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PDM系统功能设计及其实现的关键技术

PDM系统功能设计及其实现的关键技术 2011年12月12日 来源： 1 系统总体功能设计系统的主要目标是将企业所有产品及其生产工艺管理信息集成，消除各车间、各工部的信息孤岛，增加信息的共享性和完整性。整个系统都以产品为中心来设置各项功能，便于对产品生产全过程的监控和管理。2 系统主要功能设计与描述2.1 图纸文档管理子系统图纸文档(以下简称图文档)指工程技术图纸和技术资料。图文档管理是PDM系统的重要组成部分。图文档可以分为两大类：客户产品图文档和铸造企业内部工艺工装图纸和技术资料。这些图文档又分为纸质和电子图文档两种。图文档信息主要供设计部门和生产部门使用。作者曾经从一个建厂不到10年的中小型铸造企业了解到，他们保存的图纸和技术资料已达到2 000多份，没有一个专门的管理系统，感到查找和使用非常不方便。因此，图文档管理功能是非常必要的。2.1.1 图文档的主要信息可以包括图文档识别号、产品编号、图号、产品名称、材质、牌号、重量、类型、格式、图质类型、存放位置、份数、现存数、投产日期和用户编号等。其中“图文档识别号”用于系统内部管理，在系统中不可重复。“产品编号”是企业根据产品类别和序号等生成的编码。工程图可直接输入“图号”，对于文档则输入“文件编号”。“用户编号”可从CRM系统提取(如果中小铸造企业没有建立CRM系统，也可直接输入用户名称)。“类型”指图文档属于产品直接相关的还是生产企业内部的图文档。“图质类型”指纸质还是电子的。2.1.2 纸质图文档管理纸质图文档信息管理功能主要供资料员使用。为了便于其存放和借阅服务。其中“存放位置”是一个与资料室房号、柜号、柜层号和格号一一对应的编码。“份数”指共有多少份。“现存数”指尚未借出数。此外，该模块还应包括一个图文档借阅登记和查询管理功能。2.1.3 电子图文档管理该模块的主要功能是在企业内部网络环境下的图文档上传和下载管理。对于图文档的“格式”，企业内部一般是统一的，但客户(特别是异地)提供的可能五花八门，可能有AutoCAD、Pro/E、UG等各种绘图软件开发的。“存放位置”是指系统服务器上的目录(在系统中为URL)。不同格式、不同类型的图文档分别放在不同的目录下。用户通过系统身份验证后，允许其下载。对于图文档的上传则分两种情况：新设计(绘出)的或编写的图文档;以及修改后的图文档(主要是工艺工装图及技术资料)。图文档只能上传到主管工程师处。经审核后，由其上传到生产图文档的各相应目录。用户的所有上传和下载操作，在页面上都有相应提示。2.2 产品配料管理用户通过产品属性数据管理子系统提取铸件合金种类、牌号、批量等信息。并通过ERP的采购管理模块提取原材料技术指标信息进行配料(如果企业没有建立ERP系统，则在本系统应建立相应的数据管理模块)。用户可采用线性规划方法求得最低成本的配方进行配料。型芯砂的配方由产品工艺管理人员输入，材料消耗数据由砂处理工部、熔化工部等相关部门输入系统。用户通过该子系统可以统计出全厂各时间段的原材料消耗数据，该数据可供ERP的成本管理模块使用，还可由此生成BOM数据供ERP生产计划模块使用。2.3 产品生产工艺流程管理铸件的材料和牌号不同，则生产工艺流程不同。如普通灰铸铁、球墨铸铁、铸钢或有色合金，它们的生产工艺有很大的不同，甚至熔化设备都不相同。有的即使材质和牌号都相同，但铸件结构不同，用户技术要求不同，其生产工艺流程也不相同。比如同样是灰铸铁HT200牌号铸件，对于结构复杂，表面质量和尺寸精度要求高的产品，可能采用树脂砂型、芯生产，甚至要用熔模铸造等特种铸造方法;而一般的中小型灰铸铁件则采用生产成本较低的湿型粘土砂生产(为了配合生产流水线，可能采用树脂砂芯)。