20 世纪末，以信息技术为主要特征的高新技术飞速发展，推动了技术进步和经济全球化，加速了技术革新、管理革新，企业面临的商业环境和市场环境发生了根本的变化。具体表现在以下几个方面：

1 、技术进步和高新技术的应用，信息量急剧增加

2 、全球化市场与全球化竞争

3 、用户对产品的需求呈现多样化和个性化

4 、产品更新换代加快，生命周期缩短，人们对交货期的期望越来越高

5 、生产方式的多样化

 

但很多企业在技术、管理、技术与管理的协凋发展以及适应新的生产模式和管理模式等方面还存在一些问题，影响了企业的竞争能力和向现代企业的发展。这些问题具体表现在：

 

1 、信息共享程度低：企业中各个部门使用不同的软件系统产生产品信息，这些产品信息之间缺乏有效的信息共享和利用，因而极易形成“信息孤岛”，使不同部门的技术人员难以高效的利用它们。

 

2 、信息传递速度慢；部分企业仍然通过书面文件、电话等方式进行日常的工作，无法及时收集工艺制造过程中的反馈信息，发现的问题也不能得到及时的处理。

 

3 、文档查询复杂；由于缺少信息共享的平台，传统的文档管理方式无法做到及时查询，整理经典案例等资料需要耗费相当大的人力和时间。不可避免的会造成许多不必要的重复设计。

 

4 、信息版本管理困难；不同的部门会产生不同的文档格式及版本，当协同生产时，常常会因为文件的版本或格式差异而延误工期。

 

5 、信息的安全性和保密性差；产品数据的多样化和分散化，使得数据维护和备份工作量大。由于目前没有能够对所有产品数据进行集成管理，对技术文件的浏览、编辑操作无日志记录，不能有效地控制技术文件的安全性。并且对于产品数据的备份也缺乏有效的管理，不能有效地防止因为系统崩溃而造成的损失。面对这样的问题，企业急需一种有效的管理

 

 

2 ． 2PDM 系统的定义

PDM 是 Product   Data   Management( 产品数据管理 ) 的缩写。 1995 年 2 月， CIMdata 公司总裁 EdMiller 在他的《 PDMtoday 》文章中是如此定义 PDM 的：“ PDM 是一门用来管理所有与产品相关的信息 ( 即描述产品的各种信息，包括零部件信息、结构配置、文档、 CAD 文件、审批信息等 ) 和过程 ( 即对这些过程的定义和管理，包括信息的审批和发放 ) 的技术”。

 

 

1995 年 9 月， D ． Burdick 在其所作的 (CIM 策略分析报告 ) 一文中将 PDM 定义为：“ PDM 是在企业范围内为设计和生产构筑一个并行产品协作环境 ( 由供应、工程设计、制造、采购、销售、市场与客户构成 ) 的关键使能技术。一个成熟的 PDM 系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个产品信息周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据，包括图样与数字化文档， CAD 文件和产品结构等。

 

 

对于 PDM 的定义还有很多，尽管它们不尽相同，但是我们可以得出这样的理解： PDM 是一种管理软件，提供文档管理、产品结构与配置管理、项目管理、用户管理等功能：它是一种软件技术，建立在数据库基础之上，集成或封装了多种开发工具，是整个企业全局信息集成的理想平台：它又是一个电子仓库，储存了产品生命周期内的所有信息。

 

PDM 是连接“信息化孤岛”的桥梁，它的基本原理是在逻辑上将各个“信息化孤岛”集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。

 

 

2 ． 3PDM 系统发展阶段

 

PDM 技术的发展主要经历了以下三个阶段：

1 、配合 CAD 工具的 PDM 系统。

早期的 PDM 产品始于 20 世纪的 80 年代。当时， CAD 已在企业中得到广泛应用工程师们在享受 CAD 带来好处的同时，将大量的时间浪费在查找设计所需信息上。对于电子数据的存储和获取的新需求变得越迫切。

 

针对此情，各个 CAD 厂家配合自己的 CAD 软件推出了第一代 PDM 产品，主要解决大量电子数据的存储和管理问题，提供了维护“电子绘图仓库”的功能。它仅在一定程度上缓解了“信息孤岛 ” 问题，仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度较低等问题。

 

