产品数据管理PDM的电子图样文件管理平台

【导读】
摘要:产品数据管理(PDM)是目前制造业信息化的核心技术,而电子图样文件管理在PDM系统中起着非常重要的作用。文中在整体功能分析的基础上,提出了一种B/S和C/S结构并存的、高强
摘要:产品数据管理(PDM)是目前制造业信息化的核心技术,而电子图样文件管理在PDM系统中起着非常重要的作用。文中在整体功能分析的基础上,提出了一种B/S和C/S结构并存的、高强度安全性的、支持协同设计工作的、面向分步的产品数据信息全生命周期管理的电子图样文件管理平台。并对于平台核心层的实现进行了详细的分析和设计。
 
概述
   产品数据管理(PDM,Product Data Management)技术以软件为基础,是一门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文件、数据库记录等)和所有与产品相关的过程(包括工作流程和修改流程)的技术。
 
   它是近年新兴的一门数据管理技术并受到越来越多企业的重视。现代企业都有越来越多的数据需要储存,且迫切需要解决数据无序的现状,同时,许多复杂的工程图和文档在产品生命周期中要经过几次的修改和使用,它们既是企业的宝贵的知识财产,但如果处理不当,又会造成产品设计混乱和设计周期延长,还必将影响到企业其他的各个环节。
 
   PDM通过管理企业所有的产品信息,包括表格、二维三维工程图、实体模型、文档、材料清单、图像和其它相关数据,帮助企业实现产品全生命周期的信息管理,保证产品的高质量,降低产品的成本,从而提高企业生产力,缩短产品投入市场的时间。
 
   从上述的内容可以看出,在PDM系统的实施中,电子图样文档管理是其中最基础也是最关键的部分,也是需要首先完成的核心部分。它将图样的标题栏信息、工艺文档信息等转化成表格,存储在数据库中,相对于传统的文档资料窒,图文档的查询与浏览更加方便、快捷,同时提高了安全性;同时,产品设计的每一个阶段,每种产品都应当能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据。借助这些功能和特点,电子图样文档管理系统可以有效保证产品的质量,缩短产品设计周期,使PDM系统具备产品全生命周期管理能力。
 
   1电子图样文件管理系统功能分析
   从电子图样文件管理的性质出发分析,要求其管理功能至少应当具备以下特点:

   ①电子文档的存储和管理;

   ②灵活的文件组织;

   ③支持多种文件格式;

   ④设计图样生命周期管理等。
 
   同时,企业中的文档管理本身就是很复杂的。首先,各种电子文档的数量非常的大,涉及的部门和人员也较多;其次,对于一个文档,从其概念产生到设计、完成、修改、标准化直至消亡,要经历多道工序和多个人员的参与;最后,对于不同的项目而言,可能使用了不同的文档,但同时又包括很多相同的各种文档,对于这些多项目公用的文档而言,每个项目使用的权限又并不相同。
 
   综上所述,电子图样文件管理系统的基本功能大致包括下面几个内容:产品数据对象标准化的定义;分布式文件管理/数据库管理;安全保密功能及数据一致性管理;动态浏览和导航机制;文件属性管理;数据和文档的版本管理;图样文件协同设计等。由此形成的系统的功能框架图如图1所示。以下将各功能进行分析。
 
图1系统功能框架图
 
1.1产品数据对象标准化的定义
   产品开发过程中,常常会遇到这样的情况,对于同一个零件,经常需要几种不同格式的零件图,如设计人员用AUTOCAD绘制出的零件工作图是dwg格式的,而工程分析人员使用的有限元软件却不支持dwg格式,此外,还可能存在多个用于说明该零件的文本文件,以及一份用于存档的纸质图纸。这就造成一个工程图涉及多个文件、多种格式、多种介质形式的现象。因此将多介质文档转化为电子文档,同时对多种格式的电子图样文档进行信息集成、统一管理,就必须要实现数据对象的标准化。
 
