PDM体系中信息模型的建立

【导读】
在PDM系统中,产品信息模型是指包括不同的应用系统在内的整体系统的具有全局性和一致性的产品共享信息模型,它通过以产品数据为核心来管理与产品相关的信息和过程。此信息模型将PDM系统

PDM系统中,产品信息模型是指包括不同的应用系统在内的整体系统的具有全局性和一致性的产品共享信息模型,它通过以产品数据为核心来管理与产品相关的信息和过程。此信息模型将PDM系统中每个应用系统统一起来,并且各个应用系统对信息模型中的产品数据有唯一和相同的解释,避免了各自解释数据,消除了语义上出现的误解和分歧,使得PDM系统对动态产品数据的管理成为可能。

 
由此,在整个VPDM实施过程中建立产品信息模型具有非常重要的作用。本章提出了一种利用XML模式(XML schema,XSD)来建立PDM系统中产品总体信息模型的新方法,并且对总体信息模型中的各个产品对象的信息及其相互关系做了详细的分析研究。

 
3.1 XML建模技术分析
3.1.1 XML模式

XML的英文全称为extensible markup language,即一种可扩展的标记语言。通过XML建模语言对一个XML文档的模式或者类进行定义,并且XML模式所定义的结构运用到XML文档的实例中时,二者前后具有一致性;对于XML文档结构的描述可以使用XML模式和文档类型定义(DTD),它们均可以以文档的类型为依据验证XML文档的有效性身份;然而,与文档类型定义(DTD)相比,XML模式的应用功能更为广泛,既可以对数据类型进行自定义,也可以对通用的数据类型给予支持;由于XML模式本身就是编写XML文档的语言模式,在系统进行数据交换及应用程序的集成方面没有其它模式比它更适和,同时XML模式也支持更现代的建模理念,是XML环境下数据建模工具的首选。
 

XML模式框架图,如图3-1所示。因此,利用XML模式建立VPDM系统信息模型更符合未来的需要。XML模式有以下作用:

    (1)定义可出现在文档中的元素及其属性;

    (2)定义元素和元素属性的数据类型,默认值以及固定值;

    (3)定义元素是否为空,或者是否可包含文本;

    (4)定义哪个元素是子元素;

    (5)定义子元素的次序和数目。

XML模式框架

 

3.1.2 XML模式建立VPDM信息模型的优越性
XML作为一种新的产品数据交换方式建立VPDM信息模型的优越性主要有以下几点:

    (1)有利于VPDM数据以XML形式进行存储。在VPDM系统中,产品结构、技术文档、三维图形等半结构化或非结构化数据庞大且经常处理,这些数据类型比较复杂,并且具有对象特征性。XML本原数据库(native XML database NXD)可以实现的XML模式的管理。VPDM系统中的数据通过具有对象特征的XML模式进行储存,可以使企业各部门获得准确的数据信息;

 
    (2)有利于VPDM产品数据的交换和共享。VPDM系统数据在异构环境下的交换可以通过XML模式方便快捷的实现,因此,XML模式已逐渐成为不同企业VPDM系统网络间数据交换的标准。由于VPDM数据结构通过XSD进行定义并获得了统一,这更有利于XSD对不同系统间的VPDM数据结构加以解析,实现以XML文档形式交换的VPDM数据共享。
 

    (3)有利于不同系统间获得完整的、一致的VPDM数据。相同的XSD用在不同系统间,统一了VPDM数据的表达方式,得到了相同的数据结构,确保不同系统间获得完整的、一致的VPDM数据,有利于VPDM系统与其它应用软件的集成,为不同企业间的系统集成管理提供了基础和保证。

 
3.2 VPDM信息模型的对象模式
描述产品自身、零部件、以及产品和零部件的生产与生产控制的VPDM信息模型是利用面向对象技术建立的。VPDM信息模型也能对生产的产品和零部件进行修改,并对修改的历史以及生产过程进行记录备案,此项功能有利于VPDM系统中产品数据和数据对象之间的逻辑与关联关系的正确建立,同时,VPDM信息模型既能支撑相对稳定的系统功能,又能保证系统模型具有可继承性和可扩充性的功能四。

 
VPDM系统的功能强大,其主要功能有以下几个方面:

       (1)产品及零部件分类管理

       (2)
产品结构与配置管理

       (3)
工作流与过程管理

       (4)
项目管理

       (5)
工程变更管理;

       (6)
电子仓库与文档管理


鉴于上述提及的几项主要功能,与数据相关的VPDM系统的对象模型由下面几部分内容组成:产品及零部件对象模型;产品结构与配置模型;工作流管理模型;人员对象模型;信息集成模型。以上几个对象模型构成了VPDM信息模型。图3-2显示了 VPDM对象模型的主要构成。
 

3.2.1 产品对象模型
VPDM信息模型的最基础的数据单元是由产品对象及其数据构成的,在产品对象模型的实施阶段,系统围绕产品对象组织所有数据。为了保证VPDM系统的顺利运转,产品对象的数据模型必须及时、准确地建立,其建立时主要应考虑的三个方面内容:产品及零部件分类和属性、产品及零部件数据组织、产品及零部件版本。

 
产品及零部件分类和属性模型
根据企业的实际生产需要,建立对产品及零部件的分类和属性模型。产品对象的分类标准是多种多样的,我们一般将产品按照零件、部件、标准件、自制件、外购件、毛坯、原材料等进行分类。产品对象属性是对产品及零部件的特征进行描述,由于每个产品属性都能表示产品及零部件一个方面的特征,所以可以通过对象属性对产品对象进行检索和识别。

