0 引言

    產(chǎn)品開發(fā)過程中形成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，大多以電子文檔的形式存在，如設(shè)計任務(wù)書、2維圖紙、3維模型、工藝數(shù)據(jù)文件等。有效地管理和維護(hù)這些企業(yè)文檔，為產(chǎn)品開發(fā)人員提供一個透明、一致、安全和實(shí)時的產(chǎn)品信息共享環(huán)境，是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Prod-uct Data Manufacturing．PDM)系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施的基礎(chǔ)。由于產(chǎn)品開發(fā)是一個不斷嘗試、反復(fù)修改的過程，PDM系統(tǒng)不僅要求實(shí)現(xiàn)對文檔的增刪改、瀏覽、檢索和統(tǒng)計匯總等靜態(tài)管理，還需要記錄、跟蹤和回溯文檔的設(shè)計歷史，這對積累設(shè)計經(jīng)驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新尤為重要。因此，面向產(chǎn)品開發(fā)過程，管理文檔在其生命周期內(nèi)的動態(tài)變化具有重要意義。

    本文結(jié)合北理產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( Beijing  Institute of Technology Product Data ManagementSystem，BITPDM)的開發(fā)，從產(chǎn)品開發(fā)過程和數(shù)據(jù)對象生命周期管理的角度，建立文檔管理的對象模型，實(shí)現(xiàn)了基于Web的動態(tài)文檔管理，有效地跟蹤和控制文檔在產(chǎn)品開發(fā)過程中的狀態(tài)、版本及訪問權(quán)限的變化，為企業(yè)信息集成奠定了基礎(chǔ)。

1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中的文檔管理

    新產(chǎn)品開發(fā)是一個多領(lǐng)域、跨地域設(shè)計人員相互協(xié)作的過程，所有參與產(chǎn)品開發(fā)的相關(guān)人員均能透明、快速、準(zhǔn)確和及時地訪問產(chǎn)品的相關(guān)信息。新產(chǎn)品開發(fā)也是一個不斷設(shè)計、評估、反饋和再設(shè)計的過程，任何對產(chǎn)品局部的改變，都將引起其上游或下游相關(guān)數(shù)據(jù)及其他設(shè)計環(huán)節(jié)的修改。同時，在文檔的整個生命周期中，隨其成熟度的不斷演進(jìn)，文檔的狀態(tài)、開發(fā)流程、訪問權(quán)限等會經(jīng)歷一系列的變化。由此可見，在整個開發(fā)過程中，只有保證所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致，記錄數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)及動態(tài)變化，保存產(chǎn)品設(shè)計歷史，才能保證各文檔中數(shù)據(jù)的前后一致，否則，將導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)的混亂。

    為滿足企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的需求，PDM中文檔的動態(tài)管理應(yīng)能為產(chǎn)品開發(fā)人員間協(xié)作和數(shù)據(jù)共享提供文檔組織及存儲模式的支持，具備版本管理、文檔生命周期管理、流程管理和動態(tài)權(quán)限管理等主要功能。

2 面向產(chǎn)品開發(fā)過程的文檔動態(tài)管理

    2.1 文檔的基本含義

    文檔是PDM特有的業(yè)務(wù)對象，如何界定它的含義是有效管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的前提。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，對于同一個零件，經(jīng)常需要多頁或者幾種不同格式的2維圖紙，還可能存在用于說明該零件的文本文件或圖片，從而造成一個工程圖涉及多個文件的現(xiàn)象，而將這幾個文件分開并獨(dú)立管理，不利于維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。因此，本文將工程上相關(guān)的、描述同一類產(chǎn)品信息的多個文件在邏輯上看成一個整體，抽象出圖1所示的文檔對象。每個文檔都包含內(nèi)容文件和屬性兩部分，內(nèi)容文件為電子化的、實(shí)際的物理文件，如AutoCAD文件(．dwg)、Word文件(．doc)、圖像文件(．a(chǎn)vi)等。屬性為文檔的一組元數(shù)據(jù)，描述該文檔的特性以及內(nèi)容文件的存儲路徑。此外，一個文檔還可以參考和使用其他文檔，構(gòu)成文檔之間的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。

