1 引言
隨著企業信息化、計算機網絡化、市場的多元化，客戶需求的多元化使得制造企業面臨前所未有的挑戰，特別是隨著經濟全球化的發展，市場競爭的全球化已不可避免。為了提升企業競爭力，制造企業競相引進了CIMS系統，隨著各種信息工具的使用、各種電子文檔數據海量增長，形成了一個個的CAX信息化孤島。80年代后，提出了產品數據管理系統(“PDM”即Product Data Management)，為此問題的解決提供了一個很好的解決方案。
對于一個企業尤其是制造企業，PDM系統的實施將為企業帶來很多好處，主要包括：
(1)縮短企業產品的上市時間；
(2)無論設計效率還是生產效益都會得到提高，從而降低成本；
(3)避免錯誤，提高設計與制造的準確性；
(4)積累知識，使數據得到完整保護；
(5)更好地控制項目、管理工程變更。
加快企業設計產品進度，提高響應市場變化的敏捷性，向全面質量管理邁進重要的一步。在我國，現有市場已經有很多PDM軟件，但各PDM軟件提供商都從自身對產品數據管理系統的理解去設計軟件，每種軟件的功能也不一樣，很難同時適應各個制造企業的需求。因此很多企業都采用定制開發的方式實施各自的圖檔管理系統和PDM管理系統。這樣在系統升級時往往丟棄原有系統，再重新使用新的系統，原有的系統和應用經驗也隨之丟棄，這樣浪費了企業原有的經驗積累和資金投入，而且對于廣大中小企業PDM的實施是一個從小到大，不斷擴展的過程，為了有效利用有限的資金和技術積累，迫切的需要一種較好的PDM系統的實現方法。
基于PDM系統集成框架和“PDM集成”的核心哲理，充分考慮企業的需求，特別是中小企業的需求，投資小，見效快，系統使用方便，維護簡單，具有多種接口，易于擴展，系統有很好的開放性。面向2l世紀多品種小批量個性化需求的新市場，要求企業制造和組織具有很高的靈活性和響應市場的敏捷性，本文提出從實現圖檔管理系統開始，逐步升級進化成為具有管理動態聯盟企業能力的PDM系統，并在這一思想指導下設計和實現了圖檔管理系統。
為避免以上兩種方法的缺點，我們提出了分層遞進的方法，提供一種中小企業可以根據自己的情況分不同的階段去實施的PDM系統，使中小企業能快捷方便的分階段一步一步去實施，具有很好的易實現性。
2 企業數據倉庫分層模型
在企業數據中有各種不同的數據，包括：電子文件、CAD二維圖、CAD三維圖、工藝文件等，這些數據由不同的部門產生與保存，需要進行整體管理。這就需要企業建立數據庫，通過一定的規范對數據進行處理。可以用分層模型對數據倉庫加以描述。分層模型分為三層：底層為數據倉庫服務器，中間層負責所有物理數據與應用程序之間的交互，即數據庫管理程序，用于控制系統的操作。應用層在最上層，放置系統的應用程序，進行數據處理(見圖1～圖2)。
圖1 三層數據倉庫模型
圖2 遞增進化數據倉庫模型
分層遞進PDM系統及系統對像分層模型(見圖3～圖4)。各管理子系統能單獨在各自部門工作，而不會影響其它子系統的功能。各部門管理系統之間不直接進行數據交換，通過PDM系統接口統一進行數據交換，這樣保證了產品數據的一致性，真正實現了3C系統和ERP等高層決策管理系統的集成。
圖3 分層遞進PDM系統模型
圖4 分層遞進PDM系統對象分層模型
2.2 分層遞進方法
基于以上分層遞進的數據倉庫構建模型的PDM系統設計方法，PDM管理系統構建在多層數據倉庫之上，集成所有部門異構數據庫數據，進行統一管理。定義分層遞進規則為模塊加載和集成，以接口方式集成。首先在設計部門實現圖檔管理系統，作為PDM系統的一個模塊，并設計好集成的接口；在此基礎上實施其它部門與產品生命周期有關的數據管理、人員管理、工作流管理等模塊，逐步升級進化，通過PDM提供的接口進行模塊集成，構建企業PDM管理系統；最后開發PDM外部接口(網絡接口)通過外部接口盟主企業集成管理其它聯盟企業的PDM系統，統一進行任務調度、資源配置、人員管理、財務管理、產品數據管理和工作流管理，組成面向敏捷制造的PDM系統。其模型(見圖5)。其中虛線部分為通過外部接口集成的動態聯盟企業PDM系統。去掉虛線部分為通過內部接口集成的企業PDM系統。
圖5 分層遞進PDM實施模型
3 分層遞進若干關鍵技術
3.1 面向對象的技術
利用面向對象的編程(OOP)技術，把PDM所管理的數據和數據處理的過程分開，使產品數據對于PDM系統是透明的。如PDM系統的權限管理中，把權限定義為一個類，并且定義各種權限的包含關系，給每個權限定義一個值，這樣權限的定義和管理就分開了，當用戶的權限定義更改以后，只要改變權限的值就能滿足用戶的要求，而程序的其它代碼不必改變。在數據源和數據源的連接之間定義一個接口類，封裝了連接的屬性，這樣把數據源和連接數據庫分開，當用戶數據源改變時只要更改連接屬性。利用面向對象的OOP技術在要管理的產品數據之上封裝了一個管理數據的對象層，管理層的對象及其方法與底層數據之間通過管理對象層提供的接口進行數據的交換。這樣系統的容易集成，容易擴展升級。
