PDM技术的研究热点

1前言

    经过近20年的发展，PDM技术已经达到了很实用的程度。在美国，50％以上的企业已采用了PDM技术。但由于PDM系统庞大、用户需求的提高以及IT技术的发展，PDM仍然在发展，仍然有许多问题需要研究，而且随着其发展，又提出了一些新的问题。
    据PDMIC的调查结果[1]，目前PDM的服务器平台以HP和SunSeries为主，其次是Win/NT，客户端则Windows系列最多，其次是SunSeries和HP；后台数据库或者集成数据库几乎都是成熟的关系型数据库（RDBMS），以Oracle独霸天下，其它数据库相对Oracle来说占的比例很少，也有一定的面向对象的数据库(OODBMS)，主要是Objectivity；大多数PDM系统采用TCP/IP协议。
    目前对PDM系统的体系结构已经基本达成共识，即大多数正在使用PDM系统都采用客户／服务器体系结构，而正在发展的是浏览器／服务器的体系结构。无论是哪种结构，都需要有数据库技术保证数据的存储与管理，需要有网络技术提供数据的通信和传递。PDM系统的体系结构在具体实现及应用功能上有所差异，但总体是朝着柔性、面向对象、支持组件和开放的框架结构发展。

    2PDM技术研究热点

    当前对PDM的研究主要有：
    PDM的部分关键和应用技术：如Web技术、分布式计算技术在PDM上的应用，数据集成，联邦式PDM、分布式PDM等；
    PDM中的信息模型及其标准化；
    工作流和过程管理；
    产品协同定义和全生命周期管理等。

    2.1PDM部分关键和应用技术
    Web技术：90年代中期出现的多数PDM产品采用面向对象技术和成熟的C/S结构，但由于C/S结构伸缩性不好，随着业务逻辑的不断复杂，这种结构的开发和维护越来越困难：把用户界面和业务逻辑放在Client端，则客户端非常笨重；而如果把业务逻辑放在Server端，则难以实现复杂的应用逻辑。随着Web技术的不断发展，业务逻辑开始被单独提取出来，构成中间的一层或多层，这种三层或多层结构只要层与层之间的接口保持不变，则一层的变化不会影响其它层。将商业逻辑和Web服务层分开，一方面提高Web服务器的响应速度，同时也提高了安全性。在PDM系统中通过Web技术，使PDM技术和Internet技术结合，可以实现统一的用户界面，并可以通过Internet实现全球化的虚拟企业的信息管理，达到全球化的信息查询、浏览、创建与更新。与Web技术相应的计算模式和网络通讯成为PDM系统非常关键的问题。
    分布式计算和服务：分布式数据库和Web技术的应用，以及广义企业所处的分布式计算环境和应用系统的异构性，常常需要进行不同计算模型和应用系统之间的互操作，目前还没有统一的分布式计算框架。分布式应用技术规范有CORBA、COM/DCOM以及Java/RMI三种方式，三者之间的通信和互操作问题还没有很好地解决，CORBA虽然有众多厂商支持而成为其中的主流，但目前要统一这几种标准是不可能的。由于分布式服务的调用和分布式数据库维护的需要，这几种标准以及其间的通信问题越来越需要迫切解决。目前大多采用的方式是：如果PDM和应用系统都基于CORBA实现，则各系统间的互操作可方便地实现，对于不是通过CORBA实现的应用系统，可以通过API进行应用功能的封装，实现为CORBA对象，完成与其它应用系统的交互。参照OMG组织定义和发布的接口规范，通过IDL描述，表达出应用系统对其它系统的接口，实现应用系统之间的数据集成。另外，通过采用Microsoft的.Net技术，结合COM+，通过XML格式的WebService服务，也能很容易的实现分布式调用和分布式服务。
    数据集成：PDM系统是一个支持产品开发的平台，在这个平台上集成了各种各样的应用工具，支持产品全生命周期的产品定义。PDM系统的底层是大型数据库如Oracle、SQLServer、Sybase等，而非数据库的CAD/CAPP/CAM/CAE应用软件的数据管理必须通过PDM系统，PDM要提供和这些技术软件的集成接口。目前，PDM和应用工具之间的集成深度越来越深，从初期的封装、接口正走向无缝集成。怎样实现全生命周期的产品信息共享是应用集成技术研究的一个热点，PDM一方面需要和不同的应用系统集成，另一方面PDM系统之间也要进行数据互操作和数据集成。虽然PDM系统与ERP系统之间的界限已越来越模糊，越来越重叠，但二者在产品的生命周期中的不同阶段发挥主要作用，每个系统依然是一个相对独立的实体。目前企业迫切需要PDM与ERP系统及其它管理软件的集成，比如PDM如何与SAPR/3或BaanTriton互相集成。#p#分页标题#e#
    联邦式PDM：不同的PDM系统之间可以进行数据互操作、数据统一或相互管理构成的系统就是联邦式PDM。对于跨地域的大型企业，不同地域的子部门常常有自己独立的、适应自己业务的PDM系统，各个部门之间的多套PDM和多种PDM系统之间的数据互访问就需要联邦式机制来解决问题，联邦机制可以提高产品数据和信息管理的统一性和共享能力。

