PLM体系结构

2．1引言
    PLM不是一个单项技术或应用，而是一个技术和应用的复杂集合．PLM系统必须具备一个完备的技术框架。用来规范和描述PLM系统应该包含哪些组成元素，以及如何组织这些组成元素，以使它们作为一个整体有效运行，协同完成系统的各项功能。因此，对PLM体系结构的研究，将是顺利开发和实施PLM系统的关键。
 
对 PLM 体系结构的技术主要需求如下：
    (1)PLM系统功能复杂，体系结构庞大，为了便于功能的实现，全面支持企业核心业务及关键过程的信息化，PLM系统在功能上应该包括 项目管理 、 配置管理 和状态管理等。这就要求PLM系统必须实现多种跨平台协议和多种用户界面接口，包括Web客户端和客户端等。在每一类功能中应该包含若干相对独立的功能单元，这些单元可能表现为一种工具。如可视化，也可能表现为相对独立的子系统。
 
    (2)PLM体系结构涉及到多个垂直划分的技术层次和水平划分的功能模块，不同的子系统可能使用不同的平台，不同的实现技术，在设计PLM体系结构对需要考虑这些层次和模块之间的集成性，可替换性和耦合性。
 
    一个设计良好的PLM体系结构应该具有良好的可维护性。层与层之间的耦合性降低到最低，模块构件的可替换性强。这样可以充分利用原有的构件或者第三方构件来充实整个系统。
 
    (3)PLM体系结构需要从根本上保证企业一切有用信息的安全性。企业信息化之后的信息安全是企业正常运行的保障，在设计PLM体系结构时，需要通盘考虑数据存取的安全性，保证运行过程中信息不丢失、不被非法拷贝、删除、修改．同时在个别子系统出现问题的时候不影响其他系统的运行，出错后数据能得到及时有效的恢复。
 
    PLM体系结构为PLM系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，体现了各个构件之间的相互关系，。以及构件与环境之间的相互关系。PLM体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理，还包括指导系统设计和进化的原则。
 
    PLM体系结构是描述PLM系统结构的实体及其特性，以及决定PLM系统结构之间关系的集合。这些指导原则共同构成一个软件系统或一组软件系统的基本特性和约束。
 
2．2PLM体系结构设计原则
2．2．1总体设计原则
PLM体系结构的总体设计还应该遵循以下几条技术原则：
1．核心功能的通用性原则
    在设计PLM体系结构的过程中，要保证核心功能的通用性和相对稳定性，如PLM必须具备 产品结构与配置管理 、过程或工作流管理、项目管理、状态管理、零件分类管理与查询等基础功能。这些功能应该在PLM体系结构中占据核心地位，并兼顾成本管理、 协同管理 、集成管理等扩展功能，以确保PLM体系结构既具有一定的代表性，又有一定的前瞻性。
 
2．面向行业或企业的扩展性原则
    不同的行业以及不同的企业类型对PLM产品的需求也会有一定的差异，因此，在核心功能通用性的基础上。要在PLM体系结构中预留面向行业或企业的扩展接口，以支持PLM产品在实施和应用过程中的二次开发或客户化定制，以及产品功能的扩充和完善。
 
3．软件系统灵活配置的模块化原则
    PLM系统的管理范围比较宽泛，所含功能相对完备，某些应用会产生软件功能大于实际需求的情况．另外，根据企业用户的特殊需求。也会出现适当调整或修改体系结构以满足客户化定制的问题。所以，在设计PLM体系结构时，必须考虑软件系统灵活配置问题。较为可行的办法就是基于构件开发技术和模块化原则进行PLM体系结构的设计。
 
2．2．2不同行业PLM体系结构设计原则
    PLM系统适用于产品复杂性较高、零件数量巨大、产品系列化程度较高、借用及嵌套关系复杂。以及产品开发过程中计算机应用水平较高的行业和企业，不同行业的特点会影响PLM产品功能的重心，例如军工制造行业以型号项目计划管理为PLM系统的功能核心，机械行业侧重于图纸和文档管理功能等，但从总体功能框架上看，彼此的差异并不是很大。
 
    下面以军工制造行业、机械行业、家电行业、工程设计行业、汽车行业这五个PLM应用较为普及的行业为例(见表2．1)，从行业特点、产品开发特点、产品数据管理特点入手，分析面向行业的PLM设计原则。

1．军工制造行业
    军工制造行业是我国制造业信息化的排头兵。飞机、火箭、导弹、卫星等航空或航天产品研制具有多品种、小批量的特点，产品的结构和配置关系十分复杂，研发周期相对较长，参与的人员组织众多，涉及多种学科的分工协作。
 
    另外，军品生产对质量与过程控制十分严格，计划性较强。因此，军工制造行业的PLM应该注重项目管理、过程管理与控制、复杂产品配置结构管理、可追溯的 产品数据管理 等功能。

2．机械行业
    机械行业发展多年，产品开发过程及工艺相对成熟，产品系列化程度较高，存在较多的借用情况，而且随着市场竞争的日益加强，新产品研制周期缩短，急需借助设计过程管理软件来进行过程管理。
 
    此外，机械行业的产品报表通常比较复杂，各类技术报表的生成比较费时、费力。因此，机械行业的PLM应该注重设计过程管理、产品系列海量数据的管理和灵活的报表决策支持等功能。
 
3．家电行业
    家电行业的产品以钣金件，电路、装配为主，产品系列化程度较高，在产品设计过程中，通常采用系列化的方式，如：二维CAD图纸的参数表，三维CAD模型的参数族等，用一个模型来表示多个图号。
 
    由于家电企业的批量往往比较大，为此设计变更的控制及设计过程的试制，中试，批量等阶段的划分比较严格。因此，家电行业的PLM应该注重产品系列化图档和文档管理、单一产品主模型管理，更改及设计过程管理等功能。
 
4．工程设计行业
    工程设计行业通常基于客户订单来进行变异设计，组合设计，首先产生产品明细表，下达生产部门组织生产，再进行细化设计，使订单设计与生产过程并行实施，缩短产品交付周期。此外，工程设计与机械行业都存在类同的产品数据管理需求。
 
    大型机械产品的工程设计采用批次组织方式，根据合同，基于基本型产品，为每个零部件赋予唯一的批次号，在产品图纸上进行批次号的维护、数据的配置，保证一个工程产品具有唯一的产品批次结构，通过统一批次号与生产编号，使技术管理与生产管理进行统一。
 
