1、面向中小制造企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)*張瑛趙武劉艷平(四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院,成都610065Design and realization of product data management system for medium-and-smallmanufacturing enterprisesZHANG Ying ,ZHAO Wu ,LIU Yan-ping(School Of Manufacturing Sci and Technol ,Sichuan Univ.,Chengdu 610065,China 文章編號:1001-3997(200912-0241-03【摘要】針

2、對中小型制造企業(yè)的實際情況,從實用的角度出發(fā)開發(fā)了一個產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),實現(xiàn)企業(yè)對產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)、過程、資源一體化的集成管理。介紹了系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)以及總體框架,合理選擇軟硬件支持,并闡述了各個主要功能模塊。最后結(jié)合企業(yè)應(yīng)用實例,取得了良好的效果。關(guān)鍵詞:產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM ;中小企業(yè);系統(tǒng)設(shè)計【Abstract 】Specified to the situation of the small and medium manufactory enterprise ,we develop a product data management system ,realizing the integrat

3、ion management of data ,process ,resource for the product.It introduces the system design objective ,the entire structure of the system ,and the proper choice of hardware and software ,explains each main functional model ,and lists several enterprise applications ,which achieve good results.Key word

4、s :Product data management (PDM ;Medium-and-small enterprise ;System design中圖分類號:TH12,TP391文獻標(biāo)識碼:A*來稿日期:2009-02-16*基金項目:四川省科技支撐計劃(2007Z03-024,四川省科技廳科技平臺項目(06PT-081引言PDM (Product Data Management 是一門管理與產(chǎn)品相關(guān)的“信息”和與產(chǎn)品相關(guān)的“過程”的技術(shù)1。它在實現(xiàn)企業(yè)的信息集成、提高企業(yè)的管理水平及產(chǎn)品開發(fā)效率等方面的意義是十分巨大的。面對激烈的全球化競爭和市場環(huán)境的日趨復(fù)雜,制造企業(yè)的處境越來越艱難,

5、不少企業(yè)開始深入地使用計算機技術(shù),PDM 也得到了前所未有的重視。針對中小型制造業(yè)自身資金少,變化快的特點,提出建立面向中小制造企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng),該系統(tǒng)具有PDM 最基本最核心的功能模塊,包括圖文檔管理、項目管理、工作流程管理等,能滿足企業(yè)的需求。系統(tǒng)開發(fā)周期短,低成本,易于操作和維護,對那些實施門檻低,受經(jīng)濟實力和技術(shù)力量制約的中小企業(yè)有一定的工程應(yīng)用價值。2系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)中小型制造企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計加工中存在大量非標(biāo)準(zhǔn)零件,即專用零件。此類零件往往幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同或相似,尺寸規(guī)格相同,從而導(dǎo)致設(shè)計人員經(jīng)常因為不同尺寸對相似零件進行重復(fù)設(shè)計,耗費時間和精力,造成產(chǎn)

6、品數(shù)據(jù)庫過大,不易管理。同時企業(yè)在信息管理方面存在信息共享度低、信息傳遞速度慢、業(yè)務(wù)管理方式落后以及產(chǎn)品設(shè)計方式陳舊等問題。針對以上問題開發(fā)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),旨在提高數(shù)據(jù)重用率、規(guī)范企業(yè)流程、提高工藝管理水平、實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集中安全管理,從而提高企業(yè)的決策水平和對市場的快速響應(yīng)能力。3系統(tǒng)總體框架系統(tǒng)總體框架,如圖1所示。系統(tǒng)基于C/S 模式,較好地考慮了網(wǎng)絡(luò)安全、傳輸效率、傳輸量和網(wǎng)絡(luò)的維護性、升級、使用性等問題,同時采用操作系統(tǒng)Windows XP 以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MS SQL Server2000作為系統(tǒng)支撐層;核心層通過ADO 組件實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接,為功能層提供了一系列基本服務(wù)

