0　簡介

　　在一般的PDM系統中，將工程數據的管理通常劃分為兩部分，一是對靜態數據文擋的管理；二是對動態數據設計流程的管理。兩種管理相對獨立，屬于不同的模塊。人為地將產品結構和工作流程割裂，導致對設計過程中產生的文檔進行管理不便，設計過程完成后須花大量的時間和精力對文檔資料進行整理，才能得到為各個部門產生各種BOM視圖的產品結構。這種做法容易出現差錯，而且影響設計、生產的效率。本文提出一種基于產品結構樹的設計流程的管理，能對設計流程實時管理、監控，設計流程結束后自然得到設計產品的產品結構，以實現設計過程對文檔完整和高效地管理。

    1　產品靜態數據的管理模型

　　對于設計過程產生的最終結果——電子文檔，需要按一定的方式組織存儲起來，便于設計人員的查詢、引用和修改。以往的計算機管理軟件通常用文件夾的方式進行管理，這沒有完全反映文檔之間的關系。而且文檔的一些附屬信息沒有表達完整。在工廠中，傳統的設計文檔資料往往以產品及其零部件間關系（例如裝配關系）為線索進行組織管理，有鑒于此，建立一套產品零部件結構的模型，并將文檔與之關聯，形成一個完整的產品結構模型。集中對產品零部件及其描述文檔進行操作和維護。這樣，即便于用戶使用操作，又有利于數據的完整表達和維護，同時方便地為各個部門提供各種BOM視圖。該模型如圖所示，使用面向對象的方法，將產品結構歸納為三個層次：
　　產品模型（Product　Model）：用于描述各種零部件如何組成產品的結構。產品模型體現的是零部件之間的所有可能的裝配關系，它描述零部件間的最抽象的關系。
　　產品配置（Product　Configuration）：它是排列互斥條件的而有具體版本的零部件組成產品的結構，它描述了產品結構中使用的設計歷史變遷有關零部件中所有下級零部件、這些零部件的版本以及相關文檔；
　　材料清單（Bill　of　Material）：實例化的零部件組成的產品結構，它既是可以用于指導生產的明細表，又是建立文檔與零部件關系結構骨架。材料清單可以以圖形和表格兩種形式體現。
　　產品結構管理的三層模型：

 

