基于分布式PDM原理的中小企业M-EDM系统设计

基于分布式PDM原理的中小企业M-EDM系统设计

1引言
    随着Internet/Intranet技术和科学计算可视化技术的发展及其在制造业的广泛应用，企业之间的竞争也越来越激烈。为了使企业在竞争中立于不败之地，提高企业的技术含量和管理水平显得特别的重要，而企业的数据管理技术显得尤其重要。在企业中存在着大量的数据:人事数据、财务资金数据、进产销存数据、各类文档、技术数据等，大量的数据并没有得到有效的处理。要处理大量数据，有效的利用这些数据，则需要使用到PDM。而中小企业自身存在着以下几方面的限制:
    (1)在设计过程中图纸和数据管理混乱，零部件之间的关系模糊，不便于设计更新;
    (2)中小制造企业规模较小，实施一个完整的PDM对企业的改动太大;
    (3)中小制造企业资金有限，引进大型的PDM产品不太现实;
    (4)即使引进PDM，大都只使用了其中一小部分功能，未发挥PDM产品的主要作用;
    (5)一个大型的PDM产品实施周期长，中小制造企业技术水平的限制使之难以见效。并且由于PDM自身的特点，因此从国外引进的大型PDM产品，中小制造企业不可能拿来就用，同时国内的PDM产品还不够成熟。因此有必要根据国内中小企业的特点，研制适合于中小企业实际需要的产品数据管理系统。为此以中国船泊第716研究所下属的连云港机械制造厂为实例，研究开发了一种基于分布式PDM原理的、满足中小企业实际需要的、具有开放接口的机械产品图档管理系统M-EDM。
 
2分布式PDM原理
    产品数据管理(ProductDataManagement，PDM)系统目前还没有一个统一的定义，不妨这样来定义他:PDM是依托IT技术实现企业最优化管理的有效方法，是科学的管理框架与企业现实问题相结合的一种产品。PDM系统一出现，就成为企业关注和应用的热点，特别是近几年来发展迅猛，主要归因于国际上许多大型企业正逐渐接受PDM并把他作为支持经营过程重组、并行工程、ISO9000认证等的使能技术。目前比较成熟的产品都采用客户机/服务器模式，是建立在关系型数据库管理系统平台上的面向对象的应用系统。
 
    随着市场和国际化竞争的加剧，企业的运作模式也发生了很大的变化，产品数据可能分布在不同的地区，甚至不同的国家，每个地区只负责产品的某一部分数据的生成、维护和使用;同时，地区之间还必须相互交流产品数据，以便在企业的任何地区都能得到该产品的全部数据，使企业呈现出分布化、集团化和专业化的趋势，企业与外界的联系越来越密切，从而出现了异地协作设计、敏捷制造、动态联盟等新的企业组织和合作方式，采用了分散网络化的制造、异地产品开发等新的基于网络的、分布的产品开发模式。
 
    因此，在分布式产品开发环境中，PDM系统不仅要把各个部门所关心的数据统一进行管理，还要考虑跨地区的分布式管理要求，企业中的任何用户在任何地点都可以进入分布式PDM系统，用户无需知道自己的帐号登录在那个地区的服务器上，无需知道产品数据存放在哪个地区，便可对相应地区的产品数据，进行权限范围内的操作，包括PDM系统的异地配置，PDM系统之间的数据查询、共享、交换、合成和一致性控制机制，以便有效地管理、发布和更新产品数据，保证产品数据的正确性和一致性，这就是分布式PDM。
 
3基于分布式PDM原理的M-EDM系统设计
3.1M-EDM系统总体结构设计
    基于分布式PDM原理的M-EDM系统是以PDM为基础来构建的，整个系统共分3层(如图1所示):第一层是M-EDM系统支持层，包括异构硬件平台处理系统、分布异构数据库处理系统、网络通讯服务系统，以及数据库管理系统如Oracle、Sybase、SQLServer、DB2、Informix等。该层负责将其管理的动态变化数据的功能转换成几个，甚至几百个二维关系型表格，实现面向产品对象管理的要求。如可以用2张二维表格来描述产品设计图形的更改流程，其中表格一记录产品的全部图形记录，表格二记录设计图形的版本变化过程。该层主要提供数据库操作与操作系统的实用程序运行，网络状况下数据的添加、删除、更新和查询等操作。

    第二层是M-EDM核心功能对象层，包括M-EDM功能对象应用服务器(其中封装了企业逻辑)和产品数据处理层。在发挥面向对象分析/面向对象设计的功能的基础上，根据M-EDM系统的管理目标，在M-EDM系统中建立相应的功能模块，封装相应模块的企业逻辑程序代码，如系统管理模块对象(包括系统管理和工作环境设置等)，基本功能模块对象(包括图档管理对象、产品配置管理对象、项目管理对象和工作流管理对象等)，这些功能模块对象可以驻留在同一个应用服务器上，也可以分布在不同的应用服务器上。产品数据处理层的主要任务包括数据传送、数据中间转换如STEP，IGES中性文件转换，数据访问请求等，实现用户层与M-EDM功能模块对象层以及M-EDM功能模块对象层与数据库服务器之间的数据处理，形成M-EDM可以接受的统一数据。
 
