1 前言
隨著信息時代的到來，各種計算機輔助工具在企業中得到普及，企業在生產、設計過程中開始大量地使用CAD、CAM等新技術，新技術在使用的同時也面臨著新的挑戰。計算機輔助設計軟件大大提高了設計效率，但同時也產生了大量電子化的工程圖紙、文檔與數據資料，如何快速有效地對數據進行有效的管理成為企業成敗的關鍵。目前，企業數據管理存在的問題主要表現如下。
(1)信息共享程度低。目前，企業各單元的計算機輔助技術已經日益成熟，但其都是面向企業各部門的應用系統，彼此之間不能形成有效的信息共享和利用，從而形成信息孤島。
(2)圖文檔管理落后。企業在設計生產過程中會產生大量的文檔，但圖文檔管理并沒有實現結構化，圖文檔的查找比較困難。
(3)圖文檔管理與項目開發進程不能良好結合。傳統圖文檔管理僅停留在圖文檔的上傳、校核、查詢等功能層面，不能與產品的分組件、分階段開發過程融合，導致軟件項目管理功能不足。
因此，本文提出融合項目開發過程管理的圖文檔管理系統，可輔助設計小組以單件產品開發的方式，管理開發過程中的設計流程、圖檔資料、任務分配等內容，作為企業產品數據管理系統的工具，提高企業的產品設計效率。
2 系統的主要功能模塊
產品數據管理(Product Data Management，PDM)技術以軟件為基礎，是一門管理所有與產品相關的信息（包括電子文檔、數字化文件、數據庫記錄等）和所有與產品相關的過程（包括工作流程和更改流程）的技術。結合企業需求，擴展原始的圖文檔管理系統，融入項目管理、工作流程管理等功能模塊，提出并開發融合項目開發過程的圖文檔管理系統軟件。該系統包括的功能模塊如圖1所示，各功能模塊描述如下。
圖1 PDM系統模塊體系結構圖
2.1 項目管理模塊
項目管理模塊包括項目的創建與審核，項目任務與子任務的設置及項目成員的分配。首先管理員根據用戶的需求創建一個項目，對項目的編號、名稱及產品的各種屬性進行設置。項目通過審核后，項目主管通過立項管理系統將項目分解為各個子項目，并對各個子項目的人員進行分配和各個子項目的起止時間進行設置，設置完成后便可以啟動該項目。項目管理界面如圖2所示。
圖2 項目管理界面
項目管理模塊對項目的任務、人員、時間進行了有組織、有計劃的安排，項目管理人員可以及時地了解項目的狀態，對項目進行管理和跟進。
2.2 工作流程管理模塊
工作流程管理模塊的主要功能是對任務及其子任務的流程進行設置，在其工作的各個階段進行相應的工作檢驗，以保證前一工序的準確和下一工序的順利進行。企業圖文檔從設計到入庫過程中，根據圖文檔類型的不同，需經過校對、工藝化、標準化、審核、批準等流程。流程模板配置通過系統預先設定的5個基本任務（校對、工藝化、標準化、審核、批準）的自由選擇與順序組合，形成各種圖文檔的入庫模板，使某類圖文檔根據特定的模板執行校核入庫過程。工作流程管理界面如圖3所示。
圖3 工作流程管理界面
2.3 圖文檔管理模塊
圖文檔管理模塊是PDM系統的核心。圖文檔管理模板的功能是：項目的管理人員、設計人員、工藝人員等可以對項目中的文檔進行存取、瀏覽、批注、查閱等操作。圖文檔管理模塊包括圖文檔入出庫管理、圖文檔批注與修改、版本管理。
(1)圖文檔入庫管理模塊：設計人員設計的圖紙經過審核后，由管理人員將圖紙通過手工輸入和自動導入相結合的方式送入圖文檔庫中，圖文檔被保存在數據庫中，入庫的文檔將被凍結，可以直接發放給生產部門進行生產。
(2)圖文檔批注與修改模塊：審核人員對設計人員設計的圖紙是否滿足產品的設計要求進行審核，可以在圖紙上進行不同顏色的電子批注，提出自己的意見，并將圖紙返回到設計人員手中進行修改。
(3)版本管理模塊主要工作是避免版本因升級后造成的版本混亂，實現用戶的協同工作。版本反映了圖文檔的變化過程，而版本管理模板就是對版本演化過程進行維護。
2.4 產品配置模塊
產品配置模塊是PDM系統的重要模塊。無論是從產品結構在整個生命周期的變化，還是從滿足客戶的訂單需求來說，都需要進行產品配置管理。產品配置管理能夠使企業的不同部門在產品的整個生命周期內共享統一的產品配置，并且對不同階段的產品進行定義，生成相應的結構視圖，例如工藝視圖、裝配視圖、生產視圖。產品配置所管理的產品結構是設計、制造環節操作的對象，產品配置模塊的好壞關系到整個PDM系統的成敗。
該模塊通過產品規格管理、屬性管理、屬性計算公式定義、功能結構管理、機械約束規則定義和配置模板管理等設置產品模塊基礎數據初步生成滿足顧客需求的物料清單。對未配置出的物科提供手動修改功能，同時能夠對配置產品進行快速報價，以滿足企業訂單響應的需求。
2.5 編碼管理模塊
設計人員手工編碼工作量大，而且容易產生錯誤。針對這個問題系統開發了編碼管理模塊，根據企業不同的編碼規則，輔助代碼的自動生成，提高編碼的效率與準確性。