2 、专业 PDM 产品

通过对早期 PDM 产品功能的不断扩展，最终出现了专业化的 PDM 产品。如 SDRC 的 Metaphase 和 EDS 的 IMAN 等就是第二代 PDM 产品的代表；出现了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构的配置和管理、对电子数据发布和更改的控制以及基于成组技术的零件管理与查询等：同时提高了软件的集成能力和开放程度，少数优秀产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。 PDM 走向商业化开始成为一个产业，出现了许多专业性开发、销售和实施 PDM 的公司。

 

 

3 、 PDM 的标准化阶段及 web 发展

 

1997 年． 0MG 组织公布了其 PDM   Enabler 标准草案第一个国际标准 ) ，本草案由许多 PDM 领域的主导厂商制订。随着经济全球化的趋势，生产同一种产品的企业可能不在同一地区，甚至在同一国家，也就是出现了一些虚拟公司或网络联盟企业。要实现数据的远程传输和共享，离不开网络技术。

 

 

现在发展的三层应用模式则融合了 web 服务和 C ／ S 数据库应用的优点，通过 web 平台，采用 Email 、电子公告栏、新闻组等先进的通信手段可以迅速地在企业员工之间、企业和企业之间方便地获取信息，节省企业开支。因此， PDM 向三层结构 ( 浏览器／ web 服务器／数据库服务器 ) 发展将是未来发展趋势之一。

 

 

本论文是基于第三代 PDM 体系结构，采用 web 三层 B ／ S 结构模式，开发适合电子制造企业的 PDM 系统，将商业逻辑从客户端分离出来，集中在中间层服务器上，以浏览器作为客户端，从而避免了传统 C ／ S 结构的局限。具有跨平台、低成本、维护与升级方便、良好的开放性与可扩充性等优点。

 

 

2 ． 4 清软英泰 PDM 系统的基本功能

 

PDM 系统为企业提供了管理和控制所有与产品相关的信息以及与产品相关的过程的机制和功能。 PDM 软件产品种类繁多，不同软件商提供的 PDM 系统，在功能上均有一定的差异，但是它们的基本原理都是一致的。 PDM 系统的功能有两种划分方法：按面向应用与系统支持的功能和按软件功能模块。

 

1 、按照面向应用与系统支持的功能划分

(1) 应用功能：包括文件管理及分类、零件管理与分类、产品结构管理、项目管理、工作流管理、配置管理、变更控制等。

(2) 操作功能：包括注册、检入检出、冻结、审核、权限控制、报告生成、复制、数据传输等。

(3) 管理功能：包括用户管理、权限管理、数据安全、系统配置、系统接口等。

 

2 、按照软件功能模块划分

(1) 电子仓库与文档管理

电子仓库是 PDM 系统中最基本、最核心的功能，是实现 PDM 其他相关功能的基础。它是一种以关系数据库为基础，实现了某种特定数据存储机制的元数据 ( 管理数据 库 数据 ) 库及其管理系统。

 

(2) 工作流与过程管理

工作流与过程管理，主要实现产品设计与修改过程的跟踪与控制。它定义和控制了数据操作的基本过程，主要管理当用户对数据进行操作时，人与人之间或活动与活动之间的数据流向，以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据活动。

 

(3) 产品结构与配置管理

产品结构与配置管理作为产品数据组织与管理的一种形式，它以电子仓库为底层支持，以 B O M 表为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制与管理，并在一定的规则约束下，向用户提供产品结构的不同视图和描述。

 

(4) 零件分类管理与检索

零件的分类管理就是将企业的零件按照一定的规则划分为若干类，分别加以管理。

 

(5) 工程变更管理

在企业的生产过程中，工程变更是经常出现的事务，它一般都有规范的过程约束与流程控制，所以它与工作流程管理是密切相关的。工程变更管理包括工程变更请求和工程变更指令两部分内容。

 

(6) 项目管理

一般来说，企业中的生产活动是以项目为单位进行组织和管理的。项目管理是一种为了在规定的时间范围内，完成一个既定的项目，通过一定的方式合理地组织有关人员，并有效地管理项目中的所有资源与数据，控制项目进度的系统管理方法。

 

(7) 系统定制与集成工具

系统定制是指 PDM 系统按照客户的需求对自身系统进行裁剪、修改、添加的功能。实际上，各个企业的情况千差万别，用户的要求也是多种多样的，任何一种 PDM 系统都不可能适应所有企业的情况， PDM 系统所提供的也只不过是一个产品数据的管理框架，这就要求 PDM 系统必须具有强大的客户化工具和二次开发能力，现在大多数 PDM 产品都提供二次开发工具包，用户可以利用这类工具包来进行针对企业具体情况的定制工作。

