基于SmarTeam框架的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2014-07-24 17:58:04李維新

現(xiàn)代電子技術(shù) 2014年14期

摘要：基于PDM 構(gòu)架的產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)提出了新的需求，它是企業(yè)信息化支持平臺(tái)中必不可少的核心功能，對(duì)于開發(fā)大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的企業(yè)來(lái)說(shuō)尤為重要。針對(duì)用戶對(duì)產(chǎn)品信息需求多樣性的特點(diǎn)，在建立產(chǎn)品配置網(wǎng)狀模型和配置算法的基礎(chǔ)上，完成了產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)功能模塊的開發(fā)及產(chǎn)品配置管理軟件與SmarTeam的接口程序。實(shí)現(xiàn)了在PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的開發(fā)與集成。該系統(tǒng)有益于提高企業(yè)已有產(chǎn)品資源的利用率，增強(qiáng)新產(chǎn)品開發(fā)能力，快速滿足多樣化需求的客戶。

關(guān)鍵詞： PDM；產(chǎn)品配置；配置設(shè)計(jì)； SmarTeam

中圖分類號(hào)： TN911?34； TH166 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）14?0043?05

Design and realization of product configuration management system based on SmarTeam

LI Wei?xin

（ Baoji University of Arts and Sciences， Baoji 721016， China）

Abstract： PCD （product configuration design） based on PDM architecture has proposed some new requirements for product structure definition and PCD， which is one absolutely necessary core function of enterprise e?manufacturing supporting platform， especially for the enterprises which develop and produce large and complex products. According to the characteristics that the users need multifarious product information， the function module development for PCD and the interface program between product configuration management software and SmarTeam was fulfilled on the basis of establishment of product configuration mesh model and configuration algorithm. In this paper， technology of PCD based on PDM is studied. The development and integration of product configuration management system under the PDM environment was realized. The system can improve utilization ratio of existing products， enhance development capability of new products and satisfy the demands of diverse customers.

Keywords： PDM； product configuration； configuration design； SmarTeam

0 引言

在現(xiàn)如今快速發(fā)展的現(xiàn)代化信息技術(shù)時(shí)代，企業(yè)決策者面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題就是其產(chǎn)品要在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上取得有力的競(jìng)爭(zhēng)。產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)（Product Configuration Design，PCD）是企業(yè)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的快速有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，是現(xiàn)代企業(yè)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一種新技術(shù)，PCD技術(shù)依托IT技術(shù)，充分合理地解決企業(yè)的信息資源和人力資源之間存在的多種產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理問(wèn)題，以軟件為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為管理對(duì)象，實(shí)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理和設(shè)計(jì)過(guò)程一體化集成 [1?3]。

為促進(jìn)企業(yè)有序和高效地進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便快速制造和發(fā)送能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，企業(yè)需要高效便捷的產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)生成方法，形成產(chǎn)品配置為核心，將數(shù)據(jù)管理、工作流程管理與變更控制集于一體，形成強(qiáng)大的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)[4?6]。對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品而言，產(chǎn)品配置管理是企業(yè)快速滿足客戶需求的重要環(huán)節(jié)。

本文主要是針對(duì)配置設(shè)計(jì)中涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行軟件編程的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。首先提出了系統(tǒng)的整體框架，然后詳細(xì)講述了本系統(tǒng)的各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的基本功能。最后采用秦川機(jī)床集團(tuán)有限公司的擺線減速機(jī)產(chǎn)品作為實(shí)例，證明了配置的理論及其方法，使用配置結(jié)果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置管理，并實(shí)現(xiàn)了基于VB的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)的集成。

1 產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的框架實(shí)現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)框架

本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在Windows XP環(huán)境下，PDM平臺(tái)系統(tǒng)選用SmarTeam系統(tǒng)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用的是SQL Server 2000，前端編程工具采用的則是Borland軟件公司的面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ逥elphi 2007，從而實(shí)現(xiàn)了友好的具有人機(jī)交互功能的圖形操作界面的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框架

圖1中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體機(jī)制是：SQL Server 2000中數(shù)據(jù)庫(kù)PDMDB里面保存了產(chǎn)品數(shù)據(jù)、規(guī)則等數(shù)據(jù)，通過(guò)ODBC數(shù)據(jù)綁定，系統(tǒng)調(diào)用這些數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和零部件樹，作為左視圖顯示，右視圖顯示左視圖中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和零部件樹中被選中節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息。

1.2 軟件系統(tǒng)平臺(tái)的選擇

SmarTeam為企業(yè)提供了從工作組級(jí)到企業(yè)級(jí)乃至于供應(yīng)鏈級(jí)的多種解決方案，是面向?qū)ο蟮男畔⒐芾砗涂刂葡到y(tǒng)，采用的是開放的，支持多個(gè)CAD平臺(tái)，也可運(yùn)行與多種平臺(tái)上。

SmarTeam采用CLIENT/SERVER的方式將同種機(jī)、異種機(jī)（PC、工作站）間的數(shù)據(jù)完全集成在一個(gè)邏輯上共同的數(shù)據(jù)庫(kù)中。實(shí)現(xiàn)了真正的全局?jǐn)?shù)據(jù)集成。

