PDM与协同管理

1 PDM系统的需求分析
1.1 PDM系统总体需求分析
    PDM系统是为管理所有与产品相关的信息、过程和资源而开发的应用软件。管理的信息包括图文档信息、产品零部件信息、产品配置信息、BOM信息和CAD文件信息等信息；管理的过程包括产品的设计流程、工作流程、过程控制流程等过程；管理的资源包括人员、组织、设备和资金等资源。PDM系统集合了数据库的管理能力、计算机网络的通信能力以及过程控制能力于一体，实现了协同设计环境下的产品数据管理。
 
    PDM系统是在协同设计环境下进行数据的管理工作，这就要求本系统能够与其它应用软件很好的集成。通过对PDM系统的用户需求分析和业务流程分析，采用面向对象的分析与设计方法，对整个系统进行需求分析和设计。首先，基于综合与抽象方法提出系统的对象模型，给出其对象、属性和活动层次的描述与设计；其次，分析系统业务功能需求，给出其业务流程分析；第三，在需求分析与业务流程分析的基础上进行系统体系结构的分析，给出PDM系统架构结构、顶层业务活动结构和系统的功能层次结构；最后:基于以上分析，将整个的PDM大系统化分为以下四个子系统:基础数据管理子系统、产品结构与配置管理子系统、工作流/过程管理子系统和系统资源管理子系统。
 
1.2 PDM基础数据管理需求分析
    基础数据管理是PDM系统中最基础、核心的模块。它作为连接数据库和文件系统的逻辑单元，支持入库/出库((Check-in/Check-out)；对存放在其内部的全部数据的所有变化过程进行监控和记录；具有将产品相关数据信息的生成、存储、检索、查询、编辑、恢复、和记录的能力；为用户和应用程序之间的完整性的数据传递提供了一种安全有效的管理方法。
 
    它的创建和使用对于用户来说是透明的，并且不受用户和数据地理位置的限制，借助于分布式数据库技术，允许用户迅速地访问企业的产品数据信息。基础数据管理子系统可具有以下功能:图文档管理功能、扫描和图像处理功能、浏览查询审核圈阅功能和版本管理功能。基础数据管理的相关功能体系可描述为:BDM::=(BDM,SBH,BIVC,VM)(2.1)。
 
1.3 PDM产品结构与配置管理需求分析
    产品结构与配置管理是以基础数据管理为底层支持，以物料清单(BOM)为组织核心，以系列化产品的相关数据作为管理对象，把定义最终产品的所有工程数据和图文档数据结合起来，保存设计状态以便于设计和回溯；实现了产品数据的组织、管理和控制，并在一定的产品设计目标和规则约束下向用户或应用系统提供产品的不同视图及其相关描述。
 
    产品结构与配置管理子系统可具有以下功能:产品结构管理功能、产品配置管理功能、BOM视图管理功能和产品零部件分类与检索功能。产品结构与配置管理的相关功能体系可描述为:SACM::=(PSM,PCM,BVM,PPCR)(2.2)
 
1.4 PDM工作流/过程管理需求分析
    工作流/过程管理是用来定义、执行、跟踪及监控产品开发过程和工程更改过程中的所有事件、活动及用户创建和修改数据的方法。它是在一个项目的全生命周期内跟踪所有与产品相关的事物和数据的活动，用于管理不同用户之间的数据交流，并且同时控制数据变化的过程和数据的流向、帮助改进和优化产品的开发过程。工作流过程管理子系统可具有以下功能:工作流程管理功能、过程控制管理功能和消息传递机制管理功能。工作流/过程管理的相关功能体系可描述为:WPM::=(WM,PCM,NTM)(2.3)
 
1.5 PDM系统资源管理需求分析
系统资源管理就是对PDM系统实施过程中涉及到的用户、项目、合同和全局的访问控制进行管理，管理所涉及到的所有资源信息及其资源信息的可操作性。系统资源管理子系统可具有以下功能:群组管理功能、项目管理功能、合同管理功能、访问控制管理功能。系统资源管理的相关功能体系可描述为:SRM::=(GM,PM,CM,ACM)(2.4)
 
