PDM中文档管理模型的研究

 1．引言
    产品数据是企业宝贵的知识资产，合理地描述、组织、管理产品数据具有重要的意义。从信息处理的角度看，产品开发过程本质上是集成的产品模型构造和产品模型的实例化。产品模型，是覆盖产品全生命周期各阶段的应用需求，以计算机能够理解和处理的方式定义和组织产品数据的逻辑结构，是对产品完整的形式化表达。建立产品模型是pdm系统实施的重要基础工作。一个产品主要通过零部件和相关的文档来描述，所以建立文档管理模型是产品模型的一个重要部分。本文将对产品模型中文档管理模型部分进行研究。

    2．文档管理的对象

    在产品的整个生命周期中与产品相关的信息多种多样。这些信息以文件或图档的的形式存在，统称为文档。它们包括设计任务书、设计规范、二维图纸、三维模型、技术文件、各种工艺数据文件（工艺卡、夹具卡、工步文件、刀位文件等）、制造资源文件（设备文件、刀具文件、夹具文件、量具文件等）、合同文书、技术手册、线路原理图、使用手册、维修卡等。在企业中，这些文件分属不同的部门，具有不同的动静态特征、由不同的人员管理。
    产品开发过程中，常常会遇到这样的情况，对于同一个零件，经常需要几种不同格式的零件图，如设计人员用autocad绘制出的零件工作图是dwg格式的，而工程分析人员使用的有限元软件却不支持dwg格式，这时需要将dwg格式的图形文件转换成该有限元软件支持的格式（如标准的iges格式），此外，还可能存在一个用于说明该零件的文本文件，以及一份用于存档的纸质图纸。这就造成一个工程图涉及多个文件、多种格式、多种介质形式的现象，将描述同一图形的多个文件逻辑上看成一个整体，将十分有利于数据管理工作，因为将这几个文件分开独立管理的意义不大，而且也不利于维护数据的一致性。为此，可抽象出业务对象文档。一个文档对象可以包含多个具体的版本，文档版本对象用于记录文档内容的变化，每个文档版本对象可以包含一个属性页对象（如工程图的标题栏）和多个文件对象，如图1所示。

    各种各样的应用系统产生的这些大量的、从不同方面描述产品的文档，具有不同的类型（逻辑的分类）和不同的格式（物理的分类）。这时，对文档进行逻辑分类是有意义的，可将文档分为一般资料、工程图和模型。与一般资料相比，工程图和模型有很多特殊的地方，其业务对象中包括一些特殊的描述属性，如材料或重量，而这些属性在其他的文档中通常是不存在的。

    3．一般资料对象类

    一般资料是指除cad文档和纸质工程图以外的所有文档。按照这种划分方法，一般资料包括了用计算机应用系统cao、cap、case和caq等产生的所有文档、书写的材料、扫描的资料、声音文件和图像文件以及其它信息载体上的文件等。为了对一般资料进行处理，至少需要使用两种对象类，即文档基本记录和物理的文档（文件、纸张或其他的介质）。数据对象文档和业务对象文档基本记录组成一个逻辑基本单元。文档基本记录的任务是用元数据描述逻辑上十分复杂的文档。对象文档的属性是用来区分各个不同的文件。

    图2表示了对象类文档基本记录和文档间的联系及它们各自的一些最重要的属性。对作为逻辑信息单元的文档进行管理，可能会涉及到存放在多种不同信息载体（文件、纸张、和缩微胶卷等）上的物理信息单元。因此，在对象文档基本记录和对象文档间存在1：n的联系。文档编号是文档基本记录的关键属性，是由pdm编码发生器生成的顺序的数字编号。属性应用系统指出了生成或显示该文档的计算机应用软件的名称。属性数据格式说明了文件的格式（ascii、tiff和pdf等）。利用属性数据载体可以确定该文档被存放在哪一个存储介质上（硬盘、软盘或cd-rom等）。一份文档可以包括多个文件或好几页文件，所以需要说明总的页数和页号。#p#分页标题#e#