圖2 產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)主界面

在PDM?SmarTeam環(huán)境下，本系統(tǒng)的主界面如圖2所示，主要分為產(chǎn)品樹和零件樹型結(jié)構(gòu)顯示和它們的屬性窗口顯示。樹型窗口是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的可視化顯示，并對(duì)不同類型的節(jié)點(diǎn)對(duì)象采用不同的圖標(biāo)顯示。在樹型窗口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品樹中節(jié)點(diǎn)對(duì)象的添加、刪除以及屬性修改等，以及它們之間相互關(guān)系的管理。

2 配置軟件系統(tǒng)主要的模塊

本文在前期工作的基礎(chǔ)上（產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)中知識(shí)庫(kù)的研究[7]、產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)規(guī)則的建立及需求轉(zhuǎn)換算法[8]和產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)的研究[9]），通過(guò)建立的產(chǎn)品模型和配置模型，采用相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)過(guò)程和主要的管理功能。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能模塊如下：系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊、用戶和權(quán)限管理模塊、產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)模塊、配置結(jié)果模塊。

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊

本系統(tǒng)的開發(fā)主要利用了Delphi 2007對(duì)ADO（Microsoft ActiveX Data Objects）技術(shù)的支持。它由一系列COM對(duì)象組成，通過(guò)OLEDB數(shù)據(jù)提供者訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。ADO提供了基于對(duì)象且便于使用的接口，它只占用系統(tǒng)很少的資源，但是運(yùn)行效率卻比較高。本系統(tǒng)中將選用的ADOConnection組件命名為pdmDBcon，然后屬性連接SQL server 2000中的數(shù)據(jù)庫(kù)pdmDB。PdmDBcon的連接設(shè)置為：

pdmDBcon：TADOConnection

Connected = True

ConnectionString =

‘Provider=SQLOLEDB.1；Integrated+

‘Security = SSPI；Persist Security In

+‘fo=False；Initial Catalog=pdmDB+

‘Data Source=JXXY009

KeepConnection = False

LoginPrompt = False

Provider =‘SQLOLEDB.1

本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模塊窗體的設(shè)計(jì)實(shí)例如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)模塊窗體的設(shè)計(jì)實(shí)例

基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，在PDM?SmarTeam平臺(tái)下，設(shè)計(jì)出滿足用戶需求的擺線減速機(jī)產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求。通過(guò)SmarTeam應(yīng)用向?qū)martDataModelDesigner建立的模板框架，根據(jù)配置設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)添加實(shí)例對(duì)象如圖4所示。

圖4 擺線減速機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息界面

2.2 產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)模塊

在本模塊中提供了兩種配置設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)框架如圖5所示。

圖5 配置模塊實(shí)現(xiàn)框架

第一種方案：直接配置用戶界面如圖6所示。

圖6 直接配置設(shè)計(jì)部分界面

第二種方案：根據(jù)知識(shí)規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)配置。在配置中涉及到變量、條件和配置知識(shí)規(guī)則。變量是某一產(chǎn)品、部件或零件的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，進(jìn)行產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)時(shí)可定義產(chǎn)品庫(kù)中零部件所代表部件或零件的相關(guān)數(shù)據(jù)。條件是建立在變量基礎(chǔ)上的，是對(duì)變量的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)定義各BOM行的有關(guān)的變量的組合和賦值，形成配置時(shí)選擇該BOM行的一種決定條件。而配置知識(shí)規(guī)則是針對(duì)整個(gè)產(chǎn)品樹所設(shè)置的知識(shí)規(guī)則，該規(guī)則在其相應(yīng)的作用范圍內(nèi)檢查相應(yīng)BOM行條件設(shè)置，提取滿足配置知識(shí)規(guī)則的BOM行，根據(jù)配置知識(shí)規(guī)則判斷變量條件，最終形成具體的配置的結(jié)果。配置知識(shí)規(guī)則的定義可以采取各種if語(yǔ)句及與“與”、“或”、“非”的組合形成。根據(jù)配置知識(shí)規(guī)則進(jìn)行產(chǎn)品配置的示意如圖7所示。

圖7 產(chǎn)品自動(dòng)配置方案

具體實(shí)現(xiàn)是由產(chǎn)品配置模塊根據(jù)產(chǎn)品配置數(shù)據(jù)模型所定義的自動(dòng)配置向?qū)?lái)引導(dǎo)用戶進(jìn)行自動(dòng)產(chǎn)品配置。在配置過(guò)程中，產(chǎn)品配置模塊調(diào)用存儲(chǔ)于配置知識(shí)規(guī)則庫(kù)中全企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品配置知識(shí)規(guī)則，根據(jù)用戶輸入的變量值判斷變量條件和約束條件是否滿足，以根據(jù)用戶需求選取可選件和附加需求說(shuō)明而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置。

