邵 煉，仲梁維，袁坤坤，張 洋

(上海理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 200093)

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的普及和應(yīng)用，在機(jī)械制造企業(yè)中出現(xiàn)了越來越多的機(jī)械產(chǎn)品電子數(shù)據(jù)和電子圖檔等，眾多企業(yè)在他們生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，但由于企業(yè)內(nèi)部各部門和各系統(tǒng)之間信息不能充分共享，從而出現(xiàn)了，如產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件傳遞滯后、產(chǎn)品信息不統(tǒng)一和管理產(chǎn)品圖檔信息困難等等，這已然成為企業(yè)進(jìn)程信息化的阻礙［1］。因此，PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)的發(fā)展和應(yīng)用，已成為解決上述問題的主流技術(shù)，其主要是以企業(yè)產(chǎn)品對象為核心的信息管理及技術(shù)，通常可分為3 個(gè)層次，即圖檔信息的管理、部門間的管理、企業(yè)間的管理。圖檔管理系統(tǒng)是企業(yè)PDM基礎(chǔ)的功能，許多中小企業(yè)的圖檔管理現(xiàn)狀為:1)陳舊的圖檔資料管理模式。2)較低的圖檔文件保密性和安全性。3)圖檔信息的查詢效率低;4)大型PDM產(chǎn)品與其企業(yè)自身實(shí)際流程不相符，且價(jià)格昂貴，實(shí)現(xiàn)周期長。因此，對圖檔管理信息的研究，實(shí)現(xiàn)適合中小型企業(yè)的圖檔管理系統(tǒng)尤顯重要［2］。

1 PDM

1.1 PDM 的基本概念

PDM 是用于管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息和相關(guān)過程的技術(shù)。與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息包括:零部件信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD 文檔、掃描圖像、審批信息等;與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程，包括過程的定義與監(jiān)控。因而，其管理的是整個(gè)產(chǎn)品生命周期的所有產(chǎn)品信息，通過技術(shù)信息和管理信息的集成，構(gòu)成企業(yè)整個(gè)產(chǎn)品生命周期的應(yīng)用平臺(tái)［3］。隨著新技術(shù)的發(fā)展，PDM 將會(huì)在其產(chǎn)品生命周期的角色上更富拓展性。一個(gè)成熟的PDM 會(huì)更加全強(qiáng)調(diào)全局信息共享的觀點(diǎn)，擴(kuò)大產(chǎn)品開發(fā)建模的含義，范圍已包括資源配置、生產(chǎn)制造、計(jì)劃調(diào)度、采購銷售、市場開發(fā)等各方面。其為不同地點(diǎn)、不同部門的人員營造了一個(gè)虛擬協(xié)同工作環(huán)境，使其可以在同一數(shù)字化的產(chǎn)品模型上一起工作充分提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品生命周期。

1.2 PDM 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

隨著Web 技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，PDM 體系結(jié)構(gòu)日趨先進(jìn)。PDM 系統(tǒng)與應(yīng)用軟件的集成能力不斷增強(qiáng)，核心功能圖文檔管理、工作流和過程管理不斷豐富和發(fā)展。目前主流的PDM 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示，整體分為4 層:底層數(shù)據(jù)支持層、面向?qū)ο蟮姆?wù)層、系統(tǒng)應(yīng)用功能層和用戶界面管理［4］。

圖1 PDM 結(jié)構(gòu)體系

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)支持

本產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)的方式，可大幅提高系統(tǒng)的易用性和可維護(hù)性。該系統(tǒng)布置在Web服務(wù)器上運(yùn)行，可通過Web 瀏覽器訪問，采用Apache Tomcat 6 配置，Myeclipse 8.5 作為開發(fā)工具，系統(tǒng)前臺(tái)采用jsp 和JavaScript 語言進(jìn)行編寫。系統(tǒng)采用基于MVC 模式的SSH2(Struct2，Spring，Hibernate)與jBPM的組合框架。SSH2 包含Struct2，Spring，Hibernate 這3個(gè)框架，該框架架構(gòu)分工明細(xì)，層次清晰并支持多種主機(jī)類型，多操作系統(tǒng)和多數(shù)據(jù)庫。Struts2 負(fù)責(zé)表現(xiàn)層的管理，Spring 負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)邏輯，Hibernate 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的持久化操作。jBPM 框架負(fù)責(zé)管理業(yè)務(wù)流程，提供了流程定義、流程部署、流程執(zhí)行、流程管理的功能，其不綁定實(shí)現(xiàn)自身的客戶端，可通過Spring 中間組件集成到SSH 框架［5］。系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能需求設(shè)計(jì)

