1. 引言

　　在客車(chē)制造企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，許多企業(yè)利用cad/cae/cam/capp等技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了整車(chē)的數(shù)字化定義、整車(chē)結(jié)構(gòu)的模擬和優(yōu)化分析，極大地提高了客車(chē)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)速度。但是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中設(shè)計(jì)部門(mén)和工藝部門(mén)也逐漸積累起了數(shù)量龐大的、以電子形式存在的圖紙和文檔。這些圖紙和文檔的共享程度低、數(shù)據(jù)傳遞速度慢、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)難以集成、數(shù)據(jù)的管理水平落后，這直接導(dǎo)致了研發(fā)中一些失誤，制約了企業(yè)進(jìn)一步縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該企業(yè)決定采用PDM來(lái)對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行有效的組織和管理，通過(guò)PDM的實(shí)施來(lái)構(gòu)造一個(gè)企業(yè)信息共享的環(huán)境。

　　PDM以產(chǎn)品為中心，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把企業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程集成起來(lái)統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，為工程技術(shù)人員提供一個(gè)協(xié)同工作的環(huán)境。目前，PDM已成為企業(yè)降低成本、縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期、準(zhǔn)確的捕捉市場(chǎng)、提升客戶的滿意度的重要工具，成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

　　２. 主要問(wèn)題的分析與解決

　　PDM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程。必須要考慮到被實(shí)施企業(yè)的實(shí)際特點(diǎn)，結(jié)合該企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)、經(jīng)營(yíng)模式和現(xiàn)有的、可實(shí)施的計(jì)算機(jī)技術(shù)，從PDM的基本思想入手，建立企業(yè)PDM系統(tǒng)的基本框架，然后在此基礎(chǔ)上分階段的實(shí)施具體工作。

　　2.1. 對(duì)客車(chē)產(chǎn)品和其開(kāi)發(fā)流程的特點(diǎn)進(jìn)行分析

　　相對(duì)于其它產(chǎn)品，客車(chē)產(chǎn)品以下特點(diǎn)：

　　1. 客車(chē)產(chǎn)品特點(diǎn)

　　1) 客車(chē)產(chǎn)品零部件種類(lèi)多，數(shù)量多；集成化、模塊化程度更高，例如作為一般汽車(chē)制造企業(yè)所專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、變速操縱系統(tǒng)等被整合成一個(gè)底盤(pán)系統(tǒng)，作為了整車(chē)中的一個(gè)組件。

　　2) 客車(chē)產(chǎn)品種類(lèi)多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化多，同樣一種大類(lèi)的客車(chē)(主參數(shù)為車(chē)輛的長(zhǎng)度)，根據(jù)用戶的需要會(huì)衍生出普通型、豪華型、城市客車(chē)等系列車(chē)型，相應(yīng)的動(dòng)力系統(tǒng)、內(nèi)部飾件和空調(diào)系統(tǒng)等也會(huì)有變化。

　　3) 大部分客車(chē)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)屬于小批量生產(chǎn)，還有部分產(chǎn)品是按照用戶需求單臺(tái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)。但同時(shí)它又是一種系列化的產(chǎn)品，可以充分利用原有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，減少新開(kāi)發(fā)的工作量

　　4) 客車(chē)產(chǎn)品的技術(shù)更新快，對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用要求高，同時(shí)作為一種和人民生命安全有緊密聯(lián)系的產(chǎn)品，國(guó)家對(duì)客車(chē)產(chǎn)品的安全性、環(huán)保性也有嚴(yán)格的規(guī)定。如國(guó)家就強(qiáng)制要求總質(zhì)量超過(guò)12噸的客車(chē)必須安裝abs系統(tǒng)。

　　2 客車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的特點(diǎn)

　　1) 層次性強(qiáng)，層次間數(shù)據(jù)交流量大 客車(chē)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、外形工業(yè)設(shè)計(jì)、總體布置、零部件設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等層次分明。上一層的設(shè)計(jì)必須兼顧考慮下一層，而但下一層設(shè)計(jì)完成時(shí)又需要返回上一層去檢查工藝性以及匹配性。

