大連理工大學碩士研究生學位論文 摘要 p d m 是一項新的管理思想和技術。p d m 可以定義為以軟件技術為基礎，以產品為 核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術。是依托r r 技術實現 企業最優化管理的有效方法，是科學的管理框架與企業現實問題相結合的產物，也是計 算機技術與企業文化相結合的一種產品。有效的利用這一信息技術提升模具企業的現代 化與信息化管理水平，增強企業參與國際市場的競爭能力，已成為模具企業尋求發展的 重要趨勢。 本文從p d m 最核心的部分產品結構管理入手，詳細介紹了產品結構及其相關概念， 并結合注塑模具生產過程中的特點，確定了實施注塑模具產品結構管理的關鍵技術。針 對這些關鍵技術，研究了根據注塑模具零件的功能、結構、工藝等特征對注塑模具零件 的種類劃分，建立了一套合理的注塑模具零件分類體系。結合注塑模具零件的分類以及 注塑模具開發設計過程，分析了注塑模具產品結構的生成，構建了注塑模具產品結構樹 模型。通過注塑模具零件信息模型的研究，完成了注塑模具產品結構樹中各節點相關信 息的添加，提出了注塑模具產品結構信息集成模型，完成了注塑模具產品結構管理系統 的主體結構建模，此模型是有效管理注塑模具產品結構及其復雜信息的基礎。根據產品 結構管理系統的實現需要和功能需求，研究了產品結構樹自動創建的算法、版本管理辦 法、產品結構的多視圖管理以及與設計部f - j c a x 軟件集成方法。 最后，應用以上研究成果初步開發出注塑模具p d m 中的產品結構管理子系統，并介 紹了該軟件系統的系統設計和實現過程并給出了系統運行實例。 關鍵詞：產品數據管理；注塑模具；產品結構管理；產品結構樹 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fp r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n tf o rt h e i n j e c t i o n m o l dp d m s y s t e m a b s t r a c t p d mi san e wm a n a g e m e n tt h o u 曲ta n dt e c h n i q u e i tc a l lb ed e f i n e da sat e c h n o l o g y ， w h i c hb a s e do ns o f t w a r et e c h n i q u e ，r e g a r d i n gp r q d u c ta st h ec o r e ，a n dr e a l i z i n gw h o l e m a n a g e m e n to nt h er e l a t e dd a t a ，p r o c e s s ，r e s o u r c e si np r o d u c t r e l i e do nt h ei tt e c h n i q u e ，i t j sav a l i da n do p t i m i z e dm a n a g e m e n tm e t h o di ne n t e r p r i s e s ，a n di sa no u t c o m eo fs c i e n t i f i c m a n a g e m e n tf r a m ec o m b i n e dw i t hr e a l i s t i cp r o b l e mi ne n t e r p r i s e s i ti sa l s oak i n d o fp r o d u c t w h e nc o m p u t e rt e c h n i q u ec o m b i n e dt o g e t h e rw i t hc o r p o r a t ec u l t u r e h o wt ou t i l i z ep d m t e c h n o l o g ye f f e c t i v e l yt ou p g r a d et h em o d e r n i z a t i o nm a n a g e m e n tl e v e l o ft h ed i e & m o u l d e n t e r p r i s e sa n de n h a n c et h ec o m p e t i t i o nc a p a c i t yw i t ht h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e n t h em a i nt r e n do ft h ed i e m o u l de n t e r p r i s e sf o rp u r s u i n gt h ed e v e l o p m e n t t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s i n go np r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n tg i v e sap a r t i c u l a r e x p a t i