因此在本系统中，对每种铸件产品应该有明确的各自的生产工艺流程和生产方法信息。工厂可以将已制订并通过审查的每种产品生产工艺流程及相关工艺数据输入系统。特别是对于中小型铸造企业，每种铸件都有了明确的生产工艺流程便于生产现场质量监控，就不会引起生产的混乱。相关数据由技术部门录入，可供车间生产和质监部门使用。2.4 工装模具管理铸造企业的工装有公用的和专用的。如砂箱等多为公用的，芯盒等多为专用的。该子系统可以分为工装模具设计管理和工装模具使用管理两部分。前者主要针对工装模具设计过程进行管理。对于工装的使用管理，每种铸件产品因其结构不同，大多数工装基本上都是专用的，有的铸件还有多套芯盒，因此还须成套使用。工装的信息可以包括产品编号、产品图号、工装图号、工装名称、状态、存放位置、规格、制造日期和投产日期等。公用工装在“产品编号”栏输入工装图号。其中“规格”主要指公用工装，如砂箱尺寸等。“状态”指目前该工装是可用、送修、待修、报废等内容。其中部分信息可以从图文档管理子系统中提取，其他信息由工装管理人员录入系统。当生产车间需要相关铸件产品工装时，管理人员可以“产品编号”为索引，将该产品相关的所有工装模具信息成套地检索出来，其中包括存放位置和状态等信息。对于专业铸造企业，工装模具数量较多，工装模具管理功能也是必不可少的。3 系统运行环境系统可在企业内部局域网络中以B/S模式运行。这样方便系统维护，因为所有程序都安装在服务器上。客户端的计算机只要安装了浏览器，并且具有合法帐号就可以方便的使用该系统。3.1 Web服务器的选择系统的web服务器可根据具体情况选用。系统并发用户数不是特别大，并且采用J2EE环境开发，则可选用Tomcat、Resin或JBoss等免费的开源Web服务器，这样可以节省资金。对于大并发用户数的情况(大型企业)可考虑采用Weblogic或Websphere这样的大型商业web服务器(不过需要上万美元投资)。对于采用.net环境开发的系统直接采用Windows服务器自带的ⅡS加上必要的插件即可。3.2 数据库管理系统选择对于特大型系统，可选用Oracle、DB2、Sybase、MS SQL Server 2005等这类数据库管理系统;一般中小型系统可选用MySQL等开源数据库管理系统，既可满足需要又节省资金。3.3 开发工具选择目前主流的Web应用开发工具是Sun公司的Java和微软公司的ASP.net，采用它们都能开发出满足用户要求的系统。二者的主要区别在于前者具有跨服务器操作系统平台的能力，后者只能在Windows操作系统下运行。可根据开发人员对那一种更熟悉来决定。4 系统实现的关键技术现以Eclipse+MyEclipse为J2EE系统开发的集成开发环境(IDE)，Resin 3.0.25为web服务器，SQL Server2000为后台数据库为例来说明系统实现的关键技术。4.1 系统架构几年前对于Java Web项目的开发，一般采用JSP+JavaBean，再加上一些Servlet来实现。它将业务逻辑和表示层混在一起，这对于大型项目的开发和维护十分不利。目前流行的J2EE应用程序架构是Struts+Spring+Hibernate(作者曾经将Struts2与EJB3整合为一个新框架，摔掉Hibernate和Spring)。Struts2是一个可扩展的优秀的MVC(Model View Controller)框架，目前最新版本是2.1.2。它具有Strutsl.X的特性，并具有WebWork的全部功能。它把系统分为3层，M为模型层，V为与用户交互表示层，C为业务逻辑管理层。各层只专注于自己的业务，减少了各层之间的耦合。这样就便于系统的开发和维护。