PDM中产品开发过程管理模型的研究

一．引言

    pdm系统的重要功能为：数据和文档的管理、过程管理。其中产品信息（即基本数据和各种不同的文档）是pdm系统的核心，它从数据的安全性和数据的质量方面对制造企业中的海量数据进行了有效的管理。pdm系统的第二主要任务是过程管理，通常也称之为工作流程管理。过程管理是对整个产品形成过程进行控制，并使该过程在任何时候都可追溯。过程管理支持和改善了所有与产品形成过程有关人员的协同工作，从整体上提高了工作效率。在工作过程中，信息和数据的交换是利用计算机网络进行电子方式的交换，大大缩短了数据的传输和等待的时间。过程管理还对各种活动进行实时控制。在实际工作中，数据管理和过程管理二者密不可分，产品数据是随着开发过程的进展而逐步产生和更加完善的（如图1所示，数据对象也有自己的过程），产品开发过程中的每个活动都可抽象为在具有一定的输入数据后经过计算、分析、转换产生相应的输出数据。

    二．工作流与过程管理的基本概念

   数据对象在其全生命周期中从一种状态变到另一种状态时应进行的操作或处理的规则集合，称为过程。面向某类或某几类数据对象的多个过程的有序组合称为一个工作流。过程为工作流程的基本构成单元。
   工作流与过程管理按照管理的范围和功能进行划分，可以分为三种类型：工作流管理、任务管理和任务历史管理。
    ① 工作流管理：在产品设计与制造过程中，文档的审批、发放或更改，以及零部件的设计、分析和制造，都是面向工作群体的，同时依照一定的流程完成的。例如：一张工程图需要由设计师根据设计意图生成实体模型并成图，然后给同组人员审批，未发现问题，再交由项目负责人审批、签字，最后正式发布给其他部门，并交由图档管理部门归档。
    ② 任务管理：主要管理某人在某时对哪些数据对象作了哪些事情，对哪些数据产生影响，应该通知哪些人。例如，当有人对电子仓库中的零件模型修改以后，就应该通知相关的人员，或通过电子邮件将有关更改通知或更改后的数据分发给相关人员。
    ③ 任务历史管理相当于日志的功能，对以上二者中的所有动作和事件给予记录，提供追溯功能。在产品研究开发过程中，往往设定一些阶段性的节点，并归档该阶段的所有相关数据，以便检查各项变更的记录，了解状态演变的前因后果。同样，新产品开发时可以吸收其中的成功经验和失败教训，并估算新方案的进度日程和资源分配。
    任务管理的目的是为工程师提供这样一个工作环境：所有新建和修改的数据能被细致地记录下来，需要时能被方便地检索，设计人员的每一工作步骤均能被有效地跟踪。因此，任务管理和版本管理的内容基本是一致的，这正是人们很少提任务管理，并将过程管理称为工作流管理的一个原因。
    工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。工作流管理联盟（workflow management coalition，简称wfmc）对工作流的定义是：工作流是指整个或部分业务过程在计算机支持下的全自动或半自动化。传统的工作流管理工具是以过程的自动化为目标的，适合对可预先定义的（well defined）、重复性强（repetitive）的静态过程进行描述和管理，其着重点是对任务执行次序以及静态信息的分发或使用进行严格的控制.
    pdm中过程管理的对象主要是创建、修改数字化产品定义信息的产品开发过程，和传统的工作流管理技术相比，产品开发过程管理具有新特点就是过程管理需要和数据管理集成。数据管理是指对产品定义信息的管理，过程管理是指对产品定义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。总之，工作流技术是产品数据管理技术的一项使能技术，pdm中的工作流或过程管理又具有新的特点和新的要求。#p#分页标题#e#

    三．工作流与过程管理模型

    为了有效的利用pdm系统的重要组成部分---过程管理，必须建立一个包括产品形成过程中所有重要特性的过程模型并存放在计算机内。工作流程大到一个产品开发时的整个生命周期的流程，小到图纸的一个审批流程，流程可以嵌套，即大流程中的某个工作阶段对应着另一个流程。流程中各个工作阶段可以串行，也可以并行，或者串并行混合。
    在建模前，首先要确定过程管理的对象类，图2描述了过程管理类的分级模型，过程是一个对象，过程类抽象了设计过程中所有的业务对象，包括下达工作任务、通知、检验、条件判断和系统任务。工作流历史类记录了工作流执行过程中参与者的签字记录，作为历史备案并供用户查询。事件日志类则是为了记录执行过程中事件的队列和备份，以备事件执行的过程跟踪和执行失败时的数据恢复。邮件日志类是用户协同工作时的信息通知的记录备份。