a t i o no fp s m r sc o n c e p t i o n ，m e t h o do fd e v e l o p m e n ta n dc o r r e l a t i v et e c h n o l o g y c o m b i n e dw n hc h a r a c t e r i s f i c so fd i e m o u l d e n t e r p r i s e s m a n u f a c t u r e ，t h e i m p o r t a n t t e c h n o l o g i e so fi m p l e m e n tf o ri n j e c t i o nm o l dp s m a r ep r o p o s e d b a s e do nt h e s et e c h n o l o g i e s t h er e s e a r c hs u b j e c tc l a s s i f i e s 也ei n i e c t i o nm o l dp a r t sa c c o r d i n gt of u n c t i o n ，s t r u c t u r ea n d p r o c e s sf e a t u r e so ft h ei n j e c t i o nm o l dp a r t s o nt h eb a s i so ft h ec a t e ：g o r i e sa n dt h ed e s i g n p r o c e s so ft h ei n j e c t i o nm o l dp a r t s ，t h ep r o d u c ts t r u c t u r et r e em o d e lo ft h ei n j e c t i o nm o l di s c o n s t r u c t e db ya n a l y z i n gt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so ft h ei n j e c t i o nm o l dp r o d u c ts t r u c t u r e t h r o u g ht h er e s e a r c ho nt h ei n f o r m a t i o nm o d e lo ft h ei n j e c t i o nm o l dp a r t s ，e a c hn o d ei nt h e p r o d u c ts t r u c t u r et r e eo ft h ei n j e c t i o nm o l di sa d d e dw i t hc o r r e l a t i v ei n f o r m a t i o na n d w i t ht h e p r o d u c ts t r u c t u r ei n f o r m a t i o nm o d e la d v a n c e d ，t h ea r c h i t e c t u r em o d e lo ft h ep s ms y s t e mf o r i n j e c t i o nm o l di sa l m o s tc o n s t r u c t e d ，t h em o d e li sab a s i so ft h e e f f e c t i v em a n a g e m e n to f i i l i e c t i o nm o l dp r o d u c ts t r u c t u r ea n di t sc o r r e l a t i v ec o m p l i c a t e di n f o r m a t i o n a c c o r d i n gt ot h e r e q u i r e m e n to fp s ms y s t e mi m p l e m e n ta n di t sf u n c t i o n ，t h em e t h o do fe s t a b l i s h i n gp r o d u c t s t r u c t u r et r e ea u t o m a t i c a l l y ，v a r i o u sb o mv i e wm a n a g e m e n to fp r o d u c ts t r u c t u r ea n dt h e i n t e g r a t i o nw i t hc a xs o f t w a r ei nd e s i g nd e p a r t m e n th a v eb e e ne x p l o r e d f i n a l l y ，t h ep s ms y s t e mf o rt h ei n j e c t i o nm o l dp d m w h i c ha p p l i e st h ea b o v et h e o r i e s h a sb e e nd e v e l o p e d t h ep r o c e s so fp r o g r a m m i n