基于PDM的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究

分 類 號 密 級 U D C 單位代碼 10151 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 宋晶晶 申請學(xué)位級別 碩士 學(xué)科與專業(yè) 船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造 論文完成日期 2009 年 6 月 論文答辯日期 2009 年 6 月 26 日 指導(dǎo)教師 劉寅東 職稱 教授 學(xué)位授予單位 大連海事大學(xué) 答辯委員會主席 The Research of Naval Parallel Collaborative Design based on PDM A thesis Submitted to Dalian Maritime University In partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering By Song Jingjing （ Naval Architecture and Ocean Engineering） Thesis Supervisor: Professor Liu Yindong June 2009 大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 ,獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果，撰寫成博 /碩士學(xué)位論文 “ 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 ” 。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或未公 開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解大連海事大學(xué)有關(guān)保留、使用研究生學(xué)位論文的規(guī)定，即：大連海事大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文 收錄到中 國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文 全文數(shù)據(jù)庫（中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜 志社）、中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫（中國科學(xué)技術(shù)信息研究所）等數(shù)據(jù)庫中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。 保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。 本學(xué)位論文屬于： 保 密 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 （請在以上方框內(nèi)打“” ） 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 中 文 摘 要 摘 要 船舶設(shè)計是一個多專業(yè)、多系統(tǒng)、大規(guī)模的協(xié)同工作過程，周期長、過程復(fù)雜。 各專 業(yè)人員在同一時間、 不 同空間 ， 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同界面上設(shè)計同一產(chǎn)品時 ， 設(shè)計過程 需要各個專業(yè)進(jìn)行頻繁的協(xié)調(diào)。 由于這些相互獨立的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和處理方式不同，不能實現(xiàn)各系統(tǒng)間信息的自動傳遞與交換，從而形成了 信息孤島 ，使處于企業(yè)各部門和產(chǎn)品開發(fā)各階段的數(shù)據(jù)的完整性、安全性 ， 以及與船舶產(chǎn)品相關(guān)信息的正常流動難以得到保障。隨著信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在分布式虛擬環(huán)境中將現(xiàn)有的船舶 CAD/CAM/CAE 緊密集成起來 ， 并構(gòu)成一個集論證、設(shè)計、建造、試驗、服務(wù)于一體的并行協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)成為了一種發(fā)展趨勢。 船舶并行協(xié)同設(shè) 計 改變了傳統(tǒng)的設(shè)計流程，使傳統(tǒng)的船舶設(shè)計研制階段之間的差別進(jìn)一步模糊，用戶更多地參與設(shè)計過程以及早期審批設(shè)計，使許多傳統(tǒng)的分階段設(shè)計工作能夠平行地進(jìn)行，以最大限度地提高船舶設(shè)計質(zhì)量，大大縮短了船舶設(shè)計時間，降低船舶制造成本，提高企業(yè)的管理水平，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力和創(chuàng)新能力 。 本論文針對產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理這種技術(shù)進(jìn)行分析和研究，闡述了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理基本概念、總結(jié)了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了 PDM 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件 Windchill 軟件 。重點 研究 了 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建 、 設(shè)計文檔的管理 、文檔審簽流程、項目 計劃 管理 、 船舶設(shè)計數(shù)據(jù)庫 等 內(nèi)容 ，并 通過對 Windchill 軟件的二次開發(fā) ， 實現(xiàn)并完善了這些 內(nèi)容 ， 從而構(gòu) 建 出船舶并行協(xié)同設(shè)計系統(tǒng) 。 關(guān)鍵詞： 船舶 并行協(xié)同設(shè)計 ；分布式虛擬環(huán)境；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 ； Windchill 英 文 摘 要 ABSTRACT Naval design is a multi-disciplinary, multi-system, large-scale collaborative, long cycle and complex process. The professional designers design the same product in the different interface of computer networks at the same time and the different design space. The design process needs various profession frequent coordination. Becouse of the different storage and processing way, can not transmit information and exchange automatically, so that it is difficult to ensure data integrity, security, and the normal flow of ship products information. With the development of information and computer technology, make the existing ship design tools CAD / CAM / CAE tightly integrated to constitute a demonstration, design, construction, testing, service in one parallel collaborative system, it is a trend of development. Ship parallel collaborative system has changed the traditional design process, makes traditional ship design and research phase to further blurr,users can involve in the design process as well as the early approval design, so that many traditional phases of design work can be carried out in parallel, to maximize the quality of ship d esign, greatly reduce the ship design time and shipbuilding costs, it can also improve the management level of enterprises and enhance their competitiveness and innovative ability. This paper researches product data management， and explains the basic concepts of product data management, sums up the research at home and abroad, introduces the PDM system and PDM software-Windchill. Focuses on creating team, the management of design document, document approval process, project management, ship design database, and so on. Through the secondary development of Windchill software to achieve and improve the function, build ship parallel collaborative system. Key words: Parallel Collaborative Design； Distributed Virtual Environment； Product Data Management； Windchill Secondary Development 目 錄 目 錄 第 1 章 緒論 . 1 1.1 國內(nèi)外船舶總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 . 1 1.1.1 概述 . 1 1.1.2 國外船舶設(shè)計總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 . 1 1.1.3 國內(nèi)船舶總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 . 2 1.2 船舶設(shè)計特點 及信息化要求 . 3 1.2.1 船舶設(shè)計具有以下特點 . 3 1.2.2 船舶設(shè)計的信息化要求 . 4 1.3 船舶設(shè)計制造目前的狀況 . 5 1.4 并行工程 . 6 1.4.1 并行工程的特點 . 6 1.4.2 并行工程與傳統(tǒng)設(shè)計開發(fā)模式的比較 . 6 1.4.3 船舶并行協(xié)同設(shè)計對 PDM 的需求 . 6 1.4.4 并行協(xié)同集成體系、層次、架構(gòu)分析 . 9 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容 . 11 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 . 12 2.1 PDM 系統(tǒng)的主要功能 . 12 2.1.1 電子倉庫 . 12 2.1.2 工作流與過程管理的功能 . 13 2.1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理 . 15 2.1.4 變更管理 . 15 2.1.5 項目管理 . 16 2.2 Windchill 功能架構(gòu) . 18 2.3 Windchill 體系結(jié)構(gòu) . 19 2.3.1 數(shù)據(jù)層 . 20 2.3.2 服務(wù)層 . 20 2.4 Windchill 的應(yīng)用開發(fā) . 21 2.4.1 面向 對象建模 . 21 2.4.2 Windchill 對象模型 . 