    建立过程管理模型，首先应该确定过程的结构，其中包括了所有有关的过程步骤。每个过程步骤都对应一个完成指定功能的活动，过程结构描述了各个活动在逻辑上的先后顺序。过程管理通常包括以下的功能，即下达工作任务、通知、检验、条件判断和系统任务等。确定过程结构以后，对于功能对象下达工作任务和检验，必须明确规定具体的执行者，该执行者负责执行该功能。而功能对象通知则只有需要有接受者，只需从其它的过程步骤了解执行的结果。条件判断和系统任务是由系统完成的，不需要具体的执行者,需要定义相应的逻辑表达式或者方法调用（消息）。作为活动的执行者和接受者，既可以是单个pdm系统用户，也可以是确定的用户组或角色。图3描述了pdm过程的结构。

    对于每个过程步骤对应的活动建立一个活动模型，图4描述了pdm过程管理中的活动模型。一个产品开发项目包含一个过程实例。过程实例是关于活动、数据、人员等信息的一个复合对象，从活动的角度看，它是一个层次网状结构的活动模型。一个活动对象是针对一个目标数据对象而创建，输出一个结果数据对象。目标数据对象和结果数据对象之间是一一对应的，它们之间是“设计目标”和“设计结果”的关系，通过活动的执行实现目标数据到结果数据的转化。目标数据和结果数据均具有两种类型：零部件或文档，它们都是可以分解的复合对象，与之相对应的活动对象也是一个复合对象。结果数据对象间的关系分为两种类型：产品结构关系，即零部件之间的装配关系；零部件和文档间的关联关系。
    活动间的信息交换是通过端口和通道实现的，一个活动对象具有多个输入端口和一个输出端口，活动间的数据流通过连接端口的数据流通道实现。上游活动可以接受下游活动的反馈，活动间的反馈信息流和数据流方向相反。当某活动的设计结果被提交后，结果数据被送往预先指定的审批流程，如果审批未通过，从审批流程会反馈一个信息给该活动。

    一个设计过程是由多个子过程步骤组成的，设计过程的产生依赖于过程类对象和事件序列。工作流管理模块将面向任务的项目组中属于不同部门的员工联系起来，每个员工按其专业领域扮演固定的角色。按照不同的过程结构，将有关的人员分配给各个活动，工作流管理模块会对这些用户进行权限检查。在工作流运转之前，将电子周转文件夹分配给第一个活动。所有与该过程步骤有联系的pdm系统用户，都可以通过计算机网络从工作流管理模块得到自己的任务清单，其中包括了电子周转文件夹中的文档所规定的所有需要执行的活动，当然也可以在电子周转文件夹中存入一份新的文档。例如对工程图进行文档处理时，活动下达工作任务工作开始后，其他的用户只能阅读工程图。处理结束后，pdm系统重新对该工程图进行检查，并将状态提高一级，由被发放改为新保存。接下来需要进行其他的过程步骤，工作流管理模块将有关的任务清单传送给相应的用户。pdm系统的工作流管理模块把对工作文档进行的全部更改信息存放在一个对象日志中，以便在需要的时候进行查询。#p#分页标题#e#

    四．总结

    pdm中数据管理和过程管理的主要作用是，在产品开发过程中，以有效的方式建立用来进行产品描述和产品控制的业务对象和数据对象，并始终使其保持最新状态。过程管理可以用于控制产品形成过程的各个阶段，还可以对完整的过程链进行控制，如产品开发、试验、发放、生产、应用、维护/进一步开发和报废处理等。产品整个生命周期中的有关数据以及工作流中所有的状态和版本的变化都被完整的记录下来。另外，为了大幅度缩短产品开发或定单产品设计的周期，必须并行的执行各个步骤。所以和传统的工作流管理技术相比，pdm的产品开发过程管理中应该体现数据管理和过程管理的集成、体现并行工程的思想，提供对先进设计方法学的支持。