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基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐

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來源:泛普軟件

PDM(Product Data Management即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)是在上個世紀(jì)80年代,為了方便制造企業(yè)大量的工程圖紙和技術(shù)文檔的管理而逐漸產(chǎn)生和發(fā)展起來的。傳統(tǒng)的PDM以管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心,其主要功能是實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)資料的管理。但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在制造企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,尤其是近幾年來個性化、多元化的消費(fèi)需求使得市場快速多變,企業(yè)之間的競爭更加激烈,這就要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中要同時從專業(yè)的角度和用戶的角度來考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、功能、裝配、設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、使用性能和壽命。而產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)人員不可能在各個方面都很專業(yè),他們之間需要合作,進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì),從而縮短產(chǎn)品開發(fā)時間以降低成本,提高企業(yè)的競爭力。在傳統(tǒng)PDM的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)異地異域環(huán)境下的基于Web的協(xié)同設(shè)計(jì)是解決這一問題的關(guān)鍵。

對基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)的研究是目前國內(nèi)外研究的一個熱點(diǎn),并取得了一定的成就,現(xiàn)在市面上有一些支持這一功能的軟件,如工作流管理軟件、群組編輯器、電子郵件和同步調(diào)試工具等,但這些軟件只能在不同程度上支持產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)過程中的某一部分,而企業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品生命周期的,這些軟件并不能有效地支持企業(yè)產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)的整個流程,更不會是與企業(yè)開發(fā)環(huán)境完美組合的組件。所以研究與開發(fā)設(shè)計(jì)一個與企業(yè)產(chǎn)品生命周期緊密結(jié)合的基于Web的分布式的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)軟件非常有必要。

1 協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

協(xié)同設(shè)計(jì)采用的是并行工程,它從根本上解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中串行設(shè)計(jì)工程反饋信息滯后的弊端,最優(yōu)地解決企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中各不同時段的數(shù)據(jù)共享、資源協(xié)調(diào)問題,解決不同的設(shè)計(jì)人員之間的對話與通信等交互問題。綜上基于web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境的構(gòu)造需要跨學(xué)科的、集成的、范圍較廣的技術(shù)支持。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及為PDM協(xié)同設(shè)計(jì)的物理環(huán)境設(shè)計(jì)奠定了一定基礎(chǔ),其中最為關(guān)鍵的技術(shù)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作。

1.1產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM

PDM是如今企業(yè)進(jìn)行重構(gòu)和發(fā)展不可缺少的結(jié)構(gòu)技術(shù),它從產(chǎn)品數(shù)據(jù)的觀點(diǎn)出發(fā),將整個企業(yè)作為一個整體來考慮,利用計(jì)算有效地控制產(chǎn)品開發(fā)的全過程,合理有效地協(xié)調(diào)和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、加工制造、銷售維護(hù)、產(chǎn)品消亡等整個生命周期內(nèi)各階段的有關(guān)數(shù)據(jù),對它們按一定的數(shù)學(xué)模式進(jìn)行定義,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對物理模式和邏輯模式進(jìn)行設(shè)計(jì),以使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。

PDM是實(shí)施基于Web的協(xié)同設(shè)計(jì)的環(huán)境基礎(chǔ),它可為各不同應(yīng)用軟件之間的信息集成提供支持框架。通過消除邏輯上孤立的信息孤島集,將結(jié)構(gòu)化的、非結(jié)構(gòu)化的、邏輯上異構(gòu)的、物理上分離的各種數(shù)據(jù)集成在同一平臺上,從而實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間信息、知識資源的共享、交換,減少數(shù)據(jù)的冗余。雖然PDM能很好地監(jiān)視和控制設(shè)計(jì)過程,保證信息流的正常流動,在一定程度上支持并行工程技術(shù),但是僅它本身還不能完全有效地支持協(xié)同開發(fā)的全過程。它還需要與計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作結(jié)合起來。

1.2計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作

計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作(Computer Supposed Cooperative Work,cscw)是通過計(jì)算機(jī)信息科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、通信與多媒體技術(shù)等將分布于不同的地理位置的或不同結(jié)構(gòu)協(xié)作成員有機(jī)地組合起來,解決它們協(xié)作中的各種不一致和沖突因素,實(shí)現(xiàn)協(xié)作過程中的交互,全方位地為具有共同任務(wù)的協(xié)作成員提供一個共享的環(huán)境接口。CSCW具有分布性、動態(tài)性、交互性、協(xié)作性、沖突性和多樣性等特點(diǎn),這也是基于Web的PDM的協(xié)同設(shè)計(jì)的特性。

CSCW的產(chǎn)品稱為群件(GroupWare),目前影響較大的有工作流管理系統(tǒng)、電子郵件系統(tǒng)、多媒體會議系統(tǒng)、群決策支持系統(tǒng)等,但使用該項(xiàng)技術(shù)需要系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)的產(chǎn)品開發(fā)與分析評估能力。

2 協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

2.1協(xié)同設(shè)計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)架

以上關(guān)鍵技術(shù)的分析為基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持,再結(jié)合企業(yè)協(xié)同開發(fā)的特點(diǎn),特設(shè)計(jì)了如圖1所示的系統(tǒng)框架。

從圖中可以看出該系統(tǒng)框架主要分為三層:web通信層、PDM協(xié)同層和用戶接口層。Web通信層是協(xié)同過程中不同的開發(fā)人員組織多媒體會議、信息傳送的技術(shù)基礎(chǔ)。

