PDM与PM系统的体系结构和基本功能

【导读】
市场上的PDM和PM软件种类繁多,按其功能主要分为核心功能软件,核心应用软件和应用软件。本章通过对PDM和PM核心功能软件进行分析,旨在寻求两大系统集成的切入点。
    市场上的PDM和PM软件种类繁多,按其功能主要分为核心功能软件,核心应用软件和应用软件。本章通过对PDM和PM核心功能软件进行分析,旨在寻求两大系统集成的切入点。




2.1 PDM的体系结构和功能
2.1.1 PDM体系结构

    PDM系统的体系结构如图2-1所示,可分为四层,它们是用户界面层与开发工具层、功能模块层、框架核心层和系统支持层。
 
图2-1 PDM体系结构模型
 
    (1)用户界面层:向用户提供交互式的图形界面,包括图示化的浏览器,各种菜单,用于支持命令的操作与信息的输入输出。开发工具层是为了满足不同_用户在不同计算机上的操作,利用该功能,可以开发出用户化的人机界面,同时可以满足用户某种特殊要求。
 
    (2)功能模块层:除了系统管理以外,PDM为用户提供的主要功能模块有电子仓库与文档管理、工作流程管理、产品结构与配置管理、零件分类与检索、项目管理、工程变更管理、集成工具等。
    
    (3)核心管理层:提供实现PDM各种功能的核心结构与架构,由于PDM系统的对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性,用户在应用系统的各种功能时实现了对数据的透明化操作,应用的透明化调用和过程的透明化管理。
 
    (4)系统的支撑层:以目前流行的关系数据库系统为PDM的支持平台,通过关系数据库提供的数据库操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。




 
2.1.2 PDM系统的功能分析
    按照软件功能模块来看,PDM软件主要有以下几大基本的功能模块:

    (1)电子仓库和文档管理模块:电子仓库是在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据(管理数据的数据)库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据,以及指向物理数据和文件的指针。该指针指向存放物理数据的数据库记录和存放物理文件的文件系统和目录。电子仓库是PDM系统中最基本、最核心的功能,实现PDM系统中其他相关功能的基础。
    
    PDM能够建立元数据与物理数据的联系,并把这种联系与元数据保存在电子仓库中,从而达到快速检索与节省存储空间的目的。由于历史的原因,一般计算机操作系统目录下的物理文件往往是各式各样的,包括普通的文本文件,图形图像文件,电子表格和多媒体文件等,日积月累需要相当大的存储空间。

    用元数据对它们进行管理,只需将文件的描述信息,如文件名、文件长度、类型、创建日期、版本、所有者以及存储路径赋给元数据对象,同时建立与该物理文件的链接,就能保证元数据与相应物理文件的对应关系,通过元数据就能找到所需的文件,而不必了解文件的物理位置。这种数据组织方式使得用户查询,获取信息,更加快速有效,实现了信息透明与过程透明。
    
    在PDM中,电子仓库主要被用来管理文件对象,如图形、文本等。用户打开电子仓库看到的是电子仓库中包含的对象集,该对象集屏蔽了对象存储的实际物理位置。当用户想获取该对象的备份时,只需将该对象拷贝或检出到自己的用户空间即可。在这一过程中用户关心的是对象是否从电子仓库中导出,而不是了解文件实际存储的物理位置。只有具有合法权限的用户才能在权限许可的范围内使用存放在电子仓库中文件,从而避免非授权用户或非法的访问,使数据库中所有文档与图档得以完整的控制。
 
    电子仓库的类型有三种:集中式、分布式与虚拟式。集中式电子仓库是将物理数据集中于中心服务器上进行管理,元数据库与存放物理数据记录的数据库以及存放物理文件的系统和目录位于同一台计算机上,数据的唯一性自然得到保证,安全性好。但由于网上用户均需要通过远程登陆来获取数据,故速度慢,效率低。分布式电子仓库具有文件系统分布与电子仓库之间互联的特点。