 
一个设计良好的分类和属性模型能合理管理企业所有产品对象数据,便于提高查询效率。图3-3表示了一个产品对象分类和属性模型,实体中的产品、零件、部件是为了解释产品类、零件类、部件类之间的多对多关系而引入的虚拟对象,而在实际模型中是没有的。

产品及零部件分类和属性模型

 

产品及零部件数据组织模型
产品及零部件数据组织模型是对产品及零部件的结构化数据和非结构化数据进行合理组织,如图3-4所示。实现PDM系统的有效管理必须把与产品对象相关的产品设计、检测分析、加工工艺、基本属性等数据与产品对象进行有机地组织。产品及零部件数据组织模型是按一定标准对产品及零部件进行分类的各级文档资料,如基本属性,技术需求,设计数据、工艺数据、分析结果、参考数据等。

产品及零部件组织模型

 

产品及零部件版本模型
产品及零部件版本反映了产品及零部件的设计修改过程和产品的不同配置。为了确定零部件及其相关文档的版本控制方式,包含零部件自身数据和信息的产品及零部件版本模型被建立。当某一个零部件发生变化后,可以将相应的零部件数据对象作为一个新的版本进行管理。

 
3.2.2 产品结构与配置模型
 产品结构与配置管理模型为了确定产品及零部件结构版本与配置的规则与方案。产品结构配置实际上就是产品物料清单BOM反应的结构,外观上一般表现为树状结构,树枝叶是按不同层次展开的部件和零件族,产品是部件的集合,部件是零件的集合。产品配置类似于产品结构配置,不同的产品配置体现为BOM的不同视图,但是产品配置更加强调按照配置的规则处理。VPDM系统对配置方法的支持各有不同,必须要实际采取相适应的解决方法。

 
基于上述对产品结构与配置特点的分析,本章节建立了产品结构与配置管理模型,如图3-5所示。为了能对产品的层次结构和相关配置信息有一个直观的反映,产品及零部件的树结构应用到产品结构与配置管理模型中,作为该模型建立的基础单元。

产品结构与配置信息模型
 

从该模型中可以看到下面这些与产品相关的信息:(1)顺序号、工艺路线、数量、工艺类别、结构类别、来源、版本标识、成组编码、性能参数等产品及零部件自身的属性信息;(2)与产品及零部件相关的文档、图形以及描述它们的属性信息;(3)与产品设计、加工工艺、材料分析等相关的所有信息;(4)关联关系、符合关系、产生关系等产品间的关系信息。
 

3.2.3 工作流管理模型
工作流管理系统采用电子周转文件夹将相关的工作文档和工作信息传送到各个部门,所有与工作流过程步骤有关的VPDM用户都可以利用计算机网络从工作流管理模型中得到各自的任务清单,其中包括周转文件夹中的所有文档和所需要执行的活动。工作流管理模型可以将面向工作任务的项目组中属于不同部门的人员联系到一起,并且只有被授权的员工才具有访问工作流管理系统中的有关文档的权限。
 

3.2.4 人员对象模型
在VPDM系统中将人员的组织结构、角色、权限等内容关联起来,就构成了人员对象模型,它对VPDM系统工作环境的设置有重要作用。在VPDM系统实施范围中,人员组织结构、角色、操作权限及操作命令表被明确规定,所以该模型也可以说是人员组织一角色一权限模型。一般在VPDM中,每个用户都设有一个帐号,系统可以通过对帐号的确认来控制用户的操作权限以及检验其它相关的功能是否可用。每一个帐号通过加入特定的角色来实现可供用户使用的具体权限。

 
3.2.5 信息集成模型

信息集成,就是将以信息技术为基础的资源及其应用集成一个功能完整的能执行某项工作的系统,该系统能完成信息共享、功能交互、数据通信等功能。VPDM是能支持CAX/RP信息集成的一种集成平台,实现了产品数据的统一管理。本章节基于上述分析建立了基于VPDM的CAX/ERP系统信息集成模型,如图3-6所示。

基于VPDM系统的CAX/ERP信息集成模型

 

在建立的信息集成模型中,产品结构和配置管理作为CAX、VPDM和ERP之间集成最重要的结合点,可以使用物料清单(BOM)来满足整个企业的需求。在基于VPDM的CAX与ERP的集成系统中,CAX与ERP所产生的数据仍由各自系统自己进行管理,而其它一些如物料清单(BOM)等数据则在VPDM系统的中心数据库中存储,这形成一种逻辑上集中、物理上分散的体系。

 
本节提出的信息集成模型是以XML的中间属性信息作为桥梁实现CAX/VPDM/ERP系统数据映射关系,如图3-7所示。从图中可以看出,系统A中的标记的A1字段和系统B中的标记的B1字段所表示的数据和信息是完全相同的,只是它们在各自系统中的表现形式有所不同,通过 XML数据库中的标记的X1字段格式定义进行映射,建立了系统A中A1和系统B中B1的数据映射关系。

CAX/VPDM/ERP系统间的数据映射关系
 




3.4 小结
本章分析了XML建模技术的特点及其优越性,提出了一种利用XML模式来建立VPDM系统中产品总体信息模型的新方法。对总体信息模型中的各个产品对象的信息及其相互关系做了详细的分析研究,并以此建立了VPDM信息模型的XML模式。通过已经建立的VPDM体系中的信息模型将对VPDM整个系统的实现起到非常重要的作用。

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  • 2019-11-05 09:45
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