产品数据管理(PDM)管理产品生命周期内的零部件、产品以及相关文档等设计对象产生和变更的整个历程。可以说PDM是产品设计与开发过程的一个平台，由于版本产生于设计过程中，因此PDM必然对版本管理提供强有力的支持。实际上，版本管理是PDM系统的一个重要功能，版本管理融人到PDM的其他功能模块中，利用PDM这个产品数据与设计过程管理平台来实现有效的版本管理是本文研究的主要内容。
一般而言，版本管理模型大致有以下三种：线性版本管理模型、树型版本管理模型、有向无环图版本管理模型，线性模型是一种最简单的模型，它以版本产生的先后次序按序排列，在线性模型中，所有版本都是一种先后关系，但是在实际中可能出现并列的两个版本。树型结构版本模型可以区分由于设计方案的不同而产生的可替换并列版本。树型版本模型中版本树的一个特定路径反映了一个设计对象的版本修订过程，不同路径反映了不同的可选方案的繁衍过程。树型模型虽然能区分重新设计的替换版本和修订版本，但是无法描述多个版本合并生成新版本的情况。在实际工程设计过程中，有时要把多个版本融合成一个新版本，这就需要用有向无环图作为描述模型，产品版本演变的有向无环图反映了版本之间的导出与融合关系，可供产品设计者进行版本跟踪。模型中每个节点可以是产品或零部件，产品和零部件又都具有自己的结构，每个节点展开后可得到产品结构树，而树中的每个节点的版本演变也可以用有向无环图来表示。
1 PDM中的版本组织
1.1 文档和零部件
PDM所管理的产品数据主要有两种：文档和零部件，其中产品也被当作特殊的零部件。文档是产品数据的一种直观表现形式和常见载体。在PDM系统中，文档分两部分：描述文档的电子文件和文档的相关属性项（如编号、名称，设计者，创建日期等)。企业借助各种工具软件进行产品设计以及信息处理，其结果一般以电子文档的形式存储。这些文档各自独立存在，而且只能由特定的工具软件进行处理；从工程意义上来讲，这些电子文档又是紧密联系的。如描述同一产品的各（AI)图形，它们从不同层次描述产品，描述同一零件的图纸、工艺文件及说明书针对的都是同一对象。因此，应该根据产品本身的特点统一管理与产品相关的文档以及这些文档之间的相互关系。
零部件是对具体零件、部件的总称。产品是由零部件构成的，零部件最终需要通过文档来描述。零部件还包括相应的属性集以及部件结构。它反映了组成产品的各实际零部件的装配关系。以产品为根节点将其展开、就得到产品结构树。
1.2 PDM系统的产品数据组织
文档版本的产生是由于对设计的修改或同一对象的不同设计。文档版本既可以是一个单独存在的文档，也可以仅仅是与前导版本相比有差别的部分。PDM中将文档版本之间的关系用有向无环图来表示，同一个版本既可以产生多个新版本，多个版本也可以合并产生一个新版本。有向无环图不仅可以区分不同设计方案和修改之间的差别，而且还支持版本合并和变更历史的历史信息。
零部件版本描述可用于制造的具体对象，而对这些对象的描述叉是通过文档进行的，因此零部件（设计对象）通过零部件版本与文档建立了紧密关系。图1表示了零部件之间的结构关系（产品结构）、零部件内部的版本关系、零部件版本与文档的引用关系以及文档的版本关系，零部件的版本管理与文档类似，但比文档复杂。因为零部件除了包含描述它的文档以外，还具有结构和属性等特殊信息。文档版本变化必然引起零部件版本变更，但零部件的版本变化并不一定产生新版本的文档。从图l看出，PDM所管理的产品数据对象主要有两种：文档和零部件，作为PDM中基本产品数据的文档通过产品结构建立了有机联系。
图1 PDM系统的产品数据组织
在PDM系统中一般以版本产生的先后次序来管理设计阶段产生的版本。当产生新版本时，系统自动赋予一个版本号。在一个文档或零部件内部，版本号是唯一的。版本号反映了版本产生的时间顺序以及版本之间的渊源关系。在产品设计的某一时刻，PDM系统中有且只有一个共享版本是当前版本。当前版本用于描述当前系统中正在设计、修改或使用的版本。在文档和零部件的众多版本中、又可分为有用版本和无用版本。无用版本是指设计失败，不再有用的版本，这类版本可以从系统中予以删除，但为了给后来的设计提供参考，一般予以保留。
