PDM系统的体系结构分析及应用doc 53页.docx

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PDM系统的体系结构分析及应用（doc53页）

PDM系统的体系结构分析及应用摘要

产品数据管理系统（ProductDataManagement，PDM）作为制造企业实施信息化的集成框架，已经被越来越多的企业所采用。

根据企业的实际需求，要求PDM系统的开发由侧重于部门级的设计环节的数据管理与共享向贯穿企业全过程的企业级方向发展，要求系统能够充分集成现有的应用系统，对跨地域的产品数据同样实现信息集成，这就需要对PDM系统进行重新构架，本文就是基于这种背景下研究PDM的体系架构的。

本文首先分析了PDM的产生背景、研究现状及其发展趋势，然后阐述了PDM中的关键技术，如成组技术、客户化技术、网络技术、集成技术等技术信息。

接着本文研究了分布式PDM体系结构以及基于XML（ExtensibleMarkupLanguage）、基于J2EE的体系结构，阐述了各体系结构的组成及其优点，不同的体系结构适用于不同的企业对象，根据企业的实际需求选择不同的体系结构，更有利于企业PDM系统的实施。

最后本文介绍了一款较为成熟的PDM系统——Teamcenter，分析了Teamcenter的体系架构，这种体系架构具备了强大的二次开发功能，本文根据某企业的实际需求，提出了对Teamcenter的数据管理部分功能进行二次开发的实施方案，并对其在客户端和服务器端的配置及操作进行了详细的说明。

关键词：

　PDM，架构，分布式，XML，J2EE，Teamcenter

Abstract

Productdatamanagementsystem（ProductDataManagement,PDM）asanintegrationframeworkofthemanufacturingenterprisestoimplementinformation,hasbeenadoptedbymoreandmoreenterprises.Accordingtotheactualneeds,itdemandsPDMsystem’sdevelopfromfocusingonthedesignaspectsofdepartmentalmanagementandsharingofdatathroughouttheenterprisetothewholeprocessofenterprise-leveldirection,itrequiresthatthesystemcanfullyintegratewithexistingapplicationsystems,andimplementationinformationintegrationoftheproductdataoncross-boundary,thisneedsthePDMsystemtoberestructured,basedonthisbackground,thisarticleinvestigatethearchitectureofPDM.

Firstthisarticleanalysestheproduction,developmentofthePDM,andthendescribesthekeytechnologiesofthePDM,suchasgrouptechnology,customizedtechnology,networktechnology,integrationtechnologyandsoon.ThenthisarticleinvestigatesthedistributedPDMarchitectureandthearchitecturewhichbasedonXML（ExtensibleMarkupLanguage）andJ2EE,alsoitdescribesthecompositionofeachsystemanditsadvantages,accordingtotheactualneedsofenterpriseschooseadifferentarchitectureismoreconducivetoimplementthePDMSystem.Finally,thepaperdescribesamaturePDMsystem–Teamcenter,analysesthearchitectureofit.ThearchitectureofTeamcenterhasastrongsecondarydevelopmentfunction,accordingtotheactualneedsofanenterprise,thispapermadeanimplementationplanforthesecondarydevelopmentpartoftheTeamcenterdatamanagementfunction.