ga n da ne x a m p l ea r ei n t r o d u c e di nt h ep a p e r k e yw o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ；i n j e c t i o nm o l d ；p r o d u c t s t r u c t u r e m a n a g e m e n t ；p r o d u c ts t r u c t u r et r e e i i 獨創性說明 作者鄭重聲明：本碩士學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工 作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外， 論文中不包含其他人已經發表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得大連理 工大學或者其他單位的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志 對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。 作者簽名：e t 期： 大連理工大學碩士研究生學位論文 大連理工大學學位論文版權使用授權書 本學位論文作者及指導教師完全了解“大連理工大學碩士、博士學位論文版權使用 ，規定”，足意大連理工大學保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的復印件和電子 版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大連理工大學可以將本學位論文的全部或部分內 容編入有關數據庫進行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編學位論 文。 作者簽名：謅；鯫 導師簽名： 寶i 白色 年月 日 大連理工大學碩士研究生學位論文 1引言 1 1p d m 概述 1 1 1p d m 的產生 在制造企業中，產品的制造活動不僅是一個物料的轉換過程，而且還是一個復雜的 信息變換過程，信息傳遞是否正確，直接影響著生產過程的正常進行。因此，對信息的 有序管理在企業中有著舉足輕重的地位。許多企業都為大量的設計數據所困擾。特別在 六七十年代以來，企業在設計和生產過程中開始使用c a d 、c a m 等技術，新技術的應 用在促進生產力發展的同時也帶來了新的挑戰。隨著c a d 、c a m 等技術幾十年的發展， 企業內部各單元的計算機輔助技術已經日益成熟，但由于初期缺乏統籌規劃，致使企業 內各自動化單元自成體系，彼此之間缺少有效的信息溝通與協調，形成所謂的“信息孤 島”，大量的電子數據難以管理和查找【”。在制造業的計算機集成制造環境中，在現代 產品開發及設計過程自動需求的驅動下，產生了能夠集數據庫的數據管理能力、網絡的 通信能力以及過程的控制能力于一體，能夠實現分布式環境下設計活動的信息交換與共 享并對設計過程進行動態調整與監控的產品數據管理技術。它可以定義為以軟件技術為 基礎，以產品為核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術【2 , 3 】。 1 1 2p d m 的基本概念 p d m 是p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( 產品數據管理) 的縮寫，p d m 技術出現在2 0 世紀8 0 年代初期，是隨著c a d 技術的發展，由c a d 開發商推出的一個管理系統，目的是為了有效 管理大量的c a d 數據( 工程圖樣、文檔等) 。隨著計算機網絡技術和數據庫技術的發展， 直至i j 2 0 世紀8 0 年代后期才發展起來的一項新的管理思想和r r 技術。它是以產品為中心， 通過計算機網絡和數據庫技術，把企業生產過程中所有與產品相關的信息f 包括電子文 檔、數字化文件、數據庫記錄等) 和與產品相關過程( 包括審批發放過程、工程更改過程、 一般工作流程等) v a 及相關資源進行集成化管理的技術。它是企業實現信息集成的橋梁 和紐帶，也是企業設計、工藝和制造部門的數據管理中心和流程管理中心。1 9 9 5 年2 月， c i m d a t a 公司總裁e d m i l l c r 給出了p d m 的簡單定義：“p d m 是一門管理所有與產品相關 的信息和所有與產品相關的過程的技術” 4 】。p d m 的概念包括兩大部分：( 1 ) 管理與企業 生產相關的所有產品信息( 包括屬于產品的任何數據，如c a x 文件、物料清單b o m 、產 品結構、產品訂單、供應商狀況等) ；( 2 ) 管理與所有產品相關的過程( 包括任何有關的 ；j 口- r 工序、工作標準和方法、工作流程、機構關系等所有過程處理的程序) 。p d m 將這 兩個方面集中在一起，即將整個產品生命周期的所有信息與過程都管理起來，可在企業 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 范圍內為產品設計和制造建立一個并行化的協作環境，。