　　2) 繼承性強(qiáng) 目前的情況下，在一個(gè)新的客車(chē)產(chǎn)品中，超過(guò)90％的零件和工藝技術(shù)是通過(guò)繼承和吸收以往的技術(shù)資料得到的，真正的完全的創(chuàng)新不到10％。在同種型號(hào)的客車(chē)車(chē)型之間零部件的借用非常普遍，

　　3) 涉及學(xué)科眾多 客車(chē)設(shè)計(jì)涉及汽車(chē)、機(jī)械、電氣、液壓和氣動(dòng)、動(dòng)力、人機(jī)工程等，所產(chǎn)生的與產(chǎn)品相關(guān)的文檔類(lèi)型也很多。

　　4) 客車(chē)產(chǎn)品更新快，用戶的需求多樣化，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期短。

　　3 客車(chē)產(chǎn)品文檔類(lèi)型

　　1) 文本文件：描述產(chǎn)品性能的、以文字描述為主的文件。如設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等。
　　2) 數(shù)據(jù)文件：描述產(chǎn)品的以數(shù)據(jù)為主的文件。如三坐標(biāo)測(cè)量報(bào)告、有限元分析文件、nc加工代碼文件等。
　　3) 圖形文件：描述產(chǎn)品及其零部件的二維、三維圖等由cad繪圖軟件生成的文件。
　　4) 表格文件：描述具有類(lèi)似屬性的零部件和結(jié)構(gòu)關(guān)系。如材料明細(xì)表(bom)。
　　5) 多媒體文件：為了某種特殊用途，為了方便用戶生成的聲音文件、視頻效果圖等。

　　2.2 確定企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式和流程

　　不同的企業(yè)其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方式和流程是不同的，同一個(gè)企業(yè)對(duì)不同的產(chǎn)品其也有不同的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式和流程。清楚地了解企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方式和流程是十分重要的。目前在客車(chē)行業(yè)主要有以下幾種開(kāi)發(fā)方式：

         可以看到，不同的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程造成的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)的容量是不同的，在第一種設(shè)計(jì)方式中，參與的人員和這些人員相應(yīng)的角色都比較簡(jiǎn)單，PDM中的產(chǎn)品文檔類(lèi)型也相應(yīng)較簡(jiǎn)單，而第三中設(shè)計(jì)方式就要多的多了，在數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)之前，開(kāi)發(fā)人員必須清楚地知道被實(shí)施企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方式和流程，才能保證數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)符合企業(yè)的需求。所以必須在PDM的項(xiàng)目規(guī)劃階段進(jìn)行這方面的調(diào)研工作。

圖1 被實(shí)施企業(yè)客車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的流程

　　3. 系統(tǒng)功能需求分析及需求分析模型建立

　　需求分析是PDM規(guī)劃實(shí)施中非常重要的階段。需求分析的好壞直接影響系統(tǒng)今后運(yùn)行的成敗。PDM系統(tǒng)在企業(yè)中的實(shí)施目標(biāo)可分為大小兩種：

　　大目標(biāo)：將PDM作為集成平臺(tái)或集成框架，在cims、并行工程等復(fù)雜大系統(tǒng)中，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、計(jì)劃、銷(xiāo)售、維護(hù)等環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全生命周期進(jìn)行管理。

　　小目標(biāo)：僅指在產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)中管理相關(guān)的數(shù)據(jù)及相關(guān)的過(guò)程。

　　經(jīng)過(guò)調(diào)研和與企業(yè)相關(guān)人員的協(xié)商，該企業(yè)希望在客車(chē)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中管理相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝等數(shù)據(jù)，能方便實(shí)行零部件間的借用、查詢(xún)，能對(duì)正在進(jìn)行的工程項(xiàng)目進(jìn)行管理。其PDM系統(tǒng)實(shí)施目標(biāo)為小目標(biāo)。需求模型如下：