    同一个电子仓库可以对应多个分布在不同计算机上的文件系统和目录:同一个物理数据库可以对应多个不同的电子仓库,并且它们之间的元数据共享。虚拟式电子仓库是在分布式电子仓库的基础上,不仅做到文件系统分布,而且做到元数据与物理数据库分布,即只有一个面向全企业的虚拟电子仓库,而实际中的元数据却分布在多个电子仓库中。目前,大多数PDM系统提供集中式或分布式管理方式,少数系统提供虚拟式电子仓库管理方式。
 
    为了保证数据的安全性、正确性和一致性,用户在存取PDM系统中共享数据时,都要通过检入和检出操作以及相应的权限检验。检入操作主要实现将用户设计的文档数据放入电子仓库,而检出的功能主要是实现将电子仓库中的信息检出到用户个人工作区进行修改。

    只有对该电子仓库有修改权限的用户,才能对电子仓库中的内容进行修改,当用户需要修改电子仓库中的对象时,必须将对象从电子仓库中检出,放到个人工作区中进行修改,此时,电子仓库对该对象加锁,其他用户只能浏览对象内容而不能进行操作。经过用户修改的对象再次放回到原来的电子仓库中时,并不覆盖原有对象,而是生成新的版本,此时原对象才能解锁。这种权限许可机制为PDM系统控制其内部管理环境和外部应用之间的数据提供了一种安全的管理手段。
 
    归纳来说,电子仓库提供给用户的主要数据操作功能包括:
    .数据对象的检入与检出;

    .改变数据对象的状态;

    .按对象属性和对象名称进行检索;

    .数据对象的动态浏览;

    .数据对象的安全控制与管理功能。
 
    文档管理功能即是在电子仓库的基础之上对各种文档进行的检入检出、浏览检索、和安全控制与管理功能。第四章中,探讨文档集成接口时,将基于PDM中电子仓库和文档管理技术详细讨论在PDM中管理PM文档的接口内容。
 
    (2)工作流管理模块:工作流就是由一系列相关活动组成的有机序列,它的核心就是活动及活动之间的时序和逻辑关系。在制造企业中通过对企业产品开发过程模型的定义,运行并控制工作流状态,从而达到高效,有序和并行工作的状态。一个良好的工作流程管理系统,应该要实现工作流程的定义,流程实例的执行和流程实例的控制管理。

    在PDM系统中的工作流管理系统除了能与PDM中其他模块很好的集成之外,并且严格的按照WfMC提出的工作流程管理系统参考体系结构,主要包括:

    .过程建模工具:以计算机能够处理的形式进行过程定义,输出能够被工作流程服务器解释并执行的工作流程定义。

    .工作流程服务器:工作流程管理系统的核心。实现对工作流程模型的实例化并执行流程实例,为过程和活动的执行进行导航,与外部资源进行交互,维护工作流程控制数据和工作流程的相关数据。

    .任务表管理器:向用户提供任务项列表,记录监督工作项完成的情况。

    .用户界面:提供与用户操作进行交互的人机接口,接受用户对工作流程实例的操作,实现对任务的控制和监督。
 
    工作流(过程),是一个管理对象,在企业中按照业务流程的复杂程度,通过过程建模工具,工作流可以被或多或少的结构化,如果过程的结构已经被确定,则可以将过程步骤和功能对象关联起来,功能对象被用来对各个活动进行控制,将面向任务的项目组中属于不同部门的员工联系起来。

    理想的工作流模型是将企业中的业务流程的各个工作步骤建立成一个过程模型井存放在计算机中,替代原先书面形式的企业内部通信方式,采用电子周转文件夹将有关的工作文档和信息/消息传送到相应的工位。与该过程相关的员工可以通过电子邮件系统接受其工作任务。如果某个过程步骤执行完毕,PDM系统就按照过程模型将周转文件夹传送给下个工位。此外PDM系统还保证,只有被授权的用户才能访问工作流中有关的文档。
 
    目前,在企业中,工作流管理模块主要被用来管理需要经常重复的过程,如更改过程、检验过程和发放过程等。通过PDM中的工作流进行支持这些过程,使企业对顾客和市场的需求变化做出快速的响应。但是,作为PDM系统的有机组成部分如果仅仅只能支持产品文档的更改和发放的管理,工作流管理的作用才仅仅发挥出了一部分。