21 2.4.3 圖形對象模型開發(fā) . 22 2.4.4 系統(tǒng)生成 . 22 2.5 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計總體框架 . 22 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 . 24 3.1 Windchill PDM 中創(chuàng) 建組織、組、用戶 . 24 3.1.1 創(chuàng)建組織 . 24 3.1.2 創(chuàng)建用戶 . 24 3.1.3 創(chuàng)建組 . 25 3.2 角色的定制 . 27 3.2.1 角色層次圖 . 27 3.2.1 角色定制過程 . 28 3.3 Windchill PDM 中創(chuàng)建團(tuán)隊 . 29 3.4 項目的創(chuàng)建及團(tuán)隊的建立 . 30 3.5 權(quán)限管理 . 33 3.5.1 訪問控制規(guī)則 . 33 3.5.2 權(quán)限設(shè)置 . 34 3.5.3 設(shè)置首選項 . 35 第 4 章 船舶設(shè)計文檔管理 . 37 4.1 文檔屬性 . 37 4.1.1 文檔類型和所屬部門的客戶化 . 38 4.1.2 創(chuàng)建文檔頁面上添加密級屬性 . 39 4.1.3 設(shè)計文檔屬性修改后示例 . 45 4.2 文檔的擬制與提交 . 46 4.3 文檔的存儲 . 46 4.4 文檔的修改過程 . 47 4.5 文檔的版本管理 . 48 第 5 章 船舶設(shè)計文檔審簽流程 . 49 5.1 船舶設(shè)計制造流程 . 49 5.2 船舶設(shè)計文檔生命周期的創(chuàng)建 . 49 5.3 工作流模板設(shè)計 . 53 5.4 審簽頁面開發(fā) . 54 5.5 文檔的審簽流程示例 . 58 5.6 變更管理 . 61 5.6.1 變 更管理流程 . 61 5.6.2 變更管理團(tuán)隊 . 62 5.6.3 變更管理權(quán)限設(shè)置 . 62 5.6.4 變更管理示例 . 63 第 6 章 項目計劃管理 . 68 6.1 項目計劃管理方法 . 68 6.1.1 管理選項 . 68 6.1.2 通過交付項來管理項目計劃 . 68 6.1.3 通過工作細(xì)分結(jié)構(gòu)計劃來管理項目 . 68 6.2 項目運(yùn)作方式 . 69 6.2.1 手動計劃運(yùn)作 . 69 6.2.2 自動計劃運(yùn)作 . 69 6.3 定義項目交付項 . 70 6.4 定義項目里程碑 . 70 6.5 交付項與里程碑的關(guān)聯(lián) . 71 6.6 項目計劃的創(chuàng)建方式 . 72 6.6.1 手動創(chuàng)建 計劃 . 72 6.6.2 通過現(xiàn)有項目創(chuàng)建計劃 . 72 6.7 項目計劃管理示例 . 73 第 7 章 船舶設(shè)計數(shù)據(jù)庫 . 76 7.1 船舶設(shè)計數(shù)據(jù)庫內(nèi)容 . 76 7.2 設(shè)置默認(rèn)單位和來源 . 77 7.3 定制產(chǎn)品所處生命周期階段 . 78 7.4 船舶設(shè)計數(shù)據(jù)庫示例 . 79 結(jié)論 . 81 參考文獻(xiàn) . 82 附錄 . 84 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文 . 96 致 謝 . 97 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -1 - 第 1 章 緒論 1.1 國內(nèi)外船舶總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 1.1.1 概述 船舶設(shè)計數(shù)字化技術(shù)是以現(xiàn)代知識集成的理念、方法為指導(dǎo)，將數(shù)字化并行設(shè)計技術(shù)、智能管理技術(shù)以及先進(jìn)造船模式形結(jié)合的現(xiàn)代先進(jìn)船舶設(shè)計技術(shù)，可綜合應(yīng)用于現(xiàn)代船舶的設(shè)計、測試與試驗、管理和維護(hù)全生命周期的各階段和各方面。而在分布式并行協(xié)同設(shè)計環(huán)境中實現(xiàn)船舶的數(shù)字化并行設(shè)計和評估，以虛擬樣機(jī)和數(shù)字仿真為核心的數(shù)字化測試與試驗，以現(xiàn)代造船模式和業(yè)務(wù)流程建模為核心的數(shù)字化管理，這代表了現(xiàn)代船舶設(shè)計的發(fā)展方向。因此，本論文研究對促進(jìn)我國船舶設(shè)計理念和技術(shù)創(chuàng)新，形成船舶總體設(shè)計的新概念、新方法、實現(xiàn)船舶設(shè)計手段的 數(shù)字化和設(shè)計系統(tǒng)的集成化具有重要的意義 1。 1.1.2 國外船舶設(shè)計總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 1）信息化時代現(xiàn)代化的造船模式是一個發(fā)展的、動態(tài)的和不斷尋求最佳狀態(tài)的過程 90 年代初期，美國海上系統(tǒng)司令部幾百名工程師接受了現(xiàn)代船舶并行協(xié)同生產(chǎn)方法和可生產(chǎn)性設(shè)計方面的訓(xùn)練。在初步設(shè)計期間制定了想象性的建造策略，這是 虛擬船廠 的關(guān)鍵，以便協(xié)助設(shè)計者從設(shè)計一開始就處理好可生產(chǎn)性。日本、韓國已經(jīng)從 整體制造 、 分段制造 、 分道制造 過渡并已完成 集成制造 到當(dāng)前正在發(fā)展的 敏捷制造 階段。 2）船舶產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計網(wǎng) 絡(luò)化，實現(xiàn)異地協(xié)同設(shè)計 造船信息化建設(shè)中的船舶 CAE、 CAD、 CAT、 CAPP、 CAM、 PDM、 PLM 等都建立在網(wǎng)絡(luò)上，實現(xiàn)船舶開發(fā)設(shè)計單位、船東、制造單位、供貨單位、質(zhì)保部門、船檢部門等機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)資源共享，實現(xiàn)實時異地協(xié)同設(shè)計、檢驗、測試、定貨與制造 2。 3）船舶產(chǎn)品配套電子商務(wù)化 第 1 章 緒論 - 2 - 船舶產(chǎn)品中大量設(shè)備、材料的訂購計劃、訂購談判和訂購實施將都在國際互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行，有效降低采購成本，提高采購質(zhì)量，縮短配套設(shè)備的運(yùn)行周期，電子商務(wù)網(wǎng)上交易已成為造船信息化建設(shè)的重要內(nèi)容 3。 4）船舶產(chǎn)品設(shè)計、試驗、測試和制 造技術(shù)智能和虛擬化 虛擬現(xiàn)實和虛擬仿真技術(shù)的成熟應(yīng)用，將更適合于柔性較大的造船產(chǎn)品，虛擬設(shè)計、虛擬試驗、虛擬測試和虛擬裝配制造、先進(jìn)的國家在造船產(chǎn)品中都已有成功應(yīng)用的案例。 5）造船企業(yè)管理集團(tuán)化和虛擬化 Web 技術(shù)已成為造船企業(yè)信息化建設(shè)的重要技術(shù)支撐，已完成 C/S 到 B/S 過渡，造船企業(yè)將設(shè)計、船舶模塊制造、零件制造、部件安裝和總裝分成多個獨立的企業(yè)，各自獨立經(jīng)營、企業(yè)為集團(tuán)形式，但實質(zhì)以虛擬構(gòu)造。造船的信息化建設(shè)的模式不再是工廠型，而是虛擬集成型 4 5 6。 6）企業(yè)綠色化、清潔化和小型化 隨著現(xiàn)代造船模式的建立，信息化時代的造船將物流管理作為整個船舶系統(tǒng)的重要組成部分，無論是原材料還是中間產(chǎn)品，將不再是工廠存放或極少存放，原材料利用率由于造船信息化應(yīng)用將得到極大的提高，因此船廠不再設(shè)置大型倉庫，大型場地，企業(yè)由大、全、亂變?yōu)樾　⑶?、?7。 1.1.3 國內(nèi)船舶總體設(shè)計數(shù)字化的現(xiàn)狀 我國造船工業(yè)從 1970年開始，采用 CAD/CAM技術(shù)，使造船生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有了較大的提高。 80年代后期，隨著造船 CAD/CAE和 MIS技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計開始丟掉圖版，新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計周期有效縮短，船舶企業(yè)現(xiàn)代 化管理水平得到提高。 90年代中后期，國際先進(jìn)的造船軟件系統(tǒng)開始引進(jìn)應(yīng)用，骨干船廠應(yīng)用三維建模技術(shù)建立產(chǎn)品電子信息模型。新技術(shù)的應(yīng)用使國內(nèi)造船水平上了新的臺階，產(chǎn)品建造總周期得到了有效縮短，產(chǎn)品建造質(zhì)量明顯提高。 CAD/CAM技術(shù)的深入應(yīng)用為推進(jìn)集成制造技術(shù)提供了信息源頭， CIM技術(shù)和 CIMS開始在我國船廠應(yīng)用。 CIMS的應(yīng)用使產(chǎn)品制造和管理信息集成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)制造信息高度共享和企業(yè)制造資源優(yōu)化，全面提高企業(yè)運(yùn)行效率 8。 我國數(shù)字化造船技術(shù)應(yīng)用取得了很大成績，但與造船強(qiáng)國相比存在如下問題： 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -3 - 1）數(shù)字化應(yīng) 用的重點仍集中在解決技術(shù)與工程問題上，沒有與企業(yè)的業(yè)務(wù)流程、運(yùn)營模式和管理變革有效結(jié)合，尚未有效地促進(jìn)體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，難以發(fā)展數(shù)字化應(yīng)有的效益。 2）產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理信息一體化的集成度較低，數(shù)字化設(shè)計、制造、管理生產(chǎn)線各主線尚未貫通。 3）有些重要數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用尚為空白或剛起步，如船舶虛擬設(shè)計、虛擬建造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，因此產(chǎn)品先期研制水平低、周期長，數(shù)字化管理缺乏完整信息資源。 4）船舶制造資源優(yōu)化配置技術(shù)的應(yīng)用處于較低水平，企業(yè)的生產(chǎn)管理和協(xié)調(diào)仍以現(xiàn)場調(diào)度型為主，滿足精細(xì)管理要求的造船 管理信息系統(tǒng)研究和應(yīng)用尚處于初級階段，管理基本還處于粗放型。 船舶核心軟件基本從國外引進(jìn)，將難以掌握數(shù)字化造船主動權(quán)。 世界造船強(qiáng)國加大數(shù)字造船 投入力度，以保持市場壟斷地位。 先進(jìn)造船國家的造船企業(yè)信息化建設(shè)已達(dá)到很高的水平，但是為了更牢固地壟斷國際造船市場，這些國家正在以更大的投入發(fā)展數(shù)字化造船 。 1.2 船舶設(shè)計特點及信息化要求 1.2.1 船舶設(shè)計具有以下特點 1）分階段、漸進(jìn)式設(shè)計。船舶設(shè)計可分為合同設(shè)計、初步設(shè)計、船級社審定、詳細(xì)設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計多個階段。整個船舶設(shè)計過程是一個不斷完善、不斷細(xì)化的設(shè) 計過程。 2）多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計。船舶設(shè)計包含總體、結(jié)構(gòu)、舾裝、輪機(jī)、空調(diào)和電氣等多項專業(yè)設(shè)計，設(shè)計過程中，各專業(yè)之間的技術(shù)交流頻繁。 3）多方參與的協(xié)同設(shè)計。船舶初步設(shè)計過程中，船舶設(shè)計所與船東、船廠之間的技術(shù)交流、設(shè)計更改頻繁，多方的設(shè)計協(xié)同貫穿在整個設(shè)計過程中。 由于船舶設(shè)計具有上述的特點，以及外部環(huán)境和我所內(nèi)部發(fā)展需求，迫切的要求建立一個船舶三維一體化并行協(xié)同設(shè)計平臺： 第 1 章 緒論 - 4 - 1）信息集成平臺。