引言

    PDM在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用，在發(fā)展中國(guó)家的應(yīng)用也在持續(xù)增長(zhǎng)。隨著我國(guó)CIMS工程、并行工程、敏捷制造等的應(yīng)用和推廣，PDM已在相當(dāng)多的企業(yè)得到了應(yīng)用，并且正受到越來越多的關(guān)注。

    PDM出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代初期，從最開始的工程圖檔管理逐漸擴(kuò)展，迅速成為一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品有關(guān)的過程的技術(shù)。PDM有十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，包括機(jī)械、電子、汽車、航空航大以及非制造業(yè)(如交通、商業(yè)、電子出版)等。實(shí)施PDM既是企業(yè)目前信息管理的需要，更是企業(yè)贏得未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略需要。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，在歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國(guó)家中，通過實(shí)施PDM，減少工程成本至少10%，減少產(chǎn)品生命周期至少20%，減少工程變更控制時(shí)間至少30%，減少工程變更數(shù)量至少40%，并有助于減少引入新產(chǎn)品時(shí)間、減少開發(fā)新產(chǎn)品的成本、減少新產(chǎn)品成本，以及改進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量。

    Windchill PDM是PTC公司生產(chǎn)的一種PDM軟件，功能強(qiáng)大，具有生命周期管理、工作流管理、聯(lián)合管理、屬性管理、外部存儲(chǔ)管理等功能，其中工作流管理是Windchill PDM重要的基本功能之一。

    工作流是針對(duì)工作中具有固定程序的常規(guī)活動(dòng)而提出的一個(gè)概念，通過將工作活動(dòng)分解成定義良好的任務(wù)、角色、規(guī)則和過程來完成執(zhí)行和監(jiān)控，達(dá)到提高生產(chǎn)組織水平和工作效率的目的。國(guó)際工作流管理聯(lián)盟給出的工作流定義為:工作流是指整個(gè)或部分經(jīng)營(yíng)過程在計(jì)算機(jī)支持下的全自動(dòng)或半自動(dòng)化。一個(gè)工作流包括一組活動(dòng)及他們之間的連接關(guān)系，還包括過程的啟動(dòng)和終止條件，以及對(duì)每個(gè)活動(dòng)的詳細(xì)描述，如活動(dòng)的執(zhí)行者、相關(guān)的應(yīng)用程序、需要和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等。工作流技術(shù)為企業(yè)更好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)提供了先進(jìn)的手段。

    在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)Windchill PDM的工作流管理系統(tǒng)尚存在某些不足。其工作流管理視圖只能顯示工作流模板或者正在執(zhí)行的工作流的粗略信息，支持在線的協(xié)同工作，但是不能滿足管理者和工作人員對(duì)工作流程的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析以及察看報(bào)表等以進(jìn)行統(tǒng)籌性管理的需求。

    本文針對(duì)Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)的不足之處，提出了一種增強(qiáng)其功能的方法，為增強(qiáng)和完善PDM系統(tǒng)功能提出了新的思路。

    1、Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)的模型和功能分析

    1.1模型分析

    Windchill PDM的工作流管理系統(tǒng)如圖1所示。

    從圖1中我們可以看出，Windchill PDM的工作流管理系統(tǒng)是在一個(gè)工作流引擎(Workflow Engine)的馭動(dòng)下運(yùn)作的，由工作流引擎馭動(dòng)各種服務(wù)，包括應(yīng)用程序(Application)、工作列表(Work Liat)、任務(wù)表單(Task Form)、目錄服務(wù)(Directory Ser息oe),Email和工作流監(jiān)視器(Workflow Monitor)等。其中Windohill PDM的工作流監(jiān)視器功能主要是工作流過程的日志管理，功能比較薄弱。所有這些服務(wù)都是基于WindohillDatabase數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的，Windohill PDM產(chǎn)品采用的都是ORACLE數(shù)據(jù)庫。