    工作流管理模块的更大的作用在于支持与企业级项目管理的相关过程,如产品开发、订单处理变型设计或临时的活动如虚拟企业等等,在这些方面有效的利用工作流管理模块将会给企业带来及其明显的时间、成本和质量方面的优势。第四章中,在探讨基于PDM项目管理过程集成接口时,将详细描述过程集成接口的工作原理和内容,将项目管理和过程管理这两种方法集成,将会提高现代集成制造系统的效能。
 
    (3)项目管理模块:PDM中的项目管理大都是对项目墓本信息进行定义,添加和编辑项目的资源和成本信息。离真正意义上的运用项目管理技术对PDM中的项目进行项目计划编制和控制,项目成本和进度管理等功能要求相差很远。
 
    (4)产品结构和配置管理:产品的结构管理主要包括产品结构层次关系的管理,基于文件夹的产品一文档关系管理和版本管理。产品的配置管理主要是通过建立配置规则实现对产品结构变化的控制和管理。
 
    (5)零件分类管理:将企业中零件按相似性原则划分若干种类分别加以管理。
 
    (6)集成开发工具:提供由一系列接口函数组成的函数集,以便于对PDM进行二次开发。




 
2.2 PM系统的体系结构和功能
    项目管理的基本职能是:决策、计划、组织、协调和控制,要对项目的各个任务的执行情况进行控制,使每一个任务都能在最恰当的时间段内完成,保证整个项目在规定的工期内完成。项目管理必须在整个项目的执行过程中协调好技术(质量)、费用(资源)和进度(时间)这三个相互制约的因素之间的关系,合理分配每一个任务所需的资金、人员、设备。因此项目管理软件系统应该遵循以上的原则完成项目管理的基本职能。

 
2.2.1 PM系统的体系结构
    目前国内外项目管理系统软件种类繁多,但其基本的功能主要有:项目计划功能,进度控制功能,资源管理功能和风险管理功能。顶目管理的体系结构如图2-2所示:
 
图2-2 项目管理体系模型 
 
    (1)用户界面层:主要提供友好的用户界面,使用户更好的进行管理。

    (2)功能层:为完成项目管理而必须具备的功能模块。

    (3)工具集层:主要是为了完成相应的管理功能系统所提供的各种工具的集合。例如在MS Project中,对应计划编制工具有网络计划图编制,甘特图图编制和WBS任务分解等工具。任务调度工具有甘特图跟踪和web Stage等利用邮件服务器进行的项目工作组内的任务调度工具。人员配置工具有资源调配工具,成本管理和风险管理工具有PEERT分析等等。

    (4)网络和数据库为项目管理系统提供技术支撑。

 
2.2.2 PM系统的功能分析
    目前关于项目管理的功能,文献中有不同的分类,在PMBOK(项目管理知识体系)中项目管理的功能分为以下几种:

    .项目时间管理:确保按时完成项目的工作程序。包括活动定义、活动排序,活动的时间估计,进度编制和进度控制。

    .项目成本管理:在法定预算内完成项目,包括资源规划、成本计划、成本预算和成本控制。

    .项目质里管理:确保项目达到既定的要求。包括质童规划,质量保证和质量控制。

    .项目人力资源管理:确保最大限度的调动下项目涉及人员的积极性,包括组织规划,人员组织,团队建设。
 

    据此,项目管理系统软件有以下相应的功能模块:
    (1)项目计划:项目计划是项目管理的基本内容。项目网络计划的形成首先要定义项目的工作分解结构(WBS),从而任务之间按照一定的逻辑先后关系构成网络结构。这一系列任务的执行形成了项目的流程。项目实施前,项目负责人要计划各个时间需要进行的工作。

    (2)进度控制:项目的进度控制是以进度计划为基础,在实施过程中,预测干扰因素,采取监控手段进行跟踪预测,一旦发生偏差,及时调整控制,使实际结果最终达到或接近进度计划。

