我国注塑模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平有了较大提高。目前，模具企业及其模具生产管理正在向信息化方向迅速发展，产品数据管理技术(Product Data Management，PDM)作为沟通企业中各种信息的桥梁，已经被大部分的制造业企业所采用。工作流管理是PDM系统的核心功能，然而，目前在我国制造企业中PDM成功实施的层次还比较低，基本上停留在文档管理和产品结构配置管理的层面上，能够成功实施工作流管理的案例还比较少，相对其他制造企业来说，由于注塑模具结构相对较固定，注塑模具行业的新产品设计制造过程涉及到的工作流程相对固定，因此便于在PDM系统中实施工作流管理，
本文根据PDM在其他企业成功实施的经验，结合注塑模具企业的自身特点，开发了适合于注塑模具行业应用的PDM系统核心工作流模块。
1 工作流管理
1.1 工作流的概念
工作流(Workflow)的概念起源于生产组织和办公自动化领域，是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念，国际工作流管理联盟(Workflow Management Coalition，简称WfMC)所给出的工作流定义是：工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递和执行，即通过将工作分解为定义良好的任务、角色，按照一定的规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到提高办事效率、企业生产经营管理水平和企业竞争力的目的。
1.2 工作流技术在注塑模具PDM系统中的应用
PDM的功能包括电子仓库与文档管理、工作流管理、产品结构与配置管理、工程变更管理和项目管理等功能，其中工作流与过程管理是PDM系统的核心功能，与PDM其他功能紧密集成，而且很大程度上决定整个PDM系统能否在企业成功实施。
本PDM以ASP.NET2.0为技术平台，采用C#开发语言，基于三层结构（界面层、业务层、数据层），各层间相对独立，如图1所示。工作流管理是其他模块的基础，工作流管理模块与其他模块之间通过接口实现交互。
图1 以工作流管理为核心的PDM的体系结构图
1.2.1 工作流技术与PDM项目管理
注塑模具企业的业务基本上是按订单生产(Make To Order)的，每个订单相当于一个相对独立的项目，对项目进度进行有效的监督，使决策者正确把握模具项目进度，有助于缩短模具交货期，提高企业竞争力；同时，使项目进展的每个环节都有源可溯，从而避免权责不明。
注塑模具企业的项目生命周期如图2所示。项目生命周期的步骤和步骤之间的逻辑关系在实际工作中就构成项目的业务流程(Business Process)，但随着社会的发展，由于一系列的原因（如管理观念的进步、组织结构改变等），项目的业务流程呈现多样化和不确定性，因此，本文将讨论采用工作流技术而非固化的程序来实现项目的业务流程，通过对项目工作流实例的监控，实现对项目进度的监督。
图2 模具企业的项目周期
1.2.2 工作流技术与PDM文档管理及产品结构树管理
模具设计制造过程中涉及多种类型的文档，如零部件图样、评审报告和修模单等。其中：部分需审核后才可发布；部分需加载到结构树中，操作时，应根据文档的自身特点确定其操作流程，图3、图4分别为文档创建流程和修改流程。本系统开放工作流模板的编辑，用户可以按照自己的需求定制相应的文档工作流，在定义新文档时，只需选择相应的工作流模板，即可实现文档工作流。在文档定义的过程中，只需选择文档对应的模具结构，工作流管理模块即可调用与结构管理模块之间的接口，将文档加载至模具结构树中的相应位置，将文档管理与产品结构树管理有机结合起来。同时，也可通过工作流实例的监控，实现对文档操作进度的监督。
图3 文档创建流程
图4 文档修改流程
2 基于工作流的注塑模具PDM系统的工作流模块的研究与实现
以WfWC提出的工作流参考模型体系结构为基础，结合本系统以工作流管理为核心的特点，本系统模块的体系结构如图5所示。
图5 工作流模块的体系结构
工作流管理模块主要包括可视化过程建模工具、工作流执行服务、工作流引擎、任务表管理器和监控工具。
2.1 可视化建模工具与流程模型