    在Windchill PDM的Workflow管理中有兩個(gè)概念:工作流模板和工作流過程。Windchill PDM先進(jìn)行工作流定義(Workflow Definition)，建立工作流模板(Workflow Template)，然后基于這個(gè)模板實(shí)例化一個(gè)工作流過程CWorkflow Process)。工作流過程一旦創(chuàng)建就不可改動(dòng)其結(jié)構(gòu)，只能對(duì)其各個(gè)活動(dòng)}Acti息ty)的狀態(tài)進(jìn)行控制，或者對(duì)整個(gè)工作流過程的狀態(tài)進(jìn)行控制。一個(gè)典型的Windchill PDM工作流模型如圖2(轉(zhuǎn)向架工藝流程)所示，包括活動(dòng)(Acti息ty)、連接(Connector)、自動(dòng)CRobot、定時(shí)器(Timers(等節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)具有其特定的含義和屬性，如活動(dòng)節(jié)點(diǎn)代表具體的一個(gè)任務(wù)，連接節(jié)點(diǎn)幫助建立各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。其中，每個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)都可以包含自己的子節(jié)點(diǎn)，也就是子過程(Sub Process)。一個(gè)Windchill工作流從START節(jié)點(diǎn)開始，在GROUND或者END節(jié)點(diǎn)結(jié)束。從圖2中可以看出，Windchill工作流的一個(gè)典型特點(diǎn)是往往存在因任務(wù)迭代形成的反饋閉環(huán)。在實(shí)際工作流程中，往往會(huì)存在大量的任務(wù)迭代，所以復(fù)雜的工作流更是會(huì)出現(xiàn)大量的反饋閉環(huán)。

    1.2功能分析

    Windchill PDM的工作流視圖能夠直觀地顯示工作流的邏輯關(guān)系，以及各個(gè)任務(wù)的屬性，包括時(shí)間屬性和角色分配等。但是，它存在著嚴(yán)重的不足，具體包括:

    (1)監(jiān)控功能。Windchill PDM在管理工作流時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)顯示每個(gè)任務(wù)的狀態(tài)，如完成(1i-nished)、運(yùn)行(Rurming)、未啟動(dòng)(NotStarted)等，不同的狀態(tài)用不同的顏色表示，比較直觀，這只能滿足總體的非常粗略的監(jiān)控要求。管理人員和工作人員往往迫切需要知道一個(gè)工作流程運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)展，如已運(yùn)行了多少時(shí)間、還需要運(yùn)行多少時(shí)間、能否按時(shí)完成等等。他們還需要知道每個(gè)任務(wù)具體誰在負(fù)責(zé)、需要的資源以及已經(jīng)分配的資源等。這些功能Windchill PDM都不能提供。

    (2)統(tǒng)計(jì)功能。在對(duì)工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排時(shí)，必須需要一些統(tǒng)計(jì)信息，比如人員和資源的占用信息、工作成本信息等等。這些統(tǒng)計(jì)功能Windchill PDM也不能提供。

    (3)分析功能。過程分析對(duì)于過程優(yōu)化和重組是非常重要的，通過對(duì)模型的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程中存在的瓶頸問題，預(yù)測(cè)工作周期、工作量、所需資源，計(jì)算相應(yīng)的成本，對(duì)比不同的改進(jìn)方案，為企業(yè)過程優(yōu)化和重組提供決策依據(jù)。Windchill PDM根本沒有提供這些功能。

    (4)報(bào)表功能。對(duì)于工作人員來說，需要提交各種文檔和報(bào)表是一項(xiàng)繁重而瑣碎的任務(wù)，如果Windchill PDM能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成報(bào)表，將會(huì)大大減輕他們的負(fù)擔(dān)。但是同樣的，Windchill PDM缺乏這種功能。

    2、Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)改進(jìn)方法

    2.1Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)改進(jìn)的總體方案

    要改進(jìn)Windchill PDM對(duì)工作流的監(jiān)控功能，增加統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表功能，可行的方案之一是直接對(duì)Windchill PDM進(jìn)行開發(fā)，增加所需功能。考慮到Windchill PDM系統(tǒng)非常龐大，這樣做的工作量之大難度之高是不難想象的，因此我們采用另一種方案:利用輔助的管理軟件來對(duì)Windchill PDM的工作流進(jìn)行管理。