KeyWords：

　PDM,Architecture,distributed,XML,J2EE,Teamcenter

摘要i

Abstractii

图目录III

表目录IV

第1章绪论1

1.1研究背景1

1.1.1PDM的产生背景1

1.1.2PDM与企业信息管理2

1.2研究的意义3

1.3本章小结4

第2章相关技术综述5

2.1PDM概述5

2.1.1PDM简介5

2.1.2PDM的产生发展及应用6

2.1.3PDM的研究现状7

2.1.4PDM技术的发展趋势7

2.2PDM中的关键技术8

2.2.1成组技术8

2.2.2客户化技术8

2.2.3流程的设计方法9

2.2.4数据存储与管理9

2.2.5系统集成10

2.2.6网络技术11

2.3本章小结12

第3章分布式PDM系统的通用体系结构13

3.1C/S体系结构13

3.2多层体系结构14

3.3多层体系结构的优势16

3.4本章小结17

第4章加入XML技术的分布式PDM系统18

4.1XML概述18

4.1.1XML的关键技术18

4.2加入XML的PDM系统的体系结构19

4.2.1用XML实现PDM数据的存储和交换19

4.2.2加入XML的PDM系统的体系结构19

4.2.3加入XML技术的PDM系统的优点21

4.3本章小结21

第5章加入J2EE技术的分布式PDM系统22

5.1J2EE概述22

5.2加入J2EE的4层PDM体系结构22

5.3J2EE架构的好处24

5.4本章小结24

第6章分布式PDM系统在企业中的应用26

6.1Teamcenter综述26

6.1.1Teamcenter简介26

6.1.2Teamcenter的体系结构26

6.1.3XML及J2EE在Teamcenter中的应用28

6.2Teamcenter中的定制功能开发28

6.2.1佳通Teamcenter产品开发简介29

6.2.2产生规格总表实施方案29

6.2.3功能说明41

6.2.4XML及J2EE在定制功能开发中的应用42

6.3本章小结43

第7章总结与展望44

7.1工作总结44

7.2工作展望44

参考文献46

作者简历48

致谢49

图目录

图3.1C/S结构14

图3.2多层体系结构15

图4.1基于XML的PDM系统的体系结构20

图5.1基于J2EE的PDM结构图23

图6.1Teamcenter的四层体系结构27

图6.2规格总表——全钢规格总表32

图6.3规格总表——报表模板配置样例33

图6.4规格总表——斜交规格总表中帘布筒33

图6.5规格总表——斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒134

图6.6规格总表——斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒235

图6.7规格总表——斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒335

图6.8规格总表——斜交专家系统中步骤选择第一帘布筒337

图6.9规格总表——斜交专家系统中数据存储充气和安全性能38

图6.10规格总表——全钢规格总表室内转鼓试验39

图6.11ProductRevision对象41

图6.12选中所需产生规格总表的ProductRevision42

图6.13产生规格总表42

图6.14XML语言43

表目录

表6.1规格总表——全钢规格总表充气轮胎尺寸&轮胎安全性37

表6.2规格总表——半钢规格总表充气轮胎尺寸&轮胎安全性40

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1PDM的产生背景

在20世纪的60、70年代，企业在其设计和生产过程中开始了CAD、CAM等技术的使用，新技术的应用促进了生产力发展，同时也带来了新的挑战。

对于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已日益成熟，但它们都自成体系，彼此之间缺少了有效的信息共享和利用，形成了所谓的“信息孤岛”。

在这种情况下，许多企业都已经意识到：

实现信息的有序管理必将成为在未来的竞争中保持领先的关键因素。

产品数据管理（ProductDataManagement简称PDM）正是在这种背景下运行而生的一项新的管理思想和技术。

PDM可定义为以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关数据、过程、资源的一体化集成管理的技术[1]。

PDM明确定位为面向制造企业的，以产品为管理核心的，以数据、过程和资源为管理信息的三大要素。

PDM进行信息管理的两条主线分别是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织及资源管理都是围绕产品设计而展开的，这也是PDM系统区别于其他信息管理系统的关键所在，如企业信息管理系统（ManagementInformationSystem简称MIS）、制造资源计划（MaterialRequirementPlanning简称MRPII）、项目管理系统（PM）、企业资源计划（ERP）。