2 PDM系统业务流程分析
2.1 PDM系统总体业务流程分析
    PDM系统总体业务流程可划分为四个子系统模块，而后四个子系统又可细化为1-5个小模块，四大子系统为:基础数据管理、产品结构与配置程管理、工作流/过程管理和系统资源管理；巧个小的功能管理模块为:图文档管理、扫描和图像处理、浏览查询审核圈阅、版本管理、BOM视图管理、产品结构管理、产品配置管理、产品零部件分类检索、群组管理、工作流程管理、过程控制管理、项目管理、合同管理和访问控制管理。以下图2-1为整个系统的执行顺序框架流程图:

 
2.2 PDM基础数据管理模块业务流程分析
    基础数据管理子系统包括图文档管理、扫描和图像处理、浏览查询审核圈阅和版本管理四部分。图2-2为基础数据管理模块业务流程图:

 
2.3 PDM产品结构与配置管理模块业务流程分析
    产品结构与配置管理子系统分为四个部分:产品结构管理、产品配置管理、BOM视图管理和产品零部件分类与检索。图2-3为产品结构与配置管理模块的业务流程图:

 
2.4 PDM工作流/过程管理模块业务流程分析
    工作流/过程管理子系统包括三个部分:工作流程管理、过程控制管理和消息传递机制管理。图2-4为工作流/过程管理模块的业务流程图:

2.5 PDM系统资源管理模型业务流程分析
    系统资源管理子系统包括四个方面的内容:群组管理、项目管理、合同管理和访问控制管理。在下面的流程图中对应着A, B, C, D四个预定义过程；A过程代表是群组管理模块的业务流程图,B过程代表项目管理模块的业务流程图，C过程代表合同管理模块的业务流程图，由于A, B, C、的业务流程图比较类似，所以这里只给出A群组管理模块的业务流程图。D流程又包括了EF两个流程；D过程代表访问控制管理模块业务流程图，E代表角色管理模块业务流程图，F过程代表权限管理模块业务流程图因为E, F业务流程类似，这里也仅给出E角色管理模块的业务流程图。系统资源管理业务流程图如图2-5所示:

3 PDM系统体系结构
3.1 PDM系统的整体框架结构
    结合PDM系统的需求，建立PDM系统的数据组织和管理模式。其特点如下:
    1)建立开放的体系结构，采用组建好的结构相关对象和功能模块形成独立功能组件，组装式系统既满足了客户的不同需求，又适应了不同企业的实际应用。这样不但保证了数据的安全性，降低了系统的复杂性，又可以在需要时方便的进行新对象的增加或删除等新操作，也实现了用户对于系统数据操作能力的充分表达。
 
    2)所有参与的对象都可以通过统一的数据接口完成与数据库的操作，这样不但保留了数据的安全性和一致性，也方便地为其它应用程序提供数据接口和程序接口，从而提高了系统的开放性。

    根据以上思想，建立如下图2-6所示的PDM系统的体系架构图。该系统是基于三层B/S模式结构。其中数据服务层位于系统的最底层；逻辑处理层是中间层，用以完成系统的各个功能模块实现和程序接口；最顶层是用户访问层，完成人机交互的界面管理。
 

    (1)用户访问层:主要包括浏览器、分布式客户端应用程序、Web服务器(CGI/ASP/Java接口)、协同应用组件与应用工具的集成四部分。用户访问层给用户提供了PDM的功能描述和用户友好界面，用户对产品数据的各种输入输出操作不涉及到业务逻辑，只拥有部分应用逻辑功能。Web浏览器提供用户与系统的接口，它不以任何方式直接与数据库进行交互，也不保存任何本地状态信息，完全保证了“瘦”客户的需求。协同应用组件结合CAX工具和ERP系统等，共同实现了应用程序的实时共享。其主要功能实现如下:管理用户接口、数据的输入输出、处理应用逻辑、向服务器发送请求和接收结果。
 