它能有效地將產品從概念設計、 計算分析、詳細設計、工藝流程設計、制造、銷售、維護直至產品消亡的整個生命周期 內各個階段的相關數據按照一定的數學模型加以定義、組織和管理，從而保證產品數據 在其整個生命周期內的一致性、最新性、完整性、共享性與安全性。它能很好的面向企 業的生產組織，有效管理與產品數據相關的過程，促進企業提高其產品質量，縮短研制 周期，提高工作效率，加快產品投放市場速度，從而提高產品的競爭力。因此，p d m 的 重要功能應該包括：數據和文檔管理、產品結構管理、過程管理和應用系統的集成等【5 吲。 1 1 3p d m 的發展概況 從p d m 的誕生到現在，縱觀p d m 的發展歷程，可以分為3 個階段【8 以o l ： ( 1 ) 配合c a d 工具的p d m 系統。8 0 年代初，c a d 在企業中得到了廣泛的應用，在方 便了設計的同時，工程師們不得不花大量的時間在所設計的圖紙中查找有用信息，因此 對于電子數據的存儲和獲取新方法的需求變得越來越迫切。各c a d 廠商為配合自己的 c a d 軟件，推出第一代p d m 產品，主要是解決大量電子數據的存儲和管理問題。這一 代p d m 產品的功能主要局限于工程圖紙的管理，集成的工具主要是專用的c a d 系統。 第一代p d m 產品在一定程度上緩解了“信息孤島”的問題，但沒有真正實現企業級的 數據和過程集成，同時第一代p d m 產品普遍存在功能較弱、開放程度不高、集成能力 不強等缺陷。 ( 2 ) 專業p d m 產品。通過對早期p d m 產品功能的不斷擴展，最終出現了專業化的p d m 產品，并明確了p d m 系統在企業信息系統中的定位。p d m 系統應是企業設計和工藝部 門的基礎數據平臺，集成各種c a x 應用，以p d m 作為企業設計和工藝的數據管理中心 和流程管理中心。通過一定的接口，p d m 系統可以與e r p 系統連接起來，再加上自動 化的制造系統m a s ，就構成了一個企業計算機集成制造系統c i m s 的基礎雛形。與第 一代p d m 產品相比，在第二代p d m 產品中出現了許多新功能，如對各種形式的產品 數據進行管理、對產品結構進行配置和管理、對電子數據的發布和更改進行控制，以及 能進行基于成組技術的零件分類管理與查詢等，同時軟件的集成能力和開放程度也有較 大的提高。第二代p d m 產品真正使p d m 的概念被廣泛接受，p d m 的功能得到廣泛認 同，同時第二代p d m 產品在技術上有重大的進步，商業上也獲得了成功。 ( 3 ) p d m 的標準化階段。這是一個很大的跨越，1 9 9 7 年6 月國際o m g 組織公布了 p d m e n a b l e r 標準草案，作為p d m 領域的第一個國際標準。p d m e n a b l e r 標準是基于 c o r b a 技術提出來的，它主要對p d m 系統的功能、p d m 系統的邏輯模型和p d m 產 品之間的互操作性等方面的問題提出了標準。雖然草案仍然比較粗糙，但標志著p d m 產品的標準化走出了第一步，同時草案主要由各個p d m 軟件商制定，獲得了h p 、i b m 、 s d r c 等公司的支持。這一標準的出臺極大促進了p d m 產品的標準化，為p d m 系統的 大連理工大學碩士研究生學位論文 互操作提供了方便。基于這種規范，1 9 9 7 年p t c 公司推出新一代p d m 產品w 缸d c h i l l ， 它是一個完全建立在i n t e m e t 平臺、c o r b a 和j a v a 技術的基礎上的產品。w i n d c h i l l 的 出現使人們近年來關于新一代p d m 產品的構想變成了現實。 今后p d m 技術研發的方向會集中在以下3 個方面【1 1 】： ( 1 ) 電子商務。下一代p d m 系統能夠提供只要在網上就可以得到產品據信息的功能， 這就為電子商務提供了一個重要的基礎。通過從產品及相關產品配置中選擇參數，就可 得到產品模型。如經過深入開發，將會使得網絡完全能提供產品朋匣務選擇、建議準備及 訂購過程。 ( 2 ) 虛擬產品開發管理。虛擬產品開發管理( v i r t u a lp r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n t ， v p d m ) 是在虛擬設計、虛擬制造和虛擬產品開發環境中，通過一個可以即時觀察、分 析、互相通信和修改的數字化產品模型，并行、協同地完成產品開發過程的設計、分析、 制造和市場營銷及其服務。 v p d m 集合了w e b 、p d m 、三維c a d 等技術，使企業具有更好的產品創新能力。 在概念設計的高靈活性、不可預測性的環境下，它為數據變化的管理提供了典型的管理 框架。它還可以作為一個知識庫和渠道，能夠將不同階段的產品信息轉化成為連續的信 息狀態。 ( 3 ) 支持供應鏈供應。p d m 系統在虛擬企業中實施非常容易。在虛擬企業中，一個 部門要與它的供應商、合作伙伴和其他人加入到供應鏈中，工程信息需要在虛擬企業內 不斷地交換。p d m 的各個系統間的通信及數據交換，使得各個環節在產品開發過程中 能相互進行合作，并能隨時在整個供應鏈中得到產品信息。下一代p d m 系統將是完整 意義上的供應鏈管理系統，它將會提供工程倉庫、工程服務和工程合作等功能。 