分層遞進(jìn)的PDM實(shí)現(xiàn)方法研究

薛瑋珠，呂永鋒

(浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州　310053)

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分層遞進(jìn)的PDM實(shí)現(xiàn)方法研究

薛瑋珠，呂永鋒

(浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州310053)

摘要：針對(duì)PDM的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了一種分層遞進(jìn)的企業(yè)數(shù)據(jù)模型，并以此模型為基礎(chǔ)，提出了分層遞進(jìn)的PDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，基于這一方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了分層遞進(jìn)的圖檔管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，易于集成和升級(jí)，易于維護(hù).可為中小企業(yè)以經(jīng)濟(jì)、快捷、方便、分步驟和分階段實(shí)施PDM系統(tǒng)提供借鑒.

關(guān)鍵詞：分層遞進(jìn)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；數(shù)據(jù)挖掘

0引言

隨著企業(yè)信息化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、市場(chǎng)的多元化，客戶(hù)需求的多元化使得制造企業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)，特別是隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的全球化已不可避免.為了提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，制造企業(yè)競(jìng)相引進(jìn)了CIMS系統(tǒng)，隨著各種信息工具的使用、各種電子文檔數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)，形成了一個(gè)個(gè)的CAX信息化孤島.80年代后，提出了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(“PDM”即Product Data Management)，為此問(wèn)題的解決提供了一個(gè)很好的解決方案.

對(duì)于一個(gè)企業(yè)尤其是制造企業(yè)，PDM系統(tǒng)的實(shí)施將為企業(yè)帶來(lái)很多好處，主要包括：

(1)縮短企業(yè)產(chǎn)品的上市時(shí)間；

(2)無(wú)論設(shè)計(jì)效率還是生產(chǎn)效益都會(huì)得到提高，從而降低成本；

(3)避免錯(cuò)誤，提高升設(shè)計(jì)與制造的準(zhǔn)確性；

(4)積累知識(shí)，使數(shù)據(jù)得到完整保護(hù)；

(5)更好地控制項(xiàng)目、管理工程變更.

加快企業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)度，提高響應(yīng)市場(chǎng)變化的敏捷性，向全面質(zhì)量管理邁進(jìn)重要的一步.

在我國(guó)，現(xiàn)有市場(chǎng)已經(jīng)有很多PDM軟件，但各PDM軟件提供商都從自身對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理解去設(shè)計(jì)軟件，每種軟件的功能也不一樣，很難同時(shí)適應(yīng)各個(gè)制造企業(yè)的需求.因此很多企業(yè)都采用定制開(kāi)發(fā)的方式實(shí)施各自的圖檔管理系統(tǒng)和PDM管理系統(tǒng).這樣在系統(tǒng)升級(jí)時(shí)往往丟棄原有系統(tǒng)，再重新使用新的系統(tǒng)，原有的系統(tǒng)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)也隨之丟棄，這樣作亂費(fèi)了企業(yè)原有的經(jīng)驗(yàn)積累和資金投入.而且對(duì)于廣大中小企業(yè)PDM的實(shí)施是一個(gè)從小到大，不斷擴(kuò)展的過(guò)程，為了有效利用有限的資金和技術(shù)積累，迫切的需要一種較好的PDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法.

基于PDM系統(tǒng)集成框架和“PDM集成”的核心哲理，充分考慮企業(yè)的需求，特別是中小企業(yè)的需求，投資小，見(jiàn)效快，系統(tǒng)使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單.具有多種接口，易于擴(kuò)展，系統(tǒng)有很好的開(kāi)放性.面向21世紀(jì)多品種小批量個(gè)性化需求的新市場(chǎng)，要求企業(yè)制造和組織具有很高的靈活性和響應(yīng)市場(chǎng)的敏捷性，本文提出從實(shí)現(xiàn)圖檔管理系統(tǒng)開(kāi)始，逐步升級(jí)進(jìn)化成為具有管理動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)能力的PDM系統(tǒng)，并在這一思想指導(dǎo)下設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了圖檔管理系統(tǒng).

為避免以上兩種方法的缺點(diǎn)，我們提出了分層遞進(jìn)的方法，提供一種中小企業(yè)可以根據(jù)自己的情況分不同的階段去實(shí)施的PDM系統(tǒng)，使中小企業(yè)能快捷方便的分階段一步一步去實(shí)施，具有很好的易實(shí)現(xiàn)性.