在上述三个架构整合的新架构中，Hibernate是一个数据持久化架构，它负责从数据库提取记录到数据模型，或将数据模型中数据持久化到数据库。Spring负责业务逻辑管理和数据库连接管理，它属于控制层。它的责任是在适当的时候调用适当的Action Bean或其他JavaBean来执行相关的业务逻辑。在表示层，采用eXtremeComponents和FCKeditor插件来配合Struts2SE作，前者用于显示记录集，它具有分页和数据集导出功能，并且界面比较美观;后者用于网页中文本动态编辑。在Eclipse下配置好上述3个框架和相关插件就可以进行开发了。开发调试成功后部署到Resin下即可。4.2 过滤器技术的应用在用户登录时，系统将合法用户的用户ID、用户角色或权限级别保存到Session中，当用户访问到某些敏感模块时(如图文档下载等)，可应用过滤器技术来保护企业的商业秘密(系统日志中虽然对主要操作作了记录，但那只能供事后检查)。采用过滤器能直接拒绝非法用户访问敏感模块。过滤器实质是一个特殊的Servlet，将其部署到Web服务器时须在Web.xml文件中对其进行配置。当系统启动后，它就一直在服务器中监视用户访问的所有URL(除非关闭web服务器，否则它会一直工作)。当用户访问到一些敏感模块时，它先检查Session中用户权限信息，若遇到非法用户(包括权限不够的用户)时它就拒绝传递链接。4.3 与其他管理信息系统的集成如果其他管理信息系统(如CRM、ERP等)是同一个开发者，则部分模块是可以共享的(Java具有一处编译处处运行的特点)，这不仅有利系统的集成，也减少编程工作量。如果是不同的开发者(甚至采用了不同的开发工具)，则应采用同一种数据库管理系统，各方共用的数据部分应采用相同的数据结构。如前述的产品配料管理等子系统，它所需的数据可以从ERP系统的相应模块提取，产生的数据也可供ERP系统使用(ERP也与CRM集成)。这样才能有效集成，消除重复的功能和冗余的数据，保证系统数据的一致性和完整性。在适当的页面添加链接，方便用户切换到其他系统。4.4 Aiax技术应用在数据录入、用户注册等交互频繁的页面采用Ajax技术，避免整个页面刷新，造成系统响应延滞，影响系统运行效率。5 主要硬件配置这里主要指服务器方的硬件配置，因为客户端计算机只要求用户安装了浏览器即可，没有任何特殊要求。另外，国产网络配件都很便宜，而且性能也比较可靠。5.1 中小型铸造企业的服务器配置一般采用配置稍微高一点的普通台式机就可以了。还可以把数据库服务器和web服务器都安装在同一台计算机上。作为服务器的计算机投资约3 000元左右的配置就够了。5.2 大中型铸造企业服务器配置如果企业资金非常充足，可考虑购买国外IBM或HP等知名的品牌专业服务器。其性能非常稳定。否则，可考虑购买国产的曙光、联想等品牌，其价格比同类国外专业服务器低很多。如果并发用户数很多，可考虑将web服务器和数据库服务器分别安装在不同的专业服务器上。即使是特大型铸造企业，也没有必要象商业网站那样安装集群服务器。对于象Oracle 10 g这样的数据库管理系统，即使是只安装一台服务器也能应付上万的并发用户。6 结束语以产品为中心，设计了一个铸造企业专用的PDM系统。方便了铸造企业的图文档管理、炉前配料管理、型芯砂配制、成套铸件管理，便于对每种铸件的生产工艺流程管理、工装模具管理和产品质量的监控。所设计的系统充分考虑了与其他管理系统(如CRM、ERP等)的集成。系统消除了各车间、各工部的生产信息孤岛，提高了企业信息的共享性和完整性，对铸造企业的生产管理起到有益作用。作者刚为某铸造企业开发了这样的系统，并期望在使用中逐步完善它。(end)

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