    因此。工程设计行业的PLM侧重于减少内部多样化，增加外部多样化的数据模型管理，快速产品结构配置管理以及批次和版本管理功能。
 
5．汽车行业
    汽车行业是近几年来快速发展的行业，带动了一系列的相关行业的发展。是目前信息化建设工作比较活跃的行业之一。在该行业中，可以细分为汽车整车、零配件型企业，整车又可分为商用车、乘用车、装载车、特种车等。
 
    由于产品系列化程度高、客户订单差异明显，涉及到大量的总成供应情况，为此该行业需要能支持面向订单的快速变型设计工具、基于系列产品参数化配置模型下的产品配置工具、产品报价工具、与ERP物料管理模块集成等功能。因此。汽车行业的PLM应该以产品参数化配置功能，过程监控功能和历史数据(知识)管理功能为重点。
 
2．2．3不同类型企业PLM体系结构设计原则
    对企业类型的划分，通常以规模为依据．所谓规模是一个笼统的概念。包含人员规模、生产规模、盈利规模等多重因素。一般说来，企业可以分为大型企业、中型企业和小型企业三类。下面将从产品及产品研制的角度，分析各种类型企业的特点，并给出相应的PLM体系结构的设计原则。
 
1．大型企业
    产品系列化程度高，产品数据量庞大，研制过程涉及多个单位、组织和个人，管理复杂度相对较高。大型企业的PLM体系结构设计应更多地考虑系统的分布式执行能力，异地异构系统间的协同和共享能力，以及支持网络化制造的能力，强化项目管理、过程管理、系统管理和数据安全性管理等功能。
 
2．中型企业
    产品系列化程度一般，产品数据量较大，研制过程通常集中在某一个组织内部，管理相对简单。中型企业的PLM体系结构设计应该定位在部门级应用，强调文档管理，固化或简单的过程管理(如审批、更改流程等)，考虑企业内部集成的可操作性。
 
3．小型企业
    小型企业产品相对单一，产品数据量较小，研制过程往往隶属或服务于某些大型企业，管理比较简单．小型企业的PLM体系结构设计应该重在文档管理和电子仓库的建立，并建立基于ASP的PLM体系结构，使得操作更加简便、部署更加容易、实施周期更短，成本更低、集成和邦联更为便捷。
 
2．3PLM参考体系框架
2．3．1PLM参考体系架构
    Web技术，面向对象技术的不断发展和应用，为PLM信息集成框架的建立提供了强有力的支持。本文提出的PLM参考体系框架共分为六层：基础支撑层、业务逻辑层、数据逻辑层、功能构件层、实施理念层和用户层。并且通过集成工具、应用接口和Web协议同企业的其它系统进行集成。

 
1．基础支撑层
    基础支撑层主要指异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络以及通信协议、数据库支持环境等．数据库负责存储产品生命周期内产生的所有数据，包括产品数据库、过程数据库、企业资源库与知识库等。
 
    由于企业数据库具有数据量大，性能要求高等特点，因此底层数据库几乎都集中在Oracle、SQL Server、Sybase等大型数据库。底层平台层在原有 PDM 系统数据库基础上进行结构扩展并充实其中内容，为PLM集成平台提供数据存储支持；此外，通信协议都支持TCP／IP、IIOP、NetBIOS和HTTP等局域网和广域网标准。
 
2．业务逻辑层
    业务逻辑层主要包括对象建模，基本服务．组件管理，邮件服务、Web扩展、接口扩展等。业务逻辑层主要完成几个功能：一是向下连接并操作数据库；二是向上为PLM的应用构件提供服务；三是为应用软件提供应用编程接口(API)，即接口扩展，集成自动化应用软件CAX，其核心是自身的对象模型．各组件之间的依赖关系如图2-2所示。

3．数据逻辑层
    数据逻辑层包括支持全生命周期管理相关的各种信息模型。PLM信息模型不再局限于产品的开发信息，而是考虑到与产品开发和经营过程中的一切相关要素，如产品信息、过程、人员、项目、资源等。产品信息、 BOM 、人员、资源等要素都是由不周系统在不同阶段产生和进行管理的，具有各自的特征属性和操作方法。
 
    如果不把这些数据纳入到PLM管辖的数据结构中，将使得信息很难共享、工作流不能自动执行，知识无法获取。因此在信息集成过程中必须对模型的内容进行扩展，建立支持产品全生命周期的统一的产品信息模型，以形成单一产品数据源，更好地支持产品的协同开发。PLM信息模型包括公用业务对象模型、产品数据模型和过程模型。
 
4．功能构件层
    功能构件层包括PLM功能构件和公用商业服务构件。PLM构件又可细分为 文档管理 、项目管理、过程管理，系统集成和产品管理等。PLM功能构件实现PLM系统的核心功能，对产品生命周期中的数据进行管理。
 
    公用商业服务构件包括可视化、工作流、企业联盟、安全管理。公用商业服务构件既可以作为PLM系统的一部分，也可以作为单独的构件提供给有需要的用户和企业．每个功能构件相对独立，完成特定的功能。各功能构件之间的关系如图2-3所示。

5．实施理念层
    以先进的制造理念和信息技术为客PLM造价值是PLM生存和发展的基础。实施PLM不仅仅需要提供软件，更重要的是帮助企业应用敏捷制造、大批量定制等先进制造理念-提升核心竞争力。
 
    不同行业和企业对PLM系统的要求是不一样的，例如军工制造行业以型号项目计划管理为PLM的功能核心，机械行业侧重于图纸和文档管理功能等。实施理念层根据不同企业或行业的特点进行各个功能构件的重组，以便高效地实施PLM系统。
 
6．用户层
    用户层主要对PLM系统的用户进行细分。PLM管理的是整个产品全生命周期的数据，因此PLM系统的用户将会来自企业的各个部门，以及供应商、制造商和最终的使用者等。PLM需要针对不同的用户，对系统进行定制，为不同的用户设立不同的个人工作区，只有这样才能充分提高效率。
 
2．3．2PLM软件体系结构
    在J2EE组件技术和XML技术的基础上，并针对PLM系统对信息服务的动态性、实时性和交互性等要求，构建一个多层B／S的PLM体系结构(图2-4)，包括数据层、中间层和客户层。