1 1 4p d m 技術國內外發展現狀 ( 1 ) 國外p d m 技術發展及現狀【1 2 1 7 據美國c 1 m d a t a 公司調查，全球的p d m 業軟件和服務市場年增長率達到3 0 。在調 查的公司企業中有9 8 都希望實施p d m ，許多世界知名大公司( a b b 、b o e i n g 、b m w 、 s d n d 等) 紛紛開始在企業內部著手實旌p d m 計劃。1 9 9 7 年福特汽車花費上億美元購買 了s d r c 公司的m e t a p h a s e ，構建了自己的p d m 系統，由此引發的“福特效應，使 得許多的汽車制造商同時投資建設自己企業的p d m 系統。 與此相呼應，p d m 系統開發成為軟件業新的增長點。據美國的c i m d a t a 公司的調查 報告，1 9 9 5 年全球p d m 軟件與服務市場規模為6 8 4 億美元，1 9 9 6 年達到8 5 0 億美元，2 0 0 1 年己達2 5 億美元。目前有5 0 多個公司己出售他們的p d m 解決方案，這其中包括硬件公司、 系統集成商、獨立咨詢公司和c a d c a m 供應商。現有的成熟的p d m 系統產品有： m e t a p h a s e 是原s d r c 公司的p d m 軟件產品代表之一，該軟件涵蓋了一般p d m 系統應 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 具備的主要功能模塊，是典型企業級p d m 系統。e d s 公司的i m a n ，它實現了p d m 的一些 基本功能。電子倉庫和文檔管理、工作流管理、產品結構和產品配置管理。e d s 公司收 購s d r c 后推出的t e a m c e n t e r 是世界上第一套完整的協同產品管理解決方案，能夠使分 散的知識用戶和各種應用系統所組成的虛擬企業協同工作，以便節約成本優化質量。此 外還有p t c 公司的p r o p d m ，p r o i n t r a l i n k 和w i n d c h i l l ，a u t o d e s k 公司的 a u t o d e s k w o r k c e n t e r ，s h e r p a 公司的s h e r p a 和p d m ，c v 公司o p t e g l a 等。 f 2 ) 國內p d m 技術發展及現狀 國內的p d m 軟件推出較晚，在規模上與國外軟件尚有差距。國內一些科研單位和高 等院校在概念引入的同時，對概念進行深層次的探討，并且作了大最的理論研究。在消 化和吸收國外的成熟的p d m ) 盤品的基礎上，根據我國企業的實際水平，在已有的自主版 權的c a d 軟件的基礎上開發適合自己國膺的p d m 系統。國內現有的p d m 系統有：北京 高華公司的g h p d m s ，同創公司的p d m s ，武漢華中軟件公司的i n t e p d m ，開目集成技術 分公司的開目p d m ，浙江大學人工智能研究所開發的g s 系列c a d ，c a p p c a e ，p d m 系統 以及博通公司的博通p d m 。其中高華g h p d m s 2 6 解決了c a d 圖紙歸檔、查詢、編碼、 變更控制等問題，實現了企業工作流、物流管理的計算機化。同倉r j p d m 實現在網絡上對 各類技術信息透明的調用、編緝、處理檢索、輸出等集成功能。 國內的一些企業如：上海三菱電梯、航天部二院、齊齊哈爾車輛廠和上海家化有限 公司等等都根據本企業的實際情況建立起了自己的p d m 系統。然而，這些系統還存在著 嚴重的不足之處：應用規模局限于部門，嚴重的阻礙了部門之間數據的共享；在部門內 部，應用范圍也僅在一級的計算機網絡，也未實現數據共享；在應用層次上還停留在p d m 的基本框架上，應用功能還需要深化。至u 1 9 9 8 年為止，在國內還沒有出現真正成功的企 業級p d m 系統。 總的看來，目前國內的p d m 產品在功能、性能和穩定性方面與國外的p d m 產品還 存在著差距，但是在適應企業需求、價格及技術支持等方面具有一定的優勢。p d m 技術 在國內企業還處于初級階段，進展也很緩慢。但是我們相信：隨著中國信息化進程的發 展，國內應用p d m 系統的企業會越來越多，p d m 系統的開發和應用也會進入快速發展 的時期。只要國內的p d m 生產廠家能夠不斷的努力，國內的p d m 產品還是會有廣闊的 發展前景的。 1 2p d m 中產品結構管理的概念 產品結構管理( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t ，p s m ) 作為產品數據組織與管理的一種 形式，它以電子倉庫為底層支持，以材料明細表為其組織核心，把定義最終產品數據的 組織、管理與控制，并在一定的目標或約束下，向用戶或應用系統提供產品結構的不同 視圖。 4 大連理工大學碩士研究生學位論文 產品結構管理是p d m 的核心，也是p d m 系統和其它應用系統集成的紐帶。復雜的 產品由許多相關的要素以及有關的技術與支持文件所組成，這些組成部份經常變化，并 會影響到其他要素、文件和過程。如何使這些不斷變化的復雜數據在邏輯上保持一致、 并且使企業的每個使用者都能理解，是當前p d m 技術研究和系統開發亟待解決的問題。 