    4．工程图对象类

    工程图是目前制造企业中最重要的技术文档之一，除了cad文档以外，企业中还有大量的旧的纸质工程图。此外，cad文档也用各种数据交换格式、矢量格式和光栅格式被转换成文件的形式，因此，pdm系统的工程管理模块必须能够对大量不同的物理文档进行管理。在进行能够管理时，通常用到业务对象工程图基本记录和数据对象工程图。
    图3表示了对象类工程图基本记录和工程图间的联系及它们各自的一些最重要的属性。在工程图基本记录与cad工程图、纸质工程图以及一般资料和注释之间，存在着一个1：n的联系。每个工程图基本记录可以与任意多个数据对象相关联。与文档基本记录和文档相比较，工程图基本记录和工程图增加了一些与图纸相关的属性，如分类索引键、标准、重量、材料、比例尺、图幅和使用目的等。通常情况下，对于标准零件，分类索引键是动态的从零件基本记录中读出的。重量则是在绘制工程图时根据3d模型计算，并通过pdm/cad接口获得的。属性使用目的表示了该工程图的使用目的，一份工程图可以用于报价、设计或检验等目的。用于选择工程图对象的重要属性，如图号、名称或标记等，可以动态的从相关的工程图基本记录中复制和显示。   
    在实际工作中，一个cad文件中通常可以包括好几张图纸，采用这样的方法存放cad文档可以大大减少cad文件的数量。如果利用同一个cad模型派生出比较相似的零件，就可能会发生这种情况，即在一个cad文件的图纸有不同的图号。这样，pdm中可以定义、两个对象类多页文件和图纸，因为一个多页文件可以包括属于不同
    工程图的图纸，所以在对象工程图基本记录和多页文件之间存在n：m的联系。同时，一个多页文件必须包括任意多张图纸，所以对多页文件和图纸之间存在1：n的联系。

    5．模型对象类

    先进的、现代化的cad系统通常采用关系型的数据模型。智能化的3d模型和2d视图是有效进行面向图形单元设计的基础，将其与标准化方法结合，从而形成了完整的cad支持下的产品建模方法。利用形状元素可以组合成零件，利用形状元素、和零件可以组合成部件，利用形状元素、零件和部件可以组成父部件，等等，一直到完整的产品。模型、视图和形状元素组成cad设计中的基本元素，把它们作为特殊的cad文档管理，将明显提高产品开发的效率。为此，定义了业务对象模型基本记录和数据对象类模型、参数表和主图。参数表是一个符合某cad 系统特殊格式要求的文件，其中存放着用于在主模型基础上进行变型设计的参数值。主图是一个工程图层次的关系型cad模型，经过变型处理后就能得到具体的工程图。
    图4表示了对象类模型基本记录和模型间的联系及它们各自的一些最重要的属性。在模型基本记录与模型、参数表和主图间存在1：n的关系。属性模型编号、名称和标记通常可以从零件基本记录中复制。经过分类的cad模型动态的从零件分类模块得到一个分类索引键。属性几何图形种类可以分成通用形状元素、特定形状元素、零件和部件等几种不同的情况。显示等级将cad元素的视觉效果分成符号显示、标准显示和扩展显示三个层次。视图也可以分为2d视图和3d几何图形，2d视图又可分为主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图和后视图。一个视图可以有不同的变型，如不透视、透视、剖视、截断、局部剖面和特殊剖面等。此外，利用属性安装状态变型可以对零件装配前和装配后的状态加以区别。
    属性几何图形种类、显示等级、视图、视图变型和安装状态变型共同构成了对一个形状元素、零件和部件显示方式的索引键，这个索引键在进行组合产品是设计时尤其重要，此时可以从一个主cad模型产生所有必要的变型。#p#分页标题#e#

    5．文档管理模型

    借助于文档基本记录、工程图基本记录和模型基本记录，可以将不同种类的文档分门别类的加以存放。各种计算机文件和/或纸质的文档可以与相应的基本记录组成一个逻辑的信息单元。则可以把该信息单元作为一个文档，存放在同一个物理层。在pdm中，往往通过文件夹作为连接零部件对象与文档的桥梁，通过文件夹的分类来达到对各种不同文档的分类管理。
    文件夹的主要作用是进行数据的组织，所以文件夹是个业务对象。文档的管理模型如图5所示。文档基本记录、工程图基本记录和模型基本记录与文件夹之间存在着一个n：m的联系。就是说，一个文件夹可以包括任意多个基本记录；反之，一个基本记录也可以存放在多个文件夹中。文件夹与文件夹之间同样也存在一个n：m的联系。采用文件夹，不仅提供了一种进行无限制的文档分类手段，而且还可以建立文档结构与产品结构之间的联系。
    6． 结束语
    这样， 可以以产品为中心组织数据，以文件夹对象作为组织相关数据的信息包，将围绕同一产品对象的各文档对象按生命周期的不同阶段进行分组，其中，产品生命周期模板可根据用户需求定制，从而使生命周期阶段的划分具有一定的柔性和粒度。随着产品开发过程的展开，产品文档依次产生并进入相应的文件夹。按照生命周期的观点组织数据，一方面可以对各种文档对象的性质加以区别，使文档对象和相应的产品对象间关系的语义更具体；另一方面也可以隐含表达各种数据在时间上的生成次序，有利于对产品数据的动态形成过程进行管理。