7、,如數(shù)據(jù)訪問控制、安全控制,并且為應(yīng)用軟件Delphi 提供了應(yīng)用程序編程接口以方便軟件集成;功能層包括了系統(tǒng)能實現(xiàn)的主要功能,如基本資料管理、圖文檔管理以及產(chǎn)品管理等,詳細(xì)內(nèi)容將在第二節(jié)介紹;交互層即為用戶操作界面,實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的人機交互。圖1產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體框架Fig.1Product data management system framework4系統(tǒng)功能設(shè)計4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境選擇MS SQL Server2000是一個可伸縮的高性能數(shù)據(jù)庫管理系用戶操作界面交互層功能層核心層支撐層基本資料管理圖文檔管理項目管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理流程管理數(shù)據(jù)訪問控制安全控制應(yīng)用程序編程接口SQL Ser

8、ver2000Windows XP Delphi接口與協(xié)議管理*Machinery Design &Manufacture機械設(shè)計與制造第12期2009年12月241統(tǒng),它專門為分布式C/S計算環(huán)境而設(shè)計,其內(nèi)置數(shù)據(jù)復(fù)制功能、強大的管理工具以及開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為發(fā)布信息解決方案提供了一個卓越的平臺。Delphi是由Borland公司推出的可視化編程環(huán)境,它將面向?qū)ο蟮恼Z言功能與方便的可視化開發(fā)環(huán)境緊密地結(jié)合在一起,具有快速的程序開發(fā)能力、強大的數(shù)據(jù)庫處理功能和完善的面向?qū)ο蟊磉_能力。因此系統(tǒng)選擇使用Delphi 語言工具,在Windows XP環(huán)境下,以MS SQL Server2000作

9、為底層數(shù)據(jù)庫,使用ADO技術(shù)實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接。4.2系統(tǒng)主要功能模塊系統(tǒng)主要功能模塊包括基本資料管理、圖文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、項目管理以及工作流程管理。系統(tǒng)功能圖,如圖2所示。圖2產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能圖Fig.2Product data management system function此模塊包括用戶資料管理和系統(tǒng)日志管理。在用戶資料管理中按照企業(yè)中的職能劃分,動態(tài)地將不同的崗位劃分為不同的角色,根據(jù)不同的任務(wù)對用戶權(quán)限進行設(shè)置,崗位的職能有所變化的時候,不必分別修改每個用戶的權(quán)限,只要修改用戶所屬角色的權(quán)限,所有被賦予該角色的用戶權(quán)限就一同被修改。在系統(tǒng)日志管理中,授權(quán)用戶可以根據(jù)操作

10、者、操作對象名稱、用戶角色和操作時間等屬性對系統(tǒng)日志進行查詢。此模塊包括文件結(jié)構(gòu)樹、文件錄入、文件類型設(shè)置和文件查找。文件結(jié)構(gòu)樹以樹形結(jié)構(gòu)的形式將產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)及其零部件的相關(guān)數(shù)據(jù)按照裝配關(guān)系直觀地顯示出來,使用戶可直觀、全面地了解產(chǎn)品及其零部件的各種數(shù)據(jù)和文檔,提高了檢索文檔的效率。同時在文檔屬性頁中顯示文檔的相關(guān)屬性,如文件名稱、文件編號、文件類型、使用部門、創(chuàng)建時間、文件路徑等。文件錄入部分可以對文件的詳細(xì)內(nèi)容進行錄入,并且實現(xiàn)文件內(nèi)容的編輯和修改。文件類型設(shè)置將文件按圖紙文件、工藝文件、文本文件和音頻/視頻文件等進行分類,以方便文件查詢。文件查找部分可以根據(jù)文件名稱、文件編號和創(chuàng)建時間

11、等實現(xiàn)單獨查詢或聯(lián)合查詢,快速定位到所要查找的文件。在圖文檔顯示方面,將達索公司推出的3DXML Player提供的瀏覽控件集成到開發(fā)環(huán)境中。達索公司最新推出的新的文件格式3DXML,不僅可以將CATIA文件大小大幅度縮減,并可在不安裝CATIA的前提下瀏覽3D模型,更加方便了用戶的使用7。另外也可調(diào)用AutoCAD自帶的Volo View Express來預(yù)覽dwg,dwf及dxf等常用格式的圖檔文件。文檔結(jié)構(gòu)樹功能運行界面,如圖3所示。圖3文件結(jié)構(gòu)樹管理Fig.3Document structure tree management此模塊包括產(chǎn)品錄入及查詢、產(chǎn)品類型設(shè)置、產(chǎn)品編碼管理和產(chǎn)品結(jié)