要求建立統(tǒng)一的設(shè)計資源平臺，保證協(xié)同設(shè)計過程中技術(shù)交流的暢通和非歧義性，提供統(tǒng)一的全船信息共享。 2）基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè) 計過程集成與管理系統(tǒng)。在信息集成的基礎(chǔ)上，推行并行工程，實現(xiàn)對船舶設(shè)計的過程集成與管理。通過項目管理，明確任務(wù)分解和工作流程來有效地協(xié)調(diào)各參與方的工作計劃，并監(jiān)控各參與方的工作執(zhí)行情況。 3）基于分布式網(wǎng)絡(luò)異地協(xié)同環(huán)境。提供對船舶專業(yè)協(xié)同設(shè)計、部門協(xié)同設(shè)計、異地協(xié)同設(shè)計的支持。 1.2.2 船舶設(shè)計的信息化要求 隨著計算機(jī)及其信息技術(shù)的發(fā)展，船舶設(shè)計工具得到不斷的改善，各種船舶設(shè)計、計算軟件得到普遍推廣。由于船舶產(chǎn)品復(fù)雜程度不斷提高，對船舶產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和效率提出了更高的要求。如何實現(xiàn)船舶產(chǎn)品綜合設(shè)計能力的進(jìn)一 步提升，最大限度地縮短研制周期，提高設(shè)計質(zhì)量，降低成本，是研究院所在競爭中制勝的關(guān)鍵。為此，并行工程、虛擬設(shè)計、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、敏捷制造等新的設(shè)計、管理理念越來越受到重視。 圖 1.1 并行工程特征模型 Fig.1.1 Parallel engineer model 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -5 - 1.3 船舶設(shè)計制造目前的狀況 通過近幾年的大規(guī)模資金投入 ， 引進(jìn) Tribon、 NAPA、 NASTRAN、 PATRAN等國外先進(jìn)的船舶 CAD、 CAE軟件 ， 經(jīng)過開發(fā)使用和推廣 ， 在提高設(shè)計質(zhì)量和效率上取得了明顯的效果。但是，必須清醒地認(rèn)識到，與世界先 進(jìn)水平相比，我們的設(shè)計技術(shù)總體水平還不高，信息化技術(shù)應(yīng)用水平還不高。主要存在以下矛盾： 1）船舶設(shè)計數(shù)字化與電子數(shù)據(jù)管理之間的矛盾 目前，造船設(shè)計已經(jīng)普遍采用 NAPA、 Tribon、 PATRAN等軟件進(jìn)行船舶的初步設(shè)計、三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模、 CAE分析計算，并且在 CAD與 CAE軟件之間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行了一定的開發(fā)。 CAD、 CAE軟件的使用，提高了船舶產(chǎn)品數(shù)字化、電子化，由此產(chǎn)生了大量的電子文檔，這些電子數(shù)據(jù)由各自的軟件系統(tǒng)管理，沒有達(dá)到全船信息的共享，仍然存在大量的 信息孤島 。船舶產(chǎn)品局部數(shù)字化程度的提高與全船 數(shù)據(jù)信息的共享與管理落后存在矛盾，如何有效的管理地管理全船電子信息數(shù)據(jù)，是亟待解決的問題之一，可以歸結(jié)為 信息集成與共享問題。 2）傳統(tǒng)設(shè)計模式與現(xiàn)代設(shè)計方法之間的矛盾 船舶設(shè)計目前很大程度上沿用著傳統(tǒng)的串行設(shè)計模式。傳統(tǒng)的串行設(shè)計模式使得船舶設(shè)計周期延長，無法滿足船體、結(jié)構(gòu)、舾裝、輪機(jī)等專業(yè)之間、部門與部門之間、設(shè)計所與外界之間的協(xié)同設(shè)計要求。另外，船舶設(shè)計流程的流轉(zhuǎn)以及過程管理與控制還沒有做到自動化，基本采用人工方式。如何應(yīng)用并行工程和信息化管理技術(shù)，重構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計模式和流程，實現(xiàn)設(shè)計過程集成、管理與 控制，這也是需要研究和解決的問題，可以歸結(jié)為 過程的集成與管理問題。 3）現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境與設(shè)計方法之間的矛盾 目前網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下針對跨區(qū)域動態(tài)聯(lián)盟的并行工程，在國際上沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計技術(shù)往往牽涉大量的管理模式、過程、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，也沒有現(xiàn)成的全套經(jīng)驗可以借鑒，但是這是解決我國船舶建造周期、成本、質(zhì)量等瓶頸問題的突破口，具有重大的理論和工程意義。 第 1 章 緒論 - 6 - 1.4 并行工程 并行工程在國際上引起了各國的高度重視，并行工程的思想正在越來越多的企業(yè)及產(chǎn)品開發(fā)人員接受和采納。并行工程是對傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)的一種 根本性的改進(jìn)，是一種新的設(shè)計理念，是對傳統(tǒng)串行開發(fā)過程而提出的一個新概念，是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及有關(guān)的各種過程的系統(tǒng)方法。 并行工程是一門綜合的自動化制造技術(shù)，其哲理和技術(shù)并不是簡單的發(fā)明或創(chuàng)造，而是集成了設(shè)計制造中許多新的技術(shù)、模式、思想，經(jīng)過系統(tǒng)化的抽象發(fā)展而成的。 1.4.1 并行工程的特點 并行工程的特點可以概括為四個 C： 并行性（ concurrent）：產(chǎn)品和過程設(shè)計在同一時間框架內(nèi)并行進(jìn)行； 約束性（ constrains）：將過程約束引入產(chǎn)品設(shè)計，簡化制造、裝配，降低成本； 協(xié)調(diào)性（ coordination）：協(xié)調(diào)產(chǎn)品和過程設(shè)計，獲得成本、質(zhì)量和交貨需要的最佳匹配； 一致性（ consensus）：產(chǎn)品和過程設(shè)計的重大決策建立在全組成員意見一致的基礎(chǔ)上。 1.4.2 并行工程與傳統(tǒng)設(shè)計開發(fā)模式的比較 并行工程與傳統(tǒng)串行設(shè)計開發(fā)方式的根本區(qū)別在于并行工程把船舶產(chǎn)品開發(fā)的各個活動看成是一個整體、并行的、集成的過程，并從全局優(yōu)化的角度出發(fā)，對集成過程進(jìn)行并行管理與控制。并行工程的重要目標(biāo)是使船舶設(shè)計制造一次性成功，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。提高船舶設(shè)計質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本 9 10 11。 1.4.3 船舶并行協(xié)同設(shè)計對 PDM 的需求 1）船舶產(chǎn)品設(shè)計信息及時共享 目前的設(shè)計模式仍熱是傳統(tǒng)的串行設(shè)計工作模式，在船舶初步設(shè)計（方案設(shè)計）、詳細(xì)設(shè)計、施工設(shè)計各個階段中使用不同的設(shè)計計算軟件，各個階段設(shè)計的結(jié)果和數(shù)據(jù)不能及時共享，需要有一個全船信息共享平臺，各設(shè)計階段、不同專業(yè)、不同地域之間基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -7 - 的信息流通帶來困難。 2）有效的圖文檔管理 設(shè)計院所多年的設(shè)計積累，堆積了大量的手工和電子文件（包括文本、圖紙、聲像等），對這些文檔的管理缺乏動態(tài)和靜態(tài)的有效管理。 在船舶設(shè)計過程中，設(shè)計文檔的內(nèi)容是在不斷的變化，對這種隨著設(shè) 計過程流轉(zhuǎn)的設(shè)計文檔缺乏動態(tài)管理，主要表現(xiàn)在： 設(shè)計文檔版本的一致性：船舶設(shè)計過程中經(jīng)常發(fā)生設(shè)計的修改和變更，目前缺乏有效的版本管理，使得在設(shè)計中常常發(fā)生不同人使用的圖紙、文檔版本不一致的情況。 設(shè)計文檔信息的完整性：一個設(shè)計內(nèi)容不僅有圖紙，而且包括與之相關(guān)的其它所有信息，這些信息都是相關(guān)聯(lián)的。我們?nèi)狈τ行У氖侄喂芾泶爱a(chǎn)品的完整信息。 產(chǎn)品文件管理的有序性：船舶設(shè)計產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大，歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)在正在設(shè)計產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，采用手工管理方式，難以做到有序管理，給設(shè)計重用、共享、查閱帶來極大不便。 文檔的靜態(tài)管理 （對應(yīng)于我所的檔案信息中心的管理）包括兩個方面： 一是文書的歸檔管理：主要指行政機(jī)關(guān)的紅頭文件的歸檔管理。 一是科技文檔的歸檔管理：船舶設(shè)計結(jié)束后，所有設(shè)計文檔進(jìn)行歸檔。許多優(yōu)秀船舶設(shè)計產(chǎn)品，是寶貴的知識財富，應(yīng)該提供方便的查詢，支持知識重用。由于目前在船舶設(shè)計過程中對設(shè)計文檔的動態(tài)管理缺乏有效的手段，給后期的檔案的靜態(tài)管理也帶來困難。 因此設(shè)計過程中對文檔的動態(tài)管理至關(guān)重要，后期文檔的靜態(tài)管理高效性依賴于前期的動態(tài)管理。 構(gòu)建一套完整的圖文檔管理框架，建立完整的設(shè)計數(shù)據(jù)模型，在同一平臺中管理好設(shè)計人員本人 的設(shè)計數(shù)據(jù)，同時有效地利用其他人的設(shè)計數(shù)據(jù)，能快捷方便地獲取平臺中的可重用各類數(shù)據(jù)，有利于提高設(shè)計人員的設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。 3）設(shè)計知識私有化嚴(yán)重，對知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)需要強(qiáng)有力的手段 設(shè)計人員的設(shè)計都是基于個人計算機(jī)上的，設(shè)計相關(guān)的數(shù)據(jù)都是存放在個人電腦里，只有他本人清楚設(shè)計的過程、進(jìn)度和效果，一旦該設(shè)計人員離開這個崗位，就很有第 1 章 緒論 - 8 - 可能這些設(shè)計知識就會遺失，甚至?xí)槐I竊。這些設(shè)計知識不但沒有能得到及時的共享、重用，而且更談不上知識產(chǎn)權(quán)得到保護(hù)的，需要有一集成共享的數(shù)據(jù)管理平臺，那么設(shè)計就會從一開始得到保護(hù)，設(shè)計過 程的歷史全部在服務(wù)器中記錄，服務(wù)器有安全等多方面的備份策略，確保企業(yè)的知識數(shù)據(jù)安全、規(guī)范和產(chǎn)權(quán)保護(hù)。 4）協(xié)同設(shè)計需求 船舶設(shè)計需要各個專業(yè)之間的協(xié)同配合，同時各部門之間、不同企業(yè)之間的協(xié)同交流也至關(guān)重要。由于信息的不流暢，目前仍然采用人工聯(lián)絡(luò)方式。我們需要一個協(xié)同設(shè)計環(huán)境，提供協(xié)同設(shè)計工具，保證設(shè)計信息的共享流暢，支持專業(yè)之間、部門之間、企業(yè)之間的在線協(xié)作。 5）項目監(jiān)控管理的迫切需求 對項目管理的需求主要在： 計劃管理 項目工作任務(wù)的分配 項目工時統(tǒng)計 項目進(jìn)度的向上反饋、控制與管理 目前我們采用手工統(tǒng) 計進(jìn)行項目管理，由于船舶設(shè)計的復(fù)雜性，使得在項目進(jìn)度的控制、工作任務(wù)的分派與反饋、工作工時的統(tǒng)計上存在很多不完善。因此迫切希望建立完善的項目管理平臺，使決策層能宏觀把握項目的進(jìn)展；中層管理人員有效分配工作任務(wù)、監(jiān)控項目進(jìn)度、調(diào)節(jié)項目資源沖突；基層設(shè)計人員能接收項目工作任務(wù)、及時反饋工作完成情況。形成人員和資源的良性優(yōu)化配置。 6）工作流程的規(guī)范管理 信息平臺建設(shè)既是信息化全面改造的過程，也是管理流程規(guī)范化的一場深刻變革。