1. 引言

　　在客車製造企業(ye) 的產(chan) 品開發中，許多企業(ye) 利用cad/cae/cam/capp等技術成功實現了整車的數字化定義(yi) 、整車結構的模擬和優(you) 化分析，極大地提高了客車的設計質量和設計速度。但是在開發過程中設計部門和工藝部門也逐漸積累起了數量龐大的、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、數據傳(chuan) 遞速度慢、業(ye) 務數據難以集成、數據的管理水平落後，這直接導致了研發中一些失誤，製約了企業(ye) 進一步縮短產(chan) 品的研發周期。為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，該企業(ye) 決(jue) 定采用PDM來對產(chan) 品信息進行有效的組織和管理，通過PDM的實施來構造一個(ge) 企業(ye) 信息共享的環境。

　　PDM以產(chan) 品為(wei) 中心，通過計算機網絡和數據庫技術，把企業(ye) 設計過程和生產(chan) 過程中所有與(yu) 產(chan) 品相關(guan) 的信息和過程集成起來統一管理，使產(chan) 品數據在其生命周期內(nei) 保持一致、最新和安全，為(wei) 工程技術人員提供一個(ge) 協同工作的環境。目前，PDM已成為(wei) 企業(ye) 降低成本、縮短產(chan) 品的設計與(yu) 製造周期、準確的捕捉市場、提升客戶的滿意度的重要工具，成為(wei) 提升企業(ye) 競爭(zheng) 力的重要手段。

　　２. 主要問題的分析與(yu) 解決(jue)

　　PDM係統的開發和實施是一個(ge) 非常複雜的係統過程。必須要考慮到被實施企業(ye) 的實際特點，結合該企業(ye) 的產(chan) 品特點、經營模式和現有的、可實施的計算機技術，從(cong) PDM的基本思想入手，建立企業(ye) PDM係統的基本框架，然後在此基礎上分階段的實施具體(ti) 工作。

　　2.1. 對客車產(chan) 品和其開發流程的特點進行分析

　　相對於(yu) 其它產(chan) 品，客車產(chan) 品以下特點：

　　1. 客車產(chan) 品特點

　　1) 客車產(chan) 品零部件種類多，數量多；集成化、模塊化程度更高，例如作為(wei) 一般汽車製造企業(ye) 所專(zhuan) 門生產(chan) 的發動機係統、燃油供給係統、製動係統、變速操縱係統等被整合成一個(ge) 底盤係統，作為(wei) 了整車中的一個(ge) 組件。

　　2) 客車產(chan) 品種類多，內(nei) 部結構變化多，同樣一種大類的客車(主參數為(wei) 車輛的長度)，根據用戶的需要會(hui) 衍生出普通型、豪華型、城市客車等係列車型，相應的動力係統、內(nei) 部飾件和空調係統等也會(hui) 有變化。

　　3) 大部分客車產(chan) 品的生產(chan) 綱領屬於(yu) 小批量生產(chan) ，還有部分產(chan) 品是按照用戶需求單台設計生產(chan) 。但同時它又是一種係列化的產(chan) 品，可以充分利用原有的產(chan) 品數據，減少新開發的工作量

　　4) 客車產(chan) 品的技術更新快，對新技術的應用要求高，同時作為(wei) 一種和人民生命安全有緊密聯係的產(chan) 品，國家對客車產(chan) 品的安全性、環保性也有嚴(yan) 格的規定。如國家就強製要求總質量超過12噸的客車必須安裝abs係統。

　　2 客車產(chan) 品開發流程的特點

　　1) 層次性強，層次間數據交流量大 客車產(chan) 品從(cong) 概念設計、外形工業(ye) 設計、總體(ti) 布置、零部件設計、工藝設計等層次分明。上一層的設計必須兼顧考慮下一層，而但下一層設計完成時又需要返回上一層去檢查工藝性以及匹配性。

　　2) 繼承性強 目前的情況下，在一個(ge) 新的客車產(chan) 品中，超過90％的零件和工藝技術是通過繼承和吸收以往的技術資料得到的，真正的完全的創新不到10％。在同種型號的客車車型之間零部件的借用非常普遍，

