基于PDM 的图档管理系统的设计和实现

邵 炼，仲梁维，袁坤坤，张 洋

(上海理工大学 机械工程学院，上海 200093)

随着计算机辅助设计(CAD)的普及和应用，在机械制造企业中出现了越来越多的机械产品电子数据和电子图档等，众多企业在他们生产过程中产生了大量数据，但由于企业内部各部门和各系统之间信息不能充分共享，从而出现了，如产品数据文件传递滞后、产品信息不统一和管理产品图档信息困难等等，这已然成为企业进程信息化的阻碍［1］。因此，PDM(产品数据管理)的发展和应用，已成为解决上述问题的主流技术，其主要是以企业产品对象为核心的信息管理及技术，通常可分为3 个层次，即图档信息的管理、部门间的管理、企业间的管理。图档管理系统是企业PDM基础的功能，许多中小企业的图档管理现状为:1)陈旧的图档资料管理模式。2)较低的图档文件保密性和安全性。3)图档信息的查询效率低;4)大型PDM产品与其企业自身实际流程不相符，且价格昂贵，实现周期长。因此，对图档管理信息的研究，实现适合中小型企业的图档管理系统尤显重要［2］。

1 PDM

1.1 PDM 的基本概念

PDM 是用于管理所有与产品相关信息和相关过程的技术。与产品相关的所有信息包括:零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD 文档、扫描图像、审批信息等;与产品相关的所有过程，包括过程的定义与监控。因而，其管理的是整个产品生命周期的所有产品信息，通过技术信息和管理信息的集成，构成企业整个产品生命周期的应用平台［3］。随着新技术的发展，PDM 将会在其产品生命周期的角色上更富拓展性。一个成熟的PDM 会更加全强调全局信息共享的观点，扩大产品开发建模的含义，范围已包括资源配置、生产制造、计划调度、采购销售、市场开发等各方面。其为不同地点、不同部门的人员营造了一个虚拟协同工作环境，使其可以在同一数字化的产品模型上一起工作充分提高了产品设计质量，缩短产品生命周期。

1.2 PDM 系统的结构

随着Web 技术、面向对象技术的不断发展和应用，PDM 体系结构日趋先进。PDM 系统与应用软件的集成能力不断增强，核心功能图文档管理、工作流和过程管理不断丰富和发展。目前主流的PDM 系统体系结构如图1 所示，整体分为4 层:底层数据支持层、面向对象的服务层、系统应用功能层和用户界面管理［4］。

图1 PDM 结构体系

2 系统设计

2.1 系统技术支持

本产品图档管理系统采用B/S 结构的方式，可大幅提高系统的易用性和可维护性。该系统布置在Web服务器上运行，可通过Web 浏览器访问，采用Apache Tomcat 6 配置，Myeclipse 8.5 作为开发工具，系统前台采用jsp 和JavaScript 语言进行编写。系统采用基于MVC 模式的SSH2(Struct2，Spring，Hibernate)与jBPM的组合框架。SSH2 包含Struct2，Spring，Hibernate 这3个框架，该框架架构分工明细，层次清晰并支持多种主机类型，多操作系统和多数据库。Struts2 负责表现层的管理，Spring 负责处理业务逻辑，Hibernate 主要负责数据的持久化操作。jBPM 框架负责管理业务流程，提供了流程定义、流程部署、流程执行、流程管理的功能，其不绑定实现自身的客户端，可通过Spring 中间组件集成到SSH 框架［5］。系统框架结构图如图2所示。

图2 系统框架结构图

2.2 系统功能需求设计

图档管理系统是企业PDM 系统的一个子系统，能准确地保存产品设计过程中产生的图形文件和文档信息。图档管理系统的功能结构如图3 所示。

图3 系统功能结构图

在系统功能需求分析基础上，可将图档管理系统分为4 个模块，分别是:产品电子图档管理、产品蓝图管理、产品蜡底图管理、系统用户管理。各模块的功能设计如下:

产品电子图档管理模块采用以产品为主线，对产品相关的电子设计图档、电子工艺文件、设计修改单等信息进行管理，并通过产品图号和零部件图号与BOM系统联系。可以实现对产品图档的基本增删改查操作以及图档的版本控制和导出功能。

产品蓝图管理模块主要针对蓝图基础信息管理，分为3 个部分:一部分主要对产品蓝图的基本信息进行管理;另一部分是对产品蓝图的借阅与归还进行管理;最后一部分通过导入外协产品明细来检测外协产品的缺失信息。

