1 引言
PDM（产品数据管理）系统是对企业产品开发所需信息和过程进行全面管理的工具。它主要提供了文档管理、工作流管理、产品结构与配置管理、零部件族管理、工程变更管理、项目管理等功能。PDM系统是一个信息集成的框架平台，通过它可以实现企业的CAX软件的信息采集，保证产品设计信息的一致和连贯，而PDM系统与企业的ERP、生产管理体系的集成，则能使企业的产品设计部门、生产管理部门、制造部门进行更好的统一与互动。一个好的PDM系统必须足够灵活，能够提供建模工具，实现企业的特定产品流程并对企业产品开发过程重组提供支持。因此流程管理是PDM系统的核心功能之一。
2 工作流管理的主要功能
图1 零部件的设计过程
如图1所示，便是现代企业零部件的设计过程，其贯穿始终的桥梁便是工作流管理。
工作流管理是PDM系统的核心功能之一，用来定义和控制数据操作的基本过程，主要管理当一个用户对数据进行操作时会发生的情况、不同用户之间的数据流动以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据的活动，为PDM系统提供生成、监视、管理和控制企业的业务流程的能力。通常PDM系统中的工作流管理技术主要用于实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包括工程数据的提交与修改、管理和监督、文档的发布控制和自动通知，以及修改后的产品数据经提交、审批及最后批准成为新版本的产品数据。
工作流管理按照管理的范围和功能进行划分，一般可分为3种，即任务过程管理、工作流管理与工作历史管理。
2.1 任务过程管理
所谓任务过程是数据对象在工作流中从一种状态到另一种状态时应进行或处理的规则集合，它是工作流的基本构成单元。在进行计算机支持下的工作流管理之前，首先应该建立过程的模型，即定义一个个过程步骤，系统中定义了几种基本过程：任务分配过程、审批过程、消息处理过程、作业指定过程、分发列表等。定义好的过程存放在过程库中，在过程库中存放着各种各样可重复使用的标准过程对象，将其链接起来就可以很方便地建成所需的工作流模型，加快工作流建模的速度。
2.2 工作流管理
工作流管理的功能包括：定义并建立工作流程、运行并控制工作流程、查看流程中文档的状态等。定义并建立工作流的方法有：定义产品的开发流程、定义数据的审批流程、指派流程的用户。利用PDM视图化的工作流编辑器，动态地安排流程结点，根据自身企业的流程特点进行定制。图形化流程管理示例能够方便地显示流程管理中各结点的相互关系，便于随时进行流程的添加、删除及修改操作，建立符合各企业习惯的串行或并行的工作流程。
工作流程的运控器可以将每个参与人员的任务放到个人的当前工作列表中，每个参与人员一登陆系统就能看到自己当前工作列表中列出的工作任务，在流程的规定下并行的工作。系统还具有电子邮件接口，能在用户开机时提示目前已有工作任务的消息。在工作流运行的过程中，任何授权的用户都能看到流程执行的情况、流程中文档的确切位置、浏览过程的历史以及执行的结果。管理人员可以根据过程的完成情况，检查各个流程节点工作时间是否超期，以便作出相应决策。
2.3 工作历史管理
设计人员不但需要关心产品数据的功能要求、开发状态的项目信息，而且需要了解产品数据曾经进行过的处理及其处理结果。数据的版本管理是维护产品数据有效性和演变过程核查的必要手段，各项任务的完成情况及其过程也应该有完善的记录，便于将来查询。此外，如果用户希望追溯项目开发过程中以前在什么地方出现过问题，工作流管理对项目历史管理提供了重要的支持。
3 工作流管理的数据模型
在PDM系统中，工作流管理主要是针对产品设计的管理。从大的方面来讲，一个产品的开发项目就是一个流程，一个复杂的工作流程又可以包含若干个小的工作流程，不同的流程对应产品开发的不同阶段。PDM系统的工作流管理模型主要包含5个方面：
1)流程名称及适用范围；
2)流程中工作阶段的数量，先后次序及返回逻辑；
3)每个工作对应阶段的人员、角色、表决模式；
4)在每个工作阶段开始或结束时需要完成的特殊任务；
5)流程中每个工作阶段所对应的版本变化规则。
对于图1中零部件的设计过程，它的工作流管理模型如表1所示。
表1 工作流管理模型
4 工作流管理对其它模块的支持
创建了一个具体的工作流程之后，这个工作流程必须能应用于PDM系统中实际的对象。比如说设计一个零件，那么完成这个设计至少需要一个拟制、审核、批准的流程，且必须把这个零件的设计文档同这样一个工作流程关联起来。在PDM系统中，工作流管理模块必须与项目管理、工程变更管理、文档管理等模块很好地结合起来，对这些模块提供完整的支持。
4.1 对项目管理的支持
