1 引言
PDM（產品數據管理）系統是對企業產品開發所需信息和過程進行全面管理的工具。它主要提供了文檔管理、工作流管理、產品結構與配置管理、零部件族管理、工程變更管理、項目管理等功能。PDM系統是一個信息集成的框架平臺，通過它可以實現企業的CAX軟件的信息采集，保證產品設計信息的一致和連貫，而PDM系統與企業的ERP、生產管理體系的集成，則能使企業的產品設計部門、生產管理部門、制造部門進行更好的統一與互動。一個好的PDM系統必須足夠靈活，能夠提供建模工具，實現企業的特定產品流程并對企業產品開發過程重組提供支持。因此流程管理是PDM系統的核心功能之一。
2 工作流管理的主要功能
圖1 零部件的設計過程
如圖1所示，便是現代企業零部件的設計過程，其貫穿始終的橋梁便是工作流管理。
工作流管理是PDM系統的核心功能之一，用來定義和控制數據操作的基本過程，主要管理當一個用戶對數據進行操作時會發生的情況、不同用戶之間的數據流動以及在一個項目的生命周期內跟蹤所有事務和數據的活動，為PDM系統提供生成、監視、管理和控制企業的業務流程的能力。通常PDM系統中的工作流管理技術主要用于實現產品設計與修改過程的跟蹤與控制，包括工程數據的提交與修改、管理和監督、文檔的發布控制和自動通知，以及修改后的產品數據經提交、審批及最后批準成為新版本的產品數據。
工作流管理按照管理的范圍和功能進行劃分，一般可分為3種，即任務過程管理、工作流管理與工作歷史管理。
2.1 任務過程管理
所謂任務過程是數據對象在工作流中從一種狀態到另一種狀態時應進行或處理的規則集合，它是工作流的基本構成單元。在進行計算機支持下的工作流管理之前，首先應該建立過程的模型，即定義一個個過程步驟，系統中定義了幾種基本過程：任務分配過程、審批過程、消息處理過程、作業指定過程、分發列表等。定義好的過程存放在過程庫中，在過程庫中存放著各種各樣可重復使用的標準過程對象，將其鏈接起來就可以很方便地建成所需的工作流模型，加快工作流建模的速度。
2.2 工作流管理
工作流管理的功能包括：定義并建立工作流程、運行并控制工作流程、查看流程中文檔的狀態等。定義并建立工作流的方法有：定義產品的開發流程、定義數據的審批流程、指派流程的用戶。利用PDM視圖化的工作流編輯器，動態地安排流程結點，根據自身企業的流程特點進行定制。圖形化流程管理示例能夠方便地顯示流程管理中各結點的相互關系，便于隨時進行流程的添加、刪除及修改操作，建立符合各企業習慣的串行或并行的工作流程。
工作流程的運控器可以將每個參與人員的任務放到個人的當前工作列表中，每個參與人員一登陸系統就能看到自己當前工作列表中列出的工作任務，在流程的規定下并行的工作。系統還具有電子郵件接口，能在用戶開機時提示目前已有工作任務的消息。在工作流運行的過程中，任何授權的用戶都能看到流程執行的情況、流程中文檔的確切位置、瀏覽過程的歷史以及執行的結果。管理人員可以根據過程的完成情況，檢查各個流程節點工作時間是否超期，以便作出相應決策。
2.3 工作歷史管理
設計人員不但需要關心產品數據的功能要求、開發狀態的項目信息，而且需要了解產品數據曾經進行過的處理及其處理結果。數據的版本管理是維護產品數據有效性和演變過程核查的必要手段，各項任務的完成情況及其過程也應該有完善的記錄，便于將來查詢。此外，如果用戶希望追溯項目開發過程中以前在什么地方出現過問題，工作流管理對項目歷史管理提供了重要的支持。
3 工作流管理的數據模型
在PDM系統中，工作流管理主要是針對產品設計的管理。從大的方面來講，一個產品的開發項目就是一個流程，一個復雜的工作流程又可以包含若干個小的工作流程，不同的流程對應產品開發的不同階段。PDM系統的工作流管理模型主要包含5個方面：
1)流程名稱及適用范圍；
2)流程中工作階段的數量，先后次序及返回邏輯；
3)每個工作對應階段的人員、角色、表決模式；
4)在每個工作階段開始或結束時需要完成的特殊任務；
5)流程中每個工作階段所對應的版本變化規則。
對于圖1中零部件的設計過程，它的工作流管理模型如表1所示。
表1 工作流管理模型
4 工作流管理對其它模塊的支持
創建了一個具體的工作流程之后，這個工作流程必須能應用于PDM系統中實際的對象。比如說設計一個零件，那么完成這個設計至少需要一個擬制、審核、批準的流程，且必須把這個零件的設計文檔同這樣一個工作流程關聯起來。在PDM系統中，工作流管理模塊必須與項目管理、工程變更管理、文檔管理等模塊很好地結合起來，對這些模塊提供完整的支持。
4.1 對項目管理的支持