    如何選擇軟件是該方案的一個(gè)關(guān)鍵，所選軟件必須要能夠很好地集成到Windchill PDM的工作流管理系統(tǒng)中，而且必須具有對(duì)工作流的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表等功能。在應(yīng)用中，我們選擇Microsoft公司發(fā)行的軟件MS Project98，因?yàn)樵撥浖�很好地具備以上要求�?/P>

    其一，MS Project 98對(duì)工作流程的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表功能較強(qiáng)大。它利用甘特圖來進(jìn)行任務(wù)在時(shí)序關(guān)系上的監(jiān)視和管理，甘特圖用水平線段表示任務(wù)的工作階段，線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)著任務(wù)的開工時(shí)間和完成時(shí)間，線段的長(zhǎng)度表示完成任務(wù)所需的時(shí)間。甘特圖優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)明了各任務(wù)的計(jì)劃進(jìn)度和當(dāng)前進(jìn)度，能動(dòng)態(tài)地反映項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)展。圖3是一個(gè)典型的甘特圖。MS Project98利用各種資源視圖和報(bào)表統(tǒng)計(jì)、打印功能來滿足用戶對(duì)工作流程的資源分配和使用、人員分配以及成本等等方而的管理要求。

    其二，Windchill PDM和MSProject98兩者在處理工作流程中有許多相似之處。

    (1)兩者都用節(jié)點(diǎn)及其屬性來表示工作流中包含的各任務(wù)，用節(jié)點(diǎn)間的連線來表示任務(wù)之間的邏輯關(guān)系。

    (2)Windchill PDM工作流系統(tǒng)和MS project98都是利用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)的，Windchill PDM使用的是ORACLE數(shù)據(jù)庫，MSproject98使用的是其本身的數(shù)據(jù)庫。

    因此，基于Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)集成MS Project98系統(tǒng)在理論上是可行的�？捎袃煞N方案來進(jìn)行集成:一是利用Windchill PDM中的類和函數(shù)來處理工作流的各種數(shù)據(jù)，將之轉(zhuǎn)換成MSProject98可以直接讀取的數(shù)據(jù)格式。但是這種方法需要在Windchill PDM里進(jìn)行一次開發(fā)，同時(shí)需要在每臺(tái)需要運(yùn)行本系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上都要安裝有Windchill PDM才能運(yùn)行，對(duì)電腦硬件要求太高，本系統(tǒng)的普遍適用性將大大降低。所以我們采取第一種方案:直接在MS Project98中對(duì)Windchill PDM的ORACLE數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，讀取其工作流數(shù)據(jù)，然后在MS Project98中進(jìn)行處理。本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

    我們將Windchill PDM工作流的所有節(jié)點(diǎn)信息映射成MS Project98工作流程的“活動(dòng)”信息。首先MS Project98獲取ORACLE息數(shù)據(jù)庫中Windchill PDM工作流的數(shù)據(jù)，將工作流的各個(gè)節(jié)點(diǎn)任務(wù)映射成MS Project98中的任務(wù)信息;然后分析工作流中節(jié)點(diǎn)間的邏輯時(shí)序關(guān)系，映射成MS Project98中各任務(wù)的邏輯時(shí)序關(guān)系;最后，分析工作流的各種資源、人員和成本等信息,映射成MS Project98中的資源、人員和成本等信息,