PDM的产生及发展与社会大环境紧密相连，且与企业自身息息相关。

企业为了适应市场而寻求发展、自我完善的强烈需求，是造就PDM市场繁荣兴旺的内在动力。

PDM是依托IT技术以实现企业最优化管理的有效方法，是科学的管理框架和企业现实问题相结合的产物，是计算机技术同企业文化相结合的一种产品。

PDM的技术本身绝对是重要的，技术差的PDM系统肯定是难以推广普及且难以实施成功的。

但技术毕竟只是实现企业目标的基础，只谈技术的PDM也是难以成功的。

因为，PDM并不仅仅只是“PDM”，它更深层次的内涵是与企业文化的紧密结合、与生产关系的相适应、与企业目标的相匹配。

许多的相关问题（如：

咨询、工程经验以及实施方法学等）都值得人们去深入认识与探讨。

企业实施PDM的最终目标是要达到企业级信息集成。

1.1.2PDM与企业信息管理

单从字面上来理解，PDM是ProductDataManagement（产品数据管理）的缩写，是某一类软件的总称。

CIMdata曾这样定义：

“PDM是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具。

PDM系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品”[2]。

如果说得再细致一点：

从产品方面来看，PDM系统可以帮助组织产品设计，完善产品结构的修改，跟踪进展中的设计概念，及时且方便地找出存档数据以及相关产品信息。

从过程上来看，PDM系统可协调组织整个产品生命周期内的诸如设计审查、批准、变更、工作流优化及产品发布等过程事件。

但这只是单纯从技术的角度给PDM下的一个“准确”的定义。

真正意义上的PDM却远不止如此。

如果一定要探寻PDM到底是什么，我们不妨这样来定义它：

PDM是依托于IT技术的，实现企业最优化管理的有效方法，是科学的管理框架和企业实际问题相结合的产物，是计算机技术和企业文化相结合的一种产品。

企业文化是企业自身所积累、表现出来的各个方面的特色之总和。

由此看来，所谓PDM，并不仅仅是一个技术模型，也不是一堆时髦的技术辞藻的堆砌，更不是一种简单的编写程序。

它是一种可以实现的技术，是一种可以在不同的行业、不同的企业中实现的技术，是一种与企业文化相结合的技术。

因此，它与企业自身密切相关。

观察当今PDM实施较为成功的企业，每个企业都有自己非常具体的奋斗目标和项目名称，从福特公司的“Ford2000”、波音公司的“DCAC/MRM”到日产的“业务过程革新”等，凡取得成就的，都是将PDM融会于企业文化之中[3]。

1.1.2.1PDM与企业信息集成

PDM在企业的信息集成过程中是起到一个类似于集成“框架（Framework）”的作用。

各种应用程序如CAD/CAM/CAE/EDA/OA/CAPP等，都将通过各种各“对象（Object）”而被集成进来，使得分布于企业各个地方、在各个应用中使用（运行）的所有的产品数据得以高度集成、协调与共享，所有产品研发过程都得以高度优化或重组。

1.1.2.2PDM与工业领域

PDM所涉及的领域很广，它可以管理各种与产品相关的信息，包括电子文档、数据文件及数据库记录。

适用的产品领域包括[4]：

•制造业——如汽车、飞机、船舶、计算机、家电、移动电话等；

•工程项目——如建筑、桥梁、高速公路等；

•工厂——如钢铁厂、炼油厂、食品加工厂、制药厂、海洋平台等；

•基础设施——如机场、海港、铁路运营系统、后勤仓储等；

•公用事业——如发电、电力设置、无线通讯、有线电视网等；

•金融——银行、证券交易及其它行业；

值得指出的是：

面对着如此广泛的应用领域，目前并没有一种万能的PDM系统可以适用于它们。

每一个领域都有着其自身的特点以及需求，即使在同一领域的单位，若使用完全相同的PDM产品，也将会遇到完全不同的实施问题。

这正是实施PDM多要充分考虑的问题。

1.1.2.3PDM与企业人

PDM触及现代企业的每个角落，在企业内，只要是与产品数据打交道的人，都可以使用PDM。

如总经理、厂长、技术专家、项目经理、信息主管、设计人员、CAD／CAM／CAE使用者、会计资产评估人员、采购人员、市场／营销人员等，几乎业界的每个企事业单位的每个部门都可以用到PDM。

1.1.2.4PDM与企业数据

PDM是一种“管得很宽”的软件[5]。

凡是最终可以转换为计算机描述和存储的数据，例如产品结构和配置、零件定义以及设计数据、CAD集合造型文件和绘图文件、工程分析及验证数据、制造计划及规范、NC编程文件、图像文件（照片、造型图、扫描图等）、产品说明书、软件产品（程序、库、函数等“零部件”）、各种电子报表、成本核算、产品注释等、项目规划书、多媒体音像产品、硬拷贝文件、其它电子数据等等，它都可以兼收并蓄，一概管之。