(1)客户层
    客户层是需要信息(如数据检索，输入输出，信息浏览发布等)的一方，负责处理用户与中间层应用程序交互以及显示界面。采用J2EE分布式体系结构的客户端技术实现。Web客户端通过HTTP、SOAP协议向Web服务器发出请求，服务器对该请求进行安全验证后，从Web服务器上下载静态页面，或由JSP或Java Servlet生成动态的Http／XML页面，然后返回给客户端。
 
(2)中间层
    中间层利用J2EE的组件和容器技术构建PLM系统的各个功能构件和封装对象。中间层的主要目的是实现PLM系统核心功能，屏蔽信息处理的实现细节和环境的异构性，保证信息处理的安全和高效。
 
    并且通过会话Beans和实体Beans将商务逻辑与数据逻辑分开：会话Beans用来表示PLM系统的所有商务逻辑；实体Beans则用来表示数据逻辑。将商务逻辑与数据逻辑分开后，维护和编程时只需考虑商务逻辑和相关的事务处理，而不必专门考虑数据逻辑，因为数据逻辑提供了数据访问的接口和访问语言规范。这样就大大减少了系统开发的复杂程度，把复杂PLM系统的开发简单亿。

    中间层提供Web服务和EJB服务，PLM系统通过TCP／IP、IIOP，NETBIOS和HTTP等局域网和广域网标准协议进行通信，并且也可以通过JMS(JAVA消息通知机制)进行通信。EJB服务技术是实现J2EE架构PLM系统的核心技术，也是保证PLM中间层实现的关键技术。
 
(3)数据层
    数据层为整个企业及其应用提供数据，文件服务或基础框架服务，如邮件传输、消息服务等。数据层的各系统分布在异构环境中，并且存储着大量的数据和文件，使用XML中的DTD和Schema定义各行业内数据标准，使数据能够方便地被各种符合行业数据结构标准的应用程序所理解和处理。
 
    数据的处理采用统一的数据模型。PLM系统的运作与执行涉及到产品设计、生产与使用等各个方面，与企业资源，产品数据、管理模式、供应商以及客户等信息密切相关。因此。需要通过统一的数据模型对产品信息进行统一规划，实现产品全生命周期的信息集成。
 
    支持PLM系统的统一数据模型表示需要解决的关键问题有：具有规范语义的元模型；图形化建模环境；存储模型信息的知识库；对知识库的访问和管理；通用模型与应用系统数据模型的映射等。其中，知识库及相应的元模型是统一数据模型的核心，元模型与知识库通过各种接口与前，后端应用系统进行交互。
 
    数据层在整个结构体系中以实体Bean来表示，并在需要时被调入EJB数据共享池(P001)供查找、更新、删除。由于每个数据表、甚至每条记录都是一个实体Bean，而且都在数据共享池中存在，因此，数据访问的速度比较快，其工作体系如图2-5所示。
 
本体系结构采用基于J2EE平台和XML技术使其具有如下特点：
    (1)客户端个性化。基于角色访问，使得用户基本不需要系统管理员的支持，只要确认角色便拥有相应的权限。通过Web浏览器便可访问和操作分布在异地的系统。

    (2)基于J2EE标准。采用J2EE技术使系统具备开放性和平台无关性，其标准可支持多家供应商和开发伙伴，为虚拟企业的协同工作提供了有力的技术支持。
 
    (3)互操作性好。应用XML技术处理数据，增强了系统和数据的互操作性，并且可以快速配置组件以适应新的系统和应用。
 
    (4)松耦合集成。J2EE的多层结构和XML格式的数据(通过HTTP或者SOAP协议传输)轻松穿过防火墙的机制，减少了很多集成问题和安全问题，易于系统扩展。
 
2．4PLM的主要功能，
    由于PLM是对 PDM 系统的继承和发展，因此在PLM系统基本上覆盖了PDM系统的主要功能。但是，由于PLM系统比PDM系统更加强调对产品全生命周期内数据状态、数据一致性的跟踪和管理，因此相对于传统的PDM系统，PLM系统应增加一些新的重要功能。
 
    PLM系统的主要功能组成如图2-6所示。系统可以分为七个大的子系统，即文档管理、过程管理、项目管理、系统集成、产品管理、系统管理和系统配置。

2．4．1 文档管理
    文档管理是PLM系统的基础管理手段，文档可以分成工程图纸、模型和一般资料等。文档记录下产品形成过程中的阶段性成果，提供给相关人员进行及时交流，以便形成下一阶段更加丰富和具体的产品文档。通过在产品生命周期中逐渐形成的产品文档序列，文档管理
可以为产品全生命周期模型提供一个完整的文档视图。
 
    通过PLM系统的文档管理功能应该能够支持各种录入、修改，查询等功能。并且允许用户迅速地访问企业的各种产品信息。由于PLM系统使用数据库管理工程数据文档，所以保证了数据的一致性，提高了数据处理能力和安全可靠性。在管理功能上。实现了版本管理、文档分类、视图管理、状态管理以及文档分析等功能。文档管理的功能分解如图2-7所示。

1．版本管理
    由于产品的设计和制造过程是一个分阶段，分层次、逐步逼近解决方案并逐步完善的过程。因此产品数据和文档也是反复修改，渐进发展的。如果没有文档的时效管理，就会出现许多混乱。一般而言，同一文档的不同版本具有不同的时效，对应不同版本的零件、部件与产品。版本管理可以维护产品数据在时间维度上的时效性和可追溯性。
 
    与版本管理相联系的基本过程包括文档的注册、修改、审核等等。文档只有在PLM系统中注册以后才是合法的。如果要进行文档的修改。必须按照PLM系统中更改管理的要求，进行用户修改权限的验证，然后将文档从PLM数据库中检出到用户的工作区中迸行修改，修改完成后重新检入到PLM数据库中。
 
1)捡入
    在产品生命周期的各个阶段，用户在完成自己的工作后，都可以将自己的工作结果检入到PLM数据库中，由PLM系统进行统一管理。用户也可以将PLM数据库中已有的文档检出到自己的工作空间中，进行修改。
 
    修改完成后，重新检入到PLM系统中，此时，可以选择是否覆盖原有的文档，即重新生成一个版本，或者仅仅是在原有版本上进行修改。PLM系统应该允许用户同时检入多个文档，即允许批量检入。
 