圖1 文檔對象的定義和結(jié)構(gòu)

    2.2 文檔的組織與存儲機(jī)制

    統(tǒng)一、集中和靈活的文檔組織與存儲機(jī)制是敏捷產(chǎn)品開發(fā)和項(xiàng)目動態(tài)管理的基礎(chǔ)。文檔包含元數(shù)據(jù)和內(nèi)容文件。本文將元數(shù)據(jù)存放于企業(yè)單一或分布式數(shù)據(jù)庫中，內(nèi)容文件則存放于分布式文件倉庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中與物理文件的分布存儲。文件倉庫對應(yīng)文件系統(tǒng)下一組加密的目錄結(jié)構(gòu)，可以部署在多臺文件服務(wù)器中。當(dāng)文件上傳至服務(wù)器時，加密系統(tǒng)對文件的名稱和內(nèi)容進(jìn)行加密處理，保證文件的安全。文件倉庫和數(shù)據(jù)庫是文檔的后臺存儲機(jī)制，由企業(yè)中的系統(tǒng)管理人員負(fù)責(zé)維護(hù)，提供跨地域、跨企業(yè)、跨部門的文檔組織與存儲機(jī)制。根據(jù)企業(yè)的不同需要，可以提供多種面向用戶的文檔組織方式：

    (1)基于文件柜組織文檔。文件柜屏蔽了文檔在文件倉庫中的存儲位置，為用戶提供透明存取空間，適于組織異地分布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)且可保證數(shù)據(jù)的安全性。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求，系統(tǒng)提供個人文件柜和共享文件柜，分別存儲私人和共享的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并借助文件柜系統(tǒng)為用戶提供移動辦公、異地訪問和分布存儲的功能。   

    (2)以產(chǎn)品為核心組織文檔。把產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作為組織文檔的框架，通過建立零部件與描述文檔以及參考文檔的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使用戶能夠在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹上獲得相關(guān)文檔，這種方式符合企業(yè)業(yè)務(wù)流程及技術(shù)人員的工作習(xí)慣。

    (3)面向生命周期狀態(tài)組織文檔。按產(chǎn)品、項(xiàng)目或文檔的階段、狀態(tài)進(jìn)行組織，是一種面向過程的組織方式，充分體現(xiàn)了不同階段文檔的不同作用以及文檔的產(chǎn)生次序和變化。

    以上3種方式在BITPDM系統(tǒng)中相輔相承，共同完成數(shù)據(jù)的有效組織。對于靜態(tài)數(shù)據(jù)一般采用基于文件柜的方式，動態(tài)數(shù)據(jù)則優(yōu)先選擇以過程為核心來組織。

    2.3 文檔的版本管理

    產(chǎn)品開發(fā)是一個反復(fù)迭代和逐步求精的過程，為了跟蹤和回溯設(shè)計歷史，有必要記錄和管理文檔的多個版本。常見的版本管理模型有：線性版本模型、樹形結(jié)構(gòu)版本模型和有向無環(huán)圖版本模型。本文采用樹形結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)不同版本間的演變關(guān)系構(gòu)成版本結(jié)構(gòu)樹，并基于文件柜進(jìn)行版本控制，圖2表達(dá)了BITPDM系統(tǒng)中文檔版本的樹形結(jié)構(gòu)及其演進(jìn)過程。