3.2 分布式數據庫數據倉庫技術
PDM系統要對分布于不同地域的動態聯盟企業的產品數據進行管理，即使用遠程分布式數據庫技術，對分布在遠程的各類產品數據進行統一建模，基于統一產品數據模型，構建PDM系統數據接口，通過接口實現數據的集成和共享。
3.3 數據挖掘技術
為了提高管理決策的準確度和響應市場的敏捷性，PDM管理系統中應用預測挖掘技術，對企業的訂單歷史數據和當年數據進行挖掘，輸出其市場需求曲線，以便決策層根據以有需求曲線走勢進行判斷，提高決策的可靠性，并對庫存數據進行挖掘輸出庫存曲線，以便決策者控制產品的生產進度對新舊產品零部件組成進行挖掘，查詢新舊產品中零部件相同數量，計算產品零部件的重用率，得出創新模式，供開發設計新品參考。
數據挖掘技術中的數據集成與數據變換的應用，對企業的產品數據進行統一建模，企業使用的其它系統和數據與PDM系統模型數據存在差異，特別是在組成動態聯盟的PDM系統中，各個企業的數據必須進行數據變換，使之符合模型的要求。利用PDM的數據挖掘接口，異種數據庫的數據變換成PDM統一數據，去掉噪聲數據使之符合PDM管理系統統一的產品數據模型，對于企業內部不同應用系統的CAD、CAPP、CAM數據，利用數據變換技術，把信息集成到統一企業PDM數據庫。
3.4 分層遞進PDM網絡和接口技術
Microsoft的COM／DCOM是Windows平臺上的分布式對象計算模型，它提供了一種如何建立可動態互變組件的規范。通過使用COM的接口技術，提供PDM系統的網絡接口，在敏捷制造組織中，動態聯盟盟主企業與各聯盟企業通過COM接口進行數據交換，通過設計COM數據接口實現對遠程分布式產品數據的管理。動態聯盟企業的組織形式是聯邦制，并且是動態的，用COM技術編寫每個企業的PDM圖檔管理系統軟件對接接口，把所有聯盟企業的PDM圖檔管理系統集成為一個整體，采用Browser／Server體系結構互連，利用接口進行數據的交換。
OLE“Object Link and Embed”對象的鏈接和嵌入，在企業內部利用OLE實現PDM系統與excel之間的數據交換接口，把BOM表信息輸出到excel，實現技術部門與統計銷售部門的數據交換。使用OLE接口技術，通過企業intranet，把分散的企業數據集成到PDM系統的數據庫。
4 分層遞進PDM具體開發實例
基于以上方法和模型我們用面向對象的VC++語言開發了一個運行于intranet企業局域網的圖檔管理系統，首先根據企業需求和現有應用數據系統的數據進行提煉加工，定義企業一致的產品數據模型，盡量保持原有信息的條件下，進行規范化。模型規定如下：
(1)產品總裝圖號和產品名稱唯一；
(2)產品代號及其零部件命名全廠統一，產品零部件編號符合規定的編碼規則；
(3)規定數據接口及格式為excel模板；
(4)升級進化以模塊擴充的方式進行；
(5)定義模塊集成的接口和網絡接口。
系統實現的體系結構為Client／Server，本地數據庫為設計圖紙CAD系統自帶，通過PDM圖檔管理系統把圖紙信息、產品信息、訂單信息、技術說明文檔等集成到PDM服務器上，以二維關系表的形式保存在數據庫中，系統提供BOM表及各種外購件、外協件借用件的統計報表的excel接口。分層遞進圖檔管理系統主要功能和集成模型 (見圖6)。
圖6 分層遞進圖檔管理系統功能和集成模型
5 總結
本文闡述了PDM技術的由來和國內外在這一領域的研究情況，分析了我國企業信息化的現狀和存在的問題，并針對市場上已有的PDM系統的諸多問題提出了一種分層遞進的數據模型和分層遞進的PDM系統實施方法。基于該模型和方法開發的系統具有很好的開放性和可擴展性，易于集成和升級，易于維護。該模型和方法適合所有分步驟，分階段實施的開發項目，投資少見效快，可以充分利用現有資源，保證已有投資、開發成果和應用經驗，降低投資和技術風險，特別適合廣大中小企業。
本文根據企業實際情況，定義了一個企業級的高層次數據模型，對企業數據進行規范化。所有部門的數據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態聯盟企業提供了基礎。對廣大中小企業，可以以很小的投入，從實現圖檔管理開始，構建各個部門的管理系統，逐步遞增和進化成具有管理企業所有數據的企業級PDM系統，并為進一步升級進化成具有支持敏捷制造(動態聯盟企業)能力的PDM系統鋪平了道路。
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本文標題：分層遞進的PDM實現方法研究
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