   还有一种情况,对于同样一种文档,由于是不同的工程中产生的,造成文档中图形的精度、刻度等差异,也不利于进行管理。因此必须在对图样文档管理前,先进行数据对象标准化的定义。通过定义实现文本、表格、二维、三维设计文档的格式的统一,同时实现零部件图形数据的刻度一致,使用同样的图形符号库。
 
1.2分布式文件管理/数据库管理
   文件标准化后,需要建立设计标准件库,并对各种电子文件和数据进行灵活的存储管理。电子图样文档的管理要考虑到一些因素:提供多结构、分类型、分项目的文件管理方式,一个文件可与多个项目、装配件、参考图块或零件相关联;提供属性卡片以表示设计和文档的属性;提供生命周期管理和控制选项,可以定义文档或工程图及与其相关的装配件、工程图、标题栏、参考图块的版本状态;人员及其权限的存储管理。同时由于文档管理的异构性、协同处理性,比较适合采用分布式的管理方法。
 
1.3安全保密功能及数据一致性管理
   文档和图纸必须得到安全控制以防止非法删除、拷贝和修改。这包括两层含义,其一是限制用户权限,防止用户对数据的非法存取;其二是防止合法用户的误操作,包括数据恢复及记录锁定、域锁定等,包括数据相关属性的创建、删除、修改和查询机制。
 
   一些重要的文档安全性功能如下:
   a.生命周期管理:允许用户从一个安全的中心地点获取文档。通过集中控制机制,所有用户都可以看到全部图纸和文档的状态,甚至知道谁取出了文件。
 
   b.存取权限控制:用户存取控制可以使管理员根据用户组、文档类别、设计组和用户关系控制文档存取,可以控制数据的获取及获取方式,如全编辑或只能浏览。
 
   c.控制数据更改:安全的文档管理系统可以保证文档在一个时候只能一个人修改,版本自动变化,易于存取。
 
   d.在协同设计环境下,关键文件的网络传输、服务器安全性、电子签名认证系统等安全因素也要考虑在内。
 
1.4动态浏览和导航机制
   如果信息不易获取则信息毫无用处。图档的快速查询和检索是指面向正在设计的项目或已归档的图档进行查询和检索,分类与查询管理功能应当可以很容易地查询、存取、浏览设计的信息,诸如文件描述、作者、部门、版本号和零件与项目间的连接关系。这种检索和查找是基于图档的工程描述信息的,当用户要找的是某个工程的结构图,或知道他要查找某个零件的装配图时,他就可以定位所需要的文档并对其作浏览、复制、修改等操作。还要注意的是如何采用更简便、更快捷的技术来显示文件的内容,并用同一个浏览器来支持不同格式的文件浏览。
 
1.5文件属性管理
   通过属性管理建立基于描述信息的图档组织结构管理。根据项目的结构如项目、子项目、输入、输出目录或产品结构来组织各类文件和图纸,确定数据与多个文件之间的关系。
 
1.6数据和文档的版本管理
   图档在设计中会经历校审和修改过程,版本管理主要解决如何进行版本生成、保留历史版本及修改记录、跟踪版本的演化历史、确定当前有效版本等。
 
1.7图样文件协同设计
   通过图样文档的共享使用以及有限的安全控制机制,用户问可自由传递信息及发送资源,实现设计的协同。
 
2系统平台设计
   对于系统平台的设计而言,主要集中在4个关键的部分,包括:电子图样文档的存储和管理、安全及数据一致性实现模块、文档生命周期及版本管理模块、用户界面设计以及协同工作模块。
 
2.1电子图样文档的存储和管理模块
   建立标准元件库,同时对电子图样文档的存储采用一个树型的结构,按其在项目中的作用进行分类存储,形成分布的文件目录服务。标准元件库和在其基础上形成的各种文档之间的联系通过数据库进行记录,即建立系统需要的分布式数据库环境。对于文本性质的电子文档,也按照项目进行分类,同时在数据库中形成其相应的记录段。这样形成的记录文件属性信息的记录,就是实现文件管理中必需的属性卡片。各种文档关系的建立是实现管理的一个关键。电子图样文件存储和管理方法如图2所示。
 