圖2 文檔對象的樹形版本模型及其演進(jìn)過程

    版本管理方案如下：①版本=版次十版序；②新建文檔保存在個人文件柜中，通過注冊操作提交到共享的項(xiàng)目或部門文件柜中，開始進(jìn)行版本控制，未經(jīng)注冊的文檔不記錄更改次數(shù)和更改歷史；③以檢入／檢出共享文件柜來控制具有版本的文檔，文檔的內(nèi)容文件將隨檢入／檢出操作自動上傳和下載；④在相同時間內(nèi)，系統(tǒng)只允許一個人檢出同一文檔版本，允許存在多個同時被檢出的同一檔的不同版本，已檢出的文檔可以被其他人瀏覽，但不能修改；⑤已經(jīng)發(fā)布的文檔需要變更時，必須按照企業(yè)規(guī)定的更改流程對文檔進(jìn)行修訂，修訂后的文檔版次升級。圖3中的功能模型描述了在依據(jù)以上方案而設(shè)計的BITPDM系統(tǒng)中，用戶操作文檔的詳細(xì)過程。

    2.4 基于過程的文檔生命周期管理

圖3 文檔版本管理的功能模型

    數(shù)據(jù)對象生命周期包含數(shù)據(jù)對象所必須經(jīng)歷的一系列狀態(tài)、狀態(tài)變遷、狀態(tài)變遷條件和觸發(fā)事件，記錄了數(shù)據(jù)對象從產(chǎn)生、使用到廢棄的整個生命歷程，表明了數(shù)據(jù)的成熟度。不同種類或項(xiàng)目的文檔可具有不同的生命周期，經(jīng)歷不同的生命周期狀態(tài)。一般情況下，典型的文檔生命周期包括設(shè)計、校對、審批、發(fā)布、歸檔和廢棄等狀態(tài)。每種狀態(tài)對應(yīng)文檔的不同版本，如設(shè)計版本、發(fā)布版本等，前文所論述的版本管理主要用來控制設(shè)計狀態(tài)的文檔變化歷史。本文采用統(tǒng)一建模語言(Unified ModelingLanguage，UML)狀態(tài)圖建立了文檔的生命周期狀態(tài)模型，如圖4所示。

圖4 文檔生命周期的狀態(tài)模型

    文檔在其生命周期的每個階段都會經(jīng)歷一定的設(shè)計過程，而整個產(chǎn)品／項(xiàng)目的開發(fā)又是由項(xiàng)目的開發(fā)流程控制和協(xié)調(diào)，只有將過程模型和生命周期模型集成在一起，才能動態(tài)地管理數(shù)據(jù)。本文以過程為核心完成產(chǎn)品開發(fā)，并采用“過程一生命周期”互動模式驅(qū)動文檔生命周期狀態(tài)的變遷。具體實(shí)現(xiàn)方
法如下：

    (1)過程定義，主要包括活動、活動執(zhí)行人等信息。

    (2)過程啟動，工作流引擎根據(jù)系統(tǒng)定義的流程生成過程實(shí)例，激活相應(yīng)的任務(wù)項(xiàng)，自動將任務(wù)發(fā)送給相應(yīng)的負(fù)責(zé)人，每一個任務(wù)項(xiàng)都有應(yīng)用數(shù)據(jù)的輸入、輸出和數(shù)據(jù)狀態(tài)操作的要求。

    (3)分配任務(wù)的同時，將任務(wù)需要操作的附加文檔傳遞到任務(wù)負(fù)責(zé)人，任務(wù)負(fù)責(zé)人從個人工作列表中打開該任務(wù)，便可以獲得相關(guān)文檔。

    (4)任務(wù)負(fù)責(zé)人完成具體文檔的創(chuàng)建、修改或評審工作，文檔一旦被創(chuàng)建，系統(tǒng)將自動啟動該文檔的生命周期，控制文檔對象全局有效的狀態(tài)變遷，文檔的狀態(tài)將在過程執(zhí)行中隨著任務(wù)的完成和提交而不斷改變。

    (5)當(dāng)文檔的生命周期狀態(tài)變遷條件滿足后，狀態(tài)發(fā)生遷移，同時觸發(fā)變遷事件，通過定義任務(wù)事件，在文檔狀態(tài)變化時，由相關(guān)人員執(zhí)行校對和審核。