管理流程規(guī)范化是企業(yè)主要業(yè)務(wù)流信息化、網(wǎng)絡(luò)化、建立公用協(xié)同工作平臺的前提條件。PDM 的工 作流程管理提供了對船舶設(shè)計的過程進(jìn)行集成管理與控制支持，通過設(shè)計模式、設(shè)計流程的重構(gòu)與優(yōu)化，推行并行協(xié)同設(shè)計。 7）信息集成度的需求 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -9 - 數(shù)字化船舶設(shè)計制造就是實現(xiàn)設(shè)計、建造、管理一體化。這就需要船舶產(chǎn)品制造全過程所有信息，包括設(shè)計、制造、計劃、采購和財務(wù)成本管理都以統(tǒng)一的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)，達(dá)到船舶產(chǎn)品全生產(chǎn)周期的一切活動均可以共享數(shù)據(jù)。這就要求設(shè)計、制造、管理信息高度的集成，只有這樣才能產(chǎn)生較高的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。但由于信息集成建設(shè)正在起步中，有待于逐步實施信息集成系統(tǒng)。 由于 PDM 的開放性，可實現(xiàn)產(chǎn)品的異地、異 構(gòu)設(shè)計。它對產(chǎn)品提供單一的數(shù)據(jù)源，并可方便地實現(xiàn)對現(xiàn)有軟件工具及新開發(fā)軟件工具的封裝，便于有效管理各子系統(tǒng)的信息。它提供過程的管理與控制，為并行工程的過程集成提供了必要的支持。并行工程包括所有設(shè)計、制造、測試、維護(hù)等職能的并行考慮， PDM 作為客戶 /服務(wù)器結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一信息環(huán)境，它提供了支持并行工程運(yùn)作的框架和基本機(jī)制。以 PDM 作為集成框架的CAD、 CAPP、 CAM 的面向并行工程的集成將更加有效。 以并行協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)為支撐平臺，集成企業(yè)各方面支持產(chǎn)品開發(fā)的各種信息，使得信息流動處于一種有序、可控的狀態(tài)。不僅要保證 信息的全面性，還要保證信息的可靠性、一致性。最終實現(xiàn)正確的信息在正確的時間到達(dá)正確的人，實現(xiàn)企業(yè)全局信息的集成；要實現(xiàn)針對產(chǎn)品開發(fā)過程所需的各種 Cax 軟件的集成，將 CAD/CAE/CAM 等軟件納入 PDM，通過各種工具軟件的集成實現(xiàn)高效并行的設(shè)計；實現(xiàn)與企業(yè)內(nèi)外的各種信息的交換和共享。 1.4.4 并行協(xié)同集成體系、層次、架構(gòu)分析 并行設(shè)計的核心是過程的重組和并行優(yōu)化，是對過程的集成與管理，并行設(shè)計的基礎(chǔ)是信息集成。 PDM是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心，管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息和與產(chǎn)品有關(guān)的過程的技術(shù)，是支持并行協(xié)同設(shè)計的使能 技術(shù)。以 PDM系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，構(gòu)建基于分布式網(wǎng)絡(luò)并行協(xié)同設(shè)計平臺是一個可行的技術(shù)路線。實施并行設(shè)計的首要前提是信息集成，PDM是信息集成的支撐平臺 12。 并行協(xié)同集成體系的層次 第一層 ，數(shù)字化設(shè)計工具層。 利用 CAD/CAE等設(shè)計軟件定義船舶產(chǎn)品的數(shù)字化信息，實現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字化和自動化。 第 1 章 緒論 - 10 - 第二層 ，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層。 利用 PDM等管理軟件實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的集成共享，利用項目管理、工作流程管理實現(xiàn)對設(shè)計過程的管理控制。 第三層 ，決策層。 這是更高層次的信息管理，面向領(lǐng)導(dǎo)和決策層。如 OA、 ERP、輔助決策管理系 統(tǒng)等。 目前沒有哪一家軟件產(chǎn)品能集成企業(yè)應(yīng)用的所有應(yīng)用系統(tǒng)，不可能希望一個系統(tǒng)能保羅萬象。因此，對于上面的三個層次的集成要明確各個層次的集成與管理范圍、適用對象、管理的數(shù)據(jù)對象等。 決策層（如 OA系統(tǒng)）的功能定位于辦公文檔的流轉(zhuǎn)、人力資源信息、粗粒度的項目管理和計劃管理等，對產(chǎn)品設(shè)計過程的管理（如項目管理、計劃管理）的信息來源于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層。由于 OA系統(tǒng)的局限性，不可能對底層的產(chǎn)品數(shù)字信息做詳細(xì)的管理。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層定位于對產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的集成與共享、產(chǎn)品設(shè)計過程的集成與管理。其主要管理對象是 CAD、 CAE等產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及與數(shù)據(jù)有關(guān)的信息和設(shè)計過程。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層為 CAD、 CAE提供了數(shù)據(jù)集成平臺和為并行協(xié)同設(shè)計提供了過程集成與管理平臺，并為決策層（如 OA）提供領(lǐng)導(dǎo)（決策者）關(guān)心的匯總數(shù)據(jù)。因此產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ PDM）起到了一個信息集成的平臺支撐作用。 數(shù)字化設(shè)計工具層主要是指 Tribon、 NASTRAN、 NAPA等 CAD、 CAE設(shè)計軟件。這些軟件的使用提高了船舶設(shè)計的質(zhì)量和效率。然而帶來的一個問題是：不同設(shè)計軟件自成系統(tǒng)，數(shù)據(jù)格式和存儲各不相同，給軟件之間的數(shù)據(jù)交換帶來困難。異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換應(yīng)該與 信息集成統(tǒng)籌考慮，目前對這方面的研究主要有兩個方面：一種是異構(gòu)系統(tǒng)之間點對點的緊耦合數(shù)據(jù)集成；一種是基于某種平臺（如 PDM），采用基于 Web服務(wù)的技術(shù)進(jìn)行異構(gòu)系統(tǒng)之間的松耦合數(shù)據(jù)集成。關(guān)于異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換另做討論。 系統(tǒng)集成框架的構(gòu)建有兩種思路：一是自行開發(fā)，搭建系統(tǒng)框架原型；一是基于 PDM系統(tǒng)進(jìn)行企業(yè)應(yīng)用集成框架構(gòu)建。自行開發(fā)周期長，風(fēng)險大，系統(tǒng)框架的穩(wěn)定性需要時間和實踐應(yīng)用的考驗。我們主張基于 PDM系統(tǒng)，通過適量的二次開發(fā)，采用松耦合集成基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -11 - 或者單點登陸、統(tǒng)一的登陸界面等方法構(gòu)建企業(yè)應(yīng)用集成框架。 圖 1.2 信息化集成層 次 架構(gòu) Fig.1.2 Informationize stage structure 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容 論文在分析船舶行業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上 ， 對 PDM的若干問題進(jìn)行了研究 ， 并結(jié)合 PTC公司的 Windchill產(chǎn)品管理系統(tǒng) ， 對其進(jìn)行客戶化 ， 并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了基于 PDM的并行協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容如下：對 PDM及 Windchill做了詳細(xì)的介紹和學(xué)習(xí)，并深入研究了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及其相互關(guān)系；實現(xiàn)對工作流、生命周期的客戶化及將他們與 用戶創(chuàng)建、權(quán)限設(shè)置、 文檔審簽流程、 項目 計劃 管理相結(jié)合，實現(xiàn)船舶的并行協(xié)同設(shè)計。 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 12 - 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 PDM 是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)為中心，集成并管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息、過程、人與組織的軟件。 PDM 依據(jù)全局信息強(qiáng)調(diào)共享的觀點，為不同地點、不同部門的人員營造了一個虛擬協(xié)同的工作環(huán)境，它是所有信息的主要載體，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，可以對它們進(jìn)行創(chuàng)建、管理和分發(fā)。從表面上看， PDM 系統(tǒng)是多種多樣的。但是 PDM 系統(tǒng)都有一些基本的功能用來支持特定的產(chǎn)品開發(fā)需要。作為一個大型軟件系統(tǒng)， PDM 的體系結(jié)構(gòu)受到越來越多用戶的關(guān)注。 2.1 PDM 系統(tǒng)的主要功 能 PDM 系統(tǒng)為企業(yè)提供了管理和控制所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息以及與產(chǎn)品相關(guān)過程的機(jī)制與功能。 PDM 軟件產(chǎn)品種類繁多，不同軟件商提供的 PDM 系統(tǒng)，在功能上均有一定的差異。 PDM 的功能有兩種劃分方法，一種是按面向應(yīng)用與系統(tǒng)支持的功能劃分，將其分為電子倉庫、面向用戶的使用功能（包括文擋控制、變更控制、配置管理、設(shè)計檢索與零件庫和項目管理等）和實用化的支持功能（包括通知與通信、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖象服務(wù)、系統(tǒng)管理等）；另一種是按軟件功能模塊劃分，可劃分為電子倉庫和文檔管理、工作流與過程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、零件分 類管理、工程變更管理、項目管理、電子協(xié)作、集成工具、瀏覽和圈閱等。本節(jié)按照后者來介紹一般 PDM 系統(tǒng)的主要功能 13。 2.1.1 電子倉庫 1） 電子倉庫的概念 所謂電子倉庫就是在 PDM 中實現(xiàn)某種特定數(shù)據(jù)存儲機(jī)制的元數(shù)據(jù)（管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)）庫及其管理系統(tǒng)。它保存所有與產(chǎn)品相關(guān)的物理數(shù)據(jù)和文件的元數(shù)據(jù)，以及指向物理數(shù)據(jù)和文件的指針。該指針指定存放物理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫記錄和存放物理文件的文件系統(tǒng)與目錄，如圖 2.1 所示。 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -13 - 圖 2.1 電子 倉庫 Fig.2.1 Electronic data vault 2） 電子 倉庫的功能 為保證數(shù)據(jù)的安全性、正確性和一致性。用戶在存取 PDM 系統(tǒng)中的共享數(shù)據(jù)時，都要通過檢人 (check in)與檢出 (check out)操作以及相應(yīng)權(quán)限檢驗 14。 