概述

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)現(xiàn)在正從傳統(tǒng)的單機(jī)方式向網(wǎng)絡(luò)化方式轉(zhuǎn)變。windchill是一個(gè)較完善的以網(wǎng)絡(luò)為中心的數(shù)據(jù)管理集成系統(tǒng)。它可以在網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境中產(chǎn)生、收集、查詢和組織在不同地理環(huán)境的不同數(shù)據(jù)類型的設(shè)計(jì)、制造和商務(wù)信息。原始的CAD模型仍然由傳統(tǒng)的CAD軟件產(chǎn)生，制造經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然保存在原有的數(shù)據(jù)庫中，windchill的數(shù)據(jù)庫只記錄信息體對(duì)象的關(guān)聯(lián)并將這些信息網(wǎng)絡(luò)化、動(dòng)態(tài)化和具生命性。在新的開發(fā)環(huán)境下，概念設(shè)計(jì)、知識(shí)管理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也從單機(jī)方式向Web協(xié)同開發(fā)方向發(fā)展。基于windchill的協(xié)同產(chǎn)品數(shù)據(jù)開發(fā)環(huán)境下，大多數(shù)原有的數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫是可重用的。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下選擇和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)挖掘工具和知識(shí)管理系統(tǒng)，合理使用信息更新和重構(gòu)技術(shù)是基于windchill開發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效PDM系統(tǒng)的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1、PDM系統(tǒng)配置

windchill是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，它提供一個(gè)純Java語言為核心的信息平臺(tái)，所以它允許制造商、經(jīng)營商和用戶在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中以適當(dāng)?shù)脑L問權(quán)限在不同的操作系統(tǒng)無縫地連接各種格式的數(shù)據(jù)源。它是一個(gè)企業(yè)信息集成和分布操作的軟件框架。產(chǎn)品原始的設(shè)計(jì)，制造和其它信息仍然由專門CAD,CAM和OA軟件產(chǎn)生。一個(gè)合理的基于windchill的PDM系統(tǒng)的配置是非常重要的。我們構(gòu)建的PDM系統(tǒng)的集成框架如圖1所示。

圖1 基于windchill的PDM配置框架

該軟件系統(tǒng)框架基于協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)windchill R6.2、CAD、CAM,ERP,OA和專家系統(tǒng)提供不同的工具和函數(shù)處理實(shí)際的數(shù)據(jù)和模型。windchill儲(chǔ)存不同的對(duì)象在Oracle數(shù)據(jù)庫中。可通過訪問它的類的屬性、接口和及用Info Engine。與外部的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。

windchill具有在線協(xié)同產(chǎn)品數(shù)據(jù)/文件管理和工作流和版本控制能力。windchill可使在用戶化設(shè)計(jì)上，在原有Java類的基礎(chǔ)上繼承其諸如版本控制和生命周期管理的屬性并在些基礎(chǔ)上加添具管理知識(shí)和規(guī)則要素而成為一個(gè)新類。然而windchill本身并不提供概念產(chǎn)生的必要功能(如立體建模、加工計(jì)劃或裝配計(jì)劃)和使用和什理專家系統(tǒng)中的知識(shí)的能力。為了克服這個(gè)弱點(diǎn)，一個(gè)新的與windchill界面融合的用戶接口必須被設(shè)計(jì)以達(dá)到概念設(shè)計(jì)和評(píng)估的功能，這個(gè)知識(shí)儲(chǔ)存在同一工程子目錄的其它的工程文件中且其相應(yīng)的屬性允許更聚合和精確的知識(shí)在該工程中的使用和重用并為其它新工程的使用提供參考。系統(tǒng)運(yùn)行在客戶/服務(wù)器方式，它包括Apache web serever、Oracle數(shù)據(jù)庫、LOCAM、windchill和Protege2000。