1.2研究的意义

任何企业组织在考虑实行PDM系统时首先应清楚地了解自己的目的是什么，这是非常重要的。

虽然所有企业都在试图用较短的时间、较低的成本来设计质量更高的产品，但是每个实行PDM的企业都有各自的想法，其中一些主要的目的如下[6]：

1）为了查找和共享分布环境的信息，实行并行或者同时发生的工程业务，遵守规章，保证工作顺利完成；

2）为了减少产品报废、重复工作和多余部件；

3）工程设计和制造系统的集成的需要；

4）为了实行全面质量管理；

5）为了加紧生产过程的追踪和报告；

6）为了实行基于电子而不是纸张的生产过程；

7）为了减少投放市场时间；

8）为了减少工程设计修改次数和花费。

用PDM的目的有可能来自于企业那些提供和使用电子数据的底层岗位。

通过PDM来改变企业组织结构、改进生产流程的目的一般都来自于中上层管理部门。

　　有效地实施PDM，将会收到很多意想不到的效果。

它能够成倍地增加新产品的推销，大幅度地降低产品成本，减少停机时间和返工工时并能快速适应工程变化，且不影响计划调度的作业过程。

1.3本章小结

本章主要介绍了本论文的研究背景及意义，包括PDM的产生背景以及PDM在企业信息管理上的应用，充分阐明了本论文的必要性及其可行性。

在以下几章中本文主要对PDM的各类体系架构进行深入研究比较，并通过在企业应用实施的实例进一步展现PDM体系架构的特点以及其应用状况。

第2章相关技术综述

2.1PDM概述

2.1.1PDM简介

PDM（ProductDataManagement）是产品数据管理的简称。

专门从事于PDM和CIM相关技术咨询业务的国际公司CIMdata公司的总裁EdMiller在“PDMToday”一文中给出的PDM的定义是：

管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术[7]。

和产品相关的信息包括了描述产品的各种信息，如CAD、CAE、CAM文档、产品配置、零部件物料清单（BOM）、产品订单、电子表格、事务文件、生产成本、供应商情况等；和产品有关的过程包括了与产品相关的加工指南、加工工序、工作流程、信息的审批和发放等过程信息的定义和管理。

PDM涉及到了产品生命周期的方方面面，它管理了从设计到加工开发的全过程的产品的数据，将所有和产品信息相关的过程集成到了一起。

它将数据库的管理功能、网络通信功能以及系统控制功能相结合，提供了产品全生命周期的信息集成化管理，并且支持建立一个并行化的产品开发协作环境。

由于PDM强大的产品数据管理功能，它目前在企业中得了广泛应用，并成为了支持企业重组、CIMS工程等的使能技术，成为了企业提高自身竞争力必须要具备的手段。

一般的PDM系统具备如下基本功能[8]：

1、电子仓库及文档管理功能

电子仓库是PDM中的核心功能之一，它一般是建立在关系型数据库基础上的，保存管理数据的数据（元数据）及指向描述产品相关信息的物理数据和文件的指针，它为用户存取数据提供了一种安全的控制机制，并且允许用户透明地访问全企业的产品信息，而不用去考虑用户或数据的物理位置。

2、产品结构与配置管理功能

产品结构与配置管理也是PDM的核心功能之一，它以电子仓库作为底层支持，以物料清单（BOM）为其组织核心，并把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，以实现产品数据的组织、控制和管理，在一定目标或规则约束下向用户或者应用系统提供产品结构的不同视图及描述。

3、工作流程管理功能

工作流程管理主要是实现产品的设计与修改过程中的跟踪与控制，包括了工程数据的提交、修改、控制或监视审批、自动通知控制等。

它主要管理的是：

人与人之间的数据流动、当某个用户对数据进行操作时会发生什么及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务与数据的活动。

4、分类检索及零件库功能

PDM的分类检索及零件库功能为最大程度上地重新利用现有的设计创建新的产品提供支持，以便创造出新的产品。

它包括了零件库的接口功能、基于内容的而不是基于分类的检索以及构造电子仓库属性编码过滤器的功能。

2.1.2PDM的产生发展及应用

PDM是当今计算机应用领域的重要技术之一，它最早是出现在八十年代早期[9]，当时的主要目的是为了解决大量的工程图纸、技术文档及CAD文件的管理困难问题，后来逐步扩展到了产品开发的几个主要领域：