    (3)成本管理:项目管理软件应该为项目进行成本预测,计划,优化,控制和分析提供手段,并通过对整个项目中的成本情况的跟踪和分析为成本的降低建立基础。

    (4)资源管理:项目管理软件应该通过为资源建立相应的记录,为决策提供参考,在项目真正执行的时候,项目管理人员要对各个阶段的工作进行协调,进行资源的调配,以保证项目能够以合理的费用按时按质完成。

    (5)风险管理:项目管理软件应能够为项目管理者提供风险管理的手段。

 
    目前市场上项目管理软件种类较多,项目管理软件除了以上的基本功能外还具备以下特征:
    (1)日历定义:主要用来对项目中各个单项资源或一组资源确定工作时间。可以用这些日历计算出项目的进度计划。大部分系统软件都对基本工作时间设置一个默认值,可以修改上、下班时间,按非工作时间输入公司假期,输入各种换班(白天、夜晚),包括节假日以及数童单位(小时、天、周)。跟踪工作进程时要用到这些日程表,它通常可以根据每个单项资源按天、周或月打印出来,或者将整个项目的日程打印成一份全面的项目日程表。
 
    (2)电子邮件:一些项目管理软件程序的共同特征是可以通过电子邮件发送项目信息。这一功能使得项目团队成员可以直接从电子邮件中获得信息,了解最新的项目计划或进度计划,进行交流。
 
    (3)可视化图形化:当前项目管理软件的一个最突出的特点是能在最新数据资料的基础上简便、迅速地制作各种图表,包括甘特图及网络图。有了基准计划后,任何修改就可以轻易地输入到系统中,图表自动会反映出这些改变。项目管理软件可以将甘特图中的任务连接起来,显示出工作流程。还可以利用图形进行任务和关系的交互式操作处理,显示任务或成本的基准对照表,突出关键路径等。
    
    (4)转沁转出项目文件:许多项目管理软件包允许用户从其他应用程序,比如文字处理、电子表格以及数据库程序中获得信息。可以把一定文本或表格形式的项目计划导入到项目管理程序中,也可以把项目管理软件的一些信息输入到诸如Miscrosoft word或记事本程序中去。还有一些项目管理软件程序允许把标准ASCⅡ码中的信息文件从Windows Clipboard转出到SQL database,Lotus,Excel,Microsoft Project Exchange,OLE client/server,DDE client/server以及一些其他系统中。
    
    (5)处理多个项目:有些项目规模很大,需要分成较小的任务集合或子项目。另一种情况是经验丰富的项目经理同时管理好几个项目,而且,团队成员也同时为多个项目工作,在多个项目中分派工作时间。在这种情况下,大部分项目管理软件程序能提供帮助。它们通常可以将多个项目储存在不同文件里,这些文件相互连接。项目管理软件也能在同一个文件中储存多个项目,同时处理几百个甚至几千个项目,并绘制出甘特图和网络图。
    

    另外一些高级项目管理程序还具有下列功能:
    (1)排序及筛选:利用排序,用户可以按随心所欲的顺序来浏览信息,例如:可以浏览已经完成的任务,正在进行的任务或按照用户定义的规则来浏览项目信息。
    
    (2)制作报表:项目管理软件除了可以指定类似总结进度计划、资源或预算的报表外还可以根据用户的需要定制报表内容如:项目全面汇报报表、项目主要阶段(里程碑)报表、一定时期内的各种信息,例如:某一个时期内完成和正在进行的任务,以及准各开始的任务。财务报表,显示全面的信息,包括所有任务、整个项目预算、超支情况、累计预算成本、实际成本以及承付款项。成本/进度控制系统准则〔c/scsc )报表、对项目的各种或一组资源进行资源配置报表、定制的标准报表、交叉报表、变量基准对比表。
 
    (3)假设分析:某些高级项目管理软件可以进行假设分析。用户可以利用这一特点来探讨各种情形的效果。在某一项目的一些节点上,可以假设“如果拖延一周,会有什么结果?”系统会自动计算出延迟对整个项目的影响,并显示出结果。例如,某个建筑项目,要研究木材消耗率上升和将发生什么结果,承包商只要把这一变化输入计算机,所有的相关费用成本就能显示出来。几乎可以对项目中所有变量(人员、工资率、成本)进行测试,观察发生具体情况的影响。这种分析能使项目经理更好地控制有关项目的各种风险。