    2.2信息模型及其标准化
    要想使产品信息在PDM系统中很好的被各个应用系统共享，以及被广义企业中其它PDM系统及应用共享，PDM系统应该建立标准的产品数据管理模型。产品数据管理系统中的模型必须同时考虑数据、过程、组织和资源。虽然统一的数据模型会使数据交换与共享变得容易，但由于涉及范围广，使用的工具繁多，不同工具建立的数据和信息模型可能不同，企业很难构造出满足所有要求和情况的统一的数据模型。正在发展和完善STEP标准（StandardfortheExchangeofProductModelData产品模型数据交换标准）[2]，是一个描述怎样表达和交换数字化产品信息的ISO标准（ISO10303），它涵盖几何、拓扑、公差、约束、属性、装配、尺寸等许多方面的内容，基本分部已经完成并公布，但是多数正在发展中。STEP是描述产品数据的一个中性标准，它面向产品全生命周期，体系庞大，应用复杂。由于STEP标准覆盖的内容和PDM需要管理的内容在范围和抽象层次上存在较大差异，完全基于STEP标准来开发PDM还比较困难。但通过使用STEP标准和PDM使能规范（PDMEnabler）[3]，通过CORBA技术以及/或者DCOM技术，可以在一定程度上解决不同PDM系统之间以及PDM与不同应用系统间的信息交换和互操作问题。目前，STEP标准在PDM以及应用集成方面应用越来越广泛。此外，XML技术和UML也得到了一定应用。

    2.3过程管理
    PDM技术的最初目标是管理产品开发过程中形成的电子图档，使之方便地存储和检索。随着产品开发过程要求的自动化程度的提高、开发过程中的数据共享、并行工程和集成开发，以及对对象生命周期管理的需要，过程管理在PDM中变的越来越重要。过程管理最终是为优化和重组产品开发过程，实现产品的并行开发。
    过程管理一般使用工作流管理（workflowmanagement）的方式来实现。工作流管理作为产品数据管理技术的一项使能技术，已经有很多标准和模型可以参考，如工作流管理联盟（WfMC）提出的工作流参考模型和相关的接口标准[4]，也已经有很多研究可以参考。
    目前各PDM供应商竟相开发工作流程管理模块，以满足并行产品开发的过程管理需要：IMAN软件中提供了工程发布过程和工程更改过程的管理能力；Windchill采用预先定义的方式，提供完善的产品设计过程管理能力；DELMIA更是通过使用协同的工作环境来共享通用的PPR模型，使客户优化其工艺设计、制造、维护和支持的商业流程，企业可以在一个产品的生命周期中获取、共享和重复使用所需知识。但目前的过程管理主要被用来管理柔性不强而重复性强的过程，如更改过程、审批发布过程等[5]。

    2.4产品协同定义管理和产品全生命周期管理
    产品协同定义管理((collaborativeProductDefinitionmanagement,cPDm)是CIMdata公司提出的面向21世纪的协同产品定义管理，是广义企业使用多种技术和方法实现对整个产品的全生命周期及其相关因素进行管理的一种企业信息集成框架。cPDm面向产品全生命周期，包括完整的产品定义信息和相关的企业实物资产和运作过程。

图1CIMdata公司的cPDm模型[6]

    cPDm的核心功能和传统PDM的核心功能一致。cPDm环境的各种应用软件是构成cPDm强大功能必不可少的，cPDm需要的就是很好地集成和利用具有这些功能的软件，cPDm怎样集成和管理这些工具及其创建的信息是很重要的。#p#分页标题#e#
    产品全生命周期管理（ProductLifecycleManagement,PLM）的范畴则更加广泛，由CIMdata公司的PLM模型可以看出，PLM包括了产品整个生命周期内所有信息和产生、使用这些信息的工具。PLM模型和cPDm模型很相似。
    PLM和cPDm以及PDM的不同之处在于产品数据的产生工具和分析工具被包含在PLM的定义中。PLM重在构建产品信息畅通交流的环境，如MCAD和ECAD工具、CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering）工具、技术信息发布等均在PLM的定义中包括，而cPDm则主要侧重于协同、管理和产品相关信息共享。

    3结论

    PDM技术随着用户要求和IT技术在不停地发展，目前对PDM的研究主包括PDM的部分关键和应用技术、PDM中的信息模型及其标准化、工作流和过程管理、产品协同定义和全生命周期管理等。并走向对产品全生命周期的管理。随着网络技术和分布组件技术的应用，PDM的数据集成和联邦机制越来越重要，通过标准的数据交换格式和产品信息模型的标准化，企业可以充分共享产品在整个生命周期中的信息。PDM最终会成为支持跨企业的支持整个产品生命周期的产品开发的支撑平台，适应信息时代产品开发由单一企业自主开发向广义企业或虚拟企业异地协同开发、制造和管理的要求。