圖檔管理系統(tǒng)是企業(yè)PDM 系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，能準(zhǔn)確地保存產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的圖形文件和文檔信息。圖檔管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

在系統(tǒng)功能需求分析基礎(chǔ)上，可將圖檔管理系統(tǒng)分為4 個(gè)模塊，分別是:產(chǎn)品電子圖檔管理、產(chǎn)品藍(lán)圖管理、產(chǎn)品蠟底圖管理、系統(tǒng)用戶管理。各模塊的功能設(shè)計(jì)如下:

產(chǎn)品電子圖檔管理模塊采用以產(chǎn)品為主線，對產(chǎn)品相關(guān)的電子設(shè)計(jì)圖檔、電子工藝文件、設(shè)計(jì)修改單等信息進(jìn)行管理，并通過產(chǎn)品圖號(hào)和零部件圖號(hào)與BOM系統(tǒng)聯(lián)系?？梢詫?shí)現(xiàn)對產(chǎn)品圖檔的基本增刪改查操作以及圖檔的版本控制和導(dǎo)出功能。

產(chǎn)品藍(lán)圖管理模塊主要針對藍(lán)圖基礎(chǔ)信息管理，分為3 個(gè)部分:一部分主要對產(chǎn)品藍(lán)圖的基本信息進(jìn)行管理;另一部分是對產(chǎn)品藍(lán)圖的借閱與歸還進(jìn)行管理;最后一部分通過導(dǎo)入外協(xié)產(chǎn)品明細(xì)來檢測外協(xié)產(chǎn)品的缺失信息。

產(chǎn)品蠟底圖管理模塊和藍(lán)圖模塊類似，也分為3個(gè)子模塊:一部分是對產(chǎn)品蠟底圖的基本信息進(jìn)行管理;另外一部分是對產(chǎn)品蠟底圖的借閱和歸還管理;最后一部分是通過與BOM 系統(tǒng)聯(lián)系檢測產(chǎn)品蠟底圖紙的存在情況。

系統(tǒng)用戶管理模塊是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品圖檔的安全訪問，針對系統(tǒng)的用戶進(jìn)行權(quán)限的管理，該模塊由3 個(gè)子模塊組成:包括圖檔系統(tǒng)訪問角色的管理、圖檔訪問權(quán)限設(shè)置管理和圖檔訪問用戶管理。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

該機(jī)械產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)采用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫名稱為db_DrawingSystem［6］。本系統(tǒng)的E－R 圖模型如圖4 所示，由圖可知，該圖檔管理系統(tǒng)的實(shí)體包括系統(tǒng)管理員、設(shè)計(jì)人員、電子圖檔管理員、蠟底圖管理員、藍(lán)圖管理員等。

圖4 數(shù)據(jù)庫E－R 圖

2.4 用戶權(quán)限分析

產(chǎn)品的圖檔是企業(yè)的核心所在，各個(gè)操作人員對在該系統(tǒng)中應(yīng)賦予各自職責(zé)的權(quán)利。本系統(tǒng)采用RBAC(Role Based Access Control)訪問控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限管理［7］，其主要思想就是通過使用角色的概念來解決權(quán)限分配的問題，具體的控制示意圖如圖5所示。

