)器1臺，具備每臺終端都接人內(nèi)部高速保密網(wǎng)絡(luò)的條件。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識方面，并不需要太多，僅要求設(shè)計人員對“Windows共享文件夾”功能較熟悉。這些條件對于一般的中小公司，比較容易滿足。

    數(shù)據(jù)容量方面，對于一般產(chǎn)品，NX的設(shè)計文件平均大小為0.5M，預(yù)算每個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)文件數(shù)量在10000個左右，即每款產(chǎn)品數(shù)據(jù)總量約為SG。100種產(chǎn)品數(shù)據(jù)量僅500G左右，使用FTP軟件就可以。對應(yīng)數(shù)據(jù)記錄按平均每零件3條記錄估算，每產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫所需空間大小約為0.3G，免費(fèi)數(shù)據(jù)庫MySQL完全可以勝任此數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)服務(wù)。

    關(guān)于災(zāi)難恢復(fù)，因軟件平臺無服務(wù)器端，只需要定時備份好數(shù)據(jù)庫以及文件即可應(yīng)對，恢復(fù)非常容易。

    因此綜合考慮成本、可行性、易用性、安全性等，得出以下結(jié)論：FTP可使用服務(wù)器的IIS自帶功能實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫使用開源免費(fèi)版MySQL數(shù)據(jù)庫，軟件開發(fā)語言使用Delphi或C++。對于軟件授權(quán)費(fèi)用的投入是零，硬件只使用一般配置的現(xiàn)有計算機(jī)就可以。

4 服務(wù)器及客戶端選用

    4.1 服務(wù)器使用FTP

    綜合考慮經(jīng)濟(jì)投入、經(jīng)費(fèi)控制、網(wǎng)絡(luò)安全、性能以及穩(wěn)定性等方面，搭載了互聯(lián)網(wǎng)36%的FTP成為了本系統(tǒng)文件傳輸?shù)淖罱K選擇。通過FTP服務(wù)，遠(yuǎn)程用戶可在服務(wù)器上獲得，可為不同用戶分配不同的用戶名和密碼，還可通過建立虛擬路徑，將1個文件夾映射到另1個文件夾下，無縫整合多個硬盤。FTP還可限制IP地址訪問，僅允許指定IP的用戶瀏覽和訪問。服務(wù)器拓?fù)鋱D及軟件架構(gòu)見圖2。

    圖2 服務(wù)器拓?fù)鋱D及軟件架構(gòu)

    4.2 數(shù)據(jù)庫使用MySQL

    數(shù)據(jù)庫服務(wù)使用免費(fèi)開源的MySQL數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫多應(yīng)用于論壇、網(wǎng)站的服務(wù)器，雖然小型網(wǎng)站選用該數(shù)據(jù)庫居多，但MySQL對于大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)站，也有不錯的表現(xiàn)。

    涉及到的數(shù)據(jù)元信息，如零件信息、文件信息、BOM信息等，均存放在數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的表中，用戶通過軟件界面，交互式地訪問和查詢所需數(shù)據(jù)。

5 架構(gòu)模塊闡述

    5.1 數(shù)據(jù)元模型

    根據(jù)功能，所需軟件管理的數(shù)據(jù)有如下分類：標(biāo)準(zhǔn)件信息、自制件信息、外購件信息、文件信息、分工信息、用戶信息等。與設(shè)計相關(guān)的信息均掛載在設(shè)計BOM下。其他數(shù)據(jù)單獨(dú)成表，獨(dú)立讀寫，如圖3所示。

    圖3 數(shù)據(jù)規(guī)劃

    5.2 編碼及分類規(guī)則

    編制唯一標(biāo)識某零件的代碼在PDM圖文檔管理平臺上是比不可少的功能。由于要適應(yīng)公司的特殊應(yīng)用環(huán)境，編碼不僅要能夠唯一標(biāo)識零件，還要具有權(quán)限控制的功能。因此，編碼規(guī)則設(shè)置如下：

    零部件代號_產(chǎn)品代號_版本號

    其中：零部件代號參照公司現(xiàn)有規(guī)則制定；產(chǎn)品代號為公司方面指定的一串用于代表某產(chǎn)品的字符串；版本號為該產(chǎn)品的系列基帶版本代號，常為S或A。

    公司日常管理零件規(guī)則為：將產(chǎn)品按照最小單位為部件來劃分，將部件及下屬零件分配給指定的人員來負(fù)責(zé)。負(fù)責(zé)人又按照重要程度分成3種：主要負(fù)責(zé)人、次要負(fù)責(zé)人和備用負(fù)責(zé)人。將人員分別與負(fù)責(zé)人角色和零件代號相關(guān)聯(lián)，即可將分工狀況描述清楚。

    5.3 文件管理

    文件集中存儲需要解決命名規(guī)則、目錄規(guī)劃、權(quán)限控制、文件版本控制問題。

    因在局域網(wǎng)中共享，需要命名可讀。在信息化過程中，一般的解決方法是對三維模型的命名及文件夾存放制定詳細(xì)的規(guī)范。同時，對于文件命名規(guī)則，還必須細(xì)致制定，對Windows中文件名內(nèi)容易誤解的符號如“/”、“.”等也要進(jìn)行規(guī)則定義。

