我國注塑模具工業從起步到現在，歷經半個多世紀，有了很大的發展，模具水平有了較大提高。目前，模具企業及其模具生產管理正在向信息化方向迅速發展，產品數據管理技術(Product Data Management，PDM)作為溝通企業中各種信息的橋梁，已經被大部分的制造業企業所采用。工作流管理是PDM系統的核心功能，然而，目前在我國制造企業中PDM成功實施的層次還比較低，基本上停留在文檔管理和產品結構配置管理的層面上，能夠成功實施工作流管理的案例還比較少，相對其他制造企業來說，由于注塑模具結構相對較固定，注塑模具行業的新產品設計制造過程涉及到的工作流程相對固定，因此便于在PDM系統中實施工作流管理，
本文根據PDM在其他企業成功實施的經驗，結合注塑模具企業的自身特點，開發了適合于注塑模具行業應用的PDM系統核心工作流模塊。
1 工作流管理
1.1 工作流的概念
工作流(Workflow)的概念起源于生產組織和辦公自動化領域，是針對工作中具有固定程序的常規活動而提出的一個概念，國際工作流管理聯盟(Workflow Management Coalition，簡稱WfMC)所給出的工作流定義是：工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的經營過程，它根據一系列過程規則，文檔、信息或任務能夠在不同的執行者之間進行傳遞和執行，即通過將工作分解為定義良好的任務、角色，按照一定的規則和過程來執行這些任務并對它們進行監控，達到提高辦事效率、企業生產經營管理水平和企業競爭力的目的。
1.2 工作流技術在注塑模具PDM系統中的應用
PDM的功能包括電子倉庫與文檔管理、工作流管理、產品結構與配置管理、工程變更管理和項目管理等功能，其中工作流與過程管理是PDM系統的核心功能，與PDM其他功能緊密集成，而且很大程度上決定整個PDM系統能否在企業成功實施。
本PDM以ASP.NET2.0為技術平臺，采用C#開發語言，基于三層結構（界面層、業務層、數據層），各層間相對獨立，如圖1所示。工作流管理是其他模塊的基礎，工作流管理模塊與其他模塊之間通過接口實現交互。
圖1 以工作流管理為核心的PDM的體系結構圖
1.2.1 工作流技術與PDM項目管理
注塑模具企業的業務基本上是按訂單生產(Make To Order)的，每個訂單相當于一個相對獨立的項目，對項目進度進行有效的監督，使決策者正確把握模具項目進度，有助于縮短模具交貨期，提高企業競爭力；同時，使項目進展的每個環節都有源可溯，從而避免權責不明。
注塑模具企業的項目生命周期如圖2所示。項目生命周期的步驟和步驟之間的邏輯關系在實際工作中就構成項目的業務流程(Business Process)，但隨著社會的發展，由于一系列的原因（如管理觀念的進步、組織結構改變等），項目的業務流程呈現多樣化和不確定性，因此，本文將討論采用工作流技術而非固化的程序來實現項目的業務流程，通過對項目工作流實例的監控，實現對項目進度的監督。
圖2 模具企業的項目周期
1.2.2 工作流技術與PDM文檔管理及產品結構樹管理
模具設計制造過程中涉及多種類型的文檔，如零部件圖樣、評審報告和修模單等。其中：部分需審核后才可發布；部分需加載到結構樹中，操作時，應根據文檔的自身特點確定其操作流程，圖3、圖4分別為文檔創建流程和修改流程。本系統開放工作流模板的編輯，用戶可以按照自己的需求定制相應的文檔工作流，在定義新文檔時，只需選擇相應的工作流模板，即可實現文檔工作流。在文檔定義的過程中，只需選擇文檔對應的模具結構，工作流管理模塊即可調用與結構管理模塊之間的接口，將文檔加載至模具結構樹中的相應位置，將文檔管理與產品結構樹管理有機結合起來。同時，也可通過工作流實例的監控，實現對文檔操作進度的監督。
圖3 文檔創建流程
圖4 文檔修改流程
2 基于工作流的注塑模具PDM系統的工作流模塊的研究與實現
以WfWC提出的工作流參考模型體系結構為基礎，結合本系統以工作流管理為核心的特點，本系統模塊的體系結構如圖5所示。
圖5 工作流模塊的體系結構
工作流管理模塊主要包括可視化過程建模工具、工作流執行服務、工作流引擎、任務表管理器和監控工具。
2.1 可視化建模工具與流程模型
在PDM系統中，要應用工作流技術，需首先建立PDM系統中的各種業務過程模型，如圖5中，“可視化過程建模工具”即采用圖形化的工具來對業務過程進行描述，最終生成XML過程模型文件。