圖5 用戶權(quán)限控制示意圖

產(chǎn)品圖檔訪問權(quán)限控制對于機(jī)械產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)安全是重要部分，其確保系統(tǒng)不同的角色只能擁有系統(tǒng)賦予其的權(quán)限，從而保證機(jī)械產(chǎn)品圖檔信息的安全。圖5 表示了機(jī)械產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)中一個(gè)執(zhí)行活動(dòng)規(guī)則處理的流程圖。產(chǎn)品圖檔訪問權(quán)限管理主要由規(guī)則、條件以及規(guī)則處理器組成。規(guī)則一般是通過一些簡單或組合的條件組成的集合，然后通過規(guī)則處理器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行鑒別。若滿足條件，則表明該用戶可進(jìn)行下一步操作;若不滿足規(guī)則處理器的條件，則該用戶不能進(jìn)行下一步操作，流程就此終結(jié)［8］。

圖6 用戶權(quán)限流程圖

2.5 圖檔管理的基本業(yè)務(wù)流程

根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行快速調(diào)整的現(xiàn)代協(xié)同管理模式，是一種對應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)線的制造方式，完全基于業(yè)務(wù)流程的管理模式?；赑DM 理念的圖檔管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了圖紙從設(shè)計(jì)、審核、入庫、歸檔、下發(fā)等一系列操作流程，在不同階段，其為各個(gè)階段的子模塊輸入對應(yīng)的信息，且對各個(gè)子模塊接收到的信息進(jìn)行及時(shí)的反饋，以確保系統(tǒng)對圖紙的可控制性，這可大幅提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，使各個(gè)部門之間分工明確，協(xié)同合作［9］。

由圖所示，通過運(yùn)用協(xié)同管理模式圖檔信息在嚴(yán)格的流程控制下，各個(gè)階段不同的人員有對其進(jìn)行不同操作的權(quán)限，以確保圖檔信息的統(tǒng)一性和安全性，同時(shí)各個(gè)模塊之間可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

圖7 圖檔管理系統(tǒng)流程圖

2.6 系統(tǒng)程序?qū)嵗?yàn)證

A 公司為國內(nèi)某電機(jī)制造企業(yè)，從事系列電機(jī)和非標(biāo)定制電機(jī)的制造，擁有多種系列產(chǎn)品，規(guī)格不同的電機(jī)產(chǎn)品達(dá)數(shù)千種。目前，該系統(tǒng)已正式投入使用，在實(shí)際運(yùn)行過程中與公司現(xiàn)有的系統(tǒng)有良好的兼容性，實(shí)現(xiàn)了公司各個(gè)部門之間的數(shù)據(jù)共享，確保信息準(zhǔn)確。在公司業(yè)務(wù)方面，該系統(tǒng)輔助企業(yè)增強(qiáng)對產(chǎn)品圖紙的管控能力，支持生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門，圖檔管理部門對實(shí)際生產(chǎn)的快速響應(yīng)，提高了整體企業(yè)生產(chǎn)制造效率。

圖8 A 公司圖檔管理系統(tǒng)部分界面

3 結(jié)束語

在企業(yè)信息化過程中，產(chǎn)品的圖檔管理是PDM 系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，主要管理和有效利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)中圖形文件和相關(guān)文檔信息。本文在針對當(dāng)前中小型企業(yè)存在的圖檔管理問題，構(gòu)建了基于PDM 的圖檔管理系統(tǒng)的總體框架，提出了面向?qū)ο骔eb 技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)的研究內(nèi)容與實(shí)施方案。在分析機(jī)械產(chǎn)品圖檔管理系統(tǒng)與制造自動(dòng)化關(guān)系后，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模塊，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品電子圖檔，產(chǎn)品蠟底圖和藍(lán)圖管理，產(chǎn)品紙質(zhì)圖檔的借閱管理，產(chǎn)品圖檔的版本管理和產(chǎn)品圖檔的安全與控制訪問，另外還提供了檢測產(chǎn)品蠟底圖存在和外協(xié)產(chǎn)品藍(lán)圖存在檢查功能，對企業(yè)的圖檔進(jìn)行了規(guī)范化管理，完成了工程信息管理和圖檔管理的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享和集成，對提高企業(yè)圖檔管理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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