　　3) 涉及學科眾(zhong) 多 客車設計涉及汽車、機械、電氣、液壓和氣動、動力、人機工程等，所產(chan) 生的與(yu) 產(chan) 品相關(guan) 的文檔類型也很多。

　　4) 客車產(chan) 品更新快，用戶的需求多樣化，產(chan) 品開發的周期短。

　　3 客車產(chan) 品文檔類型

　　1) 文本文件：描述產(chan) 品性能的、以文字描述為(wei) 主的文件。如設計任務書(shu) 、產(chan) 品說明書(shu) 等。
　　2) 數據文件：描述產(chan) 品的以數據為(wei) 主的文件。如三坐標測量報告、有限元分析文件、nc加工代碼文件等。
　　3) 圖形文件：描述產(chan) 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：描述具有類似屬性的零部件和結構關(guan) 係。如材料明細表(bom)。
　　5) 多媒體(ti) 文件：為(wei) 了某種特殊用途，為(wei) 了方便用戶生成的聲音文件、視頻效果圖等。

　　2.2 確定企業(ye) 的產(chan) 品開發方式和流程

　　不同的企業(ye) 其產(chan) 品開發的方式和流程是不同的，同一個(ge) 企業(ye) 對不同的產(chan) 品其也有不同的產(chan) 品開發方式和流程。清楚地了解企業(ye) 產(chan) 品設計開發方式和流程是十分重要的。目前在客車行業(ye) 主要有以下幾種開發方式：

         可以看到，不同的產(chan) 品開發流程造成的數據庫的結構和數據庫的容量是不同的，在第一種設計方式中，參與(yu) 的人員和這些人員相應的角色都比較簡單，PDM中的產(chan) 品文檔類型也相應較簡單，而第三中設計方式就要多的多了，在數據庫開發之前，開發人員必須清楚地知道被實施企業(ye) 產(chan) 品設計開發方式和流程，才能保證數據庫的設計符合企業(ye) 的需求。所以必須在PDM的項目規劃階段進行這方麵的調研工作。

圖1 被實施企業(ye) 客車產(chan) 品開發的流程

　　3. 係統功能需求分析及需求分析模型建立

　　需求分析是PDM規劃實施中非常重要的階段。需求分析的好壞直接影響係統今後運行的成敗。PDM係統在企業(ye) 中的實施目標可分為(wei) 大小兩(liang) 種：

　　大目標：將PDM作為(wei) 集成平台或集成框架，在cims、並行工程等複雜大係統中，對產(chan) 品設計、工藝、製造、計劃、銷售、維護等環節的相關(guan) 數據與(yu) 產(chan) 品開發全生命周期進行管理。

　　小目標：僅(jin) 指在產(chan) 品的工程設計與(yu) 工藝設計中管理相關(guan) 的數據及相關(guan) 的過程。

　　經過調研和與(yu) 企業(ye) 相關(guan) 人員的協商，該企業(ye) 希望在客車產(chan) 品的開發過程中管理相關(guan) 的設計、工藝等數據，能方便實行零部件間的借用、查詢，能對正在進行的工程項目進行管理。其PDM係統實施目標為(wei) 小目標。需求模型如下：

　　1. 客車產(chan) 品編碼

　　原有的編碼體(ti) 係已經不適應於(yu) 產(chan) 品日益增多的需要。因此在以gb/t17350-1998專(zhuan) 用汽車和專(zhuan) 用半掛車術語和代號的基礎上建立新的一套能涵蓋所有產(chan) 品範圍的，便於(yu) 計算機查詢的客車產(chan) 品編碼體(ti) 係

　　2. 零件總庫的管理

　　按照客車車型數據庫編碼屬性和組件、零件數據庫的零件號屬性之間的函數依賴關(guan) 係，實現組件、零件之間的數據重用。使用戶能方便地查找到與(yu) 組件、零件有關(guan) 的圖紙、技術文檔和產(chan) 品數據等。