2企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)分層模型

在企業(yè)數(shù)據(jù)中有各種不同的數(shù)據(jù)，包括：電子文件，CAD二維圖、CAD三維圖，工藝文件等，這些數(shù)據(jù)由不同的部門(mén)產(chǎn)生與保存，需要進(jìn)行整體管理.這就需要企業(yè)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)一定的規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.可以用分層模型對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)加以描述.分層模型分為三層：底層為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器，中間層負(fù)責(zé)所有物理數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間的交互，即數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序，相控制系統(tǒng)的操作.應(yīng)用層在最上層，放置系統(tǒng)的應(yīng)用程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(見(jiàn)圖1～圖2).

分層遞進(jìn)PDM系統(tǒng)及系統(tǒng)對(duì)像分層模型(見(jiàn)圖3～圖4).各管理子系統(tǒng)能單獨(dú)在各自部門(mén)工作，而不會(huì)影響其它子系統(tǒng)的功能.各部門(mén)管理系統(tǒng)之間不直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)PDM系統(tǒng)接口統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這樣保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性，真正實(shí)現(xiàn)了3C系統(tǒng)和ERP等高層決策管理系統(tǒng)的集成.

圖2　遞增進(jìn)化數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模型

圖3　分層遞進(jìn)PDM系統(tǒng)模型

圖4　分層遞進(jìn)PDM系統(tǒng)對(duì)象分層模型

2.2分層遞進(jìn)方法

基于以上分層遞進(jìn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)建模型的PDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，PDM管理系統(tǒng)構(gòu)建在多層數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之上，集成所有部門(mén)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一管理.定義分層遞進(jìn)規(guī)則為模塊加載和集成，以接口方式集成.首先在設(shè)計(jì)部門(mén)實(shí)現(xiàn)圖檔管理系統(tǒng)，作為PDM系統(tǒng)的一個(gè)模塊，并設(shè)計(jì)好集成的接口；在此基礎(chǔ)上實(shí)施其它部門(mén)與產(chǎn)品生命周期有關(guān)的數(shù)據(jù)管理、人員管理、工作流管理等模塊，逐步升級(jí)進(jìn)化，通過(guò)PDM提供的接口進(jìn)行模塊集成，構(gòu)建企業(yè)PDM管理系統(tǒng).最后開(kāi)發(fā)PDM外部接口(網(wǎng)絡(luò)接口)通過(guò)外部接口盟主企業(yè)集成管理其它聯(lián)盟企業(yè)的PDM系統(tǒng)，統(tǒng)一進(jìn)行任務(wù)調(diào)度、資源配置、人員管理、財(cái)務(wù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和工作流管理，組成面向敏捷制造的PDM系統(tǒng).其模型(見(jiàn)圖5).其中虛線部分為通過(guò)外部接口集成的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)PDM系統(tǒng).去掉虛線部分為通過(guò)內(nèi)部接口集成的企業(yè)PDM系統(tǒng).

圖5　分層遞進(jìn)PDM實(shí)施模型

3分層遞進(jìn)若干關(guān)鍵技術(shù)

3.1面向?qū)ο蟮募夹g(shù)

利用面向?qū)ο蟮木幊?OOP)技術(shù)，把PDM所管理的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的過(guò)程分開(kāi)，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)于PDM系統(tǒng)是透明的.如PDM系統(tǒng)的權(quán)限管理中，把權(quán)限定義為一個(gè)類(lèi)，并且定義各種權(quán)限的包含關(guān)系，給每個(gè)權(quán)限定義一個(gè)值，這樣權(quán)限的定義和管理就分開(kāi)了，當(dāng)用戶(hù)的權(quán)限定義更改以后，只要改變權(quán)限的值就能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求，而程序的其它代碼不必改變.在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)源的連接之間定義一個(gè)接口類(lèi)，封裝了連接的屬性，這樣把數(shù)據(jù)源和連接數(shù)據(jù)庫(kù)分開(kāi)，當(dāng)用戶(hù)數(shù)據(jù)源改變時(shí)只要更改連接屬性.利用面向?qū)ο蟮腛OP技術(shù)在要管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)之上封裝了一個(gè)管理數(shù)據(jù)的對(duì)象層，管理層的對(duì)象及其方法與底層數(shù)據(jù)之間通過(guò)管理對(duì)象層提供的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換.這樣系統(tǒng)的容易集成，容易擴(kuò)展升級(jí).