 

 

2 ． 5PDM 系统的工作原理

清软英泰 PDM 的基本原理是在逻辑上将各个 CAX 等信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。通过建立虚拟的产品模型， PDM 系统可以有效、实时、完整地控制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。 PDM 是一种利用数据模型对制造企业的产品形成过程进行管理的方法。

 

 

2 ． 6 ． 1 成组技术

2 ． 6PDM 系统的关键技术

 

成组技术 GT(Group   Technology) 是一门生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性，并对其进行充分利用。即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。

 

 

PDM 系统中， GT 技术主要体现在信息的编码管理和产品族管理。信息分类编码是企业信息化的基础，是企业实现计算机集成的基本条件之一。编码的优劣成为企业能否接受 PDM 系统的关键性指标。

 

 

产品族管理是支持目前企业中 “小批量、多品种”生产方式的有效工具。 PDM 系统中，将具有同类性能特征的产品、相似结构的部件和零件进行统一管理，提供符合国标的基本零件族定义和一套定制属性及继承关系的方法，能有效提高企业零部件的重用水平，使设计人员可以根据用户的需求迅速生成产品结构树、物料清单 (B O M ： Bill   of   Materials) ，从而对用户的需求做出快速反应。

 

 

成组技术对于电子制造企业的 BOM 形成，具有重要的作用。本论文将在后面第四章的 B O M 模块的实现中，进行详细、具体的介绍。

 

 

2 ． 6 ． 2 并行工程技术

 

并行工程是对产品设计及其相关过程 ( 包括设计过程、制造过程和支持过程 ) 进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使开发者一开始就考虑到产品全生命周期中的所有要素，包括质量、成本、进度与用户需求。并行工程是企业在今天的市场竞争中保持比较性优势的关键所在。而 PDM 正是实现并行设计思想、满足并行设计对企业的要求的一门使能技术。它突出的优势是 能 实现企业的信息集成与过程集成，帮助企业更有效的实现并行化设计和生产。

 

 

并行技术是相对于串行技术而言的，工程上的理解就是，把时间作为关键要 素 ，它以缩短产品上市时间为目标，全方位地解决所用时间问题。这种管理方法 就 是并行工程。简单而言，就是在产品的设计阶段，就要考虑后面生产、制造、 销 售、维护中可能出现的问题，提前防御，不能等到设计好了之后，才发现在生 产 中存在很多作业问题，再重新设计。在并行设计过程中，产品开发过程的各个 阶 段工作交叉进行，及早发现与相关过程不相匹配的地方，及时评估、决策，以 达 到缩短产品开发周期、提高质量、降低成本的目的。

 

 

2 ． 6 ． 3 面向对象技术

1 、为什么需要面向对象 ?

面向对象在信息系统建模方面的应用越来越普遍， PDM 系统作为信息管理系统的一个分支，采用面向对象技术，不仅因为面向对象是目前信息系统普遍采用的建模方法和实现基础，更重要的是， PDM 系统是一个面向工程信息管理的集成平台或集成框架。它要适应不同企业的不同工程信息管理的需求，而这种需求是千变万化的，任何一个 PDM 系统都不能保证其提供的功能可以不加调整就能适应各种用户的需求。

 

 

事实上，作为管理系统，各种 PDM 系统只能提供一些基本的功能，同时提供一些带半成品性质的管理框架，它们必须有良好的开放性，便于应用开发，才能将不同用户的管理思想和管理需求反映到这一系统中来，以满足不同企业的应用需求。

 

 

用户要把企业的管理思想落实到 PDM 系统的具体功能上，既要对 PDM 系统的原有功能有清醒的认识，又要对待扩展或待丌发的功能有明确的把握，而这些都依赖对 PDM 系统原有信息模型有足够、清晰的理解。

 

 

只有这样，用户才能借助系统的开放性和开发工具，有效地将自身的需求通过扩展信息管理模型反映到原系统模型中。总之，在 PDM 系统中，既要保证系统模型的可扩充性和继承性，又要保证系统功能的相对稳定性，而这些正是面向对象技术所具有的特点。

 