　　3. 圖文檔管理

　　建立一套圖紙、文檔的歸檔、存放和查詢係統，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. 工作流程管理和項目管理

　　根據該企業(ye) 客車研究所內(nei) 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(liang) 個(ge) 方麵，通過計算機提交一項作業(ye) 或任務給研究所的相關(guan) 人員，進一步開發、編輯、審核或批準工作，對流程進行控製。

　　5. 產(chan) 品配置管理

　　以產(chan) 品結構樹的方式反映客車車型、組件、零件之間的層次關(guan) 係。在結構樹的基礎上查詢這些零部件的其它屬性，如材料、重量、供應商等信息。使描述組件和零件的文件信息與(yu) 樹結點上相關(guan) 零件有機地連接起來，實現不同車型的產(chan) 品數據管理。

　　6. 用戶權限管理

　　對於(yu) 各職能部門而言，不同的級別和部門的人員對PDM係統應具有不同的使用權限，以保證數據信息的安全和保密。根據各職能部門的組織結構圖和人員職能分布表，

　　4. 係統數據庫的規劃和設計

　　4.1. 係統數據庫的特點

　　1. 信息量大

　　一個(ge) 客車產(chan) 品包含幾千個(ge) 基本零件和部件．每個(ge) 部件又可以由許多基本零件組成。產(chan) 品信息可以是結構化的數值信息，也可以使非結構化信息，包含眾(zhong) 多的屬性、材料、特征信息，包含大量的數學模型和圖紙信息。

　　2. 數據結構複雜

　　在本係統中，一份工程圖至少由一條工程圖基本記錄(元數據)和一張圖紙組成，一個(ge) 用來進行數據管理的業(ye) 務對象至少要有一個(ge) 標識號、一個(ge) 更改標記(版本號)和一個(ge) 處理狀態。圖號被作為(wei) 標識號，圖號可以是一個(ge) 由編碼發生器生成的連續的數字編號，必要時增加前綴和後綴。版本號和處理狀態通常為(wei) 字符和字符串。在工程圖基本記錄中，版本號通常由某個(ge) 初始值(如版本a)開始計數，每一次更改後該版本號加一(如版本b)。處理狀態被用來標識該對象在發放以前的各種處理狀態。因此數據庫的數據結構都比較複雜。

　　3. 數據類型多樣

　　在客車設計的進程中，設計信息隨著進程的發展不斷變化，設計數據版本也要隨之更新和對以前版本進行保存。在客車產(chan) 品中，一個(ge) 零件可包括多個(ge) 數據對象，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。數據對象圖紙則包括一條元數據記錄和由該元數據記錄管理的cad圖或紙質工程圖。零件基本記錄是對零件進行管理的主要對象，那些對所有數據對象都有效的屬性，如圖號或名稱等，被作為(wei) 零件基本記錄，在數據對象中，用戶不得隨意更改這些屬性(可以采用凍結的方式)，而數據對象的專(zhuan) 用屬性，如頁號、圖幅或所采用的cad係統等，可由用戶自己輸入，圖紙、文檔等被存放在文件係統中，而不是在數據庫中

　　4.2. 係統數據庫的設計

　　4.2.1. 數據庫的設計步驟

　　在設計數據庫時，一般按照收集信息、識別對象、對象建模、確定每個(ge) 對象的信息類型、確定對象間的關(guan) 係的步驟進行。

　　通過對客車產(chan) 品特點的分析我們(men) 進行了信息的收集，在對這些收集信息的分析過程中，我們(men) 找出主要的對象。這些我們(men) 在2.1對客車產(chan) 品的特點進行分析中已經闡述了。

　　在數據庫中主要的對象被識別出來以後，就需要確定每個(ge) 對象所包含的信息了。如對“底盤”對象，我們(men) 需要讓它包含型號、外形尺寸、發動機、變速箱、製動係、燃油係等信息。