項目管理是一種為了在確定的時間范圍內，完成一個既定的項目，通過一定的方式合理地組織有關人員，并有效地管理項目中的所有資源（人員、設備等）與數據，控制項目進度的系統管理方法。為了實施一個項目，需要執行項目規劃、制定進度計劃、過程監視和分析等步驟。作為PDM系統的項目管理模塊，它主要是圍繞企業產品的開發設計來組織項目的。一個項目往往需要分解成幾個任務，而一個具體的任務又由它包含的若干個工作文檔來確定。項目對象需要利用任務對象和工作文檔對象來確定項目的結構。為了項目的順利進行必須組織開發團隊進行協同工作，因此一個項目還應該有項目組、項目負責人、項目成員等對象。項目、任務、工作文檔對象可以與一個項目日歷對象相關聯，以便進行項目的實際進度和目標進度的比較。其中工作流的作用是對整個產品的形成過程進行控制，實現參與項目人員的協同控制，提高效率。項目的實施包含一個完整的過程鏈，該過程鏈包括開發、試驗、生產等各個階段。工作流模塊不但可以應用于整個產品的過程鏈，而且還可以與項目的每個任務進行關聯。任務中的每一個工作文檔執行完相應的流程后，任務才可以進行提交驗收的工作。工作流程不但明確了一個工作文檔的執行程序，還把流程中的每一工作環節的工作任務分配給特定的項目組或任務組的成員。項目管理的概念模型圖如圖2所示。
圖2 項目管理的概念模型圖
當產品開發的一個步驟完成后，工作流管理模塊將推動產品開發進入下一個環節。整個產品的開發就是沿著與項目相關的每一個工作流程進行的，當完成了所有任務相關的流程后，一個產品的開發項目也隨之完成了。可見項目的完成是通過運行流程實現的，還可以通過對流程進行監控實現項目實施過程的控管。在項目的實施過程中，利用流程的監控得到項目實施進度的反饋。在項目與流程進行關聯的情況下，系統可以顯示項目在流程中的具體環節。同時還可以按照項目、任務之間的樹狀關聯進行進度的追溯。由于系統在定義流程與運行流程的過程中，已經規定了每個節點的任務、任務的執行者、任務的起始時間和完成與否的標志狀態，因此可以很容易地通過流程監控實現對項目進度的監控。
4.2 對工程變更管理的支持
工程變更是生產過程中經常出現的重要活動，在一個企業中，工程變更往往有規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。工程變更管理是指對已發布（歸檔）的產品設計和開發結果的變更。必須先由更改申請人員提出更改請求，并填寫相應的設計更改建議書，提交有關人員會簽通過后，最后才能交由更改人員完成設計文件的更改。整個工程變更流程由設計更改建議書來驅動，本企業的設計更改管理業務流程和更改關系的模型分別如圖3和圖4所示。
工程更改過程本身就是一個特定的工作流，它有申請、評審、實施、通知更改等幾個基本環節，而這幾個基本環節又包含了更詳細的步驟。如對更改建議書的會簽必須確定會簽的人員，通過對更改建議書的審批，然后進行簽發。同時，被更改的設計文檔必須與設計更改建議書建立關聯關系，在設計更改建議書會簽完成的同時獲得設計文檔版本升級的權限，并自動將升級后的文檔提交相應的流程。如果更改過程產生了新的設計文檔，也需與更改建議書建立關聯關系，在建議書的審批完成后驅動新文檔的審批流程。相應的更改通知單由PDM系統自動生成。
圖3 設計更改管理業務流程
5 工作流管理具有的特點
5.1 安全的文檔資料管理
PDM系統中很大一部分工作是管理數量巨大、格式不同、形式多樣的文檔資料，安全地管理這些重要資料也是工作流管理系統所必須具備的功能。通常在工作流管理系統中，資料的安全性管理是與電子簽名等其他功能共同來完成的。系統根據使用者的不同身份賦予相應的使用權限，使得使用者只能操作被賦予權限內的文檔資料，這樣便保證了重要資料的安全。
5.2 多文檔瀏覽器
由于PDM系統管理各種格式的文檔資料，因此，為了方便地實現對這些文檔進行瀏覽、修改、批閱、備份等必要的操作，PDM 系統應該可以瀏覽大多數格式的計算機文檔。對于機電一體化企業采用多種設計軟件對產品進行設計，需要定制一個適合的多文檔瀏覽器，或者多種瀏覽器并存。例如可以用AutoVue瀏覽器來瀏覽圖紙文件（PADS、AutoCAD、SolidEdge），用Acrobat來瀏覽文檔，兩種瀏覽工具并存的模式，實現了設計文檔的安全性管理及其他管理。
5.3 電子簽名功能
該功能在產品生產企業中顯得格外重要。同時，電子簽名功能也使得工作流管理成為可能。以產品制造業為例，在工作流程進行的過程中，參與產品不同操作的使用者都可以用電子簽名的方式對產品的狀態實施批準或退回操作。當所有的流程步驟都得到批準之后，工作流管理的任務便告一段落，產品信息將被修改到下一個版本，并且存入數據庫中歸檔。
6 結束語
綜上所述，工作流管理是PDM系統的基本功能，貫穿于PDM系統的全過程。在產品開發過程中，工作流管理和項目管理、工程變更管理是互相關聯的。工作流管理不僅為項目管理和工程變更管理的實施提供了引擎，而且也是一個PDM系統具備足夠靈活性的基礎。
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本文標題：淺析PDM產品數據管理系統工作流管理技術
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