　　1. 客車(chē)產(chǎn)品編碼

　　原有的編碼體系已經(jīng)不適應(yīng)于產(chǎn)品日益增多的需要。因此在以gb/t17350-1998專(zhuān)用汽車(chē)和專(zhuān)用半掛車(chē)術(shù)語(yǔ)和代號(hào)的基礎(chǔ)上建立新的一套能涵蓋所有產(chǎn)品范圍的，便于計(jì)算機(jī)查詢(xún)的客車(chē)產(chǎn)品編碼體系

　　2. 零件總庫(kù)的管理

　　按照客車(chē)車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)編碼屬性和組件、零件數(shù)據(jù)庫(kù)的零件號(hào)屬性之間的函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)組件、零件之間的數(shù)據(jù)重用。使用戶能方便地查找到與組件、零件有關(guān)的圖紙、技術(shù)文檔和產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。

　　3. 圖文檔管理

　　建立一套圖紙、文檔的歸檔、存放和查詢(xún)系統(tǒng)，使用戶能夠快速、方便地查找到所需的圖紙和文檔，能快速瀏覽圖紙和文檔。

　　4. 工作流程管理和項(xiàng)目管理

　　根據(jù)該企業(yè)客車(chē)研究所內(nèi)部的工作流程管理的模型，建立工作流程管理。主要在審批管理和更改管理兩個(gè)方面，通過(guò)計(jì)算機(jī)提交一項(xiàng)作業(yè)或任務(wù)給研究所的相關(guān)人員，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)、編輯、審核或批準(zhǔn)工作，對(duì)流程進(jìn)行控制。

　　5. 產(chǎn)品配置管理

　　以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的方式反映客車(chē)車(chē)型、組件、零件之間的層次關(guān)系。在結(jié)構(gòu)樹(shù)的基礎(chǔ)上查詢(xún)這些零部件的其它屬性，如材料、重量、供應(yīng)商等信息。使描述組件和零件的文件信息與樹(shù)結(jié)點(diǎn)上相關(guān)零件有機(jī)地連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

　　6. 用戶權(quán)限管理

　　對(duì)于各職能部門(mén)而言，不同的級(jí)別和部門(mén)的人員對(duì)PDM系統(tǒng)應(yīng)具有不同的使用權(quán)限，以保證數(shù)據(jù)信息的安全和保密。根據(jù)各職能部門(mén)的組織結(jié)構(gòu)圖和人員職能分布表，

　　4. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)

　　4.1. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

　　1. 信息量大

　　一個(gè)客車(chē)產(chǎn)品包含幾千個(gè)基本零件和部件．每個(gè)部件又可以由許多基本零件組成。產(chǎn)品信息可以是結(jié)構(gòu)化的數(shù)值信息，也可以使非結(jié)構(gòu)化信息，包含眾多的屬性、材料、特征信息，包含大量的數(shù)學(xué)模型和圖紙信息。

　　2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

　　在本系統(tǒng)中，一份工程圖至少由一條工程圖基本記錄(元數(shù)據(jù))和一張圖紙組成，一個(gè)用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的業(yè)務(wù)對(duì)象至少要有一個(gè)標(biāo)識(shí)號(hào)、一個(gè)更改標(biāo)記(版本號(hào))和一個(gè)處理狀態(tài)。圖號(hào)被作為標(biāo)識(shí)號(hào)，圖號(hào)可以是一個(gè)由編碼發(fā)生器生成的連續(xù)的數(shù)字編號(hào)，必要時(shí)增加前綴和后綴。版本號(hào)和處理狀態(tài)通常為字符和字符串。在工程圖基本記錄中，版本號(hào)通常由某個(gè)初始值(如版本a)開(kāi)始計(jì)數(shù)，每一次更改后該版本號(hào)加一(如版本b)。處理狀態(tài)被用來(lái)標(biāo)識(shí)該對(duì)象在發(fā)放以前的各種處理狀態(tài)。因此數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。

