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产品数据管理信息结构+应用功能对象数据模型产品模型文档管理文档分类零件管理零件分类产品结构管理3.4信息结构实施PDM系统的基本前提条件是准确了解所有与产品描述、生产描述以及生产控制有关的信息。而对这些数字化的产品描述和生产描述的信息进行结构化的处理，是精确定义数据模型必须做的工作。这样的数据模型(也可称虚拟的产品模型)就能描述产品对象的信息结构。3.4.1对象为了满足顾客的特殊需要所进行的二次开发(客户化)，要求PDM系统必须具有灵活的系统结构，而面向对象的PDM系统在这方面具有明显的优点。利用类的实例(对象)，可以将由PDM系统管理的所有数据作为信息单元进行处理。描述数据的对象(元数据)和物理数据的对象(文件/文档)。纯粹描述特性的对象(业务对象)和表示一文档的对象(数据对象)。对象既包括数据(属性)，也包括作用于数据的操作(行为)。对象之间的通信是通过消息进行的，消息用来激活需要各种不同对象服务的客户端的某个活动。如图3-48表示数据对象图纸。当该对象收到一条显示对象属性的消息时，可以采用不同的方法，以某一种确定的形式显示该图纸的属性。图3-48利用消息输出图纸的对象属性3.4.1对象对象属性可分成必选参数和可选参数两种类型。必选参数是在创建一个对象时必须输人的参数，而可选参数的输入则是可以选择的。在对象的属性中，那些不得更改的属性被称为主属性。例如，对于零件基本记录，其物品编号是不能更改的。其他的属性(例如名称等)是否也同样不能更改，这可以由企业自己来决定。在实际应用中，一些企业经常会对同一个事物定义不同的名称。这种名称的不一致性会给正常的工作带来不必要的麻烦。静态选择表和动态选择表也被作为对象。所谓静态选择表，是指其中的元素和元素的数量都是不变的选择表。若需要更改，只能在数据模型的层次上进行。与此相反，动态选择表允许被授权的用户在用户层进行修改。3.4.1对象如图3-49所示，对象属性语言被作为静态选择表。PDM习惯使用其母语进行工作，因此必须提供一个多语种选择表。PDM用户可以根据本国语言选择英文、中文或德文中的一种，缺省值为英文。对象属性名称被作为多语种的动态选择表。由于国际化的协作和分工越来越重要，在PDM的应用中就需要提供多种语种的名称。图3-49静态选择表和动态选择表3.4.2数据模型业务对象、数据对象及其联系对象是制造企业中产品数据和生产数据的信息载体。因此，数据模型的构造必须使得产品文档中所有的信息单元都能够有序地保存在PDM系统中。一个产品主要由零部件和有关的文档组成。在PDM数据模型中，可以用对象类零件基本记录(TSS)对零件和部件进行描述。通常情况下，零件和部件属于不同的TSS类，零件和部件之间有一个联系对象。每一个零部件可以与任意多个文档对象相关联。而在零部件和文档之间既可以有直接的联系，也可以通过文档文件夹在逻辑上建立联系。与TSS对象一样，文件夹对象也可以用于产品的结构化。一个文档文件夹也可以包括任意多个子文件夹。对对象进行结构化处理时需要用到联系。连接两个对象的联系是有方向性的。例如，一个部件和一个零件之间的联系可以表达为：部件具有零件；反之，该联系也可以表达为：零件属于部件。在两个方向中的任何一个方向可以有任意多个联系。为了用IT处理对象之间的联系，可以采用对象标识号(OlD)的方法。对象标识号是由PDM自动为每一个对象创建的无二义的数字或字符型标识。在对象的整个生命周期内，对象标识号是不能改变的。3.4.2数据模型PDM数据模型可以采用Chen提出的实体-联系模型(ERM,EntityRelationshipModel)来描述，这种方法将对象(实体)、对象之间的联系及其功能(角色)一起加以表示。而对ERM进行图形描述可以采用实体-联系图(ERD,EntityRelationshipDiagram)。如图3-50表示了一个ERD的变型，该图描述了部件与零件之间的联系。