檢入操作主要實現(xiàn)將用戶的私有信息放入電子倉庫，而檢出的功能主要是實現(xiàn)將電子倉庫中的信息檢出到用戶個人工作區(qū)進(jìn)行修改。只有對電子倉庫有檢 入 權(quán)限的用戶可以將個人工作區(qū)內(nèi)的對象檢入到電子倉庫中，并且一旦對象被檢入到電子倉庫后，它就屬于該電子倉庫的屬主所有，而與原來的用戶脫離屬主關(guān)系。對該對象的訪問權(quán)限的管理，全部由新屬主負(fù)責(zé)。 般用戶在權(quán)限 許可下，才能瀏覽電子倉庫中的內(nèi)容但不允許修改。只有對該電子倉庫具有修改權(quán)限的用戶，才能對電子倉庫中的對象進(jìn)行修改。當(dāng)用戶需要修改電子倉庫中的對象時，必須將對象從電子倉庫中檢出，放到個人的工作區(qū)中進(jìn)行修改，此時，電子倉庫對該對象加鎖，其他用戶只能瀏覽對象的內(nèi)容而不能進(jìn)行操作。經(jīng)過用戶修改的對象再次放回到原來的電子倉庫中并不覆蓋原來的對象，而是生成新的版本，此時原對象才能解鎖。這就為 PDM 系統(tǒng)控制其內(nèi)部管理環(huán)境和外部應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)傳遞提供了一種安全的管理手段。 2.1.2 工作流與過程管理的功能 工作流與過程管 理的功能包括：定義并建立工作流程、運(yùn)行并控制工作流程、察看流程中文檔的狀態(tài)等。 1）定義并建立工作流程 定義并建立工作流程的方法有：定義產(chǎn)品的開發(fā)流程、定義數(shù)據(jù)的審批流程、指派流程的用戶。 文件管理系統(tǒng) 元數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 14 - 在長期的生產(chǎn)實踐中，每個企業(yè)都形成了自己的產(chǎn)品研制開發(fā)工作流程。一般來說，開發(fā)新產(chǎn)品首先需要分析市場需求，提出可行性分析報告，然后進(jìn)行初步設(shè)計、樣機(jī)生產(chǎn)、新產(chǎn)品鑒定等階段。只有通過鑒定以后，才能開始定型設(shè)計，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。上述過程只是粗線條的劃分了產(chǎn)品開發(fā)的過程，實際上，在產(chǎn)品的生命周期中，工作流程是環(huán)環(huán)相扣的，工作流程 間存在著嵌套、分支的情況，一個工作過程還可包含一個具體的工作流程。 2）工作流程的運(yùn)行 工作流程的運(yùn)控器可以將每個參與人員的任務(wù)放到個人的工作任務(wù)列表單里，每個參與人員從計算機(jī)中可查看到自己工作任務(wù)列表單中列出的工作任務(wù)，在流程的規(guī)定下并行的工作。系統(tǒng)具有電子郵件接口時，還能在用戶開機(jī)時同時提示目前已有工作任務(wù)的消息 15。 例如，數(shù)據(jù)進(jìn)入審批流程時，設(shè)計人員將設(shè)計數(shù)據(jù)對象提交給工作流程，將自動進(jìn)入工作流程運(yùn)控器，并按照預(yù)先定義的審批流程運(yùn)行。此時數(shù)據(jù)被自動 凍結(jié) ，即使是數(shù)據(jù)的屬主設(shè)計人員，暫時也無權(quán)對 該數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。而待審批的材料通過網(wǎng)絡(luò)將展示到各審批人員面前，他們將在各自的審批窗口上同時進(jìn)行不同的或相同的審批內(nèi)容，如果不同的審批內(nèi)容間并無因果關(guān)系的話。審批同意與否的意見，通過窗口上的不同按鈕來表達(dá)，而表達(dá)審批意見的窗口只有審批人員才具有，這就杜絕了其他人員的篡改和越權(quán)行為。各項審批通過后，將對審批對象進(jìn)行版本發(fā)放，使之成為正式版本，并自動存檔，其他任何人員只能通過一定的方式，如通過任務(wù)歷史管理器進(jìn)行查閱，但不能再行修改。需要修改時，將按照另外的流程（即工程更改流程）進(jìn)行。顯然，由于網(wǎng)絡(luò)資源共享，并行化 的過程管理大大提高了工作效率，使得企業(yè)的各業(yè)務(wù)流程更為有序、更為合理、更趨結(jié)構(gòu)化而易于控制。 3）察看流程中文檔的狀態(tài) 在工作流運(yùn)行的過程中，任何授權(quán)的用戶均能看到流程執(zhí)行的情況、流程中文檔的確切位置、瀏覽過程的歷史以及執(zhí)行的結(jié)果注釋。管理員可以根據(jù)過程的完成情況檢查各個人員工作時間是否超期，以便作出相應(yīng)決策。 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -15 - 2.1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理（ Product Structure and Configuration Management）是 PDM 的核心功能之一。作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織與管理的一種形式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 管理以電子保險箱為底層支持，以材料清單（ Bill of Materials-BOM）為組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織、管理與控制。按照一定的規(guī)則向用戶或應(yīng)用系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同視圖和描述。通過建立相應(yīng)的產(chǎn)品視圖，企業(yè)的不同部門可以按其需要的形式對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。而當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生更改時，可以通過網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖來分析和控制更改對整個企業(yè)的影響。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次關(guān)系管理、基于文件夾的產(chǎn)品 -文檔管理和版本管理等?；竟δ苤饕ǎ?1) 產(chǎn)品材 料清單創(chuàng)建、修改與版本控制 ； 2) 支持對產(chǎn)品文檔的查詢 ； 3） 支持按部件查詢裝配的零件（子部件）和按零件（子部件）查詢使用的部件 ； 4） 支持材料清單的多視圖管理 ； 5） 系列化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試圖管理 ； 6） 支持與 MRP- 或 ERP 的集成。 2.1.4 變更管理 工程變更是生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的重要活動，特別是在航空、航天、汽車等領(lǐng)域，尤為突出。在一個企業(yè)中，工程變更往往有規(guī)范的過程約束與流程控制，所以，它與工作流管理總是密不可分的。工程變更包括工程變更請求與工程變更指令兩部分內(nèi)容。下游人員（如生產(chǎn)人員、組裝人員等）發(fā) 現(xiàn)問題后，必須及時向上游人員（如設(shè)計人員）提出更改請求。在提出更改請求時，要求說明更改原因，指明更改內(nèi)容，并將更改請求提交流程管理部門進(jìn)行審核與審批，只有通過審批簽發(fā)的更改請求才能賦予實施。在接到正式的更改單進(jìn)行修改，原信息修改完畢后，要求通知到相關(guān)人員，并要求修改相關(guān)受影響的信息。 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 16 - 例如，對正式會簽的設(shè)計文件的更改，必須先提出更改請求，并填寫相應(yīng)工程更改單，提送有關(guān)人員會簽，才能交由更改員更改設(shè)計文件底圖。更改方法有劃改、刮改、更換、增圖、作廢等類型。 如圖 2.2 所示： 圖 2.2 變更管理流程 Fig.2.2 Change management workflow 2.1.5 項目管理 項目管理（ Project Management）是在項目實施過程中實現(xiàn)其計劃、組織、人員及相關(guān)數(shù)據(jù)的管理和配置，進(jìn)行項目運(yùn)動狀態(tài)的監(jiān)視，完成計劃的反饋。項目管理是建立在工作流程管理基礎(chǔ)之上的一種管理。到目前為止，項目管理在 PDM 系統(tǒng)中正在不斷完善，許多 PDM 系統(tǒng)只能提供工作流程活動的狀態(tài)信息。 在企業(yè)中，項目是圍繞某個目標(biāo)進(jìn)行的所有活動的總稱。一般來說，生產(chǎn)活動是以項目為單位進(jìn)行組織和管理的，例如汽車廠按汽車的型號組織生產(chǎn)，機(jī)床廠按機(jī)床的型號組織生產(chǎn)。提高企業(yè)運(yùn)行效率的關(guān)鍵是按現(xiàn)代化管理要求，對企業(yè)的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行管理，并根據(jù)產(chǎn)品的特點，按并行工程的要求，組建高效的產(chǎn)品開發(fā)小組，并對各小組的人員進(jìn)行動態(tài)維護(hù)。傳統(tǒng)的項目管理方式是項目負(fù)責(zé)人向執(zhí)行人授權(quán)并負(fù)責(zé)監(jiān)督項目的執(zhí)行情況，項目執(zhí)行人具體執(zhí)行設(shè)計任務(wù)，并在設(shè)計過程中，隨時將項目執(zhí)行情況向上級反饋，任務(wù)是自頂向下傳達(dá)，設(shè)計信息是自底向上反饋，形成一個帶反饋的閉環(huán)。而現(xiàn)代的項目管理方式是項目負(fù)責(zé)人允許項目參加者擁有更多的權(quán) 責(zé)，盡量讓他們從事他們感興趣的工作。 項目管理即對系統(tǒng)的項目組織進(jìn)行管理。包括項目自身信息的定義、修改以及與項目相關(guān)的信息，如狀態(tài)、組織等信息的管理。項目管理模型的組成如下： 1) 項目和任務(wù)的描述 為了描述一個項目的完整過程，要提供如 項目 階段 活動 任務(wù) 等模式來表達(dá)通知有關(guān)人員更改的內(nèi)容 會審工程更改單 發(fā)布更改指 令令 更改有關(guān)內(nèi) 容容 提出更改請求并提交工程更改 單單 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -17 - 項目中要進(jìn)行的活動過程，使管理人員能夠從粗到細(xì)、從整體到局部的把握和分析項目。在研制生產(chǎn)過程中，每個型號產(chǎn)品要分成若干任務(wù)，任務(wù)是項目的真正執(zhí)行活動，對每個任務(wù)都要定義資源、時間估算，并要定義其前接任務(wù)和后續(xù)任務(wù)。在各獨立的任務(wù)之間，既有 聯(lián)系又相互獨立，在定義與其他任務(wù)的聯(lián)系時，要給出聯(lián)系的對象。因此，在建立項目管理模型時，首先要將該產(chǎn)品的各項獨立任務(wù)及完成該任務(wù)的有關(guān)人員編制成表，要規(guī)定每項具體任務(wù)的名稱、從屬關(guān)系及負(fù)責(zé)人員，列出該項目的文件清單。 2) 研制階段的狀態(tài) 在研制的過程中，每個項目的各項具體任務(wù)可能要經(jīng)歷若干不同的階段，要給每個階段設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Ｃ軝?quán)限。只有特定的用戶才能訪問該項目某階段相應(yīng)的全部文件。每個項目中的各個階段又分為兩個狀態(tài)：工作狀態(tài)、完成狀態(tài)。工作狀態(tài)表示某階段的工作未完成，當(dāng)工作完成后工作狀態(tài)會逐步過渡到完成狀 態(tài)。 PDM 系統(tǒng)管理項目中各任務(wù)的輸入輸出數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)對象的審批、發(fā)放能夠使任務(wù)的輸入條件或輸出條件得到滿足，使任務(wù)的狀態(tài)發(fā)生變化，并且將數(shù)據(jù)正確的交給使用成員，保證工作的正常開展。 3) 項目人員 PDM 系統(tǒng)提供人員的角色、工具、站點等基本的靜態(tài)信息，區(qū)分參加各項工作的有關(guān)人員的身份，例如項目負(fù)責(zé)人、設(shè)計師、有關(guān)人員等。并且明確每項任務(wù)的執(zhí)行、審核和報告人員。其中執(zhí)行人員是該項目負(fù)責(zé)人，在該項目提交審批時必須通知的有關(guān)人員稱為通知人員，該項目審批通過后必須通知的有關(guān)人員稱為報告人員。 4) 項目研制流程 根據(jù) 需要定義該項目的研制流程，規(guī)定各階段的讀寫權(quán)限，并規(guī)定工作狀態(tài)區(qū)和完成狀態(tài)區(qū)所對應(yīng)的初始階段，還要指定該項目中各個研制階段的審批機(jī)制。 