12、構(gòu)樹。產(chǎn)品錄入部分將產(chǎn)品及其零部件相關(guān)屬性錄入數(shù)據(jù)庫。授權(quán)用戶可以對產(chǎn)品及其零部件屬性進行瀏覽和編輯修改,同時還可以查看零部件其他版本的文檔以及文檔所走過的流程;查找部分為了便于快速查找,首先選擇所查找的對象是產(chǎn)品、部件還是零件,然后再根據(jù)名稱、編號、型號、規(guī)格、有效日期、版本等屬性進行查詢。產(chǎn)品類型設(shè)置將產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)件、借用件、外協(xié)件和非標(biāo)準(zhǔn)件進行分類。編碼管理是結(jié)構(gòu)樹管理的基礎(chǔ),設(shè)計了高效的編碼規(guī)則體系,定義了零件編碼族的層次結(jié)構(gòu)包括特定零件與零件組的關(guān)系,能很大的提高企業(yè)管理數(shù)據(jù)的效率。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹以樹形結(jié)構(gòu)的形式將產(chǎn)品及其零部件按照裝配關(guān)系顯示出來。此功能的實現(xiàn)主要是基于數(shù)據(jù)庫的樹狀結(jié)構(gòu)的

13、實時顯示,經(jīng)分析采用遞歸算法來實現(xiàn)的。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖是通過樹狀結(jié)構(gòu)關(guān)系表來表達的,如圖4所示。每加入1個零件或部件,都需要將其直接歸屬的父節(jié)點記入父節(jié)點號字段中,將其自身節(jié)點號記入子節(jié)點號中,同時給出一個父節(jié)點擁有子節(jié)點的數(shù)目,這樣一條條記錄就構(gòu)成了產(chǎn)品的樹狀結(jié)構(gòu)。樹狀關(guān)系表,如表1所示。圖4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹圖Fig.4Product structure tree graph表1樹狀關(guān)系表Tab.1Tree relationship項目是研發(fā)某個產(chǎn)品或完成某個計劃所進行的一系列活動的總稱,絕大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、資源調(diào)配和人員安排都是圍繞著項目來進行的,所以項目是生產(chǎn)管理的核心單元。項目管理模塊包括項目

14、結(jié)構(gòu)樹、項目成員管理和項目查找。項目結(jié)構(gòu)樹以樹形結(jié)構(gòu)的形式顯示項目任務(wù)之間的層次關(guān)聯(lián)以及與項目有關(guān)的數(shù)據(jù)文檔。父節(jié)點子節(jié)點具有數(shù)量產(chǎn)品1部件1部件1零件115部件1部件1零件2零件437產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)基本資料管理圖文檔管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理項目管理工作流程管理用戶資料管理系統(tǒng)日志管理文件錄入文件類型設(shè)置文件結(jié)構(gòu)樹文件查找產(chǎn)品錄入及查詢新產(chǎn)品類型設(shè)置新產(chǎn)品編碼管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理項目結(jié)構(gòu)樹項目成員管理項目查找審批流程更改流程流程監(jiān)控產(chǎn)品1部件1部件2零件1部件3零件1零件2零件3部件1零件3標(biāo)準(zhǔn)件2零件4標(biāo)準(zhǔn)件1零件1零件5第12期張瑛等:面向中小制造企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)242在項目成員

15、管理部分,首先由部門主管指定項目負(fù)責(zé)人,再由項目負(fù)責(zé)人指定參加項目的成員,并安排他們在項目中的角色,為其設(shè)置權(quán)限。系統(tǒng)將項目分為立項、方案論證、總體設(shè)計、實施和驗收等階段,每個階段都有工作和歸檔兩個狀態(tài),未完成任務(wù)屬于工作狀態(tài),完成后由工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為歸檔狀態(tài),此時,對此階段產(chǎn)生和處理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)都進行歸檔。項目查找部分用戶可以根據(jù)項目屬性對項目進行快速查找,如項目名稱、編號、類型、創(chuàng)建時間等。工作流程管理是企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)最重要也是最基本的環(huán)節(jié)之一,過程中的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品生命周期的重要數(shù)據(jù)9。通過在PDM 系統(tǒng)中引入工作流技術(shù),可以使企業(yè)相關(guān)人員在正確的時間、以正確的方式得到正確的任務(wù),從而保證企業(yè)