    為使圖紙可隨時打開，杜絕惡意文件修改、刪除，使用只讀Windows共享文件夾的方式進(jìn)行圖紙共享。用戶可通過訪問共享文件夾直接用NX或CAXA打開對應(yīng)的文件。當(dāng)更改發(fā)生后，由該零件的設(shè)計負(fù)責(zé)人通過軟件提交二維圖紙和三維模型的更改，使用內(nèi)嵌在軟件內(nèi)的FTP終端上傳至服務(wù)器。服務(wù)器上的原文件并不刪除，按照規(guī)則重命名，以防誤操作用于撤銷。應(yīng)在軟件內(nèi)部通過訪問數(shù)據(jù)庫內(nèi)的訪問規(guī)則進(jìn)行權(quán)限控制，對于非授權(quán)人員，無法執(zhí)行零件更改功能，因此可以保證數(shù)據(jù)版本的唯一性。

    圖4 典型的目錄規(guī)劃方式

    5.4 查詢方式

    所有的相關(guān)信息均掛在對應(yīng)的零件上。需查找某種信息時，如三維模型、圖紙等，可直接定位到該信息對應(yīng)的零件。特殊產(chǎn)品的設(shè)計人員溝通時，通常使用零件件號的簡稱來指定零件。因此，查詢零件以及相關(guān)信息功能，要考慮用戶習(xí)慣，設(shè)計零件查詢關(guān)鍵詞時也應(yīng)包含指定件號的查詢。

    特殊產(chǎn)品的零件編號同時采用2位編碼和4位編碼規(guī)則。所以，縮略代號在不同產(chǎn)品中均應(yīng)能找到對應(yīng)零件，因此設(shè)計查找功能時，要求可以選擇查找范圍。

    除零件查詢外，還需要設(shè)計用戶信息查詢、分工查詢、BOM結(jié)構(gòu)正反向查詢等其他查詢功能。

    5.5 權(quán)限及變更控制

    傳統(tǒng)管理方式下，紙質(zhì)設(shè)計圖紙信息對全部設(shè)計人員是公開的，只對借閱情況進(jìn)行登記。軟件管理時，全體設(shè)計人員均持有已經(jīng)授權(quán)的個人賬號，可通過局域網(wǎng)訪問共享文件夾的方式只讀訪問文件。

    實際生產(chǎn)過程中，圖紙的更改由生產(chǎn)或設(shè)計部門提出，設(shè)計部門出具許可，信息部門記錄備案。軟件通過權(quán)限流程規(guī)劃，將圖紙更改部門權(quán)限分散至更改許可人，把設(shè)計部門出具許可和記錄備案合二為一，實現(xiàn)許可即圖紙，圖紙即備案。年度藍(lán)圖換版時，可節(jié)約大量辦理核準(zhǔn)表時間，直接將當(dāng)前電子版二維圖曬藍(lán)即可。變更的歷史記錄由軟件的輕量化版本控制系統(tǒng)完成，他記錄了變更的數(shù)據(jù)記錄和FTP歷史文件，以備回滾。

    軟件將權(quán)限編制成代號，將代號與被授權(quán)者動態(tài)的關(guān)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)中的記錄控制各種權(quán)限。使權(quán)限的管理和分配更靈活，可在需要時隨時變更。

    圖5 權(quán)限、變更、版本控制圖解

6 應(yīng)用實例

    筆者所在團(tuán)隊以一家使用NX和CAXA軟件的公司生產(chǎn)設(shè)計中所涉及到的圖紙及零件信息作為數(shù)據(jù)對象，進(jìn)行了軟件應(yīng)用。軟件管理的零件記錄超過10000條。持授權(quán)用戶名、密碼登錄軟件后，可以方便根據(jù)代號、BOM結(jié)構(gòu)迅速定位目標(biāo)零件，瀏覽詳細(xì)信息；也可以通過引用查詢進(jìn)行零件BOM所屬正反向查詢、分工情況查詢、用戶信息查詢、歷史文件查詢等。因使用用戶數(shù)量在一百多人左右，為便于管理，軟件根據(jù)用戶所在辦公室進(jìn)行了分組。軟件界面見圖6。

    圖6 軟件界面概覽

    小組還對NX進(jìn)行了2次開發(fā)，將軟件內(nèi)嵌入NX的菜單，方便用戶在設(shè)計時隨時訪問數(shù)據(jù)庫，迅速查詢所需信息，界面見圖7。

    圖7 嵌入NX菜單

7 結(jié)束語

    在應(yīng)用過程中，筆者所在團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，適用于自己公司的輕量化PDM非常適用于暫時不具備條件實施大型PDM系統(tǒng)的公司。一方面，通過梳理管理流程，可以引導(dǎo)公司發(fā)現(xiàn)管理短板，助力公司改進(jìn)，通過程序化管理，啟發(fā)其規(guī)范現(xiàn)有數(shù)據(jù)，為以后實施大型PDM奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另一方面，輕量化PDM軟件能針對公司面臨的瓶頸領(lǐng)域集中提出解決方案，規(guī)避大又全的大型軟件的高昂投入，迅速解決公司燃眉之急。

    本文提出的圖文管理方法，架構(gòu)開放，數(shù)據(jù)元與軟件獨(dú)立，可隨時根據(jù)公司員工的使用情況進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)據(jù)可隨時導(dǎo)入導(dǎo)出。結(jié)構(gòu)相對小巧精干，可靠性高，災(zāi)難恢復(fù)能力強(qiáng)。隨著使用的深入，可以根據(jù)公司用戶的需求進(jìn)行挖掘，靈活的擴(kuò)展軟件功能，如電子簽名、流程管理、變更通知、報表統(tǒng)計等功能。

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本文標(biāo)題：實用PDM圖文檔管理平臺的設(shè)計

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