PDM中数据管理模型的研究

    产品数据管理（PDM）是IT的一个新领域，它广泛应用于机械行业、电子行业、化工行业、医药行业等，在近几年来具有越来越重要的战略意义。PDM是一种面向对象的信息系统，它将所有的信息定义为对象，如文档、工程图、关系、过程和项目等。PDM利用这些对象在产品开发过程中逐步建立产品信息和开发过程模型来完成技术信息管理的方法。所以在PDM的实施中，最关键的一步就是业务模型的建立。
    建立数据管理模型用到面向对象的建模技术。对象是一个封装了数据和操作的实体，数据描述了对象的状态，操作反映了对象与外界的接口形式，标识用来和其它的对象进行区分。模型是人们为了研究和解决客观世界中存在的种种问题而对客观现实经过思维抽象后用文字、图表、符号、关系式以及实体模型描述所认识到的客观对象的一种简化的表示形式。
    PDM中建立业务模型时，确定所有的数据对象及其属性是建模的基本工作，此外还要对对象关系进行定义，这些是企业中产品数据和生产数据的信息载体。数据是随着产品开发过程而逐步产生和完善的，产品开发过程中的每个活动都可以抽象为在具有一定输入数据后经计算、分析和转换产生响应的输出数据，这些可以抽象为过程管理。所以数据管理模型一般包括数据对象管理模型、关系对象管理模型和过程管理模型三个部分。

    二．数据对象的管理模型

    对于大多数企业来说，需要使用许多不同的计算机系统（主机、工作站、PC机等）和不同的计算机软件来产生产品整个生命周期内所需的各种数据，而这些计算机系统和软件还有可能建立在不同的网络体系上。在这种情况下，如何确保这些数据总是最新的和正确的，并且使这些数据能在整个企业的范围内得到充分的共享，同时还要保证数据免遭有意的或无意的破坏，这些都是数据对象管理中需要解决的问题。
    可以将产品信息抽象为被管数据类，它包括业务对象和数据对象。业务对象是企业业务过程中用到的一些对象的抽象，都是企业业务人员所熟悉的对象，包括文档、零部件等，多为数据记录型。数据对象概括了企业中出现的通用产品数据具体对象，包括零部件和文档的属性页，以及与零部件对应的文件。对这些业务对象和数据对象进行管理和组织涉及到的人员、项目、电子仓库等抽象为组织对象。如图1所示为PDM的被管数据类分级模型，图2所示为组织对象类分级模型。
    产品信息对象的管理包括对象的属性、对象的操作和对象的生命周期管理等。对象的属性是从数据对象中抽象出来的用于分类和归档数据对象的信息，如工程图的作者、版本号、格式等。对象的操作是应用于对象的或被对象使用的一种功能或转换，如人员组织对工程图的访问权限、工程图的签入和签出、工程图状态的改变等。与对象相对应的文件具有一定的格式和储存区，对象能够存贮任何应用软件产生的应用文件，如CAD文件可以放置到一个CAD图形对象之中。对象在其生命周期中要发生许多变化，如版本（数据内容）、数据的所有权、访问权限、存储位置等，在生命周期的不同阶段，对这些变化有不同的控制要求。例如在工程图的生命周期中，设计状态是唯一可以修改工程图的状态，当设计者认为该零件图已经完成，可以将其提交，工程图进入待检状态，相关的校对人员、标准检查人员将收到通知，并暂时获得对该工程图的所有权，以便对数据进行检查，如果通过检查，工程图进入待批状态，否则被退回到设计状态。处于已检状态的零件图经审批通过后进入批准状态。如果需要对处于批准状态的零件图进行更改，那么就要产生一个新的修订版本，该版本将继续从设计状态开始进入新一轮的生命周期循环。
    在对象生命周期图中，状态间的变迁通过对对象的提交操作被激活，并可以受多个签字活动控制。如状态变迁上没有定义签字活动，被提交的对象自动进入下一个状态。对于定义了签字活动的状态变迁，只有签字同意后，才能发生状态变迁，否则对象维持在当前状态或被退回到指定的状态。产品信息对象的管理模型如图3所示。#p#分页标题#e#

   三．关系对象的管理模型
   
    当今技术复杂的产品包含有大量的零部件，一个零部件的变化可能会影响许多的其它的零部件和相关的文档。而且在产品开发过程中信息流都是多向的，如市场部门的信息流向产品计划部门，然后到设计部门；设计部门、生产部门和技术支持部门并行工作，遇到的问题反馈给设计部门；购买信息和设计数据信息流向供应商和合作伙伴；产品成本信息流向财政部门。所以大量的产品信息都是相关的，各部分信息内容和状态的变化都会对整个产品的开发过程带来影响，就很有必要建立数据对象间的联系，一个数据对象的变化能够通过联系反映在与之相关的数据对象上来。实际环境中涉及的关系，如零件和文档的依赖关系、零件间的互换关系、部件和子零部件间的装配关系等。在面向对象的PDM系统中，关系同样被作为对象进行处理，对象之间或对象类之间存在的联系定义为关系对象。
    1.  对关系对象的描述可以包括以下信息：
    (1) 关系对象有方向性，它有起始点和终止点，起始点和终止点可以分别有1个或多个数据对象。
    (2) 关系对象连接的双方可以属于相同的对象类，也可以属于不同的对象类。关系对象的双方都有各自的含义。例如，一个部件和一个零件之间的联系可以表达为：部件具有零件；反之该联系也可以表达为：零件属于部件。
    (3) 关系对象具有属性，如数量、单位及有效日期等。
    (4) 关系双方存在基数比，基数是指处于关系一端的数据对象可以含有该关系的数目。关系对象的基数比有一对一（1:1）、一对多（1:N）、多对多（M:N）三种。例如：部件和零件的关系是M:N关系，因为一个部件可具有多个不同的零件，而一个零件可能属于多个不同的部件。
    (5) 关系对象具有关系修订规则，即如果关系对象中的一方经过修订，该规则决定如何维护原有的关系，有四种规则可以选择即不变规则、替换规则和复制规则，如下图所示。

