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摘要: 本文在介绍PDM系统体系结构和功能的基础上分析了基于PDM系统的并行工程集成框架,提出了一种基于PDM系统的并行工程支撑环境的建立模式,并具体说明了该模式中各组成部分的建立方案。

1 　前言

在现代制造业中,并行工程强调跨部门多学科的集成产品开发团队的工作方式,但由于团队成员来自产品开发过程的各个部门,因此信息交换频繁,涉及到的信息种类繁多,且各协作单位之间要进行网络环境下交流、评审等活动。基于以上原因,并行工程需要一种先进的数据管理工具来为它提供必要的支撑环境。 产品数据管理 ( PDM ) 是一种跨平台的计算机管理工具,它能够提供一种结构化方法,有规则地存取、集成、管理、控制产品数据和数据的使用流程。它已成为并行产品开发的集成框架。它可以支持并行工程中的产品、过程、 组织 、资源的集成化管理,提供并行设计的运行支撑环境,实现并行化产品设计。

2 　PDM 的体系结构及其功能特点

2-1 　PDM 系统的体系结构

PDM 技术是集成工程数据管理、文档管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息管理、图像管理以及其它产品信息管理和管理所有与产品相关的信息和过程的技术。 PDM 原型系统以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑,采用C/S 体系结构和面向对象的设计方法,实现产品全生命周期的信息管理,协调控制工作流程和项目进展,建立一个并行化的企业产品开发环境,其体系结构如图1 所示。

2-2 　PDM 的功能特点

PDM 是管理所有与产品相关的信息和过程的技术,它包括:a . 描述产品的各种信息,即部件信息、结构配置、文件、 CAD 图、审批信息等;b. 对这些信息的定义和管理,即信息的审批、分配以及更改等。PDM 的基本功能主要包括以下几个方面:

1) 项目管理

2) 企业级工作流程管理

3) 工程图档管理及设计检索

4) 产品配置与变更管理

5) 与网络和 数据库 接口

3 　基于PDM 系统的并行工程集成框架

3-1 　PDM 是支持并行工程的集成框架

并行工程的核心内容包括四个方面。第一,产品开发队伍重构:即将传统的部门制或专业组变成以产品为主线的多功能集成产品开发团队。第二,产品开发过程重构:从传统的串行产品开发过程转变成集成的、并行的产品开发过程。第三,数字化产品定义和CAxPDFx 工具的应用。第四,协同工作环境:用于支持集成产品开发团队协同工作的网络与计算机平台。基于以上原因,以PDM 为基础所构成的集成框架是实现上述四方面的重要支撑环境,是支持并行工程快速实施的重要保证。利用PDM 技术,可以实现广义产品数据的分布式管理,为用户的查询与共享提供了极大的方便;可以在计算机环境中组织集成产品开发团队,规定其任务和权限;能够方便地实现对应用工具的封装,进一步实现接口集成与紧密集成;还能够提供过程的管理与监控,为并行工程中的协同工作与过程集成提供必要的支持。图2 说明了PDM 作为集成框架的作用。

3-2 　系统总体方案

并行工程产品开发过程中的各种计算机辅助工具将产生大量的中间数据、图形、文档或资料。为了保证设计前后的一致,必须按产品结构配置的思想,对它们进行全局的管理与控制。在实现PDM 系统的功能扩展与CAxPDFx 应用集成 的基础上,重点实现产品并行设计过程中产品信息、开发过程、人员组织、资源信息的有效管理,为并行化产品开发提供支持环境,并通过过程管理实现并行设计。

系统主要目标包括集成化产品开发团队的管理、资源数据管理、产品数据管理、产品开发过程的管理、工程变更管理以及CAxPDFx 与PDM 系统的应用集成。其中。对PDM 系统功能扩展工作有:增加资源数据管理功能,实现CAxPDFx 与PDM 系统的应用集成功能,扩展产品结构的信息管理内容及管理模式。

