产品数据管理(PDM)工作流技术应用

【导读】
摘要:首先简要分析了目前企业信息化面临的现状,然后介绍了产品数据管理系统的概念和功能特点。产品数据管理技术是企业产品信息管理和过程管理的关键技术,在产品数据管理中
   摘要:首先简要分析了目前企业信息化面临的现状,然后介绍了产品数据管理系统的概念和功能特点。产品数据管理技术是企业产品信息管理和过程管理的关键技术,在产品数据管理中产品研发过程管理是通过工作流技术来实现的;工作流技术管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节。使之按照一定的顺序依次进行,从而实现业务流程的自动化。
 
   在这个过程中,各种文本、信息和任务都根据设定的规则,从一个人/地方传送到另一个人/地方。工作流管理是产品数据管理的主要内容和关键技术,分析了工作流管理系统的体系结构。同时,从应用的角度,研究了产品数据管理中工作流系统的体系结构、运行环境以及在产品技术状态管理中的具有应用。
 
 
0前言
   随着计算机及信息技术在企事业单位的广泛应用,对企事业单位的信息化建设起到十分重要的作用。特别是在制造企业,信息技术已应用在企业产品研发过程中的各个环节,在企业产品研发中扮演着不可缺少的角色。与此同时,国内大部分企业也已通过ISO9000系列质量体系认证,建有规范的过程管理保障体系,保证企业产品的质量。

   一方面计算机及信息技术给企业带来可观的经济和社会效益;另一方面,随着企业计算机及信息技术应用的不断深入,产生了大量的电子化数据信息,如各种产品、型号的图样、测试数据、资源及各种技术状态管理文档等,同时也积累了大量的经验和知识。随着这些数据、信息、知识的断增加和丰富,单靠原来简单的、处于"甩图板"水平的计算机辅助设计(Computer Aid Design,CAD)以及部门级的手工信息管理模式已经越来越难于适应企业产品研发的需求,主要存在以下出现一些新的亟待解决的问题。
 
   (1)图档管理不完善,因而造成电子图档不能充分利用、版本管理混乱、数据安全性无法保障等问题,因此,企业急迫需要将电子图档完善的归档管理和统一的产品数据管理平台。

   (2)产品数据不能充分共享,不易于设计成果的重复利用,一个企业往往拥有多种软硬件系统和多种应用软件,现有CAD/CAM软件UGII、I-DEAS、PROE等,以及其他应用软件。些软件都是相对独立的,产生的数据互不兼容,格式转换不完善,分布在不同的部门和不同地点,因而不能充分共享数据,不易于设计成果的重复利用。

   (3)工作流程管理不能适应电子图档的要求,随着“甩图板工程”深入,绘图工作在计算机上完成以后,企业原来基于纸介质的工作驱动方式,在某种程度上阻碍了产品研发和管理部门的生产效率。如何寻求一种适合企业的电子流程管理手段,实现设计与修改过程的跟踪与控制,实现在正确的时间、把正确的数据、按正确的方式,传递给正确的人,从而实现并行工程,大大提高企业产品的研发效率,缩短产品研发时间,降低产品成本,更好的为客户提供服务,成为企业信息化必须首先考虑的问题。
 
   本文将从应用的角度,介绍产品数据管理中工作流技术的应用,通过利用工作流技术实现产品数据管理中产品相关的图档、零部件等数据的电子化签审、分发和流转等。
 
1产品数据管理与工作流技术
1.1产品数据管理技术

   按照专门从事产品数据管理(Product Data Management,PDM)和计算机集成制造(Computer Integration Manufacture,CIM)相关技术咨询业务的国际公司CIMdata公司的定义,产品数据管理系统是一种管理与产品研发相关的各种数据信息和过程的技术。与产品研发相关的数据,即描述产品的各种信息,包括零部件信息、产品结构配置、文件、CAD图档、审批信息等;与产品研发相关的过程,即对这些过程的定义和管理,包括信息的审批和分配。
 
   从PDM的定义中,可以从静态和动态两方面理解PDM。静态,PDM系统帮助组织产品设计,完善产品结构,确保设计、制造所需的大量的数据和信息清楚明了,从而构筑一个信息管理平台对产品进行支持和维护,保证有竞争力产品的及时交付;动态,PDM系统管理产品生命周期的整个过程,组织协调诸如研发过程中设计评审、批准、变更管理及产品发布等事件,并最终落实到工作流和流程管理。
 