2)检出
    与检入相对。检出是将PLM数据库中的文档检入到用户的工作空间中。在将文档对象检出时，必须确定是否将与该对象相关联的对象一起检出。
 
3)发布
    各种产品信息主要是在交互式的产品开发过程中形成的，各种各样的数据和文档需要经历很多不同的处理过程方能达到成熟的状态。此时。可以在系统中发布这些数据。以供项目的相关人员使用．在文档的发布阶段，不允许对数据进行无控制的更改。
 
4)冻结
    对于一些不希望用户进行修改的文档数据，可以将它们冻结起来。所谓冻结，就是给这些文档对象一个标记，从而保证用户不能进行检出操作．对于冻结的对象，若需要检出。则需要经过审核或由系统管理员帮助解决。
 
2文档分类
1)电子文档分类
    经过分类的文档分别存放到不同的虚拟文件夹中。与普通的文件夹不同，虚拟文件夹不是用来保存文档，而是对文档进行分类的工具，每一个虚拟文件夹还可以包括其它虚拟文件夹。根据这个原理，就可以实现按主题对文档进行结构化分类的目的。
 
2)纸质文档分类(存档位置、借还管理，打印中心)
    与电子文档相比。纸质文档经过分类分别存放在不同的文件柜中，而不是在电脑中。PLM系统需要对纸质文档的存档位置进行管理，并且需要将纸质文档的借还活动管理起来。PLM系统应该在任何时候都知道文档存放在什么位置或在何人手中。为了保证数据的安全性，对于纸质文档的打印和复印也需要进行管理，对于何时、何人打印过何文档进行记录。
 
3)文档查询
    文档的生成和管理是一项重要的工作，文档的简单和快速检索同样也很重要。可以用一个或同时用几个对象属性进行文档的查询。全文检索能够按文档的内容进行检索，此时的检索不再局限于有限数量的检索词。PLM系统必须提供全文检索功能并能够对文本文档的属性进行检索。
 
3视图管理
    根据用户的不同需求，可以生产不同的产品结构视图。应该说明的是，系统并不需要保存这些视图，所有的视图均是在统一的产品数据的基础上，通过不同的转化方法适时生成。这样就能够保证所有的数据的一致性和准确性。
 
4状态管理
    PLM系统的所有文档都具有时间性，这是由于PLM系统是基于产品生命周期的流程而运作的。
    产品规划、产品设计、产品试制、产品制造、销售维护等阶段都必须利用上一个阶段的文档作为工作基础，而产生新的文档。此时。文档的准确和一致性的维护就相当重要。而且，产品生命周期中，PLM系统中的产品数据模型会反复进行修改和完善，因此必须利用状态来对文档进行管理。
 
1)工作状态维护
    文档的状态一般包括形成阶段、审核阶段、发放阶段和修改阶段等。在这几个阶段，应该对浏览和操作该文档的人规定各种角色和相应的权限，以保护文档信息的安全有效。此外，文档的状态也包括文档的版本号，以及版本管理中的发布和冻结状态等。
 
2)PLM状态查询
    在PLM系统中，可以将文档状态定义为文档对象的一个属性，通过对文档状态的查询，可以使管理人员了解项目的进展情况，从而加强管理。
 
3)状态管理策略
    状态管理的策略主要是根据产品项目管理的要求，追踪项目进展，及时发现项目进行中的问题如延迟、经费不足等等。根据项目状态合理分配、调整资源。因此必须能够即时访问流程文档和项目模板。
 
5文档分析
    在产品的生命周期过程中，产品的数据模型由一系列相关的文档组成，包括来自生命周期不同阶段的文档。这些文档之间通过零件主记录、模型主记录以及文档主记录相互关联，形成一个完整的数据链。此外，一份文档也可能包括多个文件或者多页文件。因此，需要对PLM系统中的文档进行分析，分析其完整性，关联性，准确性和一致性等。
 
1)完整性分析
    完整性分析是指检查文档是否包括了规定的内容，是否能够作为下一步工作的基础，以及保证文档的易追溯性和可理解性，这时可能需要一定的人工检查以保证文档的质量。
 
2)关联性分析
    关联性分析是指通过检查文档数据链，发现文档之间的相互关联属性，并且进行标记．当文档需要更新或更改时，可以选择是否更新或更改所有与其相关的文档，从而保证数据的一致性，并提高工作效率。
 
3)准确性分析
    在PLM系统中制定一些规则．对文档的准确性进行分析。

4)一致性分析
    由于PLM系统管理产品全生命周期的文档，所以在PLM系统中保持生命周期各个阶段的文档一致性显得尤为重要。为了保持数据的一致性，可以通过PLM系统管理对象建立链式的数据结构，使文档之间通过指针进行关联。对文档一致性的分析，可以通过数据链进行查找，确保在产品生命周期中的数据保持一致。
 
2．4．2过程管理
    过程管理用来定义和控制数据操作的基本过程，控制数据的流向、数据的创建和更改。PLM过程管理的作用是实现对产品设计与更改过程的跟踪与控制。可以根据工作需要建立串行或并行的工作流程，使得审核、批准工作能够高效、协调地执行，使得审批记录能够入库保存以备查询。
 
    理想的过程管理是将业务流程的各个工作步骤建立成一个过程模型并存放在计算机中，将与该过程有关的工作文档和信息，消息传送到相应的工位，与该过程有关的人员接受其工作任务。
 
    如果某个过程步骤执行完毕，PLM系统就按照过程模型将周转文件传送到下一个工位。此外，PLM系统还可以保证，只有被授权的人员才能访问过程中的有关文档。过程管理的功能分解如图2-8所示。

1模板管理
1)流程模扳定制
    在通过PLM系统进行过程管理以前，首先应该建立过程模型。可以利用一个图形编辑器来定义各个过程步骤．并根据具体的需要将这些过程步骤链接起来。过程步骤的链接确定了过程的结构。
 
    每一个过程步骤都有一个入口和至少两个出口，其中一个或几个出口用来表示活动的成功，一个出口用来表示活动的失败。如果过程结构已被确定，则可以将过程步骤与功能对象联系起来，后者被用来对工作流中的各个活动进行控制。
 