产品蜡底图管理模块和蓝图模块类似，也分为3个子模块:一部分是对产品蜡底图的基本信息进行管理;另外一部分是对产品蜡底图的借阅和归还管理;最后一部分是通过与BOM 系统联系检测产品蜡底图纸的存在情况。

系统用户管理模块是为了实现产品图档的安全访问，针对系统的用户进行权限的管理，该模块由3 个子模块组成:包括图档系统访问角色的管理、图档访问权限设置管理和图档访问用户管理。

2.3 数据库设计

该机械产品图档管理系统采用SQL Server 2008数据库，系统数据库名称为db_DrawingSystem［6］。本系统的E－R 图模型如图4 所示，由图可知，该图档管理系统的实体包括系统管理员、设计人员、电子图档管理员、蜡底图管理员、蓝图管理员等。

图4 数据库E－R 图

2.4 用户权限分析

产品的图档是企业的核心所在，各个操作人员对在该系统中应赋予各自职责的权利。本系统采用RBAC(Role Based Access Control)访问控制技术来实现用户权限管理［7］，其主要思想就是通过使用角色的概念来解决权限分配的问题，具体的控制示意图如图5所示。

图5 用户权限控制示意图

产品图档访问权限控制对于机械产品图档管理系统安全是重要部分，其确保系统不同的角色只能拥有系统赋予其的权限，从而保证机械产品图档信息的安全。图5 表示了机械产品图档管理系统中一个执行活动规则处理的流程图。产品图档访问权限管理主要由规则、条件以及规则处理器组成。规则一般是通过一些简单或组合的条件组成的集合，然后通过规则处理器根据实际情况进行鉴别。若满足条件，则表明该用户可进行下一步操作;若不满足规则处理器的条件，则该用户不能进行下一步操作，流程就此终结［8］。

图6 用户权限流程图

2.5 图档管理的基本业务流程

根据实际需要进行快速调整的现代协同管理模式，是一种对应于工业生产线的制造方式，完全基于业务流程的管理模式。基于PDM 理念的图档管理系统实现了图纸从设计、审核、入库、归档、下发等一系列操作流程，在不同阶段，其为各个阶段的子模块输入对应的信息，且对各个子模块接收到的信息进行及时的反馈，以确保系统对图纸的可控制性，这可大幅提高企业的生产效率，使各个部门之间分工明确，协同合作［9］。

由图所示，通过运用协同管理模式图档信息在严格的流程控制下，各个阶段不同的人员有对其进行不同操作的权限，以确保图档信息的统一性和安全性，同时各个模块之间可根据实际生产需求进行调整和优化。

图7 图档管理系统流程图

2.6 系统程序实例验证

A 公司为国内某电机制造企业，从事系列电机和非标定制电机的制造，拥有多种系列产品，规格不同的电机产品达数千种。目前，该系统已正式投入使用，在实际运行过程中与公司现有的系统有良好的兼容性，实现了公司各个部门之间的数据共享，确保信息准确。在公司业务方面，该系统辅助企业增强对产品图纸的管控能力，支持生产设计部门，图档管理部门对实际生产的快速响应，提高了整体企业生产制造效率。

图8 A 公司图档管理系统部分界面

3 结束语

在企业信息化过程中，产品的图档管理是PDM 系统中的一个重要部分，主要管理和有效利用产品设计中图形文件和相关文档信息。本文在针对当前中小型企业存在的图档管理问题，构建了基于PDM 的图档管理系统的总体框架，提出了面向对象Web 技术的机械产品图档管理系统的研究内容与实施方案。在分析机械产品图档管理系统与制造自动化关系后，根据企业的实际需求设计出相应的模块，实现了机械产品电子图档，产品蜡底图和蓝图管理，产品纸质图档的借阅管理，产品图档的版本管理和产品图档的安全与控制访问，另外还提供了检测产品蜡底图存在和外协产品蓝图存在检查功能，对企业的图档进行了规范化管理，完成了工程信息管理和图档管理的统一，实现了系统数据的共享和集成，对提高企业图档管理具有一定的现实意义。

［1］ 王玫，王卓，王杰，等.基于PDM 原理的工程图档管理系统［J］.四川电力技术，2002(3):45－47.

［2］ 周晓虹.基于PDM 的数控图文档管理［J］.装备机械，2009(1):44－47.

［3］ 张瑾，秦峰，尚勇.基于PDM 的图档管理技术研究［J］.现代制造技术与装备，2010(1):74－76.

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［8］ 汪绍峰.基于角色的访问控制技术在PDM 系统的应用［D］.武汉:武汉理工大学，2004.

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