    (6)為保證附加文檔的安全性，生命周期狀態(tài)還關(guān)聯(lián)了權(quán)限策略，限制了任務(wù)負(fù)責(zé)人所能做的操作，文檔作者一旦提交文檔，就失去了對文檔的更改權(quán)限；當(dāng)文檔審批被駁回時，文檔作者才重新獲得更改文檔的權(quán)限。

    在這種模式下，文檔通過任務(wù)被過程和生命周期同時控制。任務(wù)由工作流引擎驅(qū)動，并附帶應(yīng)用數(shù)據(jù)；而數(shù)據(jù)對象本身的成熟和變化歷程則由生命周期狀態(tài)控制。任務(wù)操作與關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以松耦合的方式共同組成任務(wù)項(xiàng)，跟蹤和控制文檔的變化，減少了數(shù)據(jù)混亂。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

    文檔動態(tài)管理的核心是文檔的版本和狀態(tài)，以及文檔與設(shè)計過程的關(guān)系。依據(jù)以上設(shè)計方案，本文構(gòu)建了圖5所示的文檔動態(tài)管理對象模型。該模型包含了文檔動態(tài)管理所需要的主要業(yè)務(wù)對象及其業(yè)務(wù)邏輯。一個文檔主對象( DocumentMaster)包含多個具體的版本，每個文檔版次( DocumentRevi-sion)包含多個版序，文檔版序(DocumentIteration)可以與多個內(nèi)容文件(ContentFile)相關(guān)聯(lián)，同時具有一組與版本變化相關(guān)的屬性。通過這4個對象來組織文檔的不同版本，記錄文檔內(nèi)容的變化歷史。每個文檔創(chuàng)建后，將啟動其生命周期(LifeCycle)，記錄文檔狀態(tài)( State)的變遷及變遷歷史。文檔作為設(shè)計過程中某個具體任務(wù)的輸入數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，將隨著過程的執(zhí)行，有序地在人員和應(yīng)用之間流動。通過文檔與過程對象間的文檔關(guān)系對象，記錄文檔在設(shè)計過程中的動態(tài)變化過程。

    BITPDM系統(tǒng)運(yùn)用文檔動態(tài)管理對象模型，以Microsoft. NET為開發(fā)平臺，采用目前最先進(jìn)的Web體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)文檔的動態(tài)管理。該模塊為B/S結(jié)構(gòu)，依靠Microsoft Windows erver強(qiáng)大的服務(wù)管理功能，通過基于超文本傳輸協(xié)議( HyperText Transport Protocol，HTTP)的Web訪問和基于簡單對象訪問協(xié)議(Simple Object Access Proto-col．SOAP)的Web service提供各類應(yīng)用服務(wù)。所有系統(tǒng)功能以COM+應(yīng)用組件的形式運(yùn)行于．NET環(huán)境上，由ASP. NET頁面和rich client端進(jìn)行訪問。通過連接池與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行連接，并采用PDM XML協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

圖5 文檔動態(tài)管理對象模型

4 結(jié)束語

    產(chǎn)品開發(fā)具有動態(tài)性、反復(fù)性和發(fā)展性，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的動態(tài)性，管理隨時間動態(tài)變化的數(shù)據(jù)變得非常重要。本文結(jié)合企業(yè)對文檔管理的實(shí)際需求，規(guī)劃和設(shè)計了文檔的存儲、組織及其版本控制機(jī)制，提出了“過程一生命周期”松耦合互動模式，并運(yùn)用所構(gòu)建的文檔動態(tài)管理對象模型，進(jìn)行BIT-PDM系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對文檔設(shè)計歷史的跟蹤與回溯。同時，在實(shí)踐中驗(yàn)證了面向產(chǎn)品開發(fā)過程文檔動態(tài)管理在企業(yè)信息集成中的基礎(chǔ)作用。 

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