    利用功能对象库可以加快过程建模的速度。在功能对象库中存放着各种各样可重复使用的标准对象，调用有关的对象并将其链接起来就可以很方便地构建所需要的过程模型。
 
2)模板分类管理
    为了更好地利用已有的过程模型，需要对过程模型进行分类和管理。以便在适当的时候能够找到正确的过程模型。
 
3)模扳权限定义
    在PLM系统中，不同的用户扮演不同的角色，在不同的过程活动中，不同的角色执行不同的任务。过程管理模块需要对这些用户的权限进行检查。如，用串行的处理方式执行功能对象下达工作任务。当工作开始以后，其它用户就只允许阅读文档。
 
4)任务文档关联
    在PLM系统中，执行过程任务时，必然需要相应的文档。任务文档关联就是指将过程和数据关联起来，将数据和过程进行集成管理。例如，检验人员在执行检验任务时，系统除了下达任务以外，还需要将相应的文档传送给检验人员。
 
2更改管理
    在制造企业中。产品更改几乎是一种每天都要执行的过程。所谓更改，可以理解为当某个零部件或文档已经处于发布状态时，对该零部件或文档进行的修改。产品更改是一个不断重复的业务过程，该过程覆盖了企业的多个部门。
 
    对一个零件的更改除了涉及产品设计部门以外，还与工艺装备设计、工艺过程规划、制造、成本核算，采购、销售以及用户服务等部门有关。出于这一原因，必须在企业专用规则库的基础上，借助于PLM系统在一个自动的过程中进行更改。必要时，可以在任何时候。以同样的质量重复这一过程。基于PLM系统的更改过程管理模块应该具备一个包括以下元素的规则库：
 
1)更改建议
    更改过程的发起者可以是某个员工、某个小组或某个部门。此时，需要编制一份更改建议书，在更改建议书中，对建议的更改内容或更改原因进行了详细的说明。

2)更改评审
    过程管理模块将更改建议书发给相关的PLM系统用户，由相关主管人员进行评审．如果该更改建议得到了主管人员的肯定，更改发起者就可以提出一份更改申请。
 
3)更改申请
    填写一份正式的更改申请表，并将与更改申请表有关的产品数据填写在另一张申请表中。通过过程管理模块，提交给下一个步骤。
 
4)更改许可
    检查更改申请表的格式，并将所提交的文档资料送交有关职能部门进行检验和批准。然后根据各职能部门的意见评估是否允许修改。

5)更改任务单
    更改许可评审通过后，填写更改任务单。更改任务单的内容包括编号、更改原因、更改描述等，以及相关的文档。
 
6)更改说明
    更改说明需要进行因果分析，即研究如果对产品数据表中的某些数据进行了修改以后，将会对其它的产品信息产生怎样的影响。将这些信息汇总成一张表格，以便对更改要求进行更加详细的说明。
 
7)更改执行
    将更改任务单发放给执行者，执行者找到所需更改的对象对其进行修改。
 
8)更改发放
    更改工作结束以后就需要执行检验和发放过程。在对产品检验以后，过程管理模块赋予被更改对象一个新的更改标记，重新将其存入档案库并打上标记。冻结’。
 
9)更改通知
    分发更改通知书或发放通知书。
 
3过程控制
    在PLM系统中除了需要对各种过程和流程进行管理以外，还需要对过程的执行情况进行控制。通过过程控制。能够及时发现过程执行过程中存在的坷题，加以解决，使得过程能够顺利执行。
 
1)过程仿真模拟
    在一个过程中，可以赋予每一个过程步骤相应的资源、时间要素，然后使用计算机来模拟过程的执行．从中可以检验过程的合理性，从而帮助对过程进行优化。
 
2)过程历史管理
    过程历史指一个过程从开始到结束所经历的轨迹。对过程历史的管理可以使人们借鉴已有的成功经验，并且可以预防某些错误的发生。
 
3)过程状态管理
    过程状态包括开始、执行、挂起、恢复、结束等．PLM系统需要对过程中的每一个状态进行监控，保证在需要的时候将过程状态展示给有需要的人。并且当过程状态发生改变时，过程管理模块应该能够通知相关人员。
 
4)过程任务改派
    过程中的每一个活动中都包含有任务，在过程的执行过程中，过程管理模块需要根据每个人的专业特长向他们分配任务。当被分配的任务无法顺利执行或不能按时执行时，系统需要对任务进行改派，改派给最适合完成这个任务的人。

    在过程任务改派过程中，需要对该任务完成情况进行评审，并需要选出适合执行该任务的人。改派任务时，需要将与任务有关的文档一起送到新的执行者手中。
 
5)任务冲突解决
    应安排具备能力的人员，并配备适用的工具、技术，方法去监测和控制各过程。同时建立接口管理，召开相关的会议解决发生冲突的任务。
 
6)任务消息通知
    在PLM系统中，应能够通过多种方式进行任务通知，例如邮件方式、系统滑息等方式。
 
2．4．3 项目管理
    项目是由一组有起止时间的、相互协调的受控活动所组成的特定过程，该过程要达到符合规定要求的目标，包括时间、成本和资源的约束条件。任何一个产品的设计过程和组织过程都可以看作是一个项目或者若干个子项目，项目管理的功能分解如图2-9所示。

1项目分解
    在项目规划阶段。需要确定项目结构．将～个项目划分成一些相对独立的、小规模的任务单元。项目分解是项目管理中不可或缺的过程，是项目计划和实施控制的基础。
 
    1)项目规范化(WBS分解)在PLM系统中，采用项目工作分解结构(Work Breakdown Structure，WBS)技术对项目进行分解。项目工作分解结构是把项目(目标，任务，工作范围、合同要求)按照系统原理和要求分解成相互独立、相互影响、相互联系的项目单元，将它们作为项目的计划、实施、控制和信息传递等一系列项目管理工作对象，通过项目管理将所有的项目工作单元合并成一个整体，以达到综合的计划和控制要求。
 
    对于同一项目，项目分解的视角不同，得到的分解结果也不一样。通常可以根据项目的实施过程进行分解；也可以根据项目的交付物进行分解；以及按照项目合同进行分解等。

    在进行项目工作分解时。应确定项目所需的资源，制定资源计划。资源计划应说明项目需要什么资源以及根据进度表什么时候需要资源，从何处及如何得到和分配资源。
 
2)项目任务定义
    对于项目中任务的定义，应该尽可能详细，对于一些要求应该尽可能地形成文件。
 
3)任务关系分析
    在产品的生命周期和项目的生命周期中都有许多任务，应明确项目任务的内部关系，并评审其一致性。为了利用以前的有益经验，只要可能，就应使用标准的或经过验证的项目网络图。
 