用戶接口層為各不同層次的用戶提供了一個友好的人機(jī)交互界面。

PDM協(xié)同層是系統(tǒng)的核心層,它本身又分為兩層:管理層和協(xié)調(diào)層。其中管理層主要包括用來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)視圖的定義和管理的統(tǒng)一產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)模型;另外還包括系統(tǒng)知識庫、產(chǎn)品配置、工作流程和文檔等產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理。

基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)是跨部門、跨地區(qū)、跨學(xué)科的生產(chǎn),不同的設(shè)計(jì)開發(fā)人員之間的沖突是難免的,協(xié)調(diào)層的主要作用是進(jìn)行約束的定義及沖突的消解。協(xié)同設(shè)計(jì)具有一定的相對性和不確定性,即設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)同不是絕對的,協(xié)同時間也沒有嚴(yán)格的界限,可以根據(jù)需要隨時進(jìn)行協(xié)同,又由于在協(xié)同的時間不同的參與人員具有不同的工作經(jīng)驗(yàn)、不同的科學(xué)背景以及不同的設(shè)計(jì)角度,因而協(xié)同合作過程中的沖突也是難免的,如一個理論上很合理的CAD設(shè)計(jì)可能就不符合實(shí)際的CAM加工工藝要求。為了提高企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)效率,在系統(tǒng)建模開發(fā)的進(jìn)程中就應(yīng)從功能約束、資源約束、物理約束等幾個方面對可能存在的約束建立約束網(wǎng)絡(luò),并提供相應(yīng)的沖突協(xié)調(diào)方案。

2.2協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的構(gòu)造

首先是PDM系統(tǒng)的選擇,由于AutoCAD和Pro/E是目前制造企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的兩大主要軟件,而美國PTC公司的Pro/Intralink,它既封裝了Pro/E又支持AutoCAD技術(shù),且功能強(qiáng)大,可以對數(shù)據(jù)文件和原數(shù)據(jù)信息對象進(jìn)行存儲,對產(chǎn)品設(shè)計(jì)配置及產(chǎn)品生命周期等進(jìn)行管理,也可對源代碼進(jìn)行控制,并能追蹤系統(tǒng)用戶之間對產(chǎn)品所做的變更,動態(tài)地將這些變更信息通知到相關(guān)的設(shè)計(jì)者,實(shí)現(xiàn)在CAD環(huán)境下動態(tài)地更新零部件的功能,所以選擇Pro/Intralink作為PDM系統(tǒng)以便于與企業(yè)中已有的技術(shù)接口。Pro/IntrMink為用戶提供了一個既可以借鑒其他用戶工作信息又可以檢驗(yàn)本身工作狀況的協(xié)同環(huán)境。雖然Pro/Intralink的功能比較強(qiáng)大,但是由于它的協(xié)同環(huán)境是以授權(quán)控制為基礎(chǔ)的,所以在使用前要進(jìn)行合理的定位,要科學(xué)地定義產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)階段、產(chǎn)品的存儲結(jié)構(gòu),工作流程等。  

2.3應(yīng)用實(shí)例

基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)在與CorBA分布式架構(gòu)和Java技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上,為新飛冰箱廠提供了一種先進(jìn)的Browser/Server模式的協(xié)同產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺。圖2為新飛冰箱廠模具中心的PDM系統(tǒng)流程。該系統(tǒng)主要是通過Pro/Intralink的API函數(shù)與CAD、CAM和CAPP集成來實(shí)現(xiàn)的,通過調(diào)用集成數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型標(biāo)準(zhǔn),會議信息、工作流信息、管理信息、約束定義及協(xié)調(diào)信息等,按照一定的知識規(guī)則,管理和約束著用戶提交和獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時,采用的是Windows2000 Server操作系統(tǒng)、SQL Server2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和Windows2000 Server下的NTFS文件系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,有關(guān)人員可以通過自己的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄、授權(quán)、批注簽字和查詢等一系列的功能;原有的產(chǎn)品圖評審和設(shè)計(jì)評審已由普通會議改為由NetMeeting集成實(shí)現(xiàn)的通過計(jì)算機(jī)對話的多媒體會議;圖紙的發(fā)放也由原來的中心檔案室發(fā)放改為在一定權(quán)限控制下的數(shù)據(jù)文件共享;產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的過程及管理由原來人工管理的串行模式轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)輔助管理的并行模式。

該系統(tǒng)的應(yīng)用縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高了市場的占有率。從圖3可以看出在開發(fā)同等質(zhì)量、技術(shù)水平的同類產(chǎn)品時,新飛冰箱廠的產(chǎn)品要比其他沒有應(yīng)用該系統(tǒng)的企業(yè)市場成熟期長,占有率高。

3結(jié)束語

基于Web的PDM協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)將制造企業(yè)中異異構(gòu)的數(shù)據(jù)環(huán)境集成起來,能夠滿足制造企業(yè)整個品開發(fā)生命周期各個層次開發(fā)過程的需求,從而實(shí)了企業(yè)信息管理的一體化方案,實(shí)現(xiàn)了信息和數(shù)據(jù)動態(tài)地交流與共享。實(shí)際應(yīng)用證明了該系統(tǒng)功能齊全、技術(shù)先進(jìn),縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,促進(jìn)了設(shè)計(jì)人員之間不同程度的協(xié)作,提高了工作效率,并將對企業(yè)走向國際化具有深遠(yuǎn)的影響意義。本系統(tǒng)適合于在經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較強(qiáng)的各大中型企業(yè)中推廣應(yīng)用。(萬方數(shù)據(jù))


 

發(fā)布:2007-04-27 16:19    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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