專家系統(tǒng)使用Protege2000 Expert System shell和Java Expert System Shell(JESS)構(gòu)造。Protege允許以表單形式進(jìn)行知識(shí)庫的構(gòu)造和維護(hù)且本體論可以以諸如JDBC數(shù)據(jù)庫CLIPS、XML和RDF的數(shù)據(jù)方式存在。JESS集成在這個(gè)集成環(huán)境中并提供相應(yīng)的機(jī)制定義規(guī)則(CLIPS DEFRULES)，因?yàn)檫@在Protege的缺省設(shè)置中并不提供。收集在工程信息中的成熟的產(chǎn)品例子是知識(shí)庫和相應(yīng)規(guī)則的基礎(chǔ)。windchill通過新類的定義將其知識(shí)庫集成為系統(tǒng)的一體。概念設(shè)計(jì)本體論包含字典定義和明確術(shù)語的定義;用戶要求信息一如陳述在產(chǎn)品要求答卷和通訊中的信息;行動(dòng)計(jì)劃一制造、工程更改、原型構(gòu)造和為開發(fā)小組的單個(gè)成員分配的行為;諸如工具、原形、成本趨勢(shì)圖的工程設(shè)備的財(cái)政頂算;設(shè)計(jì)計(jì)算包括簡單方程和FEA分析報(bào)告;可行性研究信息和破損模型效果分析數(shù)據(jù)以防止失敗(包括歷史數(shù)據(jù));測(cè)試和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和文件(包括諸如碰撞、噪音和防火等物理實(shí)驗(yàn));提供商信息，包括合同、法律文件和提供商資質(zhì);制造和裝配計(jì)劃包括概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，單個(gè)零件和性體裝配的BOM和CAD模型。這些數(shù)據(jù)和信息將被抽象為能被共享的知識(shí)類。

2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置

從制造的角度看，一個(gè)產(chǎn)品由一定量的零件組成。一個(gè)有組織的零件的聚合結(jié)構(gòu)表達(dá)了一個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。windchill提供豐富的功能和接口來產(chǎn)生、描述零件和產(chǎn)品對(duì)象和它們之間的相互關(guān)系。在Whillchill中描述的零件和產(chǎn)品信息可以分布在不同地點(diǎn)的機(jī)器上。原始的零件和產(chǎn)品的模型和圖紙由不同的CAD軟件在不同區(qū)域，部門的機(jī)器上完成。windchill除了用于組織零件和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，它還可以作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)零件和特殊零件庫構(gòu)建器。

2.1擴(kuò)展的零件類定義

windchill由數(shù)千個(gè)Java類組成。用戶可以通過windchill支持的API和子類建立其相應(yīng)的聯(lián)系。一個(gè)零件是一個(gè)產(chǎn)品最基本的組成要素。WPPart是windchill中個(gè)API子類并且具有可擴(kuò)展性。通過Rational Rose建模和windchill系統(tǒng)生成器，可以擴(kuò)展這個(gè)子類的方法、屬性和接口。被設(shè)計(jì)的WPPart擴(kuò)展屬性包括零件類型(標(biāo)準(zhǔn)、鍛造、鑄造、一般、外購…)，處理方式和成本。通過結(jié)合BOM的不同視圖和零件類型和加工方法，恰當(dāng)?shù)腂OM可供不同的部門使用。一個(gè)企業(yè)中各個(gè)不同的部門處理不同的BOM相對(duì)應(yīng)的事務(wù)和安排。通過結(jié)合輸出的BOM中性文件和ERl，中的成本估算軟件，就能得到一個(gè)產(chǎn)品有價(jià)值的綜合表達(dá)。另外，WPPart的擴(kuò)展屬性一成本將給我們一個(gè)直接和外向的表達(dá)并且可容易地被獲取和計(jì)算。