    2． 关系对象的分类

    关系对象类包括平行关系类和层次关系类。

    (1) 平行关系类
    平行关系指关系双方平等，反映了对象之间的对等关系或客户-供应者关系。平行关系包括依赖关系、版本关系和互换关系等。依赖关系建立在不同对象类之间，如果将源对象作为引用对象，那么从源对象导出的目标对象就为依赖对象。在产品设计时，产品零部件对象与其各自的文档对象的联系就是一种依赖关系。版本关系建立在对象之间，版本是对象的不同形式，版本关系用来描述产品开发过程中对象的动态变化。互换关系建立在对象之间，表示产品零部件之间可以相互替换。

    (2) 层次关系类
    层次关系包括继承关系和聚合关系。继承关系描述对象类之间的包容和继承的关系，子类继承了父类的数据定义和方法，子类间存在相斥或相交的约束关系。继承关系又可分为单继承和多继承。聚合关系表示了对象间部分与整体的层次关系，这种关系的对象有元件和组合体之分。在聚合关系中，从整体对象可以导航到它的组成部分的对象。

    四．过程管理模型

    过程管理用来定义和控制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物和数据的活动。产品开发过程建模是指对产品开发过程进行描述、分析和重组，其目的是对产品开发过程进行优化，一个优化的过程意味着准时的信息传递、合理的资源配置以及高效的团队组织。产品开发过程建模是管理和控制产品开发过程的前提条件。产品开发过程模型涉及产品开发活动、组织、信息、资源等各个方面。#p#分页标题#e#
    PDM中过程管理的对象主要是创建、修改数字化产品信息的产品开发过程，过程管理需要和数据管理集成。数据管理是指对产品信息的管理，过程管理是指对产品信息的生成过程进行管理和控制，数据和过程是产品开发过程中相互联系、不可分割的两个方面。PDM的过程管理包括数据对象的生命周期管理和工作流程管理，两者可以统一为项目管理。对数据对象生命周期的管理包括保留和跟踪产品从概念设计、产品开发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录，以及定义产品从一个状态转换到另一个状态时必须经过的处理步骤。工作流程管理主要是对企业中面向项目组的业务流程进行协调和控制，并确保在此期间形成的产品数据的安全性。工作流程管理将一个任务划分为若干个子任务，同时对每个任务分配相应的人员和资源，每个子任务的完成都包括设计、提交、审批等步骤，才能最终发布。图6描述了过程管理的分级模型，任务类抽象了过程管理中的所有业务对象。项目是为了开发和制造某个产品或提供某项服务所组成的临时性组织。项目管理中的产品开发、定单处理、变型设计以及一些临时的活动如虚拟企业等都可以作为工作流程管理的对象。

    项目管理包括两个方面，其一是项目组织，即根据项目的特点和项目计划，围绕项目合理组织项目中的人员，并有效管理项目中的各种资源和数据。项目管理是过程管理和数据管理的集成，项目管理能够对对象类模型进行处理。项目包括所有用来进行项目描述和项目控制的数据，如产品文件夹、项目文件夹和项目组。产品文件夹中存放着产品信息描述，随着项目的进展，越来越多的产品技术文档被存放进来。项目文件夹中存放着项目描述信息，以及项目执行过程中产生的各种资料，如项目说明、过程计划和状态报告等。项目任务中的每个子任务都对应一个相应的工作流，每个过程都有一个项目小组完成，可以根据需要给项目小组中的成员分配相应的活动。其二是项目控制，即围绕项目跟踪其进度，掌握各项工作现状，以便进行适当的资源分配和进度调整。对工作流的协调需要参考各个子任务的项目日历，项目负责人必须用一个计划管理系统明确规定每个活动的开工和完工时间。
    实施项目管理时，依据产品结构定义任务结构，任务结构将项目中所需执行的工作划分成层次式的子任务。针对项目的要求定义相关的角色，再将有关的人员进行分组，建立用户/用户组与角色间的关系。针对角色规定其任务和职责，赋予相应的操作权限。同时对项目的跟踪要借助于一定的管理手段。

    五．总结

    本文重点对产品数据和开发过程的管理模型进行了研究。利用面向对象的分析和建模方法，系统地建立了产品数据的对象管理模型；分析并建立了关系对象管理模型；针对PDM中过程管理和数据管理集成问题，提出了项目管理的框架模型。