2 、面向对象的基本概念和特点

(1) 对象：对象是问题域或者其实现中的一些事件的抽象，它是一些属性和方法的封装体，它反映系统保存数据和变换的能力。对象通过的数据表示状态。

 

(2) 类：是对象的简称，是具有相似属性的一组对象。类通过描述信息及其相应的处理能力来定义对象的外部特征，通过描述内部状态的表现形式及其固有的处理能力来定义对象的内部实现。

 

(3) 属性：指对象具有的性质。比如：一个企业的产品的属性有名称，重量和价格等。

 

(4) 继承：子类继承父类的所有属性，同时子类还可以有自己的属性 ， 所以类和继承性减少了软件设计的重复性。用户在丌发程序时，可以继承父类程序模块的功能，定义新的子类，实现程序功能的扩充和修改。

 

(5) 封装：对象能够接受哪些消息，具有哪些处理能力，对于内部消息如何存放、如何处理，对于外部是完全隔离的，这样保证了对象的稳定性。

 

 

面向对象方法包括面向对象分析、面向对象设计和面向对象编程三个方面。面向对象分析的目的是要构造能够理解实际系统的模型。分析的基本过程如图 2 ． 1 所示。分析是从用户也可能是开发者提供的问题描述开始。这一描述是非完整的或非形式化的。分析使它更精确暴露不一致的问题。

 

 

面向对象设计是面向对象方法中一个中间过渡环节。其主要作用是对分析的结果作进一步的规范化整理。面向对象设计是一种软件设计方法，是一种工程化规范。面向对象设计的目标是管理程序内部各部分的相互依赖。为了达到这个目标，面向对象设计要求将程序分成块，每个块的规模应该小到可以管理的程度，然后分别将各个块隐藏在接口的后面，让它们只通过接口相互交流。

 

 

对于本 PDM 系统，采用面向对象设计的方法来设计一个浏览器一服务器 (Browser - Server) 应用，那么服务器和用户界面之间不应该有直接的依赖，而是让服务器的接口和用户端的接口相互依赖。这种依赖关系的转换使得系统的各部分具有了可复用性。

 

图 2 ． 1 面向对象分析过程

 

 

面向对象编程是对面向对象设计的实现。其三大机制 “封装、继承、多态 " 可以表达面向对象的所有概念。

 

 

2 ． 6 ． 4 建模方法 UML

对于企业而言，从产品开发设计到生产制造，整个流程错综复杂，可以通过建模来缩小所研究问题的范围。对于软件，最普通的两种方法是从算法的角度建模和从面向对象的角度建模。现代软件开发大多数情况下采用面向对象的观点进行建模。 UML(Unified   Modeling   Language ，统一建模语言 ) 是当今世界上面向对象系统开发领域最激动人心的工具之一。

 

 

正如图纸是工程师的语言工具一样， U ML 是用于系统开发人员之间、开发人员与用户之间交流的一种语言工具。它具有如下一些功能： (1) 为软件系统建立可视化模型： (2) 规范软件系统的开发： (3) 构造软件系统的产出，可以由 UML 模型生成程序代码或关系数据库表： (4) 为软件系统产出建立文档。

 

UML 提供了九种不同的、语义丰富的、彼此关联的图：类图、对象图、用例图、状态图、组件图、部署图、序列图、活动图、协作图。提供这些图的目的在于用多个视图来展示一个系统，每一种 UML 图都可以提供一种组成特殊视图的方式，它们从不同层次和不同角度对软件系统从系统分析到设计实现提供了有力支持，使用它们可以描绘任何复杂的系统。在本文的论述中，也大量的采用了此种方法。

 

 

2 ． 6 ． 5Java ／ COM 集成

清软英泰 PDM 系统经常需要跟 Office 集成，通过与 Office 集成可以减少用户的输入工作，并且保证了数据的正确性。有时不但需要将信息写入到 0ffice 格式文档，而且还需从 0ffiee 文档中提取信息。在 windows 平台下常用的 Offiee 软件有 word 、 Excel 等。

 

Java 作为一种跨平台的语言，但是却难复用 Windows 平台下丰富的基于 C M 的构件资源，如果需要访问这些资源，我们必须通过 JNI 实现。 JNI 是 Java 世界和其它语言间的一座桥梁， Java 通过访问 JNI 定义的接口来获取服务。在 JNI 的另一面，我们可以通过 C ／ C++ 或其它语言实现这些接口。通过本地语言 C ／ C++ 我们可以创建 C O M 构件，并且使用 C O M 的服务，最后将结果返回给 Java 程序。

