PDM技术在工装设计与管理中的应用

工装是生产技术准备中的重要组成部分，工装设计的效率将直接影响到产品研发的速度与快速响应能力。目前，一般的工装设计基本上都是通过传递和处理传统的纸张单据来实现的，而且都是串行流程，效率低下。对于小批量的生产，还可以应付，但随着生产批量的增加，这种设计流程已经不能满足产品快速开发设计的要求。同时，工装电子图纸管理主要依靠文件夹目录式的管理，手段比较落后，查找效率低下，而且管理比较混乱，不利于工装电子图档的查询、汇总、更改等实际工作的需要。所以这就需要由一套软件系统来管理整个工装设计流程，以便能够以最快的速度应对出现的设计任务和设计要求。流程管理还可以使工装设计流程更加直观，随时监控任务状态，方便查询任务量。通过科学的信息管理，提高工装设计效率。

1、基于PDM的系统功能设计

1.1系统功能设计

PDM原型系统以网络环境下的分布式数据处理技术为支撑，采用客户机/服务器体系结构和面向对象的设计方法，为开发网络和数据操作接口模块提供底层服务与支持，并提供产品数据组织与管理功能及用户前端软件工具集，实现产品全生命周期的信息管理，协调控制工作流程和项目进展，在企业范围内建立一个并行化的产品开发协作环境。

PDM系统的体系结构分为4层:第1层是系统支持层。以目前流行的关系型数据库为PDM系统的支持平台，通过关系数据库提供的增、删、改、查等数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。第2层是对象管理层。由于商用关系型数据库侧重管理事务性数据，不能满足产品数据动态变化的管理要求。因此，在PDM系统中，采用若干个二维关系表格来描述产品数据的动态变化，实现面向产品对象管理的要求。第3层是功能模块层。涉及PDM系统软件的核心功能，一类是基本功能模块，包括电子仓库和文档管理、产品结构和配置管理、工作流程管理、项目管理等;另一类是系统管理模块，包括系统管理、集成工具和用户管理。系统管理主要是针对系统管理员如何维护系统，确保数据安全与正常运行的功能模块，其中电子仓库和文档管理是PDM的核心模块，其他模块的信息存取都要通过它来实现。第4层是用户界面层。它除了向用户提供标准的、不同硬件平台上的人机界面外，还要提供开发用户化人机界面的工具，以满足各类用户的特殊要求。它是实现PDM各种功能的手段、媒介，位于整个体系的最上层。

根据PDM系统的体系结构及其功能模块，再结合本系统的要求，将系统主要分为5个功能:工装设计流程管理功能、工装图档管理功能、工装设计接口、报表打印功能和用户管理功能等。

1.2设计流程的体系结构

工装设计流程管理负责工装设计流程的定义、执行和管理，使工装设计按照预先定义好的流程进行。图1给出了基于工作流技术的工装设计流程的体系结构图。此体系结构包含了流程过程的定义、流程控制引擎、流程数据和应用程序功能等三部分。其中流程定义包括定义流程的操作步骤、操作顺序、传递提交约束条件等;流程控制引擎是设计流程的核心，是定义的流程的实现部分，负责流程操作的执行调度;流程数据包括流程单据的数据、进度状态信息、操作日志等;外部应用程序功能是指其它模块中的应用程序，它为流程子系统与其他子系统交互提供一个接口，增强系统的柔性。

图1

2基于产品型号的工装图档管理体系结构

2.1图档管理体系结构

PDM技术主要应用于产品开发过程的3个领域:设计图纸和电子文档的管理;自动化工程更改的管理;材料清单的管理。在企业信息化工程中，产品数字化及其管理是必需的。围绕产品的相关信息都需要数字化并保存在数据库中，同时也要很好地管理，在需要时能够很方便地浏览查询，并在企业内共享使用。所以图档的管理是本系统的一个重要部分，可以有效地提高工装设计的效率和管理的规范性。本系统的工装图档管理采用基于产品型号的管理模式，图档的人库和图档的汇总，按照图档的所属型号归类。图档管理子系统采用分布式结构，其体系结构如图2所示。其中，版本信息归属于工装图档，工装图档归属于工装信息，而工装信息又按照产品型号分类，所以整个图档管理是基于产品型号的管理模式。

图2

2.2图档管理类图

图档管理流程包括工装管理类、工装类、图档类、图档数据结构定义类和两个数据库表访问类，一个工装管理类代表了所有的工装。由于图档属于工装，所以工装类可继承自图档类，另外图档有父子关系，一张装配图还包括部件图和零件图，部件图又可以再分，所以图档类和图档类之间有一种聚合关系，在设计时由图档类中的Protected属性的“图档列表”成员实现，它是TList类型，用于记录子图档类的实例的指针。图档管理的类图如图3所示。

 
图3

2.3报表信息组成

由于本系统是一个信息化系统，很多地方都要用到信息输出，需要输出的信息有:各种任务单据信息及其列表、工装信息及其列表、工装总图明细表、管理日志、工作量查询统计表等。信息输出的主要形式是报表打印和导出数据到Excel中，主要以打印为主，导出到Excd可通过调用访问Excel的DLL函数来实现。对于报表打印，如果每一种报表都编一段程序就太繁琐，而且不便于维护，所以设计开发了一个用户可自定义的通用报表打印子系统，而且它还可以提供给其他系统使用。

通过对各种不同的报表实例的分析，总结出报表都是由许多个“表格项”组成，一个“表格项”包括:一个标题单元格和多个“表格值”单元格，为了便于管理，可再定义由多个“表格项”共同组成的“表格项组”。

3、结论

本文基于PDM的体系结构，按照PDM的思想确定工装设计与管理系统的功能，给出基于工作流的工装设计流程管理的体系结构，设计基于产品型号的工装图档管理的体系结构，并分析图档管理的类图模型。实践表明，该设计思路合理、可靠，极大地提高工装设计的效率。