4)计划时间划分
    应由对活动负责的人员来估算活动的周期，对各项任务的时间进行划分。如果是根据过去经验做出时间估算，则要对其正确性及对当前项目条件的适用性进行核查。任务时间的划分应形成文件并可可追溯。
 
5)项目角色指派
    在PLM系统中。．应尽早指定项目经理。项目经理是经指定的受有责任、权限和职责管理某一项目的人。授予项目经理的权限应与其职责相当。其它项目人员角色的指定需要根据其专业特长进行指定。应规定项目中工作人员的学历，知识和经验方面的必要资格，并制定岗位说明书。
 
2资源管理
    资源管理旨在策划和控制资源。识别任何在资源方面可能产生的问题。资源包括计算机软件，设备、设施、资金、信息系统、材料、人员、服务和场地等。
 
1)项目资源分类
    首先需要确定在整个产品生命周期中所需的资源，并将资源按照一定标准进行分类。同时，应该指明从何处及如何得到资源。此外，还需要注意资源的制约条件，其中包括可获得性、安全性、环境和文化背景、国际协议、劳动协议、政府法规、资金以及项目对环境的影响。
 
2)资源利用分析
    资源利用分析应识别、分析资源计划的偏离，明确过剩资源的处理方法。应制定资源评审时间表并规定数据收集和预报的频次。
 
3)资源综合平衡
    在产品生命周期中，当出现资源不足或过剩的情况时，应该采取措施进行综合平衡。这时。应该考虑对项目其它过程和目标可能产生的潜在影响。影响项目目标的更改在实施前应该通过评审。
 
3成本控制
    在支出成本前，应规定成本控制体系中遵循的程序，形成文件，并告知确定分配工作量或支出的人员；应建立成本评审的时间表。并规定数据采集及预报频次；应检查后续工作能否在预算内完成；应识别任何与预算的差异，如果超出了预算的规定．则应进行分析并对其采取措施。
 
1)项目成本分解
    应清楚地识别项目的所有成本(包括活动、产品和服务)。根据工作分解结构制定项目的成本分解结构。成本分解应形成文件并可追溯。
 
2)项目成本分析
    如果项目成本中有重要的不确定性因素，则应评估井减小风险；应考虑对后续工作给予适当补偿；应对项目成本趋势进行分析，并评审后续工作计划，以预测风险和机会；应识别预算偏异发生的根本原因，包括有益和无益两种偏异；应采取措施以确保无益偏异不会影响项目目标，有益和无益偏异都应作为持续改进的依据。
 
3)项目成本变更
    应在考虑对其他项目过程和目标可能产生的影响后，再做出采取措施的决定。项目成本的更改应在实施前得到适当的授权。预算预报的修订应与后续工作计划展开中的其他项目过程相一致。
 
4进度监控
    为了确保对项目活动及其相关信息进行适当控制，应确定进度表修订的时间及数据收集的频次。应识别、分析与进度表的差异，如果差异太大，则应对其采取措施。

1)活动状态查询
    在PLM系统中，需要对活动状态的属性进行定义，以供项目相关人员进行查询，适时了解项目的进展情况。
 
2)进度可视化
    在PLM系统中，应该将项目管理与过程管理结合起来，通过过程的仿真模拟实现进度可视化。

3)进度计划更改
    项目管理者应按项目计划的规定，定期实施项目进度评审；应识别发生进度偏离的根本原因。包括有益偏离和无益偏离：应采取措施确保无益偏离不会影响项目目标，有益和无益偏离的原因均应作为持续改进的依据。
 
    应确定进度更改可能对项目预算和资源及产品质量的影响；应在考虑到可能对其他项且过程和目标的潜在影响后，再做采取措施的决定。影响项目目标的更改在实施前应该通过评审。当需要采取措施防止项目的延期时，应规定所需的人员及其作用。进度表的修订应与后续工作计划中的其他项目过程相协调。
 
4)活动消息提醒
    系统应该定期向活动的施行人员发送消息，其提醒活动完成的期限，确保项目中的所有活动能够按时完成。
 
5)活动冲突解决
    系统应该指定一些规则来帮助解决活动冲突，也可以将冲突提交给企业的相关部门进行评审解决。此时系统应该规定冲突解决的流程。
 
2．4．4系统集成
    为了使不同的应用系统之间能够共享信息以及对应用系统所产生的数据进行统一的管理。就必须把外部应用系统“封装”到PLM系统之中，并可在PLM环境下运行。接口和集成不是PLM本身的组成部分，但是它们对PLM的推广应用是至关重要的。系统集成的功能分解如图2-10所示。

1与CAD系统集成
    PLM／CAD的集成原则上可以采取两种方式。
    第一种方式是，CAD应用软件与PLM客户端分别作为独立的过程在两个窗口中运行，从一个PLM客户端可以有选择地与多个CAD应用软件进行通信。通常情况下，CAD应用软件提供了一个调用PLM系统的图标，该图标对应于PLM客户端。
 
    在进行通信时，一个系统通过会话方式发出指令，另一个系统则处于等待状态。采用这种集成的方式，PLM客户端与CAD应用软件分别作为独立的系统运行。当进行版本升级时。只需要更新接口即可。在第二种方式中，PLM客户端被集成在CAD应用软件内，就像是CAD应用软件的一个固定的组成部分。
 
    此时，PLM客户端并不是在自己的窗口中运行，而是作为CAD系统用户界面的一个元素。这种方式的缺点是接口的开发和维护费用较高。因为必须将PLM客户端嵌入到每一个CAD应用软件的用户界面中，所以在版本升级时可能会出现一些问题而且成本也比较高。
 