图3-50联系部件-零件的实体-联系图图上方表示：一个部件可以具有任意多个零件(1:n)；一个零件可以属于任意多个部件(m:1)。总的联系类型为n:m。下方是一种ERD的简化形式。3.4.3产品模型数据模型是成功实施PDM系统的一个重要前提条件，也是构建复杂的虚拟产品模型的基础。有了虚拟产品模型后，就可以在产品的整个生命周期中对种类各异的信息及其之间动态变化的联系进行有效的管理。如图3-51表示一产品模型的局部内容：每一个零部件、文档都可以与项目相关联。各种资料通过文档基本记录(DSS)与项目相关联。主部件(产品)的零件基本记录(TSS)与模型基本记录(MSS)、工程图基本记录(ZSS)和文档基本记录(DSS)相关联。3.4.3产品模型利用模型基本记录，可以将CAD模型链接在产品文档中。所有的图纸、IGES文件和其他与工程图有关的资料通过工程图基本记录链接在产品文档中，而装配计划和使用说明书等则是通过一般的文档基本记录与主部件的TSS对象相链接的。各种CAx应用软件产生相应的产品数据，PDM系统则负责有效地管理这些数据。CAx文件被存放在一个由PDM系统控制的文件系统中并通过元数据对象被引用。而PDM系统不能访问这些应用数据的内部细节，因此在一定程度上对CAD数据的管理造成了困难。如果所有的CAx系统都能按照STEP格式来描述产品数据，并将数据以STEP对象的格式存放在一个面向对象的数据库中、那么PDM系统就可以直接控制STEP对象，而不是进行文件的引用。这样，PDM系统的任务就是创建STEP元数据对象并将其与由应用程序产生的STEP数据对象进行链接。通过这种方式，就可以用标准的格式构建一个对象链接结构的虚拟产品模型。3.5功能这里讨论的功能是指一个面向实际应用的PDM系统应该具备的功能。其中特别重要的是那些对于PDM系统的应用能够产生重大实际效益的应用功能。在PDM系统中，可以将功能分成应用功能、操作功能和管理功能。操作功能是用来对由应用功能创建的对象进行处理，而管理功能则保证了PDM系统的正常运行。3.5.1应用功能PDM系统的应用功能必须能够支持整个产品形成过程中各个阶段的应用需要，特别是零件管理、文档管理以及过程控制。此外，与各种CAx应用软件的智能化的接口也是十分重要的。配置管理利用虚拟产品模型描述了产品结构随着时间的变化情况，这时就需要零件管理、产品结构管理和文档管理等功能的共同支持。集成的项目管理也是每一个PDM系统应该具备的重要功能。3.5.1.1文档管理产品开发设计部门的文档管理可以追溯到对CAD文件的管理。早期的工程图管理系统所面对的数据资源不像现在那样庞大，系统中所保存的数据，还可以一目了然。为了在计算机的支持下对各种业务流程进行处理，必须同时考虑到伴随着这些过程而形成的巨大的文档流。各种各样的应用系统产生了大量的、从不同方面描述产品的技术文档，这些文档有不同的类型(逻辑的分类)和不同的格式(物理的分类)。对这些文档进行逻辑分类就显得有意义了，可以将文档分为一般文档(一般资料)、工程图和模型。与一般资料相比较，工程图和模型有很多特殊的地方，其基本记录中包括了一些特殊的描述属性(如材料或重量)，而这些属性在其他文档中通常是不存在的。可以用一个对象类对一般资料进行管理，并通过对象属性文档类型动态地区分资料的类型。为了使PDM系统能够对各种格式的文档进行管理，还需要对文档进行物理分类(IGES、TIFF和PostScript等)。3.5.1.1文档管理一、一般资料是指除CAD文档或纸质工程图以外的所有文档。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他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(DSS)和物理的文档(文件、纸张或其他的介质)。对一般资料可以使用对象链进行管理。