我们可以利用PDM 系统的CPS 结构实现用户在分布式环境中的协同工作。一方面需要实现多种应用工具的封装或集成,扩充PDM 系统的数据模型;另一方面根据并行产品设计的管理模式,实施对产品、过程、组织、资源的有效管理。

3-3 　基于PDM 的并行工程集成特点

PDM作为一种软件框架系统,它提供了在产品生命周期各个环节中数据管理、流程管理与控制的集成环境。因此,基于PDM 的并行工程集成具有如下特点:

1) 较好地实现了对硬件、软件系统的集成;

2) 以网络为支撑,以数据库为核心,在PDM 的集成框架上把各工程应用系统有机地结合在一起;

3) 集数据库的数据管理能力、网络的通讯能力以及过程的控制能力于一体,能够在分布式环境中实现群体活动的信息交换与共享,并对设计过程进行动态调整和监控;

4) 以网络环境下的分布式数据库技术为支撑,以C/ S 方式工作;

5) 可支持多种数据库,客户端可同时对多种数据库直接进行操作。

4 　基于PDM 系统的并行工程支撑环境的建立模式

我们以某公司的某复杂结构件的应用开发为背景,以PDM 系统作为并行工程的集成框架,建立基于PDM系统的并行工程支撑环境,其体系结构如图3 所示。在这一体系结构中,以PDM 系统为核心,共分三大层,分别为群组工作层、应用层、应用支持层。

4-1 　群组工作层

群组工作层即群组工作集成框架,它为集成产品开发团队提供了一种通信手段,可利用 IBM 公司的LotusPNotes , 用于建立非实时的协作工作环境, 采用 SUN 公司的Showme 来建立实时的多媒体会议系统。

4-2 　应用层

应用层又可划分为三个应用分系统,它们是:

1) 工程设计分系统:它是并行工程的核心,承担着集成化与并行化产品设计与 工艺 设计的任务, 包括CAD、 CAE 、DFM、DFA、MPS ,还有 CAPP 、CAFD 和 CAM 等。

2) 管理与质量分系统:用于改善并行工程应用企业的传统开发模式,将客户需求转换成工程设计中的可控制质量指标,还可以通过项目协调板管理产品开发活动。

3) 制造分系统:包括生产计划与调度、资源建模与管理、单件生产等,并将制造分系统的状态信息反馈给工程设计分系统。

4-3 　应用支持层

应用支持层利用PDM 系统构造共享产品数据的平台,建立CPS 结构的计算机系统和广域网络环境,使异地分布的产品开发队伍能通过PDM 和群组协同工作系统进行产品开发。它由以下部分构成:

1) PDM 集成框架, 它是数据管理的核心, 采用Metaphase 软件来支持应用系统的集成、信息集成、产品开发团队及产品开发活动的集成。Metaphase 利用面向对象技术,把所有工业标准模型和用户化的模型放置于图形化的对象浏览器中,进行统一管理,用户可以直观方便地对整个环境中的数据进行创建、删除、查询和修改,建立各种对象之间的关系。

2) 数据库,它使用关系数据库( Oracle 7. 0) 作为 数据存储 的媒体,一方面作为框架的底层支持库,另一方面用于支持某些应用系统的局域信息集成。

3) 网络与通信协议,它通过广域网使参与单位进行各种信息的交换,如图像、声音、图形、文本、报表等。在各个单位的研究、开发与测试、应用环境中使用局域网(Ethernet ,TCPPIP 协议) 。

4) 异构计算机与操作系统,它可用SGIPIRIX ,PCPWindows ,SUNPSolaris 等硬件平台与相应的操作系统,由它们支持应用、开发与网络通信。

5 　结束语

目前,随着并行工程在制造业中的进一步实施,PDM 作为一种跨平台的计算机管理工具,为并行工程产品设计与管理提供了必要的支撑环境,是企业实现信息集成和应用集成的理想平台。本文分析了基于PDM 系统的并行工程集成框架,提出了一种基于PDM系统的并行工程支撑环境的建立模式,并具体说明了该模式中各组成部分的建立方案。

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