編碼管理模塊包括新建編碼規則、編碼規則維護和編碼生成向導3個子功能。編碼管理的實現流程如圖4所示。新建編碼規則和編碼規則維護模塊對企業的各類圖檔編碼規則進行創建與維護，編碼生成向導根據建立的編碼規則，采用計算機輔助的方式生成圖檔編碼。新建編碼規則、編碼規則維護和編碼生成向導相互關聯，構成編碼管理的核心部分。
圖4 編碼管理功能示意圖
2.6 用戶管理模塊
在企業尤其是大型企業整個生產設計過程中，會有大量不同的部門和人員參與生產設計，不同部門與人員對于數據具有不同的操作權限。為了對這些人員進行管理，用戶管理模塊對這些人員的角色及操作權限進行了控制，不同的人員只能處理自己職責范圍內的數據，而不能對其他數據進行操作，如圖5所示。同時，用戶管理模塊中的日志管理記錄了用戶對數據進行的操作，管理人員可以對系統進行監控，防止人員惡意破壞。用戶管理模塊保證了數據安全、有效的傳遞和整個生產過程的順利進行。
圖5 基于角色的存取控制
3 系統開發過程中的關鍵技術
3.1 物料分類編碼規則
在機械產品的設計與生產過程中，物料信息的檢索、識別是通過其代碼進行的，并且在系統的信息集成中起重要作用。采用來源于成組技術的分類編碼規則對物料進行編碼，可以有效地實現物料的分類管理。不同企業根據產品的特點，采用不同的編碼規則。通常一個編碼由幾個碼段組成，通過對分類編碼中編碼結構進行研究，對碼段的實質進行歸納總結，可以將碼段分為4類，如圖6所示。
圖6 物料的分類編碼示意圖
計算機輔助編碼基于編碼規則的應用模型和數據庫表達模型，根據各碼段的輸入類型進行相應的處理過程，其整體流程描述如下。
Step1：選定物料編碼規則，進入第一碼段。
Step2：判斷碼段的輸人類型，如果是“可選項”，進入Step3；如果是“輸入值”，進入Step4；如果是“常量”，進入Step5；如果是“流水號”，進入SLep6。
Step3：在代碼定義表中選擇所有具有相同編碼規則和碼段序號，并符合分類取值條件的代碼值記錄。在列表中顯示這些記錄，編碼人員選定某一條代碼記錄，進入Step7。
Step4：用戶輸入符合碼段長度的代碼，系統自動進行有效性檢查，進入Step7。
Step5：自動填充常量代碼，作為物料代碼的占位符或統一標識，進入Scep7。
Step6：系統自動統計物料主文件中具有相同分類碼及特征碼的同類物料總數，自動產生符合碼段長度的流水號，進入Step7。
Step7：判斷所有碼段是否填充完成。如果未完成，碼段數加1，返回Step2；如果全部完成，進入Step8。
Step8：記錄并顯示物料編碼，算法結束。
3.2 CAD/CAPP/PDM的集成
本系統是以產品數據管理為核心，實現CAD/CAPP/PDM的集成。PDM系統可以從CAD系統繪制的產品裝配圖中提取產品結構信息，包括圖形文件和屬性信息。CAPP系統通過PDM系統獲取正確的產品信息，快速生成零部件的工藝規程文件并上交由PDM系統管理，從而實現CAD系統和CAPP系統的集成。
同時，PDM系統可以隨時提供最新的設計數據給企業內部其他各個子系統，用戶在統一的PDM系統界面中可以瀏覽、查詢、提取所需的產品信息，打印各種報表，從而實現CAD/CAPP/PDM系統的集成。如圖7所示，可以通過PDM系統直接打開CAD圖紙，對圖紙進行瀏覽、修改、打印等操作，無需再打開CAD軟件，這樣可以方便使用者對圖文檔進行操作。
圖7 圖檔瀏覽界面示意圖
4 系統的實現與應用
本系統程序編制采用美國Sybase公司研制PowerBuilder9.0開發環境，它包含一個直觀的圖形界面和可擴展的面向對象的編程語言PowerScripL，提供與當前流行的大型數據庫的接口，并通過ODBC與單機數據庫相連。底層數據庫系統采用微軟公司的Microaoft SQL Server數據庫系統。
所開發的融合項目開發過程的圖文檔管理系統，可實現項目管理、工作流管理、圖文檔的入庫、出庫、查詢、瀏覽批注、編碼管理、版本管理等功能，并實現了與CAD、CAPP系統的集成，系統界面如圖8所示。該系統已在多家離散型機械制造企業的設計部和工藝部獲得良好應用。
圖8 系統功能實現圖
5 結論
本文介紹了一種面向中小型企業的圖文檔管理系統的設計與開發，該系統有效地解決了企業中存在的數據管理問題，提高了產品設計效率，縮短了設計周期，提高了設計小組的協作能力。該系統在某機械制造企業中的成功運用，表明了該系統的實用性和可靠性。但是，隨著企業信息化程度的不斷提高，該系統需要擴展其計算機輔助工藝生成的能力。
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