 
2.3 PDM/PM系统的集成方式
    通过对通用PDM系统和项目管理系统功能的分析,可以发现在基于产品数据管理和项目管理方面,两系统都有各自独立和完整的应用模型和成熟的技术优势。要进行应用系统之间的集成,即是在系统之间进行数据交换,而不同的系统都具有各自的数据管理机制,因此系统之间的数据交换是要保证数据的一致性和可靠性。系统之间的数据交换模式可以分为接口(interface )模式,集成(integration)模式与封装(encapsulation)模式。
 
    (1)接口模式
    接口是不同系统间为了保证数据一致性而进行的一种文件级的数据交换模式。在利用接口进行数据交换时,双方各自是独立的系统,处于平等的地位,按照一定的数据转换协议,采用一定的数据格式进行交换.如图2-3:
 
图2-3 接口模式结构示意图

    通过标准数据的文件交换格式,系统中存在一个与各子系统无关的标准格式,各子系统的数据通过前置处理转换成标准文件,也可以通过后置处理,将标准格式的文件转换成本系统所需要的格式。这种情况是各系统只需要与标准文件格式打交道无需知道别的系统的细节。其特点是原理简单,转换接口易于实现,但运行效率较低。
    
    (2)集成模式
    数据交换的集成模式采用统一的产品数据模型,并采用统一的工程数据库管理系统来管理集成数据,使各系统之间直接进行信息交换,提高数据传输效率和系统的集成化程度,保证各系统之间的数据的一致性,可靠性和数据共享,实现软件系统之间信息的直接交换和共享。如图2-4所示 :
 
图2-4 集成模式结构示意图

    这种集成系统的主要问题是:用户对PDM系统和PM系统的满意程度。当用户要求较高的真正无缝连接式的PDM功能时,这种集成方式不能满足用户的要求。
 
    (3)封装模式
    封装是指把对象的属性和操作方法同时封装在定义对象中,用操作集来描述可见模块的外部接口,从而保证了对象的界面独立于对象的内部表达。封装将对象封闭保护起来,管理着对象的内部状态,使得信息隐蔽性原则,封装使数据和操作有了统一的模型界面。
    
    封装是对产生数据的应用程序的集成,本文就是采用这种数据交换模式进行集成,当PDM系统需要共享PM系统中的信息的时候通过对外部应用软件系统的数据进行封装,使得PM软件生成或输入的数据成为PDM系统“可以识别”的数据,以便对其有效的管理。反之亦然。见2-5图。
 
图2-5 封装模式结构示意 
 
      
    (4)基于XML的信息集成方式
    XML是一种元标记语言,是近年来日趋流行的互联网的新技术。与STEP标准类似,XML语言也可以作为一种文件格式,依照一定的语言定义标准(DTD和Schema)来保存数据文件。用户可以通过它来定义自己领域内的标记语言,使该领域内的人们通过该标记语言共享或交换数据信息。这也基于XML信息集成的基础。
 
    与传统的数据库之间通过ODBC进行数据交换不同,用户可以通过把数据转换成XML标准结构上传到网页上,再通过WEB代理程序来进行共享和传递。图2-6是基于XML异构数据库集成的另外一种形式,在这个模型中用户是通过基于XML图2-6基于XML的集成模式的中间件来进行异构数据的交互,应用程序的数据交换请求通过XML的形式传递给中间件,再由中间件实现对不同数据库的处理,处理的结果仍然以XML的形式返回给应用程序,而这一传递过程通过中间件隐藏了全部细节。
 
图2-6 基于XML的集成模式 
 
    基于XML的集成实质上是接口模式的一种,考虑到企业实际的开发环境和目前大多数PDM产品和PM产品都还未提供基于XML数据接口,本文在验证实例中将采用封装模式进行实际应用系统的集成。由于Web技术的日趋发展和XML在描述结构化半结构化数据上的显著优势,基于XML的信息集成将成为企业产品信息集成的趋势。
 

  • 2019-08-06 09:20
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