    PLM，CAD最重要的接口功能如下：
    -在PLM系统中注册零件的CAD视图／模型；
    -在PLM系统中注册部件的CAD视图／模型；
    -通过PLM系统加载，浏览CAD视图／模型；
    -通过PLM系统加载，编辑CAD视图／模型；
    -通过PLM系统移动CAD视图，模型；
    -通过PLM系统发放CAD视图，模型：
    -通过PLM系统复制CAD视图，模型；
    -在PLM系统中注册CAD主图；
    -通过PLM系统加载/浏览CAD主图：
    -通过PLM系统加载/编辑CAD主图；
    -通过PLM系统移动CAD主图；
    -通过PLM系统发放CAD主图；
    -在PLM系统中注册CAD工程图；
    -通过PLM系统从主图中派生CAD工程图；
    -通过PLM系统加载/浏览CAD工程图；
    -通过PLM系统加载/编辑CAD工程图；
    -通过PLM系统移动CAD工程图；
    -通过PLM系统发放CAD工程图；
    -通过PLM系统复制CAD工程图；
    -从部件的CAD模型/工程图生成PLM中的产品结构：
    -从PLM产品结构生成部件的CAD视图，模型。
 
2与ERP系统集成
    ．PLM／ERP集成的主要任务是将产品开发、产品制造与产品使用的各个子过程集成为一个整体。具体的实现技术将在第六章进行详细描述。
 
3与其它系统集成
    在PLM，CAD系统集成时，对接口提出了比较高的要求。即不仅要将CAD文档作为一个信息单元加以管理，而且还要能够对文档中的有关内容进行处理。但是，、PLM系统与其它CAX系统集成时要求较低，其基本功能如下；
    ——在PLM系统中注册CAX文档；
    ——通过PLM系统加载，浏览CAX文档；
    ——通过PLM系统加载，编辑CAX文档。
 
    通用的接口包括了一些构件，这些构件可以用来与不同的应用系统集成，同时也能区分配置时所产生的微小差别。PLM／CAX接口功能与PLM，CAD的接口功能“工程图注册”和“工程图加载”相类似。图2-11指出了其基本原理。

2．4．5产品管理
    产品管理以电子仓库为底层支持，以材料清单BOM为组织核心把产品的所有工程数据和文档联系起来，已实现对产品数据的有效组织、控制和管理。如图2-12所示。

1 产品族管理
    产品族是企业在开发出的产品主结构的基础上,利用事物特性表，通过改变参数来获得一系列的在功能、结构和制造方面具有相似性产品。利用重用和变形技术使企业在产品设计，制造、维护等方面提高效率、降低成本。
 
1) 产品分类管理
    产品族管理的基础是产品分类，产品分类的方法有层次分类法和非层次分类法。层次分类法的基础是树状结构，从某个层次的分类元素出发，可以向下划分任意多个层次，每个层次可以包括任意多个元素．分类树上的所有分类元素都可以被定义任意多个与形状和功能相关的特性。而非层次分类是利用零件主记录的分类属性隐性地划分层次结构。
 
    通过产品分类。可以使得产品形成过程中所需要的知识快速被查询得到，加速产品形成各个步骤的速度。
 
2)产品主结构维护
    市场和客户的需求总是处于不断的变化之中，因此产品主结构也应随之发生变更。主结构的变更包括两个方面。一是构成产品主结构的零部件族类型发生变化。二是零部件族的属性发生变化．这两种变化均导致主结构的版本发生变更。因此PLM系统应该能够对产品族进行有效的维护。
 
3)产品族演化过程管理
    产品族中的产品具有内在联系，下一代产品通常是以前一代产品为基础进行修订和改进，因此，需要从产品族全局的角度对产品族内所有产品进行整体管理，以便相关人员能够快速清晰地掌握产品族内各个产品的结构以及产品的演化过程和历史。
 
2零件库管理
1)事物特性表管理
    事物特性表的表列分别代表描述零件的各种特性，包括事件特性、几何特性、补充特性、功能特性、算法特性、分类特性、属性特性等等。事勿特性表的每一行都代表一个具体的，特性值参数化实现的产品实例。
 
2)零部件分类管理
    通过零部件主记录和事物特性表提供的各种特性和功能属性作为分类元素，利用分类元素作为虚拟文件夹，按照数据库管理的原理提供无数种零部件分类的可能性。分类元素与特性对象之间存在一个N：M的联系，在一个零件的特性可以顺着分类路径与这些分类元素相
关联，园此可以通过一个或者多个特性来建立检索入口。如果按照零部件本身的层次来分类，分类路径的最末端是一些利用事物特性表进行描述的零件类，其与相应的事物特性表和模型主记录相关联。
 
3)零部件查询
    在零部件分类的基础上，根据PLM中的数据模型来提供多种零部件查询的方法：1)、从某个分类层入口进行查询(如查询某个零件族)；2)、从某个特性或某个特性组合入口进行查询(如根据螺纹直径和螺纹长度查询所有的螺钉)：3)、从某个分类层与特性或特性组合入口进行查询(如在所有有头螺钉中查找具有确定螺纹直径和确定螺纹长度的有头螺钉)等
 
3配置管理
1)合同订单管理
    合同订单管理可以采用虚拟文件夹的方法，把配置的结果所有相关的文档、产品零部件主记录、事物特性表，工程图形、产品结构归纳到一个以合同订单为名的文件夹中。而合同订单文件夹之间也可以根据共同的特征进行分类，建立起产品合同订单的树型结构便于查询和检索。
 
2)产品配置设计
    在客户需求个性化日益增加的情况下．产品配置设计已经成为PLM系统的重要功能之一。产品配置设计是在产品主结构的基础上，根据客户订单为客户快速生成特定的产品结构。常见的产品配置设计方法有基于规则、基于实例等方法。
 
3)配置标识管理
    配置标识包括为了对产品构成进行识别所采取的各种措施，其中包括了虚拟产品模型的构建以及利用零部件的文字和图形形式的文档对产品进行明确描述等。由于在产品的生命周期中进行了很多次更改，存在各种不同的产品配置，因此必须对所有的零件、部件及其文档按照产品模型加以明确的标记。
 
4)配置监视管理
    PLM实施配置管理，必须对所有重要的更改活动进行监视，与前面所描述的PLM的更改管理流程相结合。把每一个新产品配置所需的更改完整地记录下来，不仅要记录更改内容与更改原因，还对产品地更改过程进行监视。
 
5)配置历史管理
    配置历史管理的任务是在产品整个生命周期内对产品的全部文档的所有更改状态进行记录，以便在需要的时候能够回溯到生命周期内任一状态的产品数据。
 
6)配置评价管理
    配置评价是评价某种产品配置满足设计要求的情况，借助与配置标识和配置历史记录对配置产品的功能做正确的描述。配置评价帮助产品设计人员获得及时的反馈，及时改变自己的配置。
 