1.3 部件结构中的版本传播与变迁
如图2所示，如果一个部件A的两个不同的子部件B和C分别产生了一个新版本，那么在传播变迁的过程中，部件A可能会产生多个新版本，这是因为B、C的任意两个版本的组合都可以导致B的一个新版本出现。但是有些版本组合是没有意义的，在实际设计过程中，可能将不同零部件的几个版本纳入一个集合。当新版本产生时、只有在同一版本组中的版本组合才有意义。由图2可知，B的版本l与C的版本l组台生成了A版本l，B版本2与C版本2组合生成A版本2。图2仅仅描述了单一层次的版本传播，在一个复杂部件的设计过程中，最底层零部件的版本变化最终可能导致结构树中的根结点本身的版本变化。在实际应用过程中，必须为版本的传播变迁制定相应的传播规则，或者由设计人员交互生成新的版本。
图2 版本的传播变迁
2 PDM流程与版本变迁
2.1 PDM版本分类
设计过程是设计对象由一个状态向另一个状态迁移的过程。设计对象的版本以及版本状态反映设计过程的变迁，在PDM的工作流程管理中，版本具有四种状态：工作状态、提交状态、发放状态和冻结状态，对应的版本称之为工作版本、提交版本、发放版本和冻结版本。
a.工作版本。工作版本是处于设计阶段的版本，是在设计者私有工作区中正在进行设计的版本，是还不能实用的或还没有配置好的版本，因此它是当前设计者私有的，其他用户不能访问。工作版本常驻在一个私有数据库中，并避免被其他对象引用，工作版本通常由用户的初始设计产生，也可以由其他版本导出，例如从冻结版本、提交版本以及其他工作版本均可以导出新的工作版本。
由不同来源导出的工作版本包含不同的含义。由一个初始的工作版本导出的新工作版本可能对应不同的方案设计、不同的造型设计或不同的材料设计等等；由冻结版本导出的工作版本可能是不满足约束条件要求或对设计方案进行修改时产生的；由提交版本导出的工作版本通常意味着从原有设计出发，产生新的改型设计，或在新设计中使用原设计的某些部分设计以加快设计周期，减少重复性的设计过程。
b.提交版本。提交版本是指设计已经完成，需要进行审批的版本，此时还未生效，提交版本存于公共数据库中，不允许删除和更新。提交版本只供设计和审批人员共享，其他人员可以参阅但是不能引用。
c.发放版本。提交版本通过所有的校对和审核人员在线审核、批准后，提交版本变为发放版本。在校对审核过程中，任何校对审核人员都可否定，从而使校对审核过程挂起。提交版本重新回到工作状态，设计人员修改设计后可以再次申请校对审核。直到完成校对审核，才能进行发放处理，发放版本即为生效的版本，版本一旦发放，对它的修改就被禁止，发放版本存于发放库中，这时不仅对其他设计人员，即使发放版本的设计者也只能查询，作为进一步设计的基础，但是不能修改。
d．冻结版本。冻结版本是设计达到某种要求，在一段时间内保持不变的版本。提交版本是审批过程中的一种冻结版本，发放版本也可看作是一种冻结版本。
上述几种版本状态的转换如图3所示。设计者私人工作区中的工作版本只能由设计者个人进行修改、更新、删除等操作，同时设计者有权从项目库和公共库中提取冻结版本和提交版本，并由此导出工作版本，但不影响原来的冻结版本和提交版本。但是要将工作版本提升为冻结版本或提交版本必须具有相应权限的人员才能进行，提交版本经过一定的发布流程之后成为发放版本。若要对提交版本和发放版本进行修改，必须启动工程变更流程。
图3 基于PDM的版本状态转换图
2.2 基于PDM设计流程的版本管理
产品设计过程是一个动态变化的过程。从开始设计到最后投入使用，每个设计版本都会经历若干阶段。在工作流程中，每个设计版本都会分别对应某一工作状态。不同状态的版本具有不同的使用控制权限。在PDM系统中，无须人工于预版本的状态，设计人员开发新产品，每当保存他的开发工作时，就会建立产品的新版本。这个版本是他继续工作的起点，称为工作版本，工作版本是可以修改的。开发工作完成后，版本不再变化了，可以把工作版本冻结，以防修改，也可在冻结版本的基础上开始工作，但是必须在工作区中建立冻结版本的副本。