图2电子图样文件存储和管理方法
 
2.2安全及数据一致性实现模块
   由于分布式的电子图样管理系统的网络协作、多部门多人员合作等特点决定,传统数据库管理系统的安全性管理是无法满足其需要的。在传统方法的基础上,笔者提出了新的用户等级制度以及相应的权限管理方法。用户按其职权分为管理员、项目主管、项目人员、内部网用户、互联网用户5个级别,根据其级别的不同赋予不同的权利,例如项目主管和管理员具备建立一个项目的权利,其他的用户则没有。由此形成的用户级别如图3所示。
 
图3改进的用户管理
 
   同时,为解决网络安全传输的问题,构建企业级CA认证中心,形成相应的PKI(公钥加密体系)和PMI(属性管理体系),为每个用户颁发证书,同时通过PMI设定用户的权限,利用证书对服务器也进行验证,实现SSL安全网络传输。这样在改进的用户权限管理的基础上,通过PKI/PMI的建立,以及日志的有限管理,实现高强度的电子图样文件管理安全机制。对于数据的一致性问题而言,采用锁定机制来确保图档内容的一致性,是目前各种数据管理系统中常用的方法。
 
2.3文档生命周期及版本管理模块
   用生命周期的方式管理电子文档,采用对数据库分为3个区域的方式来实现,每一个区域反映对象的不同状态。设计区是在动态的开发阶段中,使用者对图样文档进行创建、修改操作。标准区在更高层次上实现,设计完成的图样进入库中,意味着它们已经通过确认,供后来的工作参考使用。废除区为已经不再使用的对象提供环境,用冻结操作将对象放入这个电子仓库,这些对象可被其他使用者访问,但不能修改。文档的版本管理则通过文档对应的属性卡片进行管理,对文档的修改时间、修改者信息以及修改后形成的版本号都记录在属性卡片中。在对每一个修改动作完成后,在相应的日志文件中也明确地记录下修改的过程。
 
2.4用户界面设计
   采用B/S和C/S架构并存的方式,对不同的用户提供不同的用户界面,这样既方便用户的使用,同时也可以保证相应的安全机制。无论什么体系的应用程序,都采用统一的浏览中间件对各种文档进行浏览。利用COM技术,可以方便地实现对不同格式的图样文档进行访问,并建立起所需要的文件浏览中间件。
 
2.5协同工作模块
   基于网络的分布式协同设计环境下,根据协同的层次性,可将协作者之间分成两类,即发起者和协作者。在系统中各协作者之间的地位有所不同,若干个协作者起着主导控制作用,而其它的则主要起着提供建议服务等辅导作用。同样,在产品周期的单个阶段内,如详细设计阶段,协同方式强调主要设计者的支配地位和作用。
 
   为实现此模块,需要一系列的协作工具的实现,它们为工作组成员提供一个共用的界面,作为大家讨论工作的地方,可以为电子白板、聊天室、视频会议以及电子邮件协作等形式。同时,当分布的标准元件库建立后,虚拟装配功能的实现也是协同工作模块中的一个关键性的工作。由上述的5个关键模块形成的系统整体架构如图4所示。
 
图4DCWC系统结构图
 
 
3总结
   目前,制造业的信息化建设任务势在必行。但是PDM系统的建设必须采取多阶段、稳步发展、分步推进的发展战略。建立电子图样文档管理系统不失为一个既能解决现阶段企业实施信息化所面临的实际问题,又能为今后实施PDM系统打下坚实基础的一个较理想的选择方案。
 
   项目的实施可使企业改革现有的落后资料管理模式,使图文档文件安全保密,并提高产品数据信息的利用率,系统在企业的应用将对打破制约企业发展的瓶颈,提高企业的技术创新能力起到非常重要的促进作用。因此,实施电子图样文档管理系统对推动企业的信息化建设向前发展有着相当重要的现实意义。文中从整体和实际的角度出发,对建立一个电子图样文档管理系统进行了功能分析,并对其中的关键性问题进行了技术上的探讨并提出了相应的解决方案,具有很强的实际应用价值。
 
 

  • 2019-03-06 11:25
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