物料清单（BOM）的管理、工程变更请求与指令的跟踪与管理、设计图纸和电子文档的管理。

1995年，CIMdata公司的总裁在PDMToday一文中提出了PDM的明确定义，指出一个成熟的PDM系统能使所有参与到创建、交流、维护设计意图的人员在产品的整个生命周期内自由共享与产品相关的所有异构数据，包括了图纸和数字化文档、CAD文档及产品结构等[10]。

随着网络、数据库技术的不断发展，PDM技术也在九十年代得到了迅猛发展。

PDM技术在国外已经得到广泛的应用，PDM市场在国内也同样已呈现出较好的势头。

现代PDM技术所涉及到的领域已超出了设计、工程部门的范畴，逐步的向生产、经营管理部门渗透。

PDM不但可以有效地将从概念设计、工程分析、详细设计、工艺流程设计、工装夹具设计、制造、销售、维护、直到产品报废的整个生命周期里与产品相关的数据给予定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期里保持最新、保证数据的安全、实现共享；同时还为各种软件的应用提供了统一的集成运行平台，成为了连接MIS系统、CAD/CAM/CAPP系统、MRPII/ERP等一些管理与控制系统的桥梁和纽带。

总之，PDM正向企业全局信息集成的方向发展着。

2.1.3PDM的研究现状

近年来，随着市场需求的不断扩大，产品数据管理技术也得到了迅速发展。

对于PDM的研究，国内外都取得了较大进展。

目前PDM的主要的研究方向有以下几个方面[11]：

1、PDM与CORBA技术和Web的结合

技术的发展和企业的发展导致了计算机支持的企业生产、管理工作向复杂的分布式异构环境发展，因此就需要一个支持分布环境下协同工作的模型。

PDM系统作为一种应用框架，其开放性和扩展性要求其与Web的开放性体系结构相互补充。

使用CORBA在Web上构建的PDM系统能支持异地和异构环境下的设计与制造，很好地适应了网络化虚拟设计的产品数据和过程管理。

2、PDM系统向企业全局信息管理发展

传统的PDM系统仅限于在设计阶段工程数据的管理，管理的重点是工程信息，如今PDM技术所涉及的领域己超出了设计、工程部门的范畴，逐步向着生产、经营管理部门渗透。

PDM不仅充当着CAD与工程部门文档的管理者的角色，而且还充当了产品开发过程中所生成的、分配的全部信息的管理者。

目前能够管理企业全局信息的PDM系统已经成为了PDM研究的热点。

3、PDM的应用集成技术

PDM在诞生之初就是为了解决计算机辅助系统所产生的文档管理问题的，所以PDM与计算机辅助系统如CAD、CAM、CAPP之间的数据交换问题一直是PDM领域所研究的热点。

2.1.4PDM技术的发展趋势

最近几年来，PDM的理念和技术一直在快速地发展，许多新产品比前一代有了重大改进。

这些改进主要反映在产品的适应能力、用户界面、功能性、体系结构及平台支持上。

目前PDM技术主要有着如下发展趋势[12]：

1、PDM产品适应能力不断提高

适应能力的提高具体表现为通过PDM产品的系统配置功能，便能够适应各企业的不同需要。

2、PDM的功能继续改进

一方面继续完善着日常应用功能，另一方面不断地加强对实用功能的支持。

3、Web使能技术得到广泛应用

Web是PDM的一项非常重大的使能技术，它与Internet以及Intranet一起，推动了PDM的大众化。

而Web提供了一种支持成本低的较为通用的用户界面，可解决最终用户访问难这一推广PDM的障碍。

4、传送安全性不断改进

随着越来越多的企业通过网络来进行数据传送，PDM为了保证数据传送过程中的安全性，使用了更加先的进加密技术。

5、与MRPII/ERP的集成

实现基于PDM的工程设计和管理系统的集成，是实现企业信息集成的重要方面。

因此，PDM与管理系统的集成已经成为将来PDM发展的重要方向。

2.2PDM中的关键技术

2.2.1成组技术

成组技术[13]（GT：

GroupTechnology）是在零件设计与制造中充分利用相似性原理的方法。

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