　　3. 數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣

　　在客車(chē)設(shè)計(jì)的進(jìn)程中，設(shè)計(jì)信息隨著進(jìn)程的發(fā)展不斷變化，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)版本也要隨之更新和對(duì)以前版本進(jìn)行保存。在客車(chē)產(chǎn)品中，一個(gè)零件可包括多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，如幾張圖紙、用光柵或矢量表示的圖形、文本描述、圖表和其它形式的文檔。數(shù)據(jù)對(duì)象圖紙則包括一條元數(shù)據(jù)記錄和由該元數(shù)據(jù)記錄管理的cad圖或紙質(zhì)工程圖。零件基本記錄是對(duì)零件進(jìn)行管理的主要對(duì)象，那些對(duì)所有數(shù)據(jù)對(duì)象都有效的屬性，如圖號(hào)或名稱(chēng)等，被作為零件基本記錄，在數(shù)據(jù)對(duì)象中，用戶不得隨意更改這些屬性(可以采用凍結(jié)的方式)，而數(shù)據(jù)對(duì)象的專(zhuān)用屬性，如頁(yè)號(hào)、圖幅或所采用的cad系統(tǒng)等，可由用戶自己輸入，圖紙、文檔等被存放在文件系統(tǒng)中，而不是在數(shù)據(jù)庫(kù)中

　　4.2. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

　　4.2.1. 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)步驟

　　在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，一般按照收集信息、識(shí)別對(duì)象、對(duì)象建模、確定每個(gè)對(duì)象的信息類(lèi)型、確定對(duì)象間的關(guān)系的步驟進(jìn)行。

　　通過(guò)對(duì)客車(chē)產(chǎn)品特點(diǎn)的分析我們進(jìn)行了信息的收集，在對(duì)這些收集信息的分析過(guò)程中，我們找出主要的對(duì)象。這些我們?cè)?.1對(duì)客車(chē)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行分析中已經(jīng)闡述了。

　　在數(shù)據(jù)庫(kù)中主要的對(duì)象被識(shí)別出來(lái)以后，就需要確定每個(gè)對(duì)象所包含的信息了。如對(duì)“底盤(pán)”對(duì)象，我們需要讓它包含型號(hào)、外形尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、制動(dòng)系、燃油系等信息。

　　通過(guò)分析對(duì)象間的關(guān)系，建立表示每個(gè)對(duì)象之間的不同關(guān)系。用對(duì)象之間的關(guān)系來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)中不同實(shí)體之間的關(guān)系模型(e-r模型)。如在制動(dòng)系中要包含不同剎車(chē)種類(lèi)的信息，abs剎車(chē)系統(tǒng)就要根據(jù)客車(chē)車(chē)型中包含的信息來(lái)定，一旦客車(chē)車(chē)型的總質(zhì)量大于12噸，那么底盤(pán)中的制動(dòng)系必須采用abs剎車(chē)系統(tǒng)，這就確定了制動(dòng)系和客車(chē)車(chē)型之間的一種約束關(guān)系。4.2.2詳細(xì)說(shuō)明了這一模型的建立過(guò)程。