16、設(shè)計過程有計劃地進行,監(jiān)督并及時反映產(chǎn)品數(shù)據(jù)的處理情況。工作流程管理模塊包括審批流程管理、變更流程管理和流程監(jiān)控。在進行工作流程管理的同時,系統(tǒng)會對相關(guān)操作人員檢驗其權(quán)限,保證只有被授權(quán)用戶才能進入工作流程之中,對其中的文檔進行訪問和操作。工作流程管理實現(xiàn)了對流程節(jié)點的添加、刪除、修改等操作,并可對節(jié)點屬性進行編輯,用戶可以新建工作流程并提交給管理員等待批準(zhǔn),同時還可以查看流程信息以及自己所在流程的進展情況和流程中的相關(guān)文檔內(nèi)容。流程監(jiān)控專門為管理人員設(shè)定,主要負(fù)責(zé)流程運行狀況的監(jiān)控、流程的動態(tài)修改、日志數(shù)據(jù)的查詢、以及系統(tǒng)資源和流程資源的配置及管理、安全管理、流程信息的統(tǒng)計和分析等。更改流程

17、功能界面,如圖5所示。圖5更改流程功能界面Fig.5Change process function interface5系統(tǒng)應(yīng)用實例5.1企業(yè)存在的問題(1信息傳遞速度慢在該企業(yè)中,信息傳遞主要通過書面文件、報表及電話等方式,無法及時收集工藝和制造過程中的反饋信息,不能實時反映設(shè)計過程中的變化,更無法隨時跟蹤整個產(chǎn)品設(shè)計和制造的進展情況。(2圖文檔管理落后對于產(chǎn)品設(shè)計過程中產(chǎn)生的文件和圖紙,仍然處于手工管理和維護階段,既浪費人力又浪費空間,不能方便、快捷地查詢和獲取所需的技術(shù)資料,沒有有效的圖文檔版本管理方法。沒有實現(xiàn)用戶權(quán)限管理,不能保證各類資料的安全和保密。(3設(shè)計方式陳舊產(chǎn)品開發(fā)仍然沿用

18、傳統(tǒng)的順序工程方法,導(dǎo)致所制造的產(chǎn)品存在諸多缺陷和對設(shè)計的多次更改。造成設(shè)計改動大、產(chǎn)品開發(fā)周期長、成本高等狀況,難以適應(yīng)激烈的市場競爭。5.2企業(yè)數(shù)據(jù)動態(tài)建模(1產(chǎn)品對象模型產(chǎn)品對象模型用來描述產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)。在該企業(yè),一個產(chǎn)品由若干零部件組成,部件由若干零件組成。一個零件由它的模型、零件工作圖、設(shè)計說明書等資料來描述。許多資料由于修改還會形成多個版本。產(chǎn)品、部件以及零件都有各自的屬性。根據(jù)以上說明建立產(chǎn)品對象模型,如圖6所示。圖6產(chǎn)品對象模型Fig.6Product object model(2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理模型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)反映了一個產(chǎn)品的構(gòu)成以及各構(gòu)件之間的構(gòu)成關(guān)系。產(chǎn)品在修改完善過程中,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)會不斷發(fā)生變化。為滿足市場需求,企業(yè)需要在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上,通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置,盡量利用現(xiàn)有版本,迅速構(gòu)造出適合用戶要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理模型可以說是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的計算機描述。在產(chǎn)品對象模型的基礎(chǔ)上,用關(guān)系對象將各業(yè)務(wù)對象關(guān)聯(lián)起來,即形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理模型(圖略。(3人員對象管理模型由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)經(jīng)過多個階段,被不同部門和人員操作訪問,具有不同的版本狀態(tài),因此有