0 引言
产品数据管理(PDM)是90年代初迅速发展的一种新兴技术。它作为支持计算机集成制造系统、并行工程、虚拟制造等先进制造系统的使能技术与工具，不仅能管理与CAD有关的数据，而且能管理产品生命周期其他阶段的数据，同时也能管理产品开发过程。PDM可保证把正确的信息在正确的时刻，采用正确的方式传递给正确的人，它是现代化企业进行信息化建设的极其重要的平台。
目前，全球范围内商品化PDM软件有近百种，已进入中国市场的主要是PDM系统，如SDRC公司的Metaphase、PTC公司的Windchill、IBM公司的Product Manager等。国内也有很多单位开发了适合我国应用的PDM系统，如武汉华中软件的IntePDM、北京高华公司的GH-PDMS等。
本文采用Prc公司的企业级PDM软件Windchill，以齐齐哈尔铁路车辆集团有限责任公司（齐车公司）的铁路货车产品设计为应用背景，提出了基于Windchill的铁路货车产品PDM体系结构，建立了流程模型、数据模型和Windchill PDM系统功能扩展模型。
1 PDM系统体系结构
图1所示为基于Windchill的齐车公司铁路货车PDM系统的体系结构。它采用企业级的PDM系统，为产品设计与过程管理提供了必要的跨平台的软件支撑环境。该体系结构以PDM系统为核心，共分四层，底层是异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信协议、数据库；第二层是Windchill基础构架，即PDM集成框架层，包括Web机制、数据处理逻辑、对象模型、基础类库和Windchill基本服务；第三层是基于基础构架的PDM应用组件，主要是文档管理、工作流程管理、产品结构管理、配置管理等；第四层是应用系统层，包括CAD、CAE、Word等应用软件。
计算机硬件环境与操作系统包括PC/Windows、SUN/Solaris等异构分布的硬件平台与相应的操作系统；网络环境主要采用TCP/IP协议，通过Intranet连接各参与部门进行各种信息的交换，如图像、声音、图形、文本和报表等。数据库层使用对象关系数据库Oracle 8.x作为数据存储的媒体和框架的底层支持库。选用这样系统的好处是，企业将来的ERP开发既可以基于底层的Oracle数据库，也可以直接利用Windchill系统提供的权限管理、Web机制、高性能搜索等服务，从而减轻系统开发的工作量，减少企业在未来信息系统方面的投入，同时，也实现企业信息系统底层平台的统一，减少异构系统间接口带来的庞大工作量。
图1 铁路货车PDM系统的体系结构
PDM的集成框架是Windchill基础构架，该构架包括Web机制、数据处理逻辑、对象模型、基础类库、Windchill基本服务等，为其上的PDM应用组件与应用系统提供了直接的应用基础。PDM功能应用组件层在基础构架层之上，主要是文档管理、工作流程管理、BOM视图管理、产品结构配置管理等，它们直接实现PDM的各项功能，针对应用实施的客户化工作也主要是对这些组件功能的应用和扩充。
PDM体系结构最上层是应用系统层，包括CAD/CAE/CAPP软件和Word等应用软件，这些应用系统通过多种方式与PDM系统集成。对于Word等类似的文档编辑工具，以及ANSYS和Pro/Cast等分析模拟工具主要采用封装的方式集成，产品报价系统主要采用接口方式集成，而Pro/E和Windchill则通过Intralink实现紧密集成。
2 PDM系统的流程模型与数据模型
PDM系统体系结构确定后，再确定PDM系统的数据流程和系统的范围、组织、产品数据、管理数据和管理界面等，最终确定PDM系统的扩展功能。本文采用统一建模语言(UML)进行流程与数据建模，采用Rational Rose软件进行模型描述。
2.1 PDM系统数据流程定义
图2所示为齐车公司PDM系统的数据流程的用例(use case)图，包括新产品开发过程、工程更改、系统管理、BOM传递等六个部分。通过这六个部分的描述，确定了产品数据的流程，为下一步功能的扩展打下了基础。从图中看出，PDM系统不仅管理产品信息，还管理产品开发过程；对数据的生成、发布、修改等相关工作流程进行管理与控制，提供对象的状态、版本及其工程更改过程管理等功能。
图2 齐车公司PDM系统的数据流程模型
2.2 PDM系统的数据模型
图3所示为利用Rational Rose企业建模工具对齐车公司PDM系统进行定义的模型，包括产品开发过程中的单据、产品数据、组织及人员、系统的兼容性、系统的界面及其资料管理等，并根据需求分析结果建立每个部分的类模型，实现系统在总体模型的支持下保证数据的一致性、合理性。同时，通过建立这些模型，使PDM系统实施更科学、合理。最终，将Windchill提供的类与这些模型的类图比较，进行类的扩充，完成整个PDM系统的功能扩充。