5变型设计管理
    当产品配置结束后，还需要对某些零部件进行变型设计，利用事物特性表的某一行数据与标准模块的主图库、主工艺过程规划库和主NC程序库中的摸板相结合后。就可以自动生成该零件的工程图、工艺过程规划和NC程序。这些导出的文档可以看成原始模板的一系列变型。
 
6BOM管理
    BOM是由PLM的产品结构产生的，是产品结构的不同视图。根据不同的需求，可以生成设计BOM、工艺BOM、材料BOM和维修BOM等。
 
2．4．6系统管理
1PLM设定，
    不同行业、不同企业以及不同的产品在实施PLM时具有不同的特点。例如有些制造型企业可以比较侧重于设计阶段的数据管理，对其余阶段则需求不明确。又如，有些流程行业不强调对产品需求、概念设计和产品服务等的管理。因此在实施时需要对PLM系统中相关参数进行预先设定。这些参数包括PLM阶段、PLM状态、PLM变迁过程、变迁策略等。
 
2数据字典
    PLM系统中的所有数据类、过程类、联系类以及这些类中包含的各种属性、方法、接口都应该有一个无歧义，公认的定义。这对于PLM系统的开发、维护以及系统的正常使用是非常重要的。
 
    PLM系统的数据字典明确定义了系统中出现的所有数据类型，提供了最终的解释。在PLM系统的开发过程中和使用过程中，数据字典规范了新的数据类的产生和使用，防止了数据类的随意组合和添加，维护了系统基本概念体系的一致性。
 
3用户管理
1)用户角色定义
    PLM系统的用户种类很多，为了保护系统数据的安全性，PLM系统设立了各种权限来管理用户。由于一个用户可能以多种方式使用PLM系统，或者多个用户以同样的方式使用系统，为了降低复杂性，PLM系统设计了角色的概念，用户权限与用户角色关联在一起，现实的使用者也因扮演各种角色而被间接授予权限．这种安排增加了灵活性，使得用户的角色可以转移以适应现实情况的变化。
 
2)用户属性维护
    在PLM系统中，用户是一个基本类，用户的基本信息包括与系统相关的信息。如：lD号、口令，被分派工作区等等；也包括用户的个人信息，如：姓名、职业、专门知识、经验等。这些信息在PLM系统进行项目管理时非常有用。根据用户属性。PLM系统为每一位用户分配用户组和角色。进而分配权限进行管理。因此也必须维护用户属性的正确性。
 
3)用户权限定义
    PLM系统根据用户的属性、被分配的任务以及在项目组中的角色，用权限管理系统来动态为用户分配权限和工作区，使得用户具有完成任务相应的权力，又限制了用户执行超出其权限的活动。
 
4权限管理
1)权限组织管理
    PLM系统管理的活动非常多，每个活动都需要不同的角色管理和权限管理。为了降低这种管理的复杂性，PLM系统采用根据用户类型和角色类型来分配权限类型的方法以简化工作，同时也规范了权限的发放．使得权限管理可以用规则的形式明确的加以定义。
 
2)权限管理策略
    权限管理策略是指导PLM系统分配权限的一系列规则，这些规则预先存储在PLM系统的权限管理系统中，在某个活动消息被激发后，利用消息规则和PLM系统当时的条件，检查用户是否可以被授权执行该活动。规则是由一些简单的条件组成的逻辑组合，其规定了在一定的条件下的允许授权。
 
3)消息规则管理
    在PLM系统中，活动的控制是由消息来完成的，因此在一条激发活动的消息中包含了消息规则，其中规定了对哪些对象访问?以及对对象的哪些属性进行访问?消息规则结合PLM系统的状态，检查用户的活动权限。因此。PLM系统可以利用消息规则来控制活动范围、活动内容以及活动的执行者。
 
2．4．7系统配置
    PLM系统应该向其用户和系统管理员提供一系列配置的可能性，这是PLM系统客户化的重要工作。因为对于用户来说，更关心系统能否提供满足其个人要求的个性化工作环境。个性化的工作环境的内容包括菜单的形式、会话过程的标准化以及输出报告格式的配置。
 
    关于菜单的形式，可以预先设置颜色、字体和语言；对于表浏览器，可以对查询结果的格式进行配置；会话过程的标准化是指PLM系统的用户能够用一系列标准的活动来描述为了完成其个人任务而需要经常重复的会话过程，把这种标准的会话过程作为会话对象加以保存，定义在个人的桌面系统上；此外，用户还可以利用配置的文件生成任意多个报告对象。无论是物料清单、工程图主记录还是使用说明等，都可以按照用户定义的格式生成各种各样的对象数据。
 
    另外，对于系统管理员来说，PLM系统必须提供各种配置的可能性以便于根据企业的不同需求进行裁剪。其中用户管理、权限管理和Vault的定义等管理功能配置的工作量最大。一个新用户在PLM系统中注册时，需要为其规定相应的权限，同时也需要有一个包括Workspace和一个或多个Work-Location的个人工作环境。
 
PLM系统应该向其用户和系统管理员提供创建系统的各种可能性。
1安全日志
    对于PLM系统这样的大型企业信息管理系统，安全性非常重要。PLM系统用维护安全的审核策略来管理系统登陆，帐户登陆以及服务器访问等的发生。如果这些事件成功，PLM系统将事件记录到安全日志文件中，以便将来给系统管理员分析、查询。而一些非法的登陆和访问也会被及时记录．
 
2邮件系统
    PLM系统管理产品全生命周期的所有活动，其中大部分的活动都需要多用户的协同工作才能产生数据。因此，用户之间的交流量是十分惊人的．特别是PLM系统管理产品项目时，用户接受任务和发放结果文档以及产品数据的更改、审核都需要通过电子邮件来进行。如果是异地协同设计、制造就更离不开电子邮件。
 
因此，电子邮件系统是PLM系统必须提供的基础功能。
3个人工作区设置
    当一个新用户在PLM系统中注册时，PLM系统会根据其所计算机资源和网络资源，在系统管理设置的分配方式下，按照用户的属性和用户担当的角色为用户分配相应的工作空间。
 
    用户是其个人工作区的所有者，用户可以在自己的PLM数据库中的File-Vault创建一个或多个保存目录和文件的Work-Location。
 
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