▲　圖　1

　　結合當前操作系統流行的界面方式，系統左邊顯示配置或材料清單（BOM）樹，右邊顯示相關文檔。文檔可以是各種類型的文件，通過不同的應用程序激活并編輯它們。

    2　產品動態數據的管理模型

　　設計過程是一個動態變化的過程，從并行工程角度來講，設計活動只有細化到可操作的程度，才可能并行展開工作。從優化的角度來講，設計活動又是不斷反復，不斷前進的過程。每項設計活動可以看作一項任務，用戶在使用系統過程中需要按時完成的一系列活動都可稱為任務。針對不同的視角，引入兩個概念對工作流程加以描述：
　　任務流：任務從創建到不斷細化再到完成的全過程，將具體的工作分解后在適當的時間下達給適當的人，使工作能夠按時完成。這是從并行工程角度分析設計過程，這種不確定型類型的流程特點是很少具有回滾等異常操作，但在流程的邏輯執行過程中可能發行變化，任務先后關系定義較松散，要求人為調度、控制較多，工作流程管理系統提供輔助監控能力。
　　工作流：文檔從創建到不斷反復優化改進再到歸檔的全過程，由若干步驟組成，這些步驟構成一個有向圖，前后有固定的時序邏輯。這主要是從設計優化角度分析設計過程。這類工作流程管理多為確定型，在流程的時序邏輯執行過程中很少發行變化，但回滾等異常操作較多，對執行的可靠性要求高，要求工作流程管理系統的調度、監控能力強。#p#分頁標題#e#
　　需要說明的是，這里定義的工作流與工作流管理聯盟（workflow　management　coalition）提出的工作流有所差別，該聯盟是把經營過程中由計算機系統自動執行的那部分稱為工作流。實際上是指工作流程管理系統控制其執行的所有過程，其應該包含了上述的任務流和工作流。
　　任務流作為設計活動的一個不斷細化過程，細化到什么粒度值得探討，細化到對設計過程的最小操作對象——文檔的操作是恰當的。這樣劃分一是因為任務流的特點是細化任務，反復優化的過程較少，這也是對流程管理引入兩個概念的原因之一；第二條理由與建立產品結構樹有關，將在后文詳細敘述。
　　工作流除了體現設計過程中文檔在不斷接近完成過程中改進、優化的過程，同時包涵了對文檔操作步驟進一步的細化工作，也是一種分解任務的過程，當然也支持對文檔工作步驟的串行、并行操作。
　　無論是任務流，還是工作流，實質上都是信息的處理和流動過程。這些信息根據不同的作用可分為三類，應用信息作為設計過程這條流水線上的主體，是設計活動的操作對象，也是設計活動所追求的結果；控制信息則是系統用來控制流程中實例的狀態和工作方式；關聯信息則由用戶定義設計流程中應用信息的數據流向或流動的判斷條件。PDM系統中流程管理主要集中在控制信息和關聯信息的表達和處理，而將應用信息的處理交給各種應用程序去完成。任何一個工作流程都包括一組活動及它們的相互關系，還包括過程及活動的啟動和終止條件，以及對活動的描述。

    3　基于產品結構的流程管理模型

　　任何一項設計任務離不開設計目標、設計對象和設計人員三項要素，所有的設計活動都是圍繞這三項要素展開和進行的。從產品設計全生命周期考慮，建立一套基于產品結構的流程管理模型，在完成設計任務的同時，完成對產品結構的管理，實現設計、制造工作管理的高效、統一和優化。
　　（1）　主要設計思想
　　產品設計過程中，任務的分解過程可以看作產品結構生成的過程，隨著任務的不斷細化，產品結構樹也在不斷生長，當任務完成提交后，產品結構（BOM樹）也就完成了。將設計流程中的有用信息提取出來，加以抽象提煉，便可得到一棵完整的產品結構樹。
　　（2）　進行步驟
　　對于新產品的設計、總任務的創建意味著產品結構根節點的生成，任務的不斷細化代表新節點（主要是零部件）的生成，每一個新節點生成后，可以進一步細化，分解成子任務，即產生了節點。任務流動過程中帶有應用、控制和關聯信息，與之對應的實例就是各種文檔及文檔附加屬性和任務狀態。
　　分布在各個節點上的多個任務流引擎一起組成完整的工作流程服務，每個任務流引擎負責本節點上所有用戶及應用的任務流相關任務管理。它們間的通訊、協調是由客戶／服務器方式實現的。實際中，設計人員接受任務后，作為該任務節點的負責人，需要完成兩方面的工作，一是進一步細化設計任務，生成產品結構樹的一個分枝并加以維護，二是創建相關文檔及其工作流，并將文檔與產品結構相關聯。當任務分解到對文檔的操作后，BOM樹的框架就完成了，系統根據產品結構樹的葉節點負責人和子節點負責人制定相應的文檔工作流步驟和對任務的分解，將對文檔的每一步操作和任務細化所需的應用數據在正確時間傳送給正確的設計人員。傳送方式可以使用郵件系統，將任務信息和需設計的文檔一起傳送給設計者。對于葉節點，當對應文檔經過一系列的設計、審批、修改、優化直到正式提交后，該葉點的任務就告完成。對于子節點，只有其下級子節點和本身對應的文檔同時完成，該節點任務方告完成。這樣，由下至上在完成設計流程的同時形成一棵BOM樹。#p#分頁標題#e#
　　需要指出的是，BOM樹節點與任務葉節點并非一一對應，實際上是一對多的關系，即一個零部件節點可能細分出多份文檔，產生多個子任務。而一項任務可以對多份文檔執行同一流程的操作。正是因為任務與BOM樹節點存在對應關系，所以進行任務流活動所針對的最小單位是文檔，而并非文檔對應的工作流的某個步驟。將設計過程中大量的反復修改、優化和有固定時序邏輯的工作放在文檔工作流里進行，盡量減少這種頻繁回滾過程對產品結構樹的產生不穩定的影響，另一方面避免工作流固定時序邏輯束縛任務的分解和產品結構的建立，因局部的受阻導致整個設計工作的停頓。
　　流程管理與產品結構關系如下圖所示：