在產(chǎn)品開發(fā)中，由于各類人員知識、經(jīng)驗等的差異，沖突現(xiàn)象不可避免，它可能使整個開發(fā)過程停滯。 PDM 系統(tǒng)為協(xié)調(diào)產(chǎn)品開發(fā)活動、處理開發(fā)中的沖突事件提供了條件。到目前為止，項目管理在 PDM 系統(tǒng)中考慮得還較少，而項目管理正逐漸成為各方面研究的熱點問題。 項目管理還應(yīng)包括項目時間管理、費(fèi)用管理、資源管理，并能夠自動組織開發(fā)過程、監(jiān)控項目執(zhí)行過程和記錄設(shè)計過程。 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 18 - 2.2 Windchill 功能架構(gòu) 商品化 PDM 軟件很多，與其它產(chǎn)品相比， Windchill 已經(jīng)在一些國內(nèi)外的船舶企業(yè)得到應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用成果。另外 Windchill 的 Web 工作能力更加強(qiáng)大，提供了豐富的基于 Web 的開發(fā)工具，易于實現(xiàn)面向虛擬企業(yè)的分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。目前，國內(nèi)外很多設(shè)計所使用 CADDS5 進(jìn)行船舶的三維設(shè)計， Windchill 能夠通過 Optegra 與CADDS5、 Pro/E 實現(xiàn)緊密集成，在與 CADDS5、 Pro/E 的集成性能上，具有其它 PDM軟件無可比擬的優(yōu)越性； Windchill 可以通過本身提供的標(biāo)準(zhǔn)接口 Info Engine 實現(xiàn)與其它 PDM 軟件如 Metaphase 以及 ERP 軟件如 BANN、 Oracle Manufacturing 等實現(xiàn)集成。 Windchill 是 PTC 公司推出的一套集成應(yīng)用軟件，用來管理產(chǎn)品和工序的整個生命周期。它充分利用了 Internet 相關(guān)的信息技術(shù)，為系統(tǒng)提供了一種應(yīng)用軟件基礎(chǔ)，從而保證能快速、高效的采用企業(yè)信息應(yīng)用軟件。協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)方案 Windchill 致力于產(chǎn)品開發(fā)過程的數(shù)字化，目標(biāo)是建立高可信度的、數(shù)字化的創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計平臺。通過功能強(qiáng)大的基于 Web 的數(shù)字化協(xié)作工具，可以高效、安 全的管理、訪問并重用企業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品資源，在整個廣義企業(yè)中共享產(chǎn)品開發(fā)資源，從而提高企業(yè)的競爭力 16 17。其核心功能模塊包括： 1） Windchill Foundation：它是一個基于 WEB 和 JAVA 標(biāo)準(zhǔn)的模型驅(qū)動的基礎(chǔ)軟件平臺，其核心功能包括跨企業(yè)文檔、結(jié)構(gòu)、生命周期、工作流和系統(tǒng)等管理項目。它定義了 Windchill軟件平臺的核心基礎(chǔ)類庫，是整個 Windchill 平臺實現(xiàn)的基礎(chǔ)。 2） Windchill Information Modeler：它提供了專業(yè)的面向?qū)ο蟮目焖賾?yīng)用開發(fā)工具（ RAD），主要用于定制 Windchill以及建立專用協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)（ CPC）應(yīng)用程序。 Windchill信息建模工具提供了一個模型驅(qū)動的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，并嵌入了一流的面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計工具 Rational Rose 和應(yīng)用開發(fā)工具 Symantec Visual Caf，允許客戶迅速建立并執(zhí)行 100%的 Java 和以 Web 為中心的企業(yè)信息管理解決方案。這些定制的應(yīng)用程序能夠充分利用 Windchill Foundation 和 Windchill Lifecycle Application 的核心服務(wù)，促進(jìn)整個企業(yè)內(nèi)重要產(chǎn)品 與流程信息的加速交流。 3） Windchill PDM：它支持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其相關(guān)更改信息的管理和交換， 可以定義和基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -19 - 無縫控制多個部門和系統(tǒng)的更改動作，以簡化產(chǎn)品的升級和更新。 Windchill PDM 的基礎(chǔ)是基于 Web 的標(biāo)準(zhǔn)開放式體系結(jié)構(gòu)，它利用 Web 的強(qiáng)大功能來解決實施 PDM 時遇到的問題。 4） Windchill Info*Engine：它是一種企業(yè)信息存取構(gòu)架，能讓企業(yè)建立一些專用業(yè)務(wù)應(yīng)用或信息門戶，用于匯合保存在多個數(shù)據(jù)源的信息。使用 Windchill Info*Engine 的信息訪問功能和基于 Web 的綜合 應(yīng)用編輯功能，廣義企業(yè)的成員可以方便的參與產(chǎn)品生命周期的任何階段，從而生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品，并以更快的速度把產(chǎn)品推向市場。 5） Windchill Product View：它的設(shè)計目標(biāo)是不僅要提高產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)小組內(nèi)的效率和交流能力，而且要提高整個廣義企業(yè)內(nèi)的效率和交流能力。它涉及設(shè)計、銷售、技術(shù)支持、財務(wù)、品質(zhì)保證、制造和裝配等部門以及供應(yīng)商和客戶。它提供基于 Web 的信息可視化功能，能讓用戶以 Web 方式訪問產(chǎn)品生命周期中涉及到的幾乎所有類型的信息，從而支持企業(yè)協(xié)作。 2.3 Windchill 體系結(jié)構(gòu) 圖 2.3 Windchill 基于 Web 的 3 層 B/S 結(jié)構(gòu) Fig.2.3 B/S structure of Windchill based on Web 第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 20 - Windchill 采用的是基于 B/S 的結(jié)構(gòu)，是美國 PTC 公司推出的協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)平臺，用來管理產(chǎn)品的整個生命周期。圖 2.3 為 Windchill 基于 Web 的 3 層 B/S 結(jié)構(gòu)，分別為客戶端表示層、業(yè)務(wù)邏輯層（服務(wù)層）、數(shù)據(jù)庫支持層。其中表示層提供統(tǒng)一的跨平臺客戶端界面，業(yè)務(wù)邏輯層以 JavaBean 的形式提供業(yè)務(wù)邏輯驅(qū)動，數(shù)據(jù)庫支持層對整個平臺的數(shù)據(jù)存儲和控制 提供支撐 18 19。 2.3.1 數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)層包括一個 Oracle9i關(guān)系數(shù)據(jù)庫，所有的持久數(shù)據(jù)都駐留在該層。 Winchill 使用 Oracle 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的對象關(guān)系功能來存儲數(shù)據(jù)對象，它使用一個永久對象管理器（ Persistent Object Manager, POM）來實現(xiàn)對象到關(guān)系的映射并通過 Java 數(shù)據(jù)庫連接接口 JDBC(Java DataBase Connectivity)連接到一個基本的對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫（ Oracle8i）中。 通常，數(shù)據(jù)庫服務(wù)和 Windchill 服務(wù)安裝在同一個硬件環(huán)境 中，但是這也不是必須的，對于一個大型的站點，數(shù)據(jù)庫可以分布在不同的主機(jī)上運(yùn)行。這時有一點要注意的是數(shù)據(jù)服務(wù)和 Windchill 服務(wù)安裝在不同主機(jī)上時，會增加數(shù)據(jù)操作時網(wǎng)絡(luò)堵塞的幾率。 2.3.2 服務(wù)層 服務(wù)層包括四個基本的組件，這些組件共同運(yùn)作一起提供數(shù)據(jù)訪問，客戶分布與合作，以及所有用戶的權(quán)限控制和安全性。它們是： 1) HTTP Web Server 服務(wù)器主機(jī)需要一個 Web 服務(wù)器， Web 服務(wù)器通過 HTTP 需求負(fù)責(zé)分發(fā)所有的HTML 文件和 Java Applet 到客戶端。此外， Web 服務(wù)器端一個非常重要的 作用是控制用戶權(quán)限，來保證系統(tǒng)的安全性。 HTTP Web 服務(wù)器是 Windchill核心技術(shù)的焦點。 2) HTTP 網(wǎng)關(guān)（ GateWay） HTTP 網(wǎng)關(guān)通過 Web 瀏覽器作為一個 CGI（共用網(wǎng)關(guān)接口）程序和 Servlet（服務(wù)小程序）運(yùn)行，是客戶端和 Windchill 服務(wù)器間連接的起始點，負(fù)責(zé)接收來自瀏覽器的HTTP 請求，并負(fù)責(zé)向 Method Server 代理這些請求，一旦請求被處理，就產(chǎn)生一個 HTTP響應(yīng)，通常表現(xiàn)為嵌有 Applet 程序的 HTML 頁面。 3) 方法服務(wù)器（ Method Server） 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -21 - 方法服務(wù)器是一個負(fù)責(zé)執(zhí)行所有業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)規(guī)則的 Java 應(yīng)用程序，它通過 Java RMI 將客戶小應(yīng)用程序與方法服務(wù)器通訊。它根據(jù)客戶端請求動態(tài)裝載 Java 應(yīng)用程序和文件，執(zhí)行代表業(yè)務(wù)對象的所有方法。方法服務(wù)器是唯一與數(shù)據(jù)庫直接通訊的Windchill 進(jìn)程，負(fù)責(zé)管理所有的數(shù)據(jù)庫事務(wù)，保持多個數(shù)據(jù)庫之間的連接，通過使用共享數(shù)據(jù)庫進(jìn)行登陸系統(tǒng)。 4) 服務(wù)器管理器（ Server Manager） 服務(wù)器管理器是運(yùn)行在所有服務(wù)器主機(jī)上的 Java 應(yīng)用程序，對于每一個 Windchill服務(wù)器來說，包括有一個服務(wù)器管理器 和若干個 Method Server。 Server Manager 是通過運(yùn)行服務(wù)器上的 Java VM（虛擬機(jī)），監(jiān)控 Method Server 的性能，還可以維護(hù)用戶會話憑據(jù)，并管理后臺管理和其他系統(tǒng)管理功能。 2.4 Windchill 的應(yīng)用開發(fā) Windchill Information Modeler（信息建模工具）提供了專業(yè)的面向?qū)ο蟮目焖賾?yīng)用開發(fā)（ RAD）工具，它主要用于定制 Windchill 以及建立和部署專用協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)（ CPC）應(yīng)用程序。 Windchill 信息建模工具提供了一個模型驅(qū)動式應(yīng)用程序開 發(fā)環(huán)境，并嵌入了一流的面向?qū)ο蠓治?、設(shè)計工具 Rational Rose 和應(yīng)用程序開發(fā)的工具 Symantec Visual Caf， 允許客戶能夠迅速建立并執(zhí)行 100%的 Java 和 Web 為中心的企業(yè)信息管理解決方案。