图3 齐车公司PDX系统进行定义的模型
3 PDM系统的功能实现与扩展
当PDM数据流程模型和数据模型建立后，可根据实际需要，进行产品功能定制，包括组织环境、软硬件环境、用户、组和电子仓库等。如果有些功能Windchill系统没有，则要扩展，从上面的数据模型入手，分析扩充的情况，形成扩充类，然后进行编程实现。最终系统提供应用工具封装与集成环境。
图4 文档类的扩展
3.1 文档管理及功能扩展
采用Windchill产品数据管理功能，通过描述关联或参考关联，建立产品结构中的Part与Document之间关系。如需要更多的文档分类，可根据齐车公司文档分类标准进行文档的分类(本文的铁路货车文档约38种，如图4)。为实现对存放在系统外部的纸质和介质文件，如目录、存放地点、保存时间等的有效管理，增加了纸质/介质文件对象定义和相关属性，以及对纸质文件借阅登记。对于预发布状态的文档浏览要求，系统管理员要完成对文档的分发和借阅登记。
版本管理使用Windchill的标准功能，当一个零部件检入后，将产生新的小版本或正式版本。通过文档在域(domain)与文件柜(cabinet)之间的检入、检出操作，实现小版本或临时版本的管理和控制；通过修改操作，实现大版本或正式版本管理与控制；通过访问控制规则、通知规则，实现对文档操作的安全性管理。权限管理采用Windchill文档管理中的文件柜与域之间的检入、检出，定义不同的访问规则，指定用户可以向哪个域中进行检入与检出。文档分类搜索查询比较方便，可通过Windchill的本地搜索进行分类查询，也可通过企业搜索进行基于属性和内容的检索。
3.2 工作流管理及功能扩展
采用Windchill工作流管理和变更管理，来自动变更请求/变更通知过程。根据齐车公司的管理情况，对变更请求的属性定义进行修改，增加了变更请求发出单位属性。
3.3 产品结构配置管理及功能扩展
采用Windchill Pro/Intralink网关发行物料清单(BOM)、图形和模型信息到Windchill中。采用Windchill产品数据管理功能，通过描述关联或参考关联，建立产品结构中的Part与Document之间的关系；采用Windchill产品数据管理功能，可根据齐车公司零件分类标准进行零件功能类扩展(如图5)，以及物料清单的要求进行客户化工作，输出的BOM有标准件、锻铸件、通用件、紧固件、外购件、易耗件和探伤件等；采用Windchill产品数据管理功能，建立了工程和制造视图，由设计BOM形成产品报价系统需要的数据（中性文件），产品报价系统可直接读取中性文件的数据，通过工作流，实现对该文件分发的控制，保证文件的更新和一致。
图5 零件类功能扩展
3.4 应用系统集成
应用集成分成三个层次，即封装、数据接口和集成，在该系统中，三类集成根据实际需要都进行了实施。对于Word等类似的文档编辑工具，对ANSYS、eta/DYNAFORM和PRO/CAST等分析模拟工具，主要采用封装的方式，PDM对它们主要是进行文件级管理，以及必要的元数据信息管理，实现了分析结果和设计文档在设计人员之间的及时传递。这个传递通过工作流程管理来控制，包括变更流程、预发布流程和开发流程。对于产品报价系统，由于采用VFP编制，而Windchill中的数据统一由Oracle管理，所以在二者之间建立了数据接口，实现设计部门和工艺部门与报价有关的数据形成中性文件，报价系统可以直接应用，从而避免了数据重复录用造成的混乱和浪费。
虽然Windchill与Pro/E都是Prc的产品，但由于Windchill是企业级PDM软件，其重点是管理产品开发全生命周期的数据，所以Windchill与Pro/E的集成不方便。本文借助于PTC的项目组级PDM软件Intralink，实现Windchill与Pro/E的紧密集成。Pro/E可与Intralink直接集成，完全管理Pro/E的数据，Windchill与Intralink之间可通过映射机制直接进行数据交换。因此，实现了Pro/E和Windchill数据的双向交流。
4 结束语
本文提出了在商用PDM系统基础上的铁路货车产品数据管理系统的体系结构，完成了产品文档管理、版本管理、工作流程管理、BOM的生成与管理、应用系统封装与集成等各项功能，将CAx工具与DFx工具封装到PDM系统中，实现了工作流程的管理与监控，达到对开发过程、设计数据进行有效地管理和控制，充分保证数据传递的一致性、安全性和有效性。给出了PDM系统流程模型和数据模型，阐述了文档管理、工作流程、产品结构配置和应用系统集成的功能实现与功能扩展的方法，为PDM在企业的实施与应用提供了可供参考的极其重要的方法和步骤。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
相关文章