项目管理是一种为了在确定的时间范围内，完成一个既定的项目，通过一定的方式合理地组织有关人员，并有效地管理项目中的所有资源（人员、设备等）与数据，控制项目进度的系统管理方法。为了实施一个项目，需要执行项目规划、制定进度计划、过程监视和分析等步骤。作为PDM系统的项目管理模块，它主要是围绕企业产品的开发设计来组织项目的。一个项目往往需要分解成几个任务，而一个具体的任务又由它包含的若干个工作文档来确定。项目对象需要利用任务对象和工作文档对象来确定项目的结构。为了项目的顺利进行必须组织开发团队进行协同工作，因此一个项目还应该有项目组、项目负责人、项目成员等对象。项目、任务、工作文档对象可以与一个项目日历对象相关联，以便进行项目的实际进度和目标进度的比较。其中工作流的作用是对整个产品的形成过程进行控制，实现参与项目人员的协同控制，提高效率。项目的实施包含一个完整的过程链，该过程链包括开发、试验、生产等各个阶段。工作流模块不但可以应用于整个产品的过程链，而且还可以与项目的每个任务进行关联。任务中的每一个工作文档执行完相应的流程后，任务才可以进行提交验收的工作。工作流程不但明确了一个工作文档的执行程序，还把流程中的每一工作环节的工作任务分配给特定的项目组或任务组的成员。项目管理的概念模型图如图2所示。
图2 项目管理的概念模型图
当产品开发的一个步骤完成后，工作流管理模块将推动产品开发进入下一个环节。整个产品的开发就是沿着与项目相关的每一个工作流程进行的，当完成了所有任务相关的流程后，一个产品的开发项目也随之完成了。可见项目的完成是通过运行流程实现的，还可以通过对流程进行监控实现项目实施过程的控管。在项目的实施过程中，利用流程的监控得到项目实施进度的反馈。在项目与流程进行关联的情况下，系统可以显示项目在流程中的具体环节。同时还可以按照项目、任务之间的树状关联进行进度的追溯。由于系统在定义流程与运行流程的过程中，已经规定了每个节点的任务、任务的执行者、任务的起始时间和完成与否的标志状态，因此可以很容易地通过流程监控实现对项目进度的监控。
4.2 对工程变更管理的支持
工程变更是生产过程中经常出现的重要活动，在一个企业中，工程变更往往有规范的过程约束与流程控制，所以它与工作流管理总是密不可分的。工程变更管理是指对已发布（归档）的产品设计和开发结果的变更。必须先由更改申请人员提出更改请求，并填写相应的设计更改建议书，提交有关人员会签通过后，最后才能交由更改人员完成设计文件的更改。整个工程变更流程由设计更改建议书来驱动，本企业的设计更改管理业务流程和更改关系的模型分别如图3和图4所示。
工程更改过程本身就是一个特定的工作流，它有申请、评审、实施、通知更改等几个基本环节，而这几个基本环节又包含了更详细的步骤。如对更改建议书的会签必须确定会签的人员，通过对更改建议书的审批，然后进行签发。同时，被更改的设计文档必须与设计更改建议书建立关联关系，在设计更改建议书会签完成的同时获得设计文档版本升级的权限，并自动将升级后的文档提交相应的流程。如果更改过程产生了新的设计文档，也需与更改建议书建立关联关系，在建议书的审批完成后驱动新文档的审批流程。相应的更改通知单由PDM系统自动生成。
图3 设计更改管理业务流程
5 工作流管理具有的特点
5.1 安全的文档资料管理
PDM系统中很大一部分工作是管理数量巨大、格式不同、形式多样的文档资料，安全地管理这些重要资料也是工作流管理系统所必须具备的功能。通常在工作流管理系统中，资料的安全性管理是与电子签名等其他功能共同来完成的。系统根据使用者的不同身份赋予相应的使用权限，使得使用者只能操作被赋予权限内的文档资料，这样便保证了重要资料的安全。
5.2 多文档浏览器
由于PDM系统管理各种格式的文档资料，因此，为了方便地实现对这些文档进行浏览、修改、批阅、备份等必要的操作，PDM 系统应该可以浏览大多数格式的计算机文档。对于机电一体化企业采用多种设计软件对产品进行设计，需要定制一个适合的多文档浏览器，或者多种浏览器并存。例如可以用AutoVue浏览器来浏览图纸文件（PADS、AutoCAD、SolidEdge），用Acrobat来浏览文档，两种浏览工具并存的模式，实现了设计文档的安全性管理及其他管理。
5.3 电子签名功能
该功能在产品生产企业中显得格外重要。同时，电子签名功能也使得工作流管理成为可能。以产品制造业为例，在工作流程进行的过程中，参与产品不同操作的使用者都可以用电子签名的方式对产品的状态实施批准或退回操作。当所有的流程步骤都得到批准之后，工作流管理的任务便告一段落，产品信息将被修改到下一个版本，并且存入数据库中归档。
6 结束语
综上所述，工作流管理是PDM系统的基本功能，贯穿于PDM系统的全过程。在产品开发过程中，工作流管理和项目管理、工程变更管理是互相关联的。工作流管理不仅为项目管理和工程变更管理的实施提供了引擎，而且也是一个PDM系统具备足够灵活性的基础。
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本文标题：浅析PDM产品数据管理系统工作流管理技术
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