1 概述
本项目来源于与某机械设计研究所的合作项目。近年来，企业竞争日益剧烈，外部压力日益增大，企业的业务模式由传统的垂直型转变为具有多样化、弹性和专业性的水平型。使企业能更专注于自己的业务特长，在产品研发时，能更好地利用国内更先进的技术力量，以实现合作方异地协同设计。
该所已经成功地把PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统用到本地产品设计、管理中，将产品整个设计生命周期内的所有数据，按一定模式加以定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持一致和共享，为企业设计和生产构筑一个并行产品开发和管理的环境。
企业需要扩展原有的PDM系统，搭建基于互联网的合作方协同沟通平台，使得部件设计合作方能够在早期就介入产品的研发过程，及时获取产品信息和变更通知，并将相关的信息及时反馈到企业，缩短主要设计部门和合作方的沟通时间，提高合作方在新产品设计中的响应能力，实现各方共赢。
升级后的PDM系统整体采用基于Web Services的架构形式，主要基于两点考虑：一是有利于协调不同的服务领域间的异构数据模型；二是便于实现面向服务的集成(SOI)。
本项目中Web Services所提供的服务，把各个合作方本身异构的相关数据，通过Web Service中的XML层，转换为通用的XML形式，然后由PDM系统进行数据集成，这样就形成一个在项目内共享的数据总线。在这个过程中，WSDL在服务契约的定义担任了关键角色。这种技术路线的优势在于，各合作方的数据服务是独立而且异构的，采用Web Services技术就能够提供一种快速集成方案，项目将关注共享数据与可重用的服务，而不是专有的集成产品，因此能够更快、更轻松地确保IT投入与企业战略规划保持一致。
在系统中采用XML格式可能会有效率问题，但是本项目大量的工作是用于合作设计过程控制与管理，产品本身设计过程利用内部原有的处于封闭状态的PDM系统，大部分相关数据的传输速率应该是在可接受范围内的。至于少量大型工艺文件，考虑到合作方协同设计主要是在里程碑点上的传输，而不是日常的频繁传输，所以速率问题不大。系统的概念性总体结构设计如图1所示。
图1 系统概念性总体结构设计
2 升级时PDM系统的主要需求
2.1 实现协同模式下的产品项目管理与过程管理
(1)R1-1：产品应该具备项目的创建、修改、查询、审批、统计等能力。
(2)R1-2：产品应该提供项目人员和组织机构的定义和修改，并对合作方进行适当的监控。
(3)R1-3：产品应该在对项目人员和组织机构有效管理的基础上，实现对各类人员角色的指派。
(4)R1-4：产品应该在人员角色确定后，规定其对产品数据操作权限。
(5)R1-5：产品应该具备协同项目开发过程定义的能力。
(6)R1-6：产品应该保证用户能够自定义过程单元，并且能够把这些单元连结成适当的工作流，能定义工作流每个单元完成后需要提交的设计对象（部件、零件、文档等）。
(7)R1-7：产品应该具备过程管理的手段，能够建立任务列表，并记录每个列表的执行信息。
(8)R1-8：产品应该具备协同项目开发任务定义与过程监控能力。
(9)R1-9：产品应该有效交互信息，能够根据工作进展情况，向有关人员提供相关信息和解决方案。
2.2 实现工程图档及设计文档的有效管理与检索
(1)R2-1：产品应该在数据库中建立合理的工程图档管理数据结构。
(2)R2-2：产品应该构建有效的工程图档管理功能。
(3)R2-3：产品应该根据用户定义的信息项完成图档基本信息的录入与编辑。
(4)R2-4：产品应该建立图档基本信息与图档文件的清晰的连接关系。
(5)R2-5：产品应该实现图档文件的批量入库和交互入库方式。
(6)R2-6：产品对于指定的图档文件从数据库中释放，并传送到客户端进行操作，应该支持Check-in/Check-out功能，以保证文件的完整性和一致性。
(7)R2-7：产品显示模块应该可以浏览和显示多种常见格式的文件。
(8)R2-8：产品应该为用户提供快速、方便的批注功能，支持使用各种用于批注的实体（复线、指引文字和云状线等）。批注文件可存放在独立的文件中，充分保护原始文件。
2.3 实现产品设计与图档的配置管理与变更管理
(1)R3-1：产品应该建立产品结构树，该树的节点与文档对象应该有清晰的可视化关系。
(2)R3-2：产品应该对设计文档与图档的版本演化有管理能力与可视化表达能力。
(3)R3-3：产品应该针对设计中的不同批次或同一批次的不同阶段（如设计、工艺、制造与组装等）生成的产品结构信息，生成不同的视图。
(4)R3-4：产品应该能够查询与浏览零部件之间的层次关系，并用图示方式显示产品各种配置信息的变化，包括结构的改变、各种版本的演化。
(5)R3-5：配置管理与变更管理应该能够对产品的各版本数据提供冻结、释放、复制等操作。
(6)R3-6：产品对文档或图纸进行编码的规则应该符合企业编码规则，这个规则在系统中应该是可以订制的。
3 PDM高层体系结构设计
本项目系统设计共分成三个子系统：
(1)项目管理与过程管理子系统(Project Management and Process Management，PM&PM)。
(2)工程图档与文档管理子系统(Engineering Drawing and Document Management，ED&DM)。
(3)配置管理与变更管理子系统(Configuration Management and Change Management，CM&CM)。
各子系统要求设计成具有独立系统架构的完整系统，为了减少子系统之间的耦合并增加子系统的内聚度，项目设计要求各子系统之间不得直接交互，它们只能通过共享的数据总线(Data Bus)进行交互，从而减少了开发、集成、调试、维护以及后期升级的难度。系统的整体体系结构关系如图2所示。
图2 系统整体体系结构
系统的数据总线通过Web Services技术来实现，隔离了远程异构数据的物理位置、数据格式等信息，把本地数据和远程数据结合起来，使用者并不需要知道这些远程异构数据源的具体情况。系统还提供了公用的数据格式与交换、缓存和安全机制，提高了模块的可复用性。
系统在设计中采用垂直分层、水平分模块，力争结构清晰。垂直方向基本按照表示层、业务层和持久化三个层次划分，使关注点分离功能分割清晰，而且通过接口分解了模块之间的耦合性，便于系统维护。
在表示层，按垂直方向分离了用户接口组件和用户接口过程组件；在业务层，按照统一的接口对外，水平分离了业务流程、业务组件和业务实体；在持久化层，水平分离了数据访问组件以及服务代理，实现了统一的数据总线机制，使整个体系结构清晰度得以提高。
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