    第三层是用户层，包括应用工具、远程信息访问用户、M-EDM本地信息管理用户等。该层首先将相应的CAx系统，MIS系统以及MRPⅡ系统通过应用工具进行封装，以达到系统的管理集成，构成信息集成的基础。其次，在设计、工艺制造过程建模的基础上，实现产品设计到制造的全面、有机的集成，在过程协调的基础上，实现产品的信息集成。
 
    同时为了满足电子商务时代企业的需求，M-EDM系统全面采用Web技术，架构在Internet/Intranet/Extranet之上，提供企业产品开发的电子商务解决方案，对于远程用户可以通过Web服务器存取在应用服务器中封装的产品企业对象的服务来实现远程异地操作，这样就构成了M-EDM系统的信息发布平台。M-EDM系统的实施模型总体结构如图2所示。

3.2M-EDM系统功能设计
    基于分布式PDM原理的M-EDM系统的主要功能:项目管理、工作流和过程管理、产品结构与配置管理、权限和组织管理、电子协作和针对图档的查看/圈阅、分类/检索、图档浏览等图档管理功能以及图像处理等功能。其功能模块如图3所示。

(1)权限与组织管理模块
    用户只能通过用户登录校检后才能进入本系统，非法用户不能进入本系统，因而也就不能获取任何有关工程图样的数据信息。系统将用户分为3级，即系统管理员(超级用户)、项目负责人和普通用户。
 
(2)工作流/设计过程管理模块
    在长期的生产实践中，每个企业都已经形成了自己的产品研制工作流程，例如开发新产品一般需要经过图3所示的几个阶段。在产品初步设计和定型设计过程中又包括若干个工作流程。一般产品设计包括设计、校对、标准化检查、审核、审定和批准等6个阶段(如图4所示)。工艺设计包括工艺编制、校对和批准阶段。

    在M-EDM系统中企业可以预先指定审批步骤，定义工作流程阶段的数量，依照企业的工作习惯确定各个工作阶段的先后次序及对应的审批人员和角色等，还需要规定每一级审批通过的规则，可以是全部一致同意，多数同意，也可以是一票同意或否决等模式，这由企业自己来选择。
 
(3)项目管理
    是在项目的实施过程中对其计划、组织、人员及相关的数据进行管理与配置，对项目的运行状态进行监视，并完成计划的反馈。系统的产品项目管理为控制项目开发时间和费用、协调项目开发活动和保证项目的运行提供了一个良好的可视化的工具，项目管理是建立在工作流程管理基础之上的一种管理。
 
    主要功能是预先对项目产品开发的各个环节进行规划，如指定设计工作人员，规定各类文档提交时间等，内容由总工或者项目负责人填写。同时以该项目名称作为树根建立一棵产品结构树，结构树的内容由该项目组的各个设计人员按照规定的文档提交时间要求进行文档的填写和提交。
 
(4)产品结构与配置管理模块
    在M-EDM系统中，通过把产品分解为部件和零件，部件可分成可分解的或不可分解的，可分解的部件可进一步分解为子部件和零件，子部件还可进一步分解，生成可以逻辑地描述一个产品的组成关系的产品结构树。同时，在产品结构关系中还考虑支持企业中经常出现的替换件和互换件的概念。
 
(5)M-EDM电子图文档管理
    M-EDM系统提供的电子图档仓库为满足工程需求提供了很好的解决方案。为了对分布的电子图档进行有效管理，M-EDM系统利用操作系统提供的网络文件服务功能建立了分布式电子仓库(Vault)管理机制，如图5所示。图5中用户甲和用户乙的计算机通过网络实现物理连接，每个计算机中存在的操作系统目录分为2种:一种是普通操作系统文件目录;另一部分为纳入到M-EDM系统环境中为M-EDM系统控制的操作系统文件目录。用户工作目录和共享工作目录必须将来在M-EDM系统控制的操作文件目录之下。

    图档管理包含有:电子图档的存储、图纸的网络归档、图档浏览与查询、工程扫描图像的圈阅批注、电子图档版本管理。
 
(6)电子化协作模块
    电子化协作用于支持分布式工作环境下的产品开发人员之间的协同工作，如提供电子邮件、电子白板、视频会议、在线交谈等。设计过程的参与者可以通过电子邮件获取工作任务，并在与其相关的数据发生状态变化时及时得到通知;电子白板则可以允许设计团队之间共同讨论设计问题。
 
(7)图像处理模块
    将扫描转换为数字化的图像文件，放到系统中进行组织和管理。主要包括工程图解释接口、实物重建接口和光栅矢量混合编辑。
 
4结语
    在分析分布式PDM现状和应用的基础上，提出了一种基于分布式技术的、具有开放式接口的机械产品图档管理系统实施模型M-EDM，设计分析了系统的运行模式和各个功能模块实施的关键技术，实现了M-EDM原型系统的研制。