流程的表示可以采用活動網絡圖(Activity Network Diagram)、Petri網、狀態圖、語義一行為模型等，本系統采用活動網絡圖表示業務過程模型，因其可讀性最好，對于非專業人員而言最為直觀，所以便于將工作流定義向客戶開放。
活動網絡圖是一種有向圖，一個業務工作流過程可以看成是一個由節點與連接弧組成的有向圖，節點代表活動，連接弧代表活動間的順序關系。ISO9000：2005中，把過程定義為“一組將輸入轉化為輸出的相互關聯或相互作用的活動”，在建模過程中，活動網絡中的節點元素與質量體系中的過程和活動是統一的，結合活動網絡和ISO9000的過程定義，確定本系統的工作流過程模型為如圖6所示的帶有輸入、輸出箱的活動網絡過程模型。帶有輸入、輸出箱的活動網絡過程模型不僅可以將過程模型與ISO90001質量管理體系中的過程定義相對應，而且方便轉換成Petri網過程模型，既克服了Petri網建模時節點過多的弊端，又可以利用Petri網豐富的分析技術。
圖6 評審過程模型
2.2 工作流執行服務與工作流引擎
工作流執行服務是工作流模塊的核心，由一個或多個工作流機組成，主要完成以下功能：實例化及執行過程模型、為過程和活動的執行進行導航、與外部資源交互完成各項活動及維護工作流控制數據和工作流相關數據。
過程模板中的節點包括人工節點、自動節點和子流程節點，由項目業務流程為主流程進行建模，項目中包含的其他業務流程作為該流程模板中的子流程節點。
當合同簽訂完成以后，相關人員將根據合同內容為每套模具建立一個項目，項目建立完成以后，工作流執行服務將啟動一個新的流程實例，每個流程實例對應一個工作流引擎．工作流引擎在運行過程中，通過解釋過程模型中的信息，來獲取工作流的控制數據。
工作流模板中的節點定義包括節點的名稱、類型、需調用的應用、輸入以及輸出。其中輸入輸出中分別定義了節點的開始和結束條件，如圖7所示，工作流引擎為節點創建一個對應的實例，即將模板中的節點實例化成活動實例，為每個實例分配輸入與輸出箱，并按照輸入輸出箱中定義的條件分配庫所(Place)。庫所分為兩種類型：一種通過文檔狀態表示，如圖7中的客戶圖樣庫所；另一種則是用參數表示某個與文檔無關的事件，如圖7中以一個參數來表示模具評審會議的完成。將文檔類庫所與文檔相關聯，將參數類庫所與工作流參數相關聯，只有完成了相應的文檔操作或者相應的參數的值等于模板中定義的值，庫所才會獲得令牌，節點實例的所有輸入都獲得令牌后，該實例才會被執行。對于人工節點，工作流引擎將根據節點定義為相應的用戶分配任務，對于自動節點，工作流引擎將調用相應的應用程序，對于子流程節點，工作流引擎創建子流程實例，節點實例的所有輸出都獲得令牌后，該實例才可被結束執行。
圖7 模板中的節點與數據庫實例
2.3 監控工具
工作流監控功能主要是通過提供圖形化的方式來對流程執行過程進行監控的，包括流程運轉狀況、每個環節所耗費的時間等。而通過這些可進行相應的流程優化，以提高工作效率，同時，也可以控制流程節點之間的流轉，提高工作流的柔性。
圖8所示為流程監控界面，在可視化建模過程中，記錄當前節點在畫布中的位置，作為XML文件的節點，在顯示過程中，只需將節點的位置讀取出來，在該位置上畫出節點的形狀，便可將流程模板以圖形化的形式體現出來，并以不同的顏色來顯示節點當前的狀態。點擊模板中的節點，即可顯示當前節點實例的所有信息，以及實例執行過程中發生的錯誤。
圖8 流程監控界面
3 結束語
工作流程管理是PDM系統的基本功能，貫穿于PDM系統的全過程，以工作流為核心，將PDM系統各模塊相結合，既保證了系統信息的一致性，又提高了系統的自動化程度，將用戶從繁復的系統操作中解脫出來。
本文在對模具企業項目進行的過程與特點分析的基礎上，提出了基于工作流管理的PDM系統整體架構。與此同時，根據工作流技術，實現了工作流管理模塊的設計，為后續PDM系統平臺的搭建和應用打下了良好的基礎。
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本文標題：注塑模具PDM系統工作流模塊的研究與實現
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