通过版本管理可以对设计流程进行追溯。在整个设计过程中，同一个设计对象要经历许多次修改和状态改变。设计人员希望能够随时访问或查看对象的先前状态（版本)。开发新产品的过程是重复的活动或边试探边改进的过程，根据产品的生命周期和开发计划，有组织地实施改进，每次反复都会导致设计对象新版本的产生。每个设计阶段的输出可能是全部结果的一部分，也可能是设计的中间结果。设计者希望保留设计过程中不断改进的中间结果，以便在以后的设计步骤中发现这些结果不符合要求，可再返回到此基础上进行改进。事实上，在整个设计过程中，PDM系统中都保留着设计的历史过程和中间结果，并可以对设计历程进行追溯。
图4是简单的设计流程示倒，从图中可知设计版本状态的变迁。
图4 PDM中的设计流程
基于PDM的版本管理反映了产品的整个设计流程，产品的设计流程分为不同的设计阶段。这些设计阶段和他们之间的相互关系形成了产品设计生命周期。每个设计过程都不是线性的，都需要经历多次反复，每一设计阶段必须经过评审和试验，确保设计的合理性和正确性。然后经过有关负责的审核批准，最后形成正式版本，才能发放。
3 配置中的版本选择与版本引用
3.1产品配置中的版本选择
产品配置管理是PDM系统的重要功能。版本管理是产品配置的基本工具，产品是由指定版本的零部件组合而成，通过各种零件以及零件的各种版本配置得到不同的产品结构，使产品对象的版本不断变化。在产品配置中使用的版本必须是发放版本，在产品设计过程中为了充分考虑加工条件和用户需求的不同，往往会同时设计多个版本。在制造部门，由于某种原材料的短缺、加工条件，供货周期等条件的限制，实际用于制造的零部件并非都是采用同一个版本，而选择一个加工成本、交付时间等符合当前实际条件的设计版本，这样产品配置就会根据条件动态改变。
产品配置生成过程中，零部件版本的选择是很重要的一环。一般根据版本有效性来进行配置。有效性作为设计对象版本的一个属性，描述了版本的有效范围，版本存在多种有效性，例如生产日期有效性、系列号有效性以及制造地点有效性等等，有效性有着广泛的应用范围，通过它可以确定具体版本是否有效。某一个零部件可能有多个版本，但是不同版本的适用范围和地点是不同的。在实际配置过程中可以为下同的版本设置有效性规则，从而得到正确的产品配置。
3.2 版本的静态引用和动态引用
在产品结构树中，相邻两层的零部件之间以part of关系组成层次结构，上级零部件的版本引用下级零部件的某个版本。可将指向特定零部件版本的引用称为静态引用，而把指向零部件的引用称为动态引用或者非精确配置。动态引用假设零部件之间的part of关系是确定的，但零部件的具体版本未知。
如图5所示，假定轿车由底盘和发动机构成，轿车共有三个版本。版本A只知道轿车是由底盘和发动机组成的，从轿车到底盘和发动机的版本引用是动态的，并没有规定具体底盘和发动机的版本。因此，版本A是非精确配置。轿车版本B指向底盘（动态引用）以及发动机的版本2。轿车版本C对底盘和发动机的引用都是静态引用，是精确配置。
图5 产品配置中版本的动态引用和静态引用
有些情况下，不能精确地描述配置，采用版本动态引用，以便适应各种特殊要求。采用动态版本引用可以在part of层次的较高级上保持较低的版本号，在实际生产时，必须将版本的动态应用转换为静态引用，为此可以引人配置条件，当激活配置条件时，每一类配置条件包含动态引用与实际版本号的联系。当配置条件中没有规定特定版本时，版本号就由当前版本来替换。产品配置中的动态引用通过配置条件而具体化。
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本文标题：基于PDM的版本管理研究
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