p s m 系統管理面向產品生命周期的每一階段的用于應用和來自應用的信息源，使得 用戶在每一重大時刻可以訪問到正確的和相關的產品數據；零件或過程上任何變化引起 的下游影響立即可見和可測量；可以識別產品上多種問題的起源以及相關的文件、過程 信息以及責任。它的重要性在于：它以整個企業為整體、以產品為中心、是產品生命周 期中各種功能和應用系統建立直接聯系的重要工具，也是設計過程進展的直接體現者。 由于現有的多數p d m 系統更多地關注于支持文檔管理和過程管理，在結構管理上普遍還 比較落后、導致了p d m 系統在應用實施中的一些困難、結果使設計、生產和維護等所需 要的技術信息變的非常復雜。因此如何開發和有效實施p s m 系統，以及如何在注塑模具 企業實現p s m 系統以及和其它系統的集成是本論文研究的重點【1 8 瓏】。 1 3 課題來源及研究內容 1 3 1 課題的背景與來源 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時又是原料及設備的“效益放大 器”，模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模 具工業是國民經濟的基礎工業，被稱為“工業之母”，模具生產技術水平的高低，已成 為衡量一個國家產品制造業水平高低的重要標志。 注塑成形作為一種重要的成型加工方法，在家電行業、汽車工業、機械工業等都有 廣泛應用，且生產的制品具有精度高、復雜度高、一致性好、生產率高和消耗低的特點， 有很大的市場需求和良好的發展前景。注塑模具的生產要占塑料模具總量的一半以上， 在塑料模具中占主導地位。 注塑模具作為高效率、大批量成形零件的重要工藝裝備，在工業生產中被廣泛應用。 但產品本身結構的復雜性，以及模具行業典型的單件訂單式生產方式，決定了模具生產 過程不同于一般產品：其過程比較復雜，涉及產品成形性分析、毛坯制造、切削加工、 特種加工、光整加工、裝配調整及試模修模等多個環節，各過程也多有反復，給生產管 理帶來困難。同時，在各環節中產生的信息其載體也并不一致，既有三維模型信息，也 有數控代碼和二維工程圖信息，信息的傳遞方式不統一，不便于管理。模具制造部門下 屬的各相關班組在接收到制造部門主管下發的任務書后，進行相關活動，如工藝制定、 制造裝配、試模調整、質量檢測等，直到將模具交付給客戶。這一過程所產生的信息有 工藝過程卡、生產作業計劃、試模工藝單、修模報告及工藝調整與計劃變更等各種圖文 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 檔文件，這些文件不僅數據量大、數據類型和結構復雜，而且數據載體也是多介質的。 如果單純用人工的方法對這些海量數據進行管理，并用傳統的紙質文件方式來傳遞信 息，顯然難以滿足瞬息萬變的動態市場競爭的需求，難以保證各個活動所需信息的準確 一致。計算機網絡技術的發展，為模具企業徹底擺脫傳統的管理模式，全面實施現代企 業的信息化管理提供了有力的支持。應用p d m 技術，以設計模型為依據，為模具生產管理 構建統一的信息模型，可對模具設計、制造全過程信息實施有效的管理，確保模具在不同 階段所需信息的準確一致和實時有效。 模具產品由若干零部件組成，相互之間有一定的約束關系和復雜的借用關系；用戶要 查詢有關的信息，要花費大量的時間；對設計和制造b o m ( b i l lo fm a t e r i a l s ) 不一致、不 同用戶對產品配置和b o m 有不同的要求等問題，必須建立合理的產品結構模型，實現統一 的產品物料清單，充分發揮計算機技術的優勢，對系列產品的不同版本進行有效的組織和 管理，為p d m 系統的建立打下基礎 2 3 】。 產品結構模型是實現p d m 系統的關鍵技術【”，文獻【”】介紹了面向數據庫技術的產品 結構模型，文獻【2 6 】主要研究了面向對象的產品結構模型。總的來看，這種產品結構模型主 要反映產品的裝配關系，不能全面合理地包容相關產品數據，尤其是對企業廣泛應用的借 用件沒有進行處理，也沒有進行有效的產品定義擴展，很難適應現代企業對產品數據管理 的要求。針對這一現狀，在總結具設計、制造過程特點的基礎上，運用面向對象方法，結 合關系型數據庫的特點，p d m 實施經驗和注塑模研究了注塑模具企業中基于p d m 系統 環境的產品結構管理子系統的建立及其實現技術。 1 3 2 課題主要研究內容 p d m 是從2 0 世紀8 0 年代發展到如今已經成為繼e r p 之后企業信息化最主要的平臺。 它的功能模塊從最初的c a d 圖檔管理系統發展到如今已經包括電子倉庫和文檔管理、工 作流與過程管理、產品結構與配制管理、零件分類管理、工程變更管理、項目管理、電 子協作、集成工具、瀏覽和圈閱等各大模塊。本論文從最核心的產品結構管理的功能入 手，不求面面具到，力求結合自主開發的注塑模具p d m d ? 的p s m 子系統將模具產品結構 的概念、相關技術、開發流程闡述的盡量詳盡。本論文將在以下方面有自己的特色和創 新： f 1 1 參閱有關p d m 系統的發展歷史和發展趨勢，分析p d m 系統的功能、結構以及與 產品結構管理的關系，明確注塑模具產品結構管理在模具企業信息管理中的核心地位以 及實施的意義； f 2 1 研究注塑模具產品結構形成的實際過程，結合產品結構管理理論，明確注塑模具 產品結構管理的實施步驟和內容： f 3 ) 基于注塑模具產品零部件分類和零部件信息模型，研究注塑模具產品結構模型 大連理工大學碩士研究生學位論文 和產品結構的信息模型及其相關的實現技術； ( 4 ) 對系統進行面向對象的建模，劃分系統總體功能結構確定系統中的對象，建立系 統數據庫； ( 5 ) 研究注塑模具產品結構管理中版本管理、圖文檔信息的管理方法、結構樹的創建 方法以及產品結構管理多視圖管理方法； ( 6 ) 基于系統模型和相關方法實現系統各個模塊，開發注塑模具p d m 中產品結構管 理的原型系統。 