    整個(gè)系統(tǒng)的流程調(diào)用圖如圖5所示。

    2.2反饋閉環(huán)的識(shí)別

    Windchill PDM的工作流有兩個(gè)特點(diǎn)，其一是工作流之間的關(guān)系由And.Or等邏輯關(guān)系來表示，其一是存在大量的任務(wù)迭代。而在MSProject98中，是不允許循環(huán)任務(wù)關(guān)聯(lián)的，即不允許出現(xiàn)因迭代出現(xiàn)的反饋閉環(huán)。在進(jìn)行信息映射的時(shí)候，僅僅能夠?qū)δ切﹥H含時(shí)間串行或者并行的活動(dòng)進(jìn)行映射顯然是不夠的，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的。如何識(shí)別Windchill PDM工作流中的錯(cuò)綜復(fù)雜的任務(wù)迭代形成的復(fù)雜反饋閉環(huán)，進(jìn)而如何在MSProject98中表示和處理，是需要重點(diǎn)解決的問題。

    對(duì)于And.Or等邏輯關(guān)系，我們?cè)贛S Project98中將該連接關(guān)系作為一個(gè)“活動(dòng)”來處理，活動(dòng)名稱取為And或者Or等，然后直接將多個(gè)前濘任務(wù)或者后續(xù)任務(wù)連接到該活動(dòng)上，從而實(shí)現(xiàn)活動(dòng)間的邏輯時(shí)序關(guān)系。這樣處理的優(yōu)點(diǎn)在于非常直觀，而且易于表達(dá)，不會(huì)丟失關(guān)系。

    反饋閉環(huán)問題是本系統(tǒng)中最著重解決的關(guān)鍵問題。首先反饋定義如圖6所示。

    由于在MSProject98中是不允許有閉環(huán)連接的，因此不可以直接應(yīng)用閉環(huán)連接來表示閉環(huán)�，F(xiàn)在對(duì)反饋閉環(huán)的一般處理方法是在反饋發(fā)生處估算是否有反饋，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷會(huì)發(fā)生有2一3次反饋，然后執(zhí)行反饋閉環(huán)2一3次。參考一般的反饋閉環(huán)處理方法，我們加以改進(jìn):由用戶輸入需要反饋的次數(shù)K，然后反饋體部分執(zhí)行K次，關(guān)鍵路徑部分執(zhí)行K+1次。

    因?yàn)樵谘�環(huán)的最后一次執(zhí)行時(shí)，在執(zhí)行完關(guān)鍵路徑部分后，直接執(zhí)行反饋閉環(huán)外的下一個(gè)任務(wù)(如圖6的任務(wù)A)不執(zhí)行反饋體部分，所以關(guān)鍵路徑部分要比反饋體部分多執(zhí)行一次，因而關(guān)鍵路徑部分要執(zhí)行K+1次。要解決反饋問題，首先要識(shí)別工作流中的閉環(huán)，然后才能按照上而的方法表達(dá)。我們采用人工智能技術(shù)中的深度優(yōu)先搜索算法來識(shí)別工作流中的閉環(huán)，這種算法是完備的，可以識(shí)別出所有的閉環(huán)。深度優(yōu)先搜索算法如下:

    2.3、反饋閉環(huán)的表達(dá)

    系統(tǒng)按照深度優(yōu)先搜索算法判斷是否存在閉環(huán)，進(jìn)而在MS Project98中設(shè)置活動(dòng)間的邏輯關(guān)系。在沒有反饋閉環(huán)的時(shí)候，直接設(shè)置每條邏輯關(guān)系，兩個(gè)活動(dòng)之間的關(guān)系設(shè)為:結(jié)束一開始，中間延隔時(shí)間為O。當(dāng)存在反饋閉環(huán)的時(shí)候，作如下處理:斷開每個(gè)閉環(huán)的最后結(jié)合處這條邏輯關(guān)系，不設(shè)置閉環(huán)和外界的接口這條邏輯關(guān)系，而是將此反饋?zhàn)詈箝]合的那條邏輯關(guān)系設(shè)到其后續(xù)活動(dòng)上，然后設(shè)置一個(gè)反饋標(biāo)志點(diǎn)。我們形象地稱這種方法為“拉反饋接入法”。算法如下:

    拉反饋接入法并不是一種非常完備的反饋閉環(huán)串行表達(dá)解決方法，它有時(shí)可能會(huì)丟失反饋閉環(huán)和外界接口處的某些任務(wù)馭動(dòng)邏輯順序信息。但是在本系統(tǒng)中，拉反饋接入法能夠很好地解決用串行方法來表示反饋閉環(huán)的問題，利用設(shè)置反饋標(biāo)志點(diǎn)可以彌補(bǔ)丟失某些信息的缺點(diǎn)，而且本方法優(yōu)點(diǎn)是在時(shí)間串行的工作流程上迭代的關(guān)系也能比較明顯地表現(xiàn)出來。因此我們采用了這種方法來解決反饋閉環(huán)的串行表達(dá)問題。

    3、改進(jìn)后Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)的應(yīng)用

    3.1改進(jìn)后Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)新增功能

    (1)監(jiān)控功能。甘特圖實(shí)時(shí)顯示每個(gè)工作流以及每個(gè)仟?jiǎng)?wù)的狀態(tài)，監(jiān)控每個(gè)工作流程的進(jìn)展?fàn)顩r，包括己運(yùn)行時(shí)間、計(jì)劃完成時(shí)間等;跟蹤甘特圖視圖跟蹤工作流的實(shí)際進(jìn)度;人員和資源分配狀況視圖監(jiān)控人員和資源分配以及使用信息

    (2)統(tǒng)計(jì)功能。統(tǒng)計(jì)人員和資源的分配、占用情況以及成本等信息

    (3)分析功能。利用關(guān)鍵路徑法提取工作流的關(guān)鍵路徑，分析是否可以縮短關(guān)鍵路徑，從而達(dá)到縮短工作周期的目的。

    (4)報(bào)表功能。統(tǒng)計(jì)各種信息，包括成本、工作分配、工作量、資源等信息，自動(dòng)生成報(bào)表，提供報(bào)表打印功能。

    3.2、改進(jìn)后Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

    改進(jìn)后的Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)在齊齊哈爾車輛廠PDM系統(tǒng)中實(shí)施并取得了良好的效果，大大增強(qiáng)了Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)對(duì)工作流的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析功能，并大大減輕了工作人員在察看和制定報(bào)表方而的負(fù)擔(dān)。

    圖2所示為鐵路貨車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)工藝流程在Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)中的工作流視圖。該工作流能夠體現(xiàn)活動(dòng)間各種邏輯關(guān)系，并且有反饋形成閉環(huán)現(xiàn)象，是一個(gè)典型的工作流圖。

    運(yùn)行Windchill PDM工作流管理改進(jìn)系統(tǒng)后，首先彈出對(duì)話框，顯示該工作流存在1個(gè)閉環(huán)，用戶輸入反饋體需要執(zhí)行的次數(shù)為2后，執(zhí)行得到如圖7所示的甘特圖顯示。用戶還可以選擇不同的視圖來管理該流程。例如選擇顯示統(tǒng)籌圖，則可以得到如圖8所示的統(tǒng)籌圖信息。該視圖直觀地體現(xiàn)了任務(wù)之間的邏輯時(shí)序關(guān)系，可供工作人員監(jiān)控工作流程。如圖9所示的未開始任務(wù)報(bào)表則統(tǒng)計(jì)了所有到目前還未開始的任務(wù)，并以報(bào)表形式打印。

    此外，本系統(tǒng)比較開放，可以為管理者、工作人或者其他用戶隨時(shí)定制各種所需工作流管理功員能。

    4、結(jié)束語

    本文提出了一種改進(jìn)Windchill PDM系統(tǒng)對(duì)工作流的監(jiān)控功能并=增加其統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表等功能的方法，并成功地利用深度優(yōu)先搜索算法識(shí)別了工作流中的任務(wù)迭代形成的反饋閉環(huán)，而且利用拉反饋接入法解決了反饋閉環(huán)的串行表達(dá)，為PDM系統(tǒng)功能改進(jìn)和完善問題提供了一種新的思路。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：Windchill PDM工作流管理系統(tǒng)改進(jìn)研究

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