2.2標(biāo)準(zhǔn)零件庫的定義和建立

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以在windchill中被描述和操縱。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)零件和一些用于不同車間的特殊零件也可以由windchill的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來竹理。標(biāo)準(zhǔn)零件和特殊零件的定義和構(gòu)建如圖2所小。標(biāo)準(zhǔn)零件由它們的結(jié)構(gòu)、用途和特征等方式等來分類。通過定義零件的通常的特征來定義全部的零件在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。在一般情況下，一個(gè)零件的CAD文件并不會(huì)被保存以減少磁盤的存儲(chǔ)空間。零件的模型由特征語言驅(qū)動(dòng)程序從零件的特征描述數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)}的及叼構(gòu)造。零件的特征描述是一個(gè)字符串記求，這將更方便地通過STEP和XML與其它體系和程序交換信息。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)零件庫的定義和構(gòu)建

3、產(chǎn)品成本評(píng)估

產(chǎn)品成本和財(cái)務(wù)管理是PDM系統(tǒng)的一個(gè)重要方面，windchill能結(jié)合來自ERP和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的成本信息和不同視圖的材料清單，給出綜合和動(dòng)態(tài)的成本報(bào)告。產(chǎn)品成本評(píng)估的軟件框架如圖3所示。

整個(gè)企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造財(cái)務(wù)管理由傳統(tǒng)的ERP軟件完成。通過windchill提供的電子商務(wù)平臺(tái)，一個(gè)企業(yè)可以在商務(wù)水平級(jí)跟蹤和處理訂單和合同。在制造水平級(jí)、材料清單和成本估算是產(chǎn)品生命周期管理重要的一環(huán)。為了及時(shí)處理復(fù)雜的成本囚素，我們定義了零件類的擴(kuò)展的零件類型、價(jià)格方式和成本特性。這樣不同車間的材料準(zhǔn)備和成本可以由不同視圖的BOM來結(jié)算。通過WPPart的擴(kuò)展屬性:Cost(成本)可以更直接和方便地與其它軟件建立接口。windchill提供諸如lnfo Engine、用戶化報(bào)告、動(dòng)態(tài)用戶結(jié)構(gòu)等與其它CAD/CAM/ERP系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，粗約的成本估算將依據(jù)零件的特征模型、知識(shí)庫和經(jīng)驗(yàn)制造數(shù)據(jù)庫來完成。個(gè)精確的成本估算將由專門的成本評(píng)估軟件完成。產(chǎn)品成本包括靜態(tài)評(píng)估成本和動(dòng)態(tài)運(yùn)行成本。一個(gè)產(chǎn)品有生命周期，它能被工作流對(duì)象所控制。通過了解和控制產(chǎn)品生命周期中工作流對(duì)象，設(shè)計(jì)者和制造者將組織和了解材料清單以及財(cái)政平衡狀況。制造成本的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和評(píng)估通過獲取產(chǎn)品工作流對(duì)象來完成。適當(dāng)和適時(shí)的材料和資金準(zhǔn)備是個(gè)良好工作流的反映，這也是正確決策的前提。

4、結(jié)論和進(jìn)一步的研究

windchill是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為中心的分布式協(xié)同產(chǎn)品管理和制造知識(shí)管理的核心框架。產(chǎn)品的原始模型和數(shù)據(jù)仍然由相應(yīng)的CAD/CAM和ERP軟件來完成。高效的PDM系統(tǒng)可以通過windchill提供的類的擴(kuò)展、功能函數(shù)和接口與其它CAD/CAM軟件無縫地集成構(gòu)筑。在WEB環(huán)境的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置提供了一個(gè)柔性的方式來管理設(shè)計(jì)和制造事務(wù)。用同樣的方式我們還可構(gòu)造在一般的設(shè)計(jì)制造工程數(shù)據(jù)庫中保存產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)零件和特殊零件庫，合理設(shè)計(jì) BOM視圖和成木標(biāo)志將在設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)中提供一個(gè)實(shí)用的成本評(píng)估功能。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，良好地設(shè)計(jì)工作流和動(dòng)態(tài)監(jiān)視工作流將是我們進(jìn)一步的研究方向。