3.2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)

PDM系統(tǒng)要對(duì)分布于不同地域的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，即使用遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，對(duì)分布在遠(yuǎn)程的各類(lèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模，基于統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享.

3.3數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

為了提高管理決策的準(zhǔn)確度和響應(yīng)市場(chǎng)的敏捷性，PDM管理系統(tǒng)中應(yīng)用預(yù)測(cè)挖掘技術(shù)，對(duì)企業(yè)的訂單歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)年數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，輸出其市場(chǎng)需求曲線，以便決策層根據(jù)以有需求曲線走勢(shì)進(jìn)行判斷，提高決策的可靠性.并對(duì)庫(kù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，輸出庫(kù)存曲線，以便決策者控制產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度.對(duì)新舊產(chǎn)品零部件組成進(jìn)行挖掘，查詢(xún)新舊產(chǎn)品中零部件相同數(shù)量，計(jì)算產(chǎn)品零部件的重用率，得出創(chuàng)新模式，供開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新品參考.

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)變換的應(yīng)用，對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模，企業(yè)使用的其它系統(tǒng)和數(shù)據(jù)與PDM系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)存在差異，特別是在組成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的PDM系統(tǒng)中，各個(gè)企業(yè)的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，使之符合模型的要求.利用PDM的數(shù)據(jù)挖掘接口，異種數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變換成PDM統(tǒng)一數(shù)據(jù)，去掉噪聲數(shù)據(jù)使之符合PDM管理系統(tǒng)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型.對(duì)于企業(yè)內(nèi)部不同應(yīng)用系統(tǒng)的CAD、CAPP、CAM數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)變換技術(shù)，把信息集成到統(tǒng)一企業(yè)PDM數(shù)據(jù)庫(kù).

3.4分層遞進(jìn)PDM網(wǎng)絡(luò)和接口技術(shù)

Microsoft的COM/DCOM是Windows平臺(tái)上的分布式對(duì)象計(jì)算模型，它提供了一種如何建立可動(dòng)態(tài)互變組件的規(guī)范.通過(guò)使用COM的接口技術(shù)，提供PDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，在敏捷制造組織中，動(dòng)態(tài)聯(lián)盟盟主企業(yè)與各聯(lián)盟企業(yè)通過(guò)COM接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)設(shè)計(jì)COM數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理.動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的組織形式是聯(lián)邦制，并且是動(dòng)態(tài)的，用COM技術(shù)編寫(xiě)每個(gè)企業(yè)的PDM圖檔管理系統(tǒng)軟件對(duì)接接口，把所有聯(lián)盟企業(yè)的PDM圖檔管理系統(tǒng)集成為一個(gè)整體，采用Browser/Server體系結(jié)構(gòu)互連，利用接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換.

OLE“Object Link and Embed”對(duì)象的鏈接和嵌入，在企業(yè)內(nèi)部利用OLE實(shí)現(xiàn)PDM系統(tǒng)與excel之間的數(shù)據(jù)交換接口，把BOM表信息輸出到excel，實(shí)現(xiàn)技術(shù)部門(mén)與統(tǒng)計(jì)銷(xiāo)售部門(mén)的數(shù)據(jù)交換.使用OLE接口技術(shù)，通過(guò)企業(yè)intranet，把分散的企業(yè)數(shù)據(jù)集成到PDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù).

4分層遞進(jìn)PDM具體開(kāi)發(fā)實(shí)例

基于以上方法和模型我們用面向?qū)ο蟮腣C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一個(gè)運(yùn)行于intranet企業(yè)局域網(wǎng)的圖檔管理系統(tǒng)，首先根據(jù)企業(yè)需求和現(xiàn)有應(yīng)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉加工，定義企業(yè)一致的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，盡量保持原有信息的條件下，進(jìn)行規(guī)范化.模型規(guī)定如下：(1)產(chǎn)品總裝圖號(hào)和產(chǎn)品名稱(chēng)唯一；(2)產(chǎn)品代號(hào)及其零部件命名全廠統(tǒng)一，產(chǎn)品零部件編號(hào)符合規(guī)定的編碼規(guī)則；(3)規(guī)定數(shù)據(jù)接口及格式為excel模板；(4)升級(jí)進(jìn)化以模塊擴(kuò)充的方式進(jìn)行.(5)定義模塊集成的接口和網(wǎng)絡(luò)接口.