▲　圖　2

　　設計工作是一個富有創造性的工作，設計文檔提交發布后仍然可能有著大量的數據修改，本模型采用工程變更方式對已提交的文檔及相關零部件進行修改，這種變更需經歷變更請求、變更執行、變更發布三個階段。另外，系統還提供對工程變更更進行跟蹤記錄的功能，避免對發布的文檔隨意修改。以實現數據管理的統一性和安全性。
　　產品設計完成提交以后，如果該產品存在改進設計，可以在BOM樹的基礎上進一步豐富產品結構樹，利用零部件的版本記錄產品設計發展的歷史和可選方案，再經歷一遍任務流的活動便可得到產品配置樹，得到層次的提升。
　　對于進行系列化產品生產的企業，可以進行更高層次的抽象、歸納，但是此項工作需要人工與計算機交互式進行，在產品配置樹的基礎上，根據該系列化產品可能情況建立一棵有抽象意義節點的產品結構樹來，再通過拷貝或引用關系將產品配置節點添加上去，形成完整的產品結構樹。以后的改型或改進設計都可以在產品模型或配置的基礎上進行。從而充分利用已有設計成果，提高設計生命周期的文檔管理，縮短設計周期。
　　本系統提供建立三層模型的工具，企業在什么層次上管理自己的設計文檔，則可根據具體情況而定。

    4　系統模型的應用的進一步思考

　　近幾年來，人工智能技術特別是專家系統獲得了較大發展。如果能夠引入知識庫和推理機并與產品結構相結合，那么當產品模型建立以后，通過人工交互式輸入約束條件，便可實現一定程度上的自行設計，這特別適合用于生產系列化產品的企業，其設計效率的提高是相當可觀的。隨著我國企業機構的改革和設計人員的重組，一種以工程項目為核心的設計管理方式正在悄然興起，緊緊圍繞項目，將跨部門、科室的人員組織在一起，實行人、財、物的統一管理和統一調度，以期達到最佳的效果。如何進一步發展、提升系統模型以支持這種管理方式值得研究。世紀之交，以網絡通訊為基礎的信息技術正給傳統的企業帶來巨大沖擊，國外發達國家逐漸出現異地設計、異地制造等新型管理生產方式，作為PDM軟件，提供基于Internet／Intranet的產品信息查詢和修改將有利于企業集團的資源配置，大大提高設計、生產能力。

    5　實際情況及討論

　　本系統得到國家863項目基金的資助，開發出了INTEPDM3．0原型系統，并在此基礎上在江西省江鈴汽車集團進行實施。實際中使用中對于建模人員的素質要求較高，構建產品結構設計人員不僅要熟悉企業產品狀況，而且對計算機及其管理要有一定知識。特別是要建立較高層次的產品模型，需掌握面向對象的抽象方法。企業設計人員對這種層層下達任務，逐級提交的工作模式要有一個適應過程。#p#分頁標題#e#

    6　結束語

　　提供支持平臺，對產品設計活動全生命周期管理，正是PDM系統所追求的目標，通過將一套完整產品結構樹與流程管理緊密結合，實現對設計數據全生命周期的管理是完全可能的。這將大大提高和增強設計信息表達的完整性和使用的高效性。有著良好的應用前景。如果能引入專家系統，將能使系統效率倍增；在計算機網絡通訊方面，支持基于Web瀏覽器的多重體系結構則是PDM系統的發展趨勢。