這些定制的應(yīng)用程序能夠充分利用 Windchill Foundation 和 Windchill Lifecycle Application 套件的核心服務(wù)，促進(jìn)整個企業(yè)內(nèi)重要產(chǎn)品和流程信息的加速交流 20。 2.4.1 面向?qū)ο蠼?面向?qū)ο蠼Ｊ抢?Windchill開發(fā)企業(yè)特定生命周期應(yīng)用程序的第一 步。 Windchill Information Modeler 提供包括 Windchill Foundation 對象模型在內(nèi)的建模模塊，給予應(yīng)用程序開發(fā)者以最大的幫助。這些建模模塊加上最好的圖形開發(fā)工具，可以使開發(fā)者致力于解決業(yè)務(wù)方面的問題，而完全不用操心技術(shù)的可行性和基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)方面的問題。 2.4.2 Windchill對象模型 應(yīng)用開發(fā)者不必從頭開始進(jìn)行應(yīng)用模型的建模工作，他們可以繼承 Windchill 對象模型內(nèi)嵌的文檔管理等基礎(chǔ)類和服務(wù)，開發(fā)解決任何問題所需的功能。例如，無須重新第 2 章 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計 - 22 - 建立修訂版本控制、存取 管理或通知作業(yè)等已有的方法，因為這些類都屬于 Windchill對象模型的一部分， Windchill 中的 Rational Rose 支持統(tǒng)一建模語言 UML。采用這種開始方式，應(yīng)用開發(fā)者能以圖形方式定義一個包括 Windchill Foundation 類和企業(yè)特殊應(yīng)用程序類的復(fù)合對象模型，從而建立一個功能豐富的解決方案，使得部署和建立客戶化的 Windchill 以及新開發(fā)專門的應(yīng)用程序都能夠象 Web 本身一樣方便 21 22。 2.4.3 圖形對象模型開發(fā) 利用 Windchill 內(nèi)嵌的 Rational Rose 所提 供的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模語言（ UML），應(yīng)用開發(fā)者可以用圖形方式來定義包含 Windchill 基本對象類和企業(yè)特定應(yīng)用類結(jié)合在一起的對象模型，進(jìn)而產(chǎn)生功能豐富的解決方案，同時，充分保留了增加產(chǎn)品附加值和差異性的空間。另一個好處是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)和最好的工具可以大幅度降低培訓(xùn)的需求，確保長期的生產(chǎn)力和投資回報率。 2.4.4 系統(tǒng)生成 通過用 Windchill Foundation 類及其擴(kuò)展類以及企業(yè)的增值應(yīng)用程序類建立的綜合對象模型， Windchill 的系統(tǒng)生成工具可以產(chǎn)生最優(yōu)產(chǎn)品（例如 Java 代碼和數(shù)據(jù)定義語言 DDL） ，它們被部署在 Windchill Foundation 運(yùn)行體系結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫層。開發(fā)人員能把精力集中在業(yè)務(wù)邏輯而不是重復(fù)性編程工作上，所以可以大大提高生產(chǎn)率和質(zhì)量。 Windchill 系統(tǒng)生成工具包括下列功能：（ 1）建立基于 Java 的 Windchill Foundation 類。 Windchill 系統(tǒng)生成器產(chǎn)生 100%Java 應(yīng)用程序代碼。這些代碼是用專門針對其體系結(jié)構(gòu)而優(yōu)化的復(fù)合 Foundation 類和客戶特殊類編寫而成的。一旦生成了接口和客戶類，那么就可以開始開發(fā)多層應(yīng)用程序。（ 2） Windchill 系統(tǒng)生成工具可以生成SQL 腳本，該腳本能利用 DDL 來建立或修改 Oracle 數(shù)據(jù)庫模式，從而進(jìn)一步提高開發(fā)過程的效率。 2.5 基于 PDM 的船舶并行 協(xié)同設(shè)計總體框架 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件 Windchill 軟件在本論文中主要涉及兩個模塊： Windchill PDM 和Windchill ProjectLink。其中 Windchill PDM 包括承擔(dān)者管理器、團(tuán)隊管理器、域管理、基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -23 - 進(jìn)程管理器及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)瀏覽器。承擔(dān)者管理器主要實現(xiàn)對用戶、組、組織的管理，組由用戶組成， 用于與 組織相關(guān)聯(lián)；團(tuán)隊管理主要針對實際工作實現(xiàn)角 色與用戶的對應(yīng)；域管理又稱權(quán)限管理，是船舶并行協(xié)同設(shè)計的前提；進(jìn)程管理器包括文檔審簽和變更管理，變更管理是在文檔達(dá)到審定階段后，針對文檔中仍存在的問題進(jìn)行更改的過程。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理器相當(dāng)于一個設(shè)計數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對船舶設(shè)計過程中的所有文檔的管理，包括他們的屬性信息 ，審簽流程等。 圖 2.4 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計總體框架 Fig.2.4 The structure of Naval Parallel Collaborative Design based on PDM 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 24 - 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦 予 3.1 Windchill PDM 中創(chuàng)建組織、組、用戶 3.1.1 創(chuàng)建組織 我們以 船舶設(shè)計技術(shù)研究所 這個組織為例，在 Windchill Foundation & PDM 中，通過 承擔(dān)者管理器 來創(chuàng)建組織， 如圖 3.1 所示： 圖 3.1 船舶設(shè)計技術(shù)研究所 Fig.3.1 The institute of ship design technology 3.1.2 創(chuàng)建用戶 用戶也是通過 承擔(dān)者管理器 來創(chuàng)建，創(chuàng)建用戶需要輸入的信息包括：用戶名、全名、密碼、郵件地址、電話號碼、所屬組織，以及用戶和個 人文件柜所屬域等 22。用戶創(chuàng)建后，可以根據(jù)用戶名和密碼來登錄 Windchill，來完成相應(yīng)用戶的工作，如 圖 3.2 所示： 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -25 - 圖 3.2 用戶信息 Fig.3.2 The user information 3.1.3 創(chuàng)建組 以 船舶設(shè)計技術(shù)研究所 這個組織分例，將其分為：船體設(shè)計室、輪機(jī)設(shè)計室、電氣設(shè)計室、武備設(shè)計室。船體設(shè)計室又可以細(xì)分為總體設(shè)計組、結(jié)構(gòu)設(shè)計組、舾裝設(shè)計組。 各設(shè)計組又包括一定的設(shè)計人員。如 圖 3.3、 3.4、 3.5、 3.6、 3.7 所示： 圖 3.3 組織船舶設(shè)計技術(shù)研究所下 各 設(shè)計室 Fig.3.3 The design studio of ship design technology institute 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 26 - 圖 3.4 船體設(shè)計室下的三個設(shè)計組 Fig.3.4 Design group of naval design studio 圖 3.5 總體設(shè)計組成員 Fig.3.5 Design team members 圖 3.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計組成員 Fig.3.6 Design of structure team members 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -27 - 圖 3.7 舾裝設(shè)計組成員 Fig.3.7 Design of outfit team members 3.2 角色的定制 3.2.1 角色層次圖 Windchill 中提供的角色不完全符合船舶設(shè)計過程中角色的需要 23，因此需要根據(jù)需要增加相應(yīng)的角色，船舶設(shè)計過程中角色為： 總 工 程 師船 體 主 任 設(shè) 計 師 輪 機(jī) 主 任 設(shè) 計 師 電 氣 主 任 設(shè) 計 師總 體 設(shè) 計 組 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 組 舾 裝 設(shè) 計 組總 體 設(shè) 計 人 員 一 總 體 設(shè) 計 人 員 二 . . . . . . 圖 3.8角色層次圖 Fig.3.8 Role level 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 28 - 3.2.1 角色定制過程 1）在 C:ptcWindchillsrcwtproject RoleRB_zh_CN.rbinfo 中添加如下代碼： ZONGTI DESIGNERS.value=總體設(shè)計人員 ZONGTI DESIGNERS.shortDescription=總體設(shè)計人員 ZONGTI DESIGNERS.order=850 STRUCTURE DESIGNERS.value=結(jié)構(gòu)設(shè)計人員 STRUCTURE DESIGNERS.shortDescription=結(jié)構(gòu)設(shè)計人員 STRUCTURE DESIGNERS.order=860 XIZHUANG DESIGNER.value=舾裝設(shè)計人員 XIZHUANG DESIGNER.shortDescription=舾裝設(shè)計人員 XIZHUANG DESIGNER.order=870 ZONGTI LEADER.value=總體組長 ZONGTI LEADER.shortDescription=總體組長 ZONGTI LEADER.order=880 STRUCTURE LEADER.value=結(jié)構(gòu)組長 STRUCTURE LEADER.shortDescription=結(jié)構(gòu)組長 STRUCTURE LEADER.order=890 XIZHUANG LEADER.value=舾裝組長 XIZHUANG LEADER.shortDescription=舾裝組長 XIZHUANG LEADER.order=900 ZONGENGINEER.value=總工程師 ZONGENGINEER.shortDescription=總工程師 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -29 - ZONGENGINEER.order=910 NAVALDESIGNER.value=船體主任設(shè)計師 NAVALDESIGNER.shortDescription=船體主任設(shè)計師 NAVALDESIGNER.order=975 LUNJIDESIGNER.value=輪機(jī)主任設(shè)計師 LUNJIDESIGNER.shortDescription=輪機(jī)主任設(shè)計師 LUNJIDESIGNER.order=980 DIANQIDESIGNER.value=電氣主任設(shè)計師 DIANQIDESIGNER.shortDescription=電氣主任設(shè)計師 DIANQIDESIGNER.order=985 2）在外殼程序中用 enumCustomize 對 RoleRB_zh_CN.rbinfo 文件進(jìn)行編譯，然后用Ant f makejar.xml 對 RoleRB_zh_CN.RB.ser 文件進(jìn)行更新。 3.3 Windchill PDM 中創(chuàng) 建團(tuán)隊 文檔審簽流程中需要將任務(wù)具體分配到各個角色上，通過團(tuán)隊再將角色具體對應(yīng)到個人，因此需要在 Windchill Foundation & PDM 中，通過 進(jìn)程管理器 中的團(tuán)隊管理器來創(chuàng)建團(tuán)隊，在團(tuán)隊管理器中點擊 創(chuàng)建 ，并輸入團(tuán)隊名稱，選擇可用的角色，在參與者中將角色指定到具體的人員。