1 前言
随着信息时代的到来，各种计算机辅助工具在企业中得到普及，企业在生产、设计过程中开始大量地使用CAD、CAM等新技术，新技术在使用的同时也面临着新的挑战。计算机辅助设计软件大大提高了设计效率，但同时也产生了大量电子化的工程图纸、文档与数据资料，如何快速有效地对数据进行有效的管理成为企业成败的关键。目前，企业数据管理存在的问题主要表现如下。
(1)信息共享程度低。目前，企业各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但其都是面向企业各部门的应用系统，彼此之间不能形成有效的信息共享和利用，从而形成信息孤岛。
(2)图文档管理落后。企业在设计生产过程中会产生大量的文档，但图文档管理并没有实现结构化，图文档的查找比较困难。
(3)图文档管理与项目开发进程不能良好结合。传统图文档管理仅停留在图文档的上传、校核、查询等功能层面，不能与产品的分组件、分阶段开发过程融合，导致软件项目管理功能不足。
因此，本文提出融合项目开发过程管理的图文档管理系统，可辅助设计小组以单件产品开发的方式，管理开发过程中的设计流程、图档资料、任务分配等内容，作为企业产品数据管理系统的工具，提高企业的产品设计效率。
2 系统的主要功能模块
产品数据管理(Product Data Management，PDM)技术以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）的技术。结合企业需求，扩展原始的图文档管理系统，融入项目管理、工作流程管理等功能模块，提出并开发融合项目开发过程的图文档管理系统软件。该系统包括的功能模块如图1所示，各功能模块描述如下。
图1 PDM系统模块体系结构图
2.1 项目管理模块
项目管理模块包括项目的创建与审核，项目任务与子任务的设置及项目成员的分配。首先管理员根据用户的需求创建一个项目，对项目的编号、名称及产品的各种属性进行设置。项目通过审核后，项目主管通过立项管理系统将项目分解为各个子项目，并对各个子项目的人员进行分配和各个子项目的起止时间进行设置，设置完成后便可以启动该项目。项目管理界面如图2所示。
图2 项目管理界面
项目管理模块对项目的任务、人员、时间进行了有组织、有计划的安排，项目管理人员可以及时地了解项目的状态，对项目进行管理和跟进。
2.2 工作流程管理模块
工作流程管理模块的主要功能是对任务及其子任务的流程进行设置，在其工作的各个阶段进行相应的工作检验，以保证前一工序的准确和下一工序的顺利进行。企业图文档从设计到入库过程中，根据图文档类型的不同，需经过校对、工艺化、标准化、审核、批准等流程。流程模板配置通过系统预先设定的5个基本任务（校对、工艺化、标准化、审核、批准）的自由选择与顺序组合，形成各种图文档的入库模板，使某类图文档根据特定的模板执行校核入库过程。工作流程管理界面如图3所示。
图3 工作流程管理界面
2.3 图文档管理模块
图文档管理模块是PDM系统的核心。图文档管理模板的功能是：项目的管理人员、设计人员、工艺人员等可以对项目中的文档进行存取、浏览、批注、查阅等操作。图文档管理模块包括图文档入出库管理、图文档批注与修改、版本管理。
(1)图文档入库管理模块：设计人员设计的图纸经过审核后，由管理人员将图纸通过手工输入和自动导入相结合的方式送入图文档库中，图文档被保存在数据库中，入库的文档将被冻结，可以直接发放给生产部门进行生产。
(2)图文档批注与修改模块：审核人员对设计人员设计的图纸是否满足产品的设计要求进行审核，可以在图纸上进行不同颜色的电子批注，提出自己的意见，并将图纸返回到设计人员手中进行修改。
(3)版本管理模块主要工作是避免版本因升级后造成的版本混乱，实现用户的协同工作。版本反映了图文档的变化过程，而版本管理模板就是对版本演化过程进行维护。
2.4 产品配置模块
产品配置模块是PDM系统的重要模块。无论是从产品结构在整个生命周期的变化，还是从满足客户的订单需求来说，都需要进行产品配置管理。产品配置管理能够使企业的不同部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置，并且对不同阶段的产品进行定义，生成相应的结构视图，例如工艺视图、装配视图、生产视图。产品配置所管理的产品结构是设计、制造环节操作的对象，产品配置模块的好坏关系到整个PDM系统的成败。
该模块通过产品规格管理、属性管理、属性计算公式定义、功能结构管理、机械约束规则定义和配置模板管理等设置产品模块基础数据初步生成满足顾客需求的物料清单。对未配置出的物科提供手动修改功能，同时能够对配置产品进行快速报价，以满足企业订单响应的需求。
2.5 编码管理模块