也可根据数据被使用的情况分成两种：有些文件的数据必须与文件中的其他数据一起使用才有意义，对整体文件进行管理；而另一些数据具有独立的意义，能够用来进行分类和检索等，就可对文件进行打散管理。属性文档类型使对象类文档基本记录可以用于各种不同的场合。一个同样被作为对象处理的动态选择表中，包括了企业中的所有文档类型。为了在视觉上区分各种不同类型的文档基本记录，可以使用与类型相对应的对象图标。可用属性应用系统或数据格式来控制动态的对象图标。一种动态处理文档基本记录的方法是，PDM数据模型为每一个新的文档类型扩充一个新的对象类。3.5.1.1文档管理一般资料的数据对象文档与业务对象文档基本记录组成了一个逻辑单元。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，对象文档的属性主要用来从物理上区分各个不同的文件。属性应用系统指出了生成和/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种存储介质上(硬盘、软盘和CD-ROM等)。此外，一份文档可以包括多个文件或者好几页文件，需要说明总的页数和页号。如图3-51表示了这种情况。一个DSS对象更改建议包括了三个文件、一张画在纸上的草图和一张对于问题的注释，这些文件是由对象类文档派生的。3.5.1.1文档管理草图是纸质文档类的一个对象，利用纸质文档类，可以将存放在文件柜中的各种纸质文档的有关信息存放在PDM数据库中。纸质文档类的重要属性是存放地点(办公楼编号、档案室编号和文件柜编号等)，通常不需要定义版本号。注释是一种简单的对象类，其包括了完整的说明信息。在PDM系统中可以对任意类的对象进行注释或说明，其内容被作为数据库项加以保存。文档的生成和管理是一项重要的工作，资料的简单和快速的检索同样也是重要的。可以用一个或同时用几个对象属性进行检索；同样的方法也可以用于对各种文本文档进行检索，不过此时还需要另外附加一些基于实际文字的全文检索手段。全文检索是文档管理的重要任务，能够按文档的内容进行检索，此时的检索不再局限于有限数量的检索词。一个功能完善的PDM系统必须包括全义检索功能并能够对文本文档的属性进行检索。3.5.1.1文档管理二、工程图虽然计算机3D建模技术发展很快，其应用的深度和广度也不断增加，但是，工程图仍然还是目前制造企业中最重要的技术文档之一。在进行工程图管理时，通常将工程图基本记录(ZSS)作为业务对象类而将工程图作为数据对象类。纸质工程图是对象类图的一种简化形式。如图3-52表示一个工程图的逻辑结构。工程图基本记录(ZSS)作为业务对象，总共链接了7份文件：一份说明文件(文本文件)、两张CAD工程图以及对应的IGES格式和TIFF格式的文件。文本文件是对象类文档的一个实例，而其他的文件则是对象类工程图的实例。与处理一般资料的情况一样，为了在视觉上区分不同的工程图对象，可以用属性应用系统或数据格式来生成动态的对象图标。图3-52工程图管理3.5.1.1文档管理一个CAD文件中通常可以包括好几张图纸。这样可以大大减少CAD文件的数量，不必再借助于工程图管理系统(ZVS)来对图纸进行检索。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文件中的图纸有不同的图号。为了解决这个问题，PDM系统的工程图管理模块定义了两个特殊的对象类，即多页文件(MBD)和图纸(如下图)：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着n:m的联系。同时，一个多页文件必须能够包括任意多张图纸，所以在对象多页文件和图纸之问存在着1:n的联系。3.5.1.1文档管理如图3-53中简单说明了PDM系统的工程图管理模块是如何对多页文件进行管理的。在图中，多页文件对象转轴包括了两张具有相同图号的图纸，因此，该多页文件属于一个ZSS对象。另一个多页文件对象框架的情况就不一样了。其包括的三张图纸有两个不同的图号。因此，该多页文件对象必须与两条工程图基本记录存