   产品数据管理系统包括主要功能有:图档及电子仓库管理,产品结构与配置管理,产品变更管理,工作流程管理,设计检索与标准件库,电子化协作,检查与批准,扫描成像服务和系统集成工具等主要功能。其中工作流程管理、零部件变更管理、电子化协作和检查与批准等功能都需要工作流技术的支持与服务。
 
1.2工作流管理技术
   工作流的概念最早起源于生产组织和办公自动化,1993年,国际工作流管理联盟(Workflow Management Coalition,WfMC)对工作流管理系统的相关术语、体系结构、参考模型及应用编程接口等方面制定了一系列标准。
 
图1WfMC工作流管理系统的体系结构
 
   工作流管理技术是实现企业业务流程管理自动化的一项重要的计算机技术。工作流技术作为计算机支持的协同工作(CSCW)研究的一个重要方向,工作流技术管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节,使之按照一定的顺序依次进行,从而实现业务流程的自动化,在这个过程中,各种文本、信息和任务都根据设定的规则,从一个人/地方传送到另一个人/地方。
 
   WfMC提出的工作流管理系统的体系结构如图1所示,这个体系结构给出了抽象的工作流管理系统的功能组成和接口,它能够满足工作流管理系统和产品所应该具有的主要功能特征,可为实现工作流产品之间的互操作提供公共的基础。但是,组成工作流管理系统的每个功能部件可以在不同的软硬件平台上采用不同的方法实现,同样接口也可以在不同的软硬件平台上采用不同的设计技术和编程语言进行编程。
 
   一般来说,工作流管理系统的研发商也不会将这些部件之间的所有接口完全对外开放,但是为了实现不同工作流系统之间的集成,会按照互操作和协作的不同要求在一定层次上开放其接口。从图1可以看出,工作流管理系统主要由三类构件组成,这三类构件分别是:

   (1)软件构件:完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现,对外提供服务。

   (2)系统控制数据:在工作流管理系统种的一个和多个软件构件使用的数据。

   (3)应用与应用数据:对于工作流管理系统来说,它们不是工作流管理系统的组成部分,而是属于外部系统和数据,它们被工作流系统调用来完成整个和部分工作流管理的功能。
 
2产品数据管理中工作流的应用
2.1产品数据管理中工作流系统结构

   在产品数据管理系统中要应用工作流技术,必须首先建立产品数据管理中的各种业务过程模型。这些业务过程包括,产品数据的审批流程、变更流程和发放流程等。这些业务流程的表示可以采用活动网络图、Petri网、状态图、语义-行为模型等,其各种模型各有优缺点,本文的产品数据管理中,采用活动网络图(Activity Network Diagram)表示业务过程模型,由于它是可读性最好的一种,而且对于非专业人员而言是最直观、最自然的过程表达方式。
 
   活动网络图是一种有向图,一个业务工作流过程可以看成是一个由节点与连接弧所组成的有向图。其中,节点代表活动,连接弧代表活动间的顺序关系。同时,在活动网络图的基础上,增加了“状态”、“条件”和“自动机”这些个概念以增强过程模型的语义,使其能够处理足够复杂的业务过程逻辑来满足企业对产品数据管理的需求。
 
   产品数据管理系统中工作流管理系统作为一个独立的功能模块,需要提供完善、独立的功能,本文研究的产品数据管理中的工作流管理模块是可以作为一个独立的工作流管理产品,可以服务于不同的管理系统使用。它的体系结构如图2所示。
 
   在产品数据管理中的工作流管理系统作为系统核心的关键模块它主要有两方面的功能,一方面提供业务数据的审批和审核流程上,另一方面为产品数据的变更和技术状态管理提供手段。工作流引擎是整个体系结构的核心,工作流引擎提供的业务过程的解释,任务的分发,执行等工作。
 
   该体系结构主要包含三部分的内容:图形化设计平台,执行服务平台以及外部结构,其中执行服务平台中的工作流引擎是最为核心的组件,同时也是大部分的工作流管理系统都包含这三个部分,这部分可以分离出来处理;系统组织模型采用LDAP来进行管理。

   (1)工作流设计界面,是用户使用的视图,提供用户建立工作流的过程模型,装载工作流模板,定义规则设计,角色分配,数据交换映射等功能,采用B/S结构,利用Java Applet实现。

   (2)工作流执行服务,是管理视图,完成WfMC规定的工作流执行服务功能,由工作流引擎、任务列表、规则引擎、模板装载器和工作流实例以及工作流监视器等组成,工作流引擎是其核心,负责工作流实例的创建、调度和跟踪等功能。同时,提供对外的接口。
 