　　通過分析對象間的關(guan) 係，建立表示每個(ge) 對象之間的不同關(guan) 係。用對象之間的關(guan) 係來建立數據庫中不同實體(ti) 之間的關(guan) 係模型(e-r模型)。如在製動係中要包含不同刹車種類的信息，abs刹車係統就要根據客車車型中包含的信息來定，一旦客車車型的總質量大於(yu) 12噸，那麽(me) 底盤中的製動係必須采用abs刹車係統，這就確定了製動係和客車車型之間的一種約束關(guan) 係。4.2.2詳細說明了這一模型的建立過程。

　　4.2.2. 實體(ti) －關(guan) 係模型的建立和規範化

　　e-r(實體(ti) -關(guan) 係)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(ye) 務環境，是數據庫構建的基礎。圖2為(wei) 客車產(chan) 品結構的e-r模型。在這個(ge) 模型中，首先反映了客車車型、底盤、車身附件、選裝配置等實體(ti) 之間的二元聯係。客車車型和底盤、車身內(nei) 飾、選裝配置等實體(ti) 之間是一對多的關(guan) 係，即一種車型可以裝有不同底盤和車身、內(nei) 飾，可以選裝不同的配置。在一個(ge) 客車的產(chan) 品結構中，一個(ge) 客車車型必須安裝有底盤、車身和內(nei) 飾，但選裝配置則要根據顧客的需要來決(jue) 定。所以在客車產(chan) 品結構e-r模型中，通過放置的穿過聯係線的脈衝(chong) 線表示在聯係中必須存在一個(ge) 實體(ti) ， 放置穿過聯係線的橢圓表示聯係中可能有一個(ge) 實體(ti) ，也可能沒有。在一些實體(ti) 之間還存在約束關(guan) 係，如車型要和底盤長度匹配，空調係統要和發動機功率匹配。

圖2 客車產(chan) 品的e-r模型(實體(ti) -關(guan) 係)

　　在關(guan) 係模型建立起來之後，我們(men) 還要對這個(ge) 模型進行規範化。規範化是把有問題的關(guan) 係轉化為(wei) 兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 沒有這些問題的關(guan) 係的過程。規範化可用作檢查關(guan) 係合乎需要的程度和正確性的指南。

　　4.2.3. 數據庫的安全管理和控製

　　本係統提供用戶名和口令級的安全。當一個(ge) 用戶登錄時，根據其權限，訪問被限定在一定的窗體(ti) 、報表、表甚至表的某些列上。

　　作為(wei) 一個(ge) 多用戶係統，控製的關(guan) 鍵部分是確定必須作為(wei) 一單元完成的工作界限，即與(yu) 事務有關(guan) 的控製類型。

　　5. 網絡模式：客戶機/服務器

　　網絡是PDM實現分布式處理的基礎。根據該企業(ye) 的實際生產(chan) 和辦公情況，采用中央數據庫，分散在企業(ye) 的客車研究所和各個(ge) 部門的計算機作為(wei) 客戶機的客戶機／服務器結構(client／server)是最適合企業(ye) 的分布式數據管理模式。與(yu) 傳(chuan) 統資源共享模式相比，采用客戶機／服務器模式的PDM係統有多個(ge) 優(you) 點。

　　(1)網絡通信量小，響應時間短，能為(wei) 用戶提供更好的服務。尤其在企業(ye) 網絡日益龐大複雜的情況下；
　　(2)通過將PDM分成運行在由網絡互連的服務器與(yu) 客戶機兩(liang) 部分，可以充分發揮雙方功能，均衡網絡負荷，建立有效的分布式處理環境；
　　(3)應用程序與(yu) 數據隔離，使數據具有很好的獨立性；

　　6. 小結

　　在PDM的實施中，前期的調研和整體(ti) 方案規劃是整個(ge) PDM係統成敗的關(guan) 鍵。在完成整個(ge) 整體(ti) 方案的基礎上，建立合乎需要的、優(you) 化的數據庫。另外作為(wei) 企業(ye) 應該認識到，PDM是一個(ge) 大型係統更是一個(ge) 應用的過程。根據實際情況采用網絡的方案。隻有紮紮實實地完成這些才能保證建立的PDM係統是適用的和高效的。