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 2p d m 中產品結構管理概述 2 1 產品結構管理與p d m 的關系 p d m 系統是一個開放的系統，它以網絡環境下的分布式數據庫技術為支撐，采用 客戶機服務器體系結構和面向對象的設計方法，實現對產品全生命周期中的信息管理， 以及工作流程和項目進展的協調與控制，從而在企業范圍內建立一個并行化的產品開發 協作環境。在p d m 體系結構中，產品結構管理( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t ) 是重要的 組成部分，產品結構的設計在p d m 系統的設計過程中，處于非常重要的地位【2 ”。 產品結構與配置管理在各大功能模塊中占核心地位，它是聯系其它模塊的紐帶。產 品結構最初由設計部門設計者決定，反映的是c a d 系統開發的設計視圖，以樹狀表示， 能很好的表達產品的組成。產品結構樹的根節點代表產品，枝節點和葉節點分別表示部 件和零件，是p d m 中信息流動的載體和骨架。p d m 系統通過對附加在結構樹上的數據 以及數據流進行管理和控制將企業中的各個系統有機地組織在一起，實現了企業中信息 的集成、過程的集成和人的集成，這對于企業的信息化過程來說是非常關鍵的。那么實 現產品結構管理是企業信息化的第一步。在p d m 之前制造業信息化進程中最具影響力的 一大信息平臺是e r p 。起源于2 0 世紀6 0 年代的e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 系統是如 今眾所周知的企業信息化平臺。它針對企業級資源的管理，以生產經營、計劃管理為主 線，經過將近半個世紀的發展，功能不斷擴展，目前已包括物料清單、生產計劃大綱、 主生產計劃、粗能力需求計劃、物料需求計劃、車間作業管理、庫存管理、財務管理、 客戶定單管理、人力資源計劃等功能。它同p d m 的功能都在不斷的擴展形成了許多交叉 功能，例如零件分類、物料清單、產品的結構、產品配置、組件信息等。這些功能歸結 起來都屬于產品結構管理。產品結構管理是當前兩大信息平臺重疊最多的部分，它既是 e r p 的核心也是p d m 的核心。而e r p 只要服務于生產制造。在e r p 系統中，作為核心的 產品結構定義了零件和零件在車間的裝配過程，主要反映產品信息的規劃視圖，是面向 材料和生產過程的。p d m 系統主要服務于工程設計，產品結構管理主要面向產品能力和 配置，反映的是c a d c a e c a m 開發的設計視圖。產品結構是e r p 系統和p d m 系統集成 的紐帶 2 s , 2 9 1 。 2 2 產品結構管理 產品數據管理的主要功能模塊有文檔管理、產品結構與配置管理、工作流程管理等， 其中產品結構與配置管理是p d m 系統的重要組成部分，它以電子倉庫為底層支持，以 b o m y o 其組織核心，把最終定義產品的所有工程數據和文檔聯系起來，實現產品數據的 大連理工大學碩士研究生學位論文 組織、管理與控制，并在一定目標或規則約束下，向用戶或應用系統提供產品結構的不 同視圖和描述，如設計視圖、裝配視圖、制造視圖、計劃視圖等。 產品結構管理基本功能主要包括以下幾個方面： ( 1 ) 產品結構樹的創建與修改； ( 2 ) 產品零部件與相關信息( 供應商、材料、文檔等) 的關聯； ( 3 ) 產品零部件的版本控制和變量定義，可選件、替換件的管理； ( 4 ) 產品結構配置規則的定義，根據配置規則自動輸出b o m ； ( 5 ) 支持對“零部件或子部件被哪些部件采用”和“部件采用了哪些零件或 子部件”的查詢與文檔的查詢； ( 6 ) 產品結構的多視圖管理； r n 系列化產品結構視圖管理。 2 2 1 產品結構管理定義 產品結構管理p s m ( p r o d u c ts t r u c t u r em a n a g e m e n t ) ，主要管理產品的結構和配置，指 的是對擴展的產品結構樹本身及產品結構所涉及的產品數據的一種操作。這種操作包括 通過產品結構樹對產品數據進行的創建、維護、存儲、檢索和使用，它面向產品功能以 及產品的配置，反映設計狀態的產品結構。 產品管理的目標是為了得到產品是否按預期的目標執行所須的信息。它主動控制設 計過程的中間數據及文檔的顯示、查詢、追蹤產品數據。使設計及管理人員在每一時刻 都能訪問到正確的和相關的信息。 產品結構管理對產品數據的一種典型使用是以各種b o m 表的形式形成產品結構的 多方面視圖。如設計視圖、裝配視圖、制造視圖、計劃視圖等。換言之產品結構管理以 電子倉庫為底層支持，以材料明細表b o m 為其組織核心，把定義最終產品的所有工程 數據和文檔聯系起來，實現產品數據的組織、管理與控制，并在一定目標或規則的約束 下，向用戶或應用系統提供產品結構的不同視圖和描述。 