在PDM系统中，要应用工作流技术，需首先建立PDM系统中的各种业务过程模型，如图5中，“可视化过程建模工具”即采用图形化的工具来对业务过程进行描述，最终生成XML过程模型文件。
流程的表示可以采用活动网络图(Activity Network Diagram)、Petri网、状态图、语义一行为模型等，本系统采用活动网络图表示业务过程模型，因其可读性最好，对于非专业人员而言最为直观，所以便于将工作流定义向客户开放。
活动网络图是一种有向图，一个业务工作流过程可以看成是一个由节点与连接弧组成的有向图，节点代表活动，连接弧代表活动间的顺序关系。ISO9000：2005中，把过程定义为“一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动”，在建模过程中，活动网络中的节点元素与质量体系中的过程和活动是统一的，结合活动网络和ISO9000的过程定义，确定本系统的工作流过程模型为如图6所示的带有输入、输出箱的活动网络过程模型。带有输入、输出箱的活动网络过程模型不仅可以将过程模型与ISO90001质量管理体系中的过程定义相对应，而且方便转换成Petri网过程模型，既克服了Petri网建模时节点过多的弊端，又可以利用Petri网丰富的分析技术。
图6 评审过程模型
2.2 工作流执行服务与工作流引擎
工作流执行服务是工作流模块的核心，由一个或多个工作流机组成，主要完成以下功能：实例化及执行过程模型、为过程和活动的执行进行导航、与外部资源交互完成各项活动及维护工作流控制数据和工作流相关数据。
过程模板中的节点包括人工节点、自动节点和子流程节点，由项目业务流程为主流程进行建模，项目中包含的其他业务流程作为该流程模板中的子流程节点。
当合同签订完成以后，相关人员将根据合同内容为每套模具建立一个项目，项目建立完成以后，工作流执行服务将启动一个新的流程实例，每个流程实例对应一个工作流引擎．工作流引擎在运行过程中，通过解释过程模型中的信息，来获取工作流的控制数据。
工作流模板中的节点定义包括节点的名称、类型、需调用的应用、输入以及输出。其中输入输出中分别定义了节点的开始和结束条件，如图7所示，工作流引擎为节点创建一个对应的实例，即将模板中的节点实例化成活动实例，为每个实例分配输入与输出箱，并按照输入输出箱中定义的条件分配库所(Place)。库所分为两种类型：一种通过文档状态表示，如图7中的客户图样库所；另一种则是用参数表示某个与文档无关的事件，如图7中以一个参数来表示模具评审会议的完成。将文档类库所与文档相关联，将参数类库所与工作流参数相关联，只有完成了相应的文档操作或者相应的参数的值等于模板中定义的值，库所才会获得令牌，节点实例的所有输入都获得令牌后，该实例才会被执行。对于人工节点，工作流引擎将根据节点定义为相应的用户分配任务，对于自动节点，工作流引擎将调用相应的应用程序，对于子流程节点，工作流引擎创建子流程实例，节点实例的所有输出都获得令牌后，该实例才可被结束执行。
图7 模板中的节点与数据库实例
2.3 监控工具
工作流监控功能主要是通过提供图形化的方式来对流程执行过程进行监控的，包括流程运转状况、每个环节所耗费的时间等。而通过这些可进行相应的流程优化，以提高工作效率，同时，也可以控制流程节点之间的流转，提高工作流的柔性。
图8所示为流程监控界面，在可视化建模过程中，记录当前节点在画布中的位置，作为XML文件的节点，在显示过程中，只需将节点的位置读取出来，在该位置上画出节点的形状，便可将流程模板以图形化的形式体现出来，并以不同的颜色来显示节点当前的状态。点击模板中的节点，即可显示当前节点实例的所有信息，以及实例执行过程中发生的错误。
图8 流程监控界面
3 结束语
工作流程管理是PDM系统的基本功能，贯穿于PDM系统的全过程，以工作流为核心，将PDM系统各模块相结合，既保证了系统信息的一致性，又提高了系统的自动化程度，将用户从繁复的系统操作中解脱出来。
本文在对模具企业项目进行的过程与特点分析的基础上，提出了基于工作流管理的PDM系统整体架构。与此同时，根据工作流技术，实现了工作流管理模块的设计，为后续PDM系统平台的搭建和应用打下了良好的基础。
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本文标题：注塑模具PDM系统工作流模块的研究与实现
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