　　4.2.2. 實(shí)體－關(guān)系模型的建立和規(guī)范化

　　e-r(實(shí)體-關(guān)系)模型的組件是廣泛和通用的，正確建立的e-r模型可以客觀地反映其所在的業(yè)務(wù)環(huán)境，是數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的基礎(chǔ)。圖2為客車(chē)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的e-r模型。在這個(gè)模型中，首先反映了客車(chē)車(chē)型、底盤(pán)、車(chē)身附件、選裝配置等實(shí)體之間的二元聯(lián)系?？蛙?chē)車(chē)型和底盤(pán)、車(chē)身內(nèi)飾、選裝配置等實(shí)體之間是一對(duì)多的關(guān)系，即一種車(chē)型可以裝有不同底盤(pán)和車(chē)身、內(nèi)飾，可以選裝不同的配置。在一個(gè)客車(chē)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，一個(gè)客車(chē)車(chē)型必須安裝有底盤(pán)、車(chē)身和內(nèi)飾，但選裝配置則要根據(jù)顧客的需要來(lái)決定。所以在客車(chē)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)e-r模型中，通過(guò)放置的穿過(guò)聯(lián)系線的脈沖線表示在聯(lián)系中必須存在一個(gè)實(shí)體， 放置穿過(guò)聯(lián)系線的橢圓表示聯(lián)系中可能有一個(gè)實(shí)體，也可能沒(méi)有。在一些實(shí)體之間還存在約束關(guān)系，如車(chē)型要和底盤(pán)長(zhǎng)度匹配，空調(diào)系統(tǒng)要和發(fā)動(dòng)機(jī)功率匹配。

圖2 客車(chē)產(chǎn)品的e-r模型(實(shí)體-關(guān)系)

　　在關(guān)系模型建立起來(lái)之后，我們還要對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行規(guī)范化。規(guī)范化是把有問(wèn)題的關(guān)系轉(zhuǎn)化為兩個(gè)或多個(gè)沒(méi)有這些問(wèn)題的關(guān)系的過(guò)程。規(guī)范化可用作檢查關(guān)系合乎需要的程度和正確性的指南。

　　4.2.3. 數(shù)據(jù)庫(kù)的安全管理和控制

　　本系統(tǒng)提供用戶名和口令級(jí)的安全。當(dāng)一個(gè)用戶登錄時(shí)，根據(jù)其權(quán)限，訪問(wèn)被限定在一定的窗體、報(bào)表、表甚至表的某些列上。

　　作為一個(gè)多用戶系統(tǒng)，控制的關(guān)鍵部分是確定必須作為一單元完成的工作界限，即與事務(wù)有關(guān)的控制類(lèi)型。

　　5. 網(wǎng)絡(luò)模式：客戶機(jī)/服務(wù)器

　　網(wǎng)絡(luò)是PDM實(shí)現(xiàn)分布式處理的基礎(chǔ)。根據(jù)該企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)和辦公情況，采用中央數(shù)據(jù)庫(kù)，分散在企業(yè)的客車(chē)研究所和各個(gè)部門(mén)的計(jì)算機(jī)作為客戶機(jī)的客戶機(jī)／服務(wù)器結(jié)構(gòu)(client／server)是最適合企業(yè)的分布式數(shù)據(jù)管理模式。與傳統(tǒng)資源共享模式相比，采用客戶機(jī)／服務(wù)器模式的PDM系統(tǒng)有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　(1)網(wǎng)絡(luò)通信量小，響應(yīng)時(shí)間短，能為用戶提供更好的服務(wù)。尤其在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)日益龐大復(fù)雜的情況下；
　　(2)通過(guò)將PDM分成運(yùn)行在由網(wǎng)絡(luò)互連的服務(wù)器與客戶機(jī)兩部分，可以充分發(fā)揮雙方功能，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，建立有效的分布式處理環(huán)境；
　　(3)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)隔離，使數(shù)據(jù)具有很好的獨(dú)立性；

　　6. 小結(jié)

　　在PDM的實(shí)施中，前期的調(diào)研和整體方案規(guī)劃是整個(gè)PDM系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。在完成整個(gè)整體方案的基礎(chǔ)上，建立合乎需要的、優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)。另外作為企業(yè)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，PDM是一個(gè)大型系統(tǒng)更是一個(gè)應(yīng)用的過(guò)程。根據(jù)實(shí)際情況采用網(wǎng)絡(luò)的方案。只有扎扎實(shí)實(shí)地完成這些才能保證建立的PDM系統(tǒng)是適用的和高效的。