以 總布置圖 的審簽流程中需要的人員為例，建立 33m巡邏船設(shè)計團(tuán)隊，在文檔審簽過程中需要設(shè)計者、校對者、審核者、標(biāo)檢者、審定者，分別由總體設(shè)計人員、總體組長、標(biāo)檢員、船體主任設(shè)計師、總設(shè)計師來完成，如圖 3.9、3.10 所示 ： 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 30 - 圖 3.9 創(chuàng)建團(tuán)隊 Fig.3.9 Create team 圖 3.10 針對團(tuán)隊 選定角色、指定參與者 Fig.3.10 Choose role and designate participants 3.4 項目的創(chuàng)建及團(tuán)隊的建立 項目的創(chuàng)建采用自動的方式來完成，這種自動方式的實現(xiàn)主要是依靠在關(guān)鍵文檔對應(yīng)流程中預(yù)先定義的操作來完成的，這些關(guān)鍵文檔一般為項目任務(wù)書文檔。 在項目創(chuàng)建時，系統(tǒng)會根據(jù)關(guān)鍵文檔中的屬性信息來自動設(shè)定項目的類型。同時在有關(guān)文件柜中創(chuàng)建用來保存該項目文檔的子目錄。在此基礎(chǔ)上， 系統(tǒng)會自動創(chuàng)建該項目基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -31 - 的缺省項目團(tuán)隊，并在該項目的項目負(fù)責(zé)人屬性中填入缺省的項目負(fù)責(zé)人。如果項目是子項目的話，系統(tǒng)還會自動設(shè)定項目的子項目標(biāo)記。 Windchill 軟件中項目管理由 Windchill ProjectLink 模塊來控制，以 33m巡邏船 這個項目為例，步驟如下： 1） 在站點下的組織中將 圖 3.11 中創(chuàng)建的組織添加到 Windchill ProjectLink 中。 圖 3.11 項目管理模塊 中 添加組織 Fig.3.11 Add organization into Project Management 2） 在自動出現(xiàn)的組 織下，點擊創(chuàng)建者，并將應(yīng)具有創(chuàng)建項目權(quán)限的用戶加入創(chuàng)建者中，如 圖 3.12 所示： 圖 3.12 設(shè)置項目創(chuàng)建者 Fig.3.12 Setting project creator 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 32 - 3） 以所指定的項目創(chuàng)建者的用戶名和密碼重新登錄 Windchill，則在 Windchill ProjectLink 中的項目自動出現(xiàn)創(chuàng)建項目按鈕，點擊創(chuàng)建項目，并在創(chuàng)建項目的過程中指定項目團(tuán)隊。團(tuán)隊成員權(quán)限的定義需要根據(jù)用戶對那些數(shù)據(jù)具有讀、寫、管理權(quán)限來實現(xiàn)。同一用戶 在不同項目中可以承擔(dān)不同的角色，可以擁有不同的數(shù)據(jù)訪問 權(quán)限。如 圖 3.13、 3.14 所示： 圖 3.13 創(chuàng)建項目 Fig.3.13 Create project 圖 3.14 為項目團(tuán)隊 添加成員 Fig.3.14 Add team members to project 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -33 - 3.5 權(quán)限管理 3.5.1 訪問控制規(guī)則 在 Windchill Foundation & PDM 中，通過 策略管理器 進(jìn)行權(quán)限管理，即域管理，域是定義一組管理策略（如訪問控制、建立索引和通知）的管理區(qū)域，與域相關(guān)聯(lián)的對象受域的策略約束 24。 Windchill 容器提供了用于收集和查找 相關(guān)信息的框架， windchill 解決方案中的容器組具有分層關(guān)系，在 Windchill PDMLink 和 Windchill ProjectLink 中創(chuàng)建容器前，應(yīng)先確定所需的域，并在創(chuàng)建容器時，使用創(chuàng)建這些域及其訪問控制策略的模板。 如圖 3.15： 圖 3.15 基本的容器分級結(jié)構(gòu) Fig.3.15 Basic hierarchical structure of containers 容器策略項包括以下內(nèi)容： 1）基于域的訪問控制規(guī)則，該規(guī)則建立針對特定承擔(dān)著、對象類型、生命周期狀態(tài)和域組合的訪問控制。 2）索引建立規(guī)則，用于定義當(dāng)指定對象類型和域組合的對象進(jìn)行特定生命周期狀態(tài)時，將對象包含到的集合，集合用于創(chuàng)建索引列表，索引列表有助于改善搜索對象時的性能。 3）通知規(guī)則，該規(guī)則定義當(dāng)某個對象類型和域組合發(fā)生指定事件時要通知的承擔(dān)者。 將文檔從用戶個人文件柜移到共享文件柜所需的權(quán)限： 1）需要對文檔所在的容器具有 讀取 權(quán)限，因為該文檔駐留其中。 2）需要文檔所屬域中（即個人文件柜的域）對該文檔具有 讀取 權(quán)限，以便將其選定進(jìn)行移動，因為該文檔的訪問受到限制。 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 34 - 3）需要在文檔移動后的所屬域中（即共享文件柜 的域）對該文檔具有 讀取 權(quán)限，以便對其進(jìn)行查看，因為該部件的訪問受到限制。 4）需要對源文件夾和目標(biāo)文件夾（即個人文件柜和共享文件柜）具有 修改 權(quán)限，因為文檔要入夾，并且文件夾內(nèi)容要變更。 5）如果源文件夾和目標(biāo)文件夾處于不同的域中，則文檔移動時其域?qū)⒆兏驗槲臋n受域管理，并從其所在文件夾繼承域，變更域時，需要在源文件夾（個人文件柜）的域中對文檔具有 刪除 權(quán)限，在目標(biāo)文件夾（共享文件柜）的域中對文檔具有 創(chuàng)建 權(quán)限。通常，個人文件柜與共享文件柜處于不同域中。 6）如果要將文檔檢入共享文件柜，則在個人 文件柜中還需對文檔具有 修改 權(quán)限，因為檢入后，文檔的屬性要發(fā)生變化。 3.5.2 權(quán)限設(shè)置 以 總布置圖 的審簽流程中的權(quán)限設(shè)置為例，設(shè)計者對文檔具有 完全控制 權(quán)限，設(shè)計者需要將文檔從個人文件柜檢入共享文件柜，因此對共享文件柜、共享文件夾具有讀取、修改 權(quán)限，校對者、審核者、標(biāo)檢者、審定者對文檔都應(yīng)具有 讀取 權(quán)限。權(quán)限設(shè)置如圖 3.16、 3.17 所示： 圖 3.16 創(chuàng)建 權(quán)限管理域 Fig.3.16 To create management domain of rights 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -35 - 圖 3.17 設(shè)置權(quán)限 Fig.3.17 Set permissions 3.5.3 設(shè)置首選項 Windchill 中通過設(shè)置域管理的首選項，來設(shè)置創(chuàng)建文件柜、文件夾時域的選擇 25，點擊首選項管理器，在搜索對象中輸入 /wt/admin/displayDomains，將其值改為 true，則創(chuàng)建文件柜時將出現(xiàn) 文件柜的域 選擇圖框，如圖 3.18、 3.19 所示： 圖 3.18 設(shè)置首選項 Fig.3.18 Set preferences 第 3 章 船舶設(shè)計團(tuán)隊的組建及權(quán)限賦予 - 36 - 圖 3.19 設(shè)置文件柜權(quán)限 Fig.3.19 Set permissions counter of file 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -37 - 第 4 章 船舶設(shè)計文檔管理 4.1 文檔屬性 為了便于文檔的管理和系統(tǒng)的簡化，根據(jù)面向?qū)ο蟮乃枷耄橄蟪龈黝愇臋n的共性，即文檔的屬性，如表 4.1 所示。 表 4.1 文檔屬性 Tab.4.1 Document properties 序號 屬性名稱 備注 1 主要文件 文檔的主要文件 2 號碼 文檔的編號，必須是唯一的 3 名稱 4 標(biāo)題 5 類型 根據(jù)表 4.2 文檔類型 6 部門 文檔創(chuàng)建者所隸屬的部門 7 說明 對文檔的簡要說明 8 密級 分 高 、 中 、 低 9 位置 文檔的存儲位置 10 生命周期 決定文檔審批流程執(zhí)行的步驟 11 項目 項目團(tuán)隊 其中部門可分為船體、輪機(jī)、電氣，船體中由包括總體、結(jié)構(gòu)、舾裝。文檔的類型可按照表 4.2 將其分為若干類。 第 4 章 船舶設(shè)計文檔管理 - 38 - 表 4.2 文檔類型 Tab.4.2 Document type 序號 文檔類型 1 任務(wù)書 2 論證報告 3 計算書 5 2D圖紙 6 3D模型 . . . . . . 對應(yīng)于上述的文檔屬性， Windchill 中通過創(chuàng)建文檔頁面將其提交至數(shù)據(jù)庫，因為Windhcill 是一個通用 的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件，需要對文檔的類型和所屬部門進(jìn)行客戶化，并且處于軍事需要，還要在創(chuàng)建文檔頁面上增加屬性：密級。 4.1.1 文檔類型和所屬部門的客戶化 在 ptcWindchillsrcwtdoc 下的 DocumentTypeRB_zh_CN 文件中添加下面的代碼： $TaskBook.value=任務(wù)書 $DemonstrateDocument.value=論證報告 $IllustrateDocument.value=說明書 $CalculateDocument.value=計算書 $2DDocument.value=2D 文檔 $3DDocument.value=3D 文檔 在 ptcWindchillsrcwtdoc 下的 DepartmentListRB_zh_CN 文件中添加下面的代碼： HULL.value=船體 ENGINE.value=輪機(jī) ELECTRONIC.value=電氣 TOTAL.value=總體 STRUCTURE.value=結(jié)構(gòu) 基于 PDM 的船舶并行協(xié)同設(shè)計研究 -39 - OUTFIT.value=舾裝 用 enumCustomize 和 Ant f makejar.xml 工具對這兩個文件進(jìn)行編譯。從而生成新的文 檔類型和部門文件。 4.1.2 創(chuàng)建文檔頁面上添加密級屬性 1）打開 srcwtWTDesigner.mdl。將其另存為 nei.mdl，保存在srcextnei目錄下。 2）在 Rational Rose 中打開 Logical View 包中的 Main 視圖，用工具 Dependency or Instantiates 連接 ext 包和 java 包、 ext 包和 wt 包，表明 ext 包中的類將引用 java 包和 wt包中的類 26 27 28。 3）在 ext 包里創(chuàng)建 nei 的包，在 nei 包中創(chuàng)建 doc 包。在 doc 包的 Main 視圖中，添加一名為 WTDocument 的類，它來自 wt.doc 包，是 Windchill 標(biāo)準(zhǔn)文檔類。 4）在 Main 視圖中添加另一個類 NEIDocument，它是我們的客戶化文檔類，用工具Generalization 與 WTDocument 連接，表明它是 WTDocument 的子類，將繼承WTDocument 類的所有屬性和方法。 圖 4.1 java包的引用 Fig.4.1 the quote of java package 第 4 章 船舶設(shè)計文檔管理 - 40 - 5） NEIDocument 類除了具有 WTDocument 類中的所有屬性外，還有一枚舉類型屬性：密級，故在 Main 視圖中創(chuàng)建 SecretLevel 類，它是 wt.fc 包中 EnumeratedType 類的子類，并通過工具 Unidirectional Aggregation 與 NEIDocument 類相連，表明一個NEIDocument 文檔類實例有一個 SecretLevel 類實例，即一個文檔有一個密級。雙擊Unidirectional Aggregation 在 Role A General 中 Role 中添 secretLevel。在 Role A Detail中 Multiplic 項選擇 1，選中 Navigable 項，在 Role B Detail 中確保 Navigable 不選，選中Ag