设计人员手工编码工作量大，而且容易产生错误。针对这个问题系统开发了编码管理模块，根据企业不同的编码规则，辅助代码的自动生成，提高编码的效率与准确性。
编码管理模块包括新建编码规则、编码规则维护和编码生成向导3个子功能。编码管理的实现流程如图4所示。新建编码规则和编码规则维护模块对企业的各类图档编码规则进行创建与维护，编码生成向导根据建立的编码规则，采用计算机辅助的方式生成图档编码。新建编码规则、编码规则维护和编码生成向导相互关联，构成编码管理的核心部分。
图4 编码管理功能示意图
2.6 用户管理模块
在企业尤其是大型企业整个生产设计过程中，会有大量不同的部门和人员参与生产设计，不同部门与人员对于数据具有不同的操作权限。为了对这些人员进行管理，用户管理模块对这些人员的角色及操作权限进行了控制，不同的人员只能处理自己职责范围内的数据，而不能对其他数据进行操作，如图5所示。同时，用户管理模块中的日志管理记录了用户对数据进行的操作，管理人员可以对系统进行监控，防止人员恶意破坏。用户管理模块保证了数据安全、有效的传递和整个生产过程的顺利进行。
图5 基于角色的存取控制
3 系统开发过程中的关键技术
3.1 物料分类编码规则
在机械产品的设计与生产过程中，物料信息的检索、识别是通过其代码进行的，并且在系统的信息集成中起重要作用。采用来源于成组技术的分类编码规则对物料进行编码，可以有效地实现物料的分类管理。不同企业根据产品的特点，采用不同的编码规则。通常一个编码由几个码段组成，通过对分类编码中编码结构进行研究，对码段的实质进行归纳总结，可以将码段分为4类，如图6所示。
图6 物料的分类编码示意图
计算机辅助编码基于编码规则的应用模型和数据库表达模型，根据各码段的输入类型进行相应的处理过程，其整体流程描述如下。
Step1：选定物料编码规则，进入第一码段。
Step2：判断码段的输人类型，如果是“可选项”，进入Step3；如果是“输入值”，进入Step4；如果是“常量”，进入Step5；如果是“流水号”，进入SLep6。
Step3：在代码定义表中选择所有具有相同编码规则和码段序号，并符合分类取值条件的代码值记录。在列表中显示这些记录，编码人员选定某一条代码记录，进入Step7。
Step4：用户输入符合码段长度的代码，系统自动进行有效性检查，进入Step7。
Step5：自动填充常量代码，作为物料代码的占位符或统一标识，进入Scep7。
Step6：系统自动统计物料主文件中具有相同分类码及特征码的同类物料总数，自动产生符合码段长度的流水号，进入Step7。
Step7：判断所有码段是否填充完成。如果未完成，码段数加1，返回Step2；如果全部完成，进入Step8。
Step8：记录并显示物料编码，算法结束。
3.2 CAD/CAPP/PDM的集成
本系统是以产品数据管理为核心，实现CAD/CAPP/PDM的集成。PDM系统可以从CAD系统绘制的产品装配图中提取产品结构信息，包括图形文件和属性信息。CAPP系统通过PDM系统获取正确的产品信息，快速生成零部件的工艺规程文件并上交由PDM系统管理，从而实现CAD系统和CAPP系统的集成。
同时，PDM系统可以随时提供最新的设计数据给企业内部其他各个子系统，用户在统一的PDM系统界面中可以浏览、查询、提取所需的产品信息，打印各种报表，从而实现CAD/CAPP/PDM系统的集成。如图7所示，可以通过PDM系统直接打开CAD图纸，对图纸进行浏览、修改、打印等操作，无需再打开CAD软件，这样可以方便使用者对图文档进行操作。
图7 图档浏览界面示意图
4 系统的实现与应用
本系统程序编制采用美国Sybase公司研制PowerBuilder9.0开发环境，它包含一个直观的图形界面和可扩展的面向对象的编程语言PowerScripL，提供与当前流行的大型数据库的接口，并通过ODBC与单机数据库相连。底层数据库系统采用微软公司的Microaoft SQL Server数据库系统。
所开发的融合项目开发过程的图文档管理系统，可实现项目管理、工作流管理、图文档的入库、出库、查询、浏览批注、编码管理、版本管理等功能，并实现了与CAD、CAPP系统的集成，系统界面如图8所示。该系统已在多家离散型机械制造企业的设计部和工艺部获得良好应用。
图8 系统功能实现图
5 结论
本文介绍了一种面向中小型企业的图文档管理系统的设计与开发，该系统有效地解决了企业中存在的数据管理问题，提高了产品设计效率，缩短了设计周期，提高了设计小组的协作能力。该系统在某机械制造企业中的成功运用，表明了该系统的实用性和可靠性。但是，随着企业信息化程度的不断提高，该系统需要扩展其计算机辅助工艺生成的能力。
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