產品結構管理( p s m ) ，以整個企業為整體，以產品為核心，是產品生命周期中各種 功能和應用系統建立直接聯系的重要工具，也是涉及過程進展的直接體現者。在p d m 的 體系結構中，p s m 是重要的組成部分【3 u j 。 2 2 2 產品結構管理的組成 ( 1 ) 產品結構層次關系管理。產品是由一系列互相關聯的零部件組成，部件指的是按 照特定的裝配關系組裝起來的一組相互關聯零件。一系列零件和部件有機的裝配在一起 就構成了產品。產品按部件分解，部件再分解成子部件和零件，由此形成的分層樹狀機 構就是產品結構樹。產品結構樹以樹狀表示，能很好的表達產品的組成。產品結構樹的 根節點代表產品，枝節點和葉節點分別表示部件和零件。產品結構管理可以實現產品及 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 相關信息的有效的、直觀的管理。在產品結構樹中，每個零件、部件對象都有自己的屬 性，如零( 部) 件的標識碼、名稱、版本號、數量、材料、類型等。在p s m 系統中查 詢零( 部) 件時，可以按照單個或多個屬性進行單獨或聯合查詢，以獲得零件的詳細情 況，如按照類型“借用件”的屬性查詢就可以得到相關部門關心的借用件信息。 圖2 1 產品結構及其基本屬性 f i g 2 1p r o d u c ta r c h i t e c t u r ea n dp r o p e r t i e s ( 2 ) 基于產品結構的文檔關系管理。產品結構建立起來候，就得到了產品結構樹，但 這還不足以完全描述一個產品，這時需要設計人員給產品結構中的各個節點添加產品的 其他信息( 特征屬性信息、圖紙文檔等引用信息) ，這樣就把產品結構和其相關的一些 信息聯系起來。但對于企業不可能將所有的產品結構都獨立存儲，而是通過分類進行管 理，對象( 如產品、部件、零件等) 與其相關的信息( 圖紙文檔等引用信息) 并不直接發 生聯系。通過文件夾作為連接對象與文檔的橋梁，通過文件夾的分類管理來實現對對象 的各種不同文檔，如圖紙，數據文件等的分類管理。圖2 2 表示了對象、文件夾、文檔 的關系。 圖2 2 對象、文件夾、文檔間的關系 f i g 2 2t h er e l a t i o n b e t w e e no b j e c ta n di n f o r m a t i o n ( 3 ) 版本管理。通常產品的設計過程是個連續、動態的過程。一個設計對象在設計過 程中不斷修改，會產生許多版本版本不僅包含了設計對象在當時的全部信息，而且還反 映了該版本的設計對象和與其相關聯對象的聯系，例如。零部件對象版本與文檔版本的 大連理工大學碩士研究生學位論文 關聯性一個對象的多個版本間應該又聯系，并且還應有識別每個版本的有效條件。此外， 版本應有標識號，一種是按版本產生的時間順序記為a ，b ，c ；另外一種是按照正整 數的順序，以時間的先后依次記為1 、2 、3 ，有時兩種形式混合使用。常見的版本管理 模型有兩種：線形版本模型和樹狀結構版本模型，見圖2 3 線性版本模型是最簡單的模 型，它是根據版本產品的時間順序依次排列的。當產生一個新版本時，系統自動賦予一 個新版本號。線性模型能夠很好地描述版本順序產生的情形，其缺陷是不能區分是新設 計產生的版本，還是在前一個版本的基礎上修改的版本，即它不能用于有多種可選設計 方案的情況。 o h 線性版本模型樹狀版本模型 圖2 3 版本管理模型 f i g 2 3t h em o d e lo fe d i t i o nm a n a g e m e n t 樹狀結構版本模型正好能夠彌補線性版本模型的缺陷。在該模型中，一個特定的路 徑就反映了一種設計方案的版本繁衍過程，如圖2 3 ( b ) 表明了某對象具有兩種設計方案， 在b 版本基礎上形成了可選c 版本和e 版本；在c ，e 基礎上分別有修訂后的d 版本和f 版本既是其一版本的修訂版本，又是兩種設計方案的終止版本。 圖2 4 不含版本的零件文檔結構 f i g 2 4t h e s t r u c t u r eg r a g ho fp a r tw i t h o u te d i t i o n l l 一 圖2 5 包含版本的零件文檔結構 f i g 2 5t h es t r u c t u r e 鏟a 9 1 lo fp a r tu s i n ge d i t i o n 洪錫君：注塑模具p d m 中產品結構管理的研究與開發 增加了版本屬性后，產品結構關系的復雜性明顯增加。圖2 4 說明了不含版本的零 件與文檔之間的結構關系，這是可以直接建立零件對象與其相關的文檔信息( 如實體模 型、二維圖紙、測試數據、工藝文件與n c 代碼) 之間的關系。圖2 5 說明了包含版本的 零件與文檔之間的結構關系，零件有不同的版本，而文檔信息也有自己的版本，這時在 結構關系中表述了不同版本之間的匹配關系。圖2 4 與圖2 5 上的信息可能分布在不同 的計算機、操作系統上，分別屬于不同的電子倉庫和p d m 用戶，物理上存儲在不同的文 件系統和數據庫中。 ( 4 ) 產品結構多視圖管理。產品材料明細表b o m 集中反映了產品結構的匯總信息， 它描述了產品結構中各個零部件的層次關系，以及零部件的屬性，是產品結構管理的核 心。產品結構管理的核心b o m 表記錄的是制造某種產品所需的組成件或配方原料的信 a 設計視圖