基于統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)對(duì)象定義舉例：

Struct TreeItem//產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

{

CStringUpId;//父節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)

CStringUpName;//父節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)

charPath[200];//產(chǎn)品圖紙來(lái)源路徑

CStringDcode;//代號(hào)，唯一

CStringDname;//名稱(chēng)

doubleDitem;//序號(hào)

CStringDmaterial;//材料

doubleDweight;//單重

doubleDtweight;//總重

doubleDquantity;//數(shù)量

CStringDremark;//備注

CStringDstyle;//樣式

CStringDstand;//標(biāo)準(zhǔn)

CStringDother1;//其它

CStringDother2;//零件圖數(shù)量

CStringProduct;//該節(jié)點(diǎn)所屬產(chǎn)品代號(hào)，唯一

Longm_Ceng;//節(jié)點(diǎn)在產(chǎn)品樹(shù)中第幾層

CStringm_Discription//描述

Cstringm_Version//圖紙當(dāng)前版本

};

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu)為Client/Server，本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為設(shè)計(jì)圖紙CAD系統(tǒng)自帶，通過(guò)PDM圖檔管理系統(tǒng)把圖紙信息、產(chǎn)品信息、訂單信息、技術(shù)說(shuō)明文檔等集成到PDM服務(wù)器上，以二維關(guān)系表的形式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)提供BOM表及各種外購(gòu)件、外協(xié)件借用件的統(tǒng)計(jì)報(bào)表的excel接口.

分層遞進(jìn)圖檔管理系統(tǒng)主要功能和集成模型(見(jiàn)圖6).

圖6　分層遞進(jìn)圖檔管理系統(tǒng)功能和集成模型

5總結(jié)

本文闡述了PDM技術(shù)的由來(lái)和國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域的研究情況，分析了我國(guó)企業(yè)信息化的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，并針對(duì)市場(chǎng)上已有的PDM系統(tǒng)的諸多問(wèn)題提出了一種分層遞進(jìn)的數(shù)據(jù)模型和分層遞進(jìn)的PDM系統(tǒng)實(shí)施方法.基于該模型和方法開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，易于集成和升級(jí)，易于維護(hù).該模型和方法適合所有分步驟，分階段實(shí)施的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，投資少見(jiàn)效快，可以充分利用現(xiàn)有資源，保證已有投資、開(kāi)發(fā)成果和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，降低投資和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，特別適合廣大中小企業(yè).

本文根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，定義了一個(gè)企業(yè)級(jí)的高層次數(shù)據(jù)模型，對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化.所有部門(mén)的數(shù)據(jù)都基于這一模型提煉，為今后的集成和面向敏捷制造組成動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)提供了基礎(chǔ).對(duì)廣大中小企業(yè)，可以以很小的投入，從實(shí)現(xiàn)圖檔管理開(kāi)始，構(gòu)建各個(gè)部門(mén)的管理系統(tǒng)，逐步遞增和進(jìn)化成具有管理企業(yè)所有數(shù)據(jù)的企業(yè)級(jí)PDM系統(tǒng)，并為進(jìn)一步升級(jí)進(jìn)化成具有支持敏捷制造(動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè))能力的PDM系統(tǒng)鋪平了道路.

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On Implement of Hierarchical and Progressive Method for PDM

XUE Wei-zhu, LV Yong-feng

(Zhejiang Institute of Mechanical and Electrical Engineering, Hangzhou 310053, China)

Abstract:In this paper, a hierarchical and progressive enterprise data model based on PDM is proposed, as well as a hierarchical PDM system implementation method. Based on this method, a hierarchical and progressive file management system is designed and implemented, which provides a complete solution for small and medium enterprises in the implementation of PDM system in economic and convenient way.

Key words:hierarchical and progressive model; product data management; data warehouse; data mining

中圖分類(lèi)號(hào)：C931.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-536X(2016)02-0072-05

作者簡(jiǎn)介：薛瑋珠(1972-)，女,江蘇常州人,講師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造業(yè)信息化方向研究.

收稿日期：2015-09-12