   (3)数据库管理系统层,提供工作流系统的数据持久化处理,保存工作流的状态到数据库中,提供数据库适配器功能等,数据库处理接口,采用JDO(Java Data Object)方式,动态模板数据通过cvs或XML来表示。
 
图2产品数据管理中工作流系统体系结构图
 
2.2产品数据管理中工作流系统执行环境
   本文研究的产品数据管理中的工作流技术在具体的产品数据管理系统中运行。在产品数据管理系统中应用工作流系统只需要定义以下几个步骤。

   (1)利用工作流过程设计器,定义工作流模板,建立业务过程模型,活动网络图表示。

   (2)将工作流模板存入oracle数据库中,或CSV文件中。

   (3)启用工作流模板,以便产品数据管理的业务数据对象应用产生过程实例。

   (4)在应用中调用工作流引擎接口函数,不同的应用调用相关的函数实现,任务分发与管理。

   (5)工作流引擎创建工作流实例与活动实例,同时需要人员的参与,可以从目录服务器取得工作流需要的资源,工作流引擎自动发送任务与电子邮件,调度工作流实例与活动实例。

   (6)管理任务列表,对工作流任务列表的管理,任务队列管理。
 
2.3产品数据技术状态管理
   产品数据技术状态又称生命周期(Lifecycle)指对象的成长历程。相对人来说,存在婴、幼、少、青、壮、老、死等阶段,每个阶段代表人生命周期中的不同状态。对一份产品数据文档而言,则会有编制、评审、批准、发布、取消、和归档等阶段,每个阶段也表示其不同的业务背景及意义,如发布后的文档可被正式生产或设计使用等,生命周期示例如图3所示。
 
   在产品数据管理中产品数据的生命周期即产品数据的技术状态,通过对产品数据技术状态的控制与管理,也就基本实现了产品数据的过程管理,产品数据技术状态是不能单独执行的,技术状态变化通过工作流实现,必须和工作流结合使用,在工作流引擎的支持下完成状态的改变;同时,工作流只有与生命周期结合才能完成对产品数据的动态技术状态、权限的管理。
 
   生命周期分为阶段和关口,生命周期的每个阶段和关口均可有相应的工作流。通过给生命周期的阶段和关口指定工作流,将生命周期和工作流结合起来,其中的结合内容包括:
 
   (1)角色,一般情况是,在生命周期和工作流中,指定各活动的参与者时使用的是角色,这是因为工作流和生命周期均是模板,不同项目和类型的产品数据(图文档)都使用这些规则。在实际的工作中,项目的不同、图档类型的不同,对应相同活动的具体参与人会不一样,但他们完成该活动时所处的角色是一致的,这些角色在流程执行时的权限控制是通过生命周期实现的,当然也可以在工作流中通过编程API来实现。
 
   (2)生命周期的阶段,在对象的生命周期中,不同阶段对应相应的状态。生命周期中会包含多个阶段(状态),理论上每个阶段都可以有对应的工作流,但实际使用中却是一个生命周期对应一个工作流,而状态的改变在工作流中完成,这要求工作流中设定的状态要与生命周期中设定的阶段状态相对应,如果不能对应上,工作流将不能正常运行。
 
   (3)一般来说,工作流不会单独执行,并且创建图档时生命周期是必须选择的项,所以生命周期和工作流必须结合起来,才能完成完整的生命周期及工作流控制。产品数据管理中产品数据技术状态的改变是通过工作流引擎的作用实现的,在产品数据管理中要实现产品数据的技术状态管理,必须将生命周期与工作流管理必须结合起来使用,产品数据图文档生命周期才能完成其各个生命状态的变化,工作流管理才能完成对图文档各技术状态的监控、各技术状态权限的管理和控制。
 
3结论
 
   产品数据管理是产品研发过程企业信息化的集成框架系统,以产品为中心进行安全、集中、统一、有效的管理,提供一个集成的产品数据管理平台,是产品研发进一步推进信息技术的必然选择;工作流技术作为实现企业业务过程重组、过程管理与过程自动化的核心技术,是用来定义和控制对数据操作的基本过程,把人、信息和应用工具合理组织在一起,实现产品研发过程管理与控制,整合业务流程,建立过程模型,实现对产品数据的电子签审、变更以及技术状态的管理,实现产品数据的全面过程质量管理。
 

  • 2019-02-18 13:42
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