    (2)逻辑处理层:作为PDM系统的核心层，它包括了异构环境处理、PDM系统逻辑处理模块、产品数据处理的核心功能、应用系统功能集成封装和各种数据处理逻辑模块。这些模块完成了产品数据管理的大部分工作，逻辑处理层的主要目的是对业务逻辑的处理和保证数据的安全性、一致性和高效性。逻辑处理层可进一步分为三部分:系统逻辑处理模块、应用系统功能集成封装模块和各种API接口。
 
    系统逻辑处理模块主要完成产品数据管理系统的核心功能，如产品数据的存取控制、用户及其权限管理、零部件管理、项目管理、过程及其控制管理和系统资源管理等；产品数据的存取控制保证了用户对产品数据的并发访问，并且确保同一时刻只能有一个用户可以对数据进行修改或删除操作；用户及其权限管理保证合法的用户合法的使用本系统；图文档管理实现了对产品数据的基本管理；应用系统工具集成/封装是PDM与CAX, MRPII等应用软件集成的重要开放工具；各种API接口及其协议是连接系统服务层的重要工具。
 
    (3)系统服务层:PDM系统以产品对象为核心，通常以关系型数据库为基础，在操作系统、协同环境、数据访问和网络通信服务的支持下，采用面向对象的数据存储和组织方式，通过产品自身组织结构和层次化特点分解产品对象信息，实现了数据的易操作性。
 
    多层体系结构的PDM系统采取的是局部自治、全局共享的软件系统实现策略。首先，它保证系统在一定的网络范围内各种应用系统的正常使用；其次，在本地事务服务器或公共事务服务器上注册，将需要互操作的功能封装成对象，以便能被Web上其它客户端透明地调用，这样使得每个客户端既可以用传统方式访问本地资源，又能通过浏览器访问其它事务服务器管理的任何对象。因此，多层次体系结构的PDM系统不但简化了系统的开发、移植与重用，而且提高了系统的稳定性和可靠性。
 
2.3.2 PDM系统业务顶层活动结构
    在系统设计之初，设计简单灵活的软件框架，可以使得PDM系统具有较好的灵活性和可扩展性。该系统框架包括如下内容:
    (1)身份验证，系统用户在进入系统之前需进行身份验证，用户输入用户名和密码之后进行系统验证，如果验证不通过，系统记录登录日志并检查用户登录次数是否超过三次，并给出相应的提示信息，如“用户名或密码输入错误”。用户如果超过三次都没有通过系统验证，系统将不再让用户继续输入，需等待10分钟后才能再次输入，如果用户通过系统验证，则系统记录用户登录口志并进入系统的主框架页面。
 
    (2)提供系统各个子模块的接口，各个子模块是以动态的方式加载在系统主框架中的，用户进入系统主界面之后，系统要动态的从数据库中读取已安装的子模块信息，并提供使用接口，用户根据不同权限在系统资源管理模块中添加或删除模块的接口。
 
    (3)以角色为基础的安全机制，更加安全、简洁和高效的权限管理机制。图2-7为系统业务顶层活动图:

3.3 PDM系统的功能层次结构
    PDM系统是对协同设计环境下的产品数据管理中涉及到的基础数据管理、产品结构/配置管理、工作流/过程管理和系统资源管理等进行网络化的管理与控制，实现对产品相关数据、过程及其资源的有效管理，通过需求分析及业务流程分析得出系统的功能层次结构图如下图2-8所示:

 
    本章主要针对协同设计环境下的PDM系统的需求分析与结构设计进行研究。首先，进行系统的需求分析，包括系统的总体需求分析设计和各个子模块的需求分析与设计；其次，进行PDM系统中各个模块业务流程的分析；最后，对PDM系统的体系结构的分析，给出了系统的整体框架结构图、业务顶层活动结构图和系统的功能层次结构图。

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