對(duì)于可選件的選配：顯示每個(gè)可選件虛擬節(jié)點(diǎn)上滿足約束條件的所有可選件及變量值輸入窗口。具有多變量條件組合查詢功能，用戶可根據(jù)變量值查詢滿足約束條件和變量條件的可選件，并選取滿足條件的可選件。系統(tǒng)自動(dòng)以所選件替換BOM樹上的可選件虛擬節(jié)點(diǎn)。

2.3 配置結(jié)果模塊

配置結(jié)果保存：將配置結(jié)果中零件保存至動(dòng)態(tài)的BOM表中，需求說(shuō)明作為系統(tǒng)的產(chǎn)品配置對(duì)象的擴(kuò)展配置設(shè)計(jì)，以rtf格式的文檔形式保存，從而實(shí)現(xiàn)用戶需求配置。

配置結(jié)果顯示：根據(jù)可選件的選配結(jié)果，在配置結(jié)果實(shí)例窗口顯示。窗口左邊區(qū)域顯示產(chǎn)品的型號(hào)和根據(jù)配置的自動(dòng)生成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，右邊區(qū)域則顯示零件BOM表（如編號(hào)、描述等）。

配置結(jié)果有兩種：自動(dòng)配置結(jié)果如圖8所示，如果用戶對(duì)結(jié)果不滿意，可退出結(jié)果窗口，否則出現(xiàn)信息對(duì)話框詢問(wèn)是否進(jìn)入配置向?qū)Т翱谶M(jìn)行重新配置產(chǎn)品；若滿意配置結(jié)果則提交配置方案并詢問(wèn)是否要添加需求說(shuō)明，單擊確定按鈕后會(huì)進(jìn)入文本編輯。

直接配置結(jié)果如圖9所示，若不滿意結(jié)果則推出可進(jìn)入CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)。

圖8 產(chǎn)品自動(dòng)配置結(jié)果界面

圖9 產(chǎn)品直接配置窗口

3 產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)與Smarteam系統(tǒng)的集成

3.1 系統(tǒng)集成的API函數(shù)

SmarTeam采用COM API編程技術(shù)給用戶提供了完全用戶化工具與強(qiáng)大二次開發(fā)接口。在安裝SmarTeam后，會(huì)自動(dòng)在windows系統(tǒng)中注冊(cè)SmarTeam所有的API函數(shù)[10?11]，并將SmarTeam底層對(duì)象暴露給Windows，然后選用開發(fā)工具（本系統(tǒng)選用VB）對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。

產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)不同的編程級(jí)別的API函數(shù)訪問(wèn)到不同的SmarTeam資源。如圖10所示。

圖10 SmarTeam系統(tǒng)中API函數(shù)級(jí)別分類

3.2 基于VB的集成接口實(shí)現(xiàn)

SmarTeam API是一個(gè)架構(gòu)在SmarTeam基礎(chǔ)上的程序開發(fā)工具包，為了實(shí)現(xiàn)SmarTeam系統(tǒng)、產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)這三各系統(tǒng)無(wú)縫集成，需要編寫API的軟件應(yīng)用程序，從而共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息資源。

產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)都可以訪問(wèn)SmarTeam的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息，其目的是為了在PDM環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)時(shí)保證數(shù)據(jù)的“一致性”，同時(shí)滿足不同用戶的個(gè)性化信息需求，它們的操作對(duì)象都是SmarTeam系統(tǒng)管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫(kù)中的表和數(shù)據(jù)記錄。集成框架見(jiàn)圖11。

圖11 產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)集成框架

在編寫SmarTeam API的應(yīng)用程序時(shí)，采用SmarTeam本身自帶的腳本語(yǔ)言編輯器SmartScript Editor，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)API操作（Add，Update，Delete等），可以開發(fā)出適合本本系統(tǒng)的接口應(yīng)用程序?；赩B開發(fā)的SmarTeam系統(tǒng)的接口程序的操作界面如圖12所示。

圖12 SmarTeam系統(tǒng)的接口操作界面

為了在SmarTeam系統(tǒng)中直接打開產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)，新增加了一個(gè)菜單條“ProductConfiguration”，這樣為用戶提供方便快捷的應(yīng)用，選擇該菜單項(xiàng)，進(jìn)入產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以執(zhí)行產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的各種功能。同樣的方法，通過(guò)Delphi 7.0編程語(yǔ)言編寫了SmarTeam系統(tǒng)嵌入配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口程序，那么可以在運(yùn)行的產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)中直接激活SmarTeam系統(tǒng)進(jìn)行一些預(yù)定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)的操作（增加、修改或刪除等）。如圖13所示。

圖13 配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口操作界面

4 結(jié) 論

本文采用在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，用UML語(yǔ)言建立了模型中對(duì)象關(guān)系，構(gòu)造了產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu)。開發(fā)出PDM環(huán)境下機(jī)械產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì)原型軟件，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)BOM的生成、配置規(guī)則管理和配置結(jié)果輸出等主要功能，滿足了客戶快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置的要求。最后根據(jù)SmarTeam軟件平臺(tái)的API函數(shù)接口原理，用VB編寫了外部操作程序接口。

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