 

Excel 的对象模型是通过层次结构很有逻辑地组织在一起的，一个对象可以是其它对象的容器，可以包含其它的对象，而这些对象又包含其它的对象。理解 Ms   Office 的对象模型是进行 MS   Office 自动化编程的关键，如图 2 ． 2 所示。

 

尽管在 Excel 的对象模型中包括 100 多个对象，但程序设计主要集中在如下五个对象上： Application 、 workbook 、 Worksheet 、 Range 和 Chart 。位于顶层的是 Application 对象，也就是 Excel 应用程序本身，它包含 Excel 中的其它的对象，如 Workbook 对象：一个 Workbook 对象包含其它一些对象，如 worksheet 对象：而一个 worksheet 对象又可以包含其它对象，如 Range 对象，等等。而 word 的对象模型同 Excel 类 似。

 

图 2 ． 2Exce1 对象模型图

 

 

在 Java 开发中有两套比较有影响的 API 可供使用，一个是 apache 基金会的 POI ，另一个是 Jacob 。 POI 采取分析 office 文档格式的方法进行文件的读写操作，它不需要 0ffice 软件参与，所有是跨平台的，但是它的功能相对薄弱，一些 0ffice 软件的特殊功能不能很好的实现。

 

Jacob 就是 JAVA-COMBridge 的缩写，提供自动化的访问 COM 的功能，也是通过 JNI 功能访问 windows 平台下的 com 组件或者 win32 系统库，采用 COM 接口控制 office 软件，它几乎能操作 0ffice 软件的所有功能，但是它不是跨平台的，依赖 windows 操作系统，并且只提供同 COM 的接口，代码操作非常繁琐，几乎所有的需要发送命令给 COM 接口进行操作，失去了面向对象的优势。为了简化操作，对 Office 的 COM 接口进行了封装，具有非常好的效果，大大降低了编程的难度。在导出生成报表时，采用模板查找替换方法。适合格式多，基于模板导出的情况。

 

 

2 ． 6 ． 6 网络技术

清软英泰 PDM 系统的环境，是一种多介质数据载体和多类型硬件系统形成的异构分布环境，这种环境下的 Internet 网络结构有两种方案：一种是两层网络模型即 C ／ S 模型，它采用 Client 与 Server 实现用户界面处理、业务功能处理、数据处理等功能。一种是三层网络模型即 B ／ S ，它是将用户界面处理、业务功能处理、数据处理这三个子模型相互独立，分别由不同资源代码实现。此时，浏览器成为标准 Client 配置，业务功能处理从 C ／ S 代码中彻底分离出来，由 web 服务器处理，数据处理仍由 Server 实现。

 

 

基于 C ／ S 模式的 FTP 文件传输方式是解决网络环境下，产品数据文件安全的一种机制。当 PDM 系统中需要归档的文件通过 FTP(FileTransferProtoc01) 方式存放到数据服务器上后，客户端只能通过查询 web 服务器上的 FTP 站点才能找到数据文件，数据文件对用户是屏蔽的。

 

 

基于 Web 技术的异地设计、制造结构体系是借助于 Internet ／ Intranet 网络，通过 Client 向 Server 发送 RPC(Remote Procedure Call) 实现调用请求的一种信息传输方式。以目前的技术看，企业广域网建立 B ／ S 结构的网络应用，维护和升级方式简单，成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式 ( 比如 LAN ， WAN ， Internet ／ Intranet 等 ) 访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。

 

 

特别是在 JAVA 这样的跨平台语言出现之后， B ／ S 架构管理软件更是如鱼得水，得到迅猛发展。而富士康集团正是这样的经营模式：一地研发，多地生产。或者多地共同研发，多地共同生产。基于此，本项目也是选择 B ／ S 结构进行 PDM 系统设计的。如图 2 ． 3 所示，电子信息网结构。

 

图 2 ． 3 电子信息网结构

 

 

2 ． 7 本章小结

本章简要的介绍了 PDM 系统的产生背景、定义以及其发展阶段，并基于此，提出了本课题研究的类型。接着说明了系统的主要功能、工作原理以及清软英泰 PDM 系统设计的几个关键技术。为后文的系统设计奠定了理论基础。