1 概述

    隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，以及Internet巨大的規(guī)模、豐富的信息資源使得企業(yè)與外界的聯(lián)系越來越緊密，企業(yè)界為了充分利用這些新技術和資源為企業(yè)服務，呈現(xiàn)出分布化、集團化和專業(yè)化的趨勢，以及異地設計與制造、動態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)等新的企業(yè)組織和合作方式，通過企業(yè)與企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)過程中的合作，可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，加強各個企業(yè)的核心競爭力，節(jié)省大量的低效率投資，提高整個企業(yè)聯(lián)盟的競爭力，快速占領市場，這種企業(yè)結盟已成為市場競爭中普遍采用和非常有效的手段。

    由多個分布企業(yè)協(xié)作完成復雜產(chǎn)品（如汽車、飛機等）開發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)合作的重要特點，分布式企業(yè)協(xié)作產(chǎn)品開發(fā)除了管理模式需要深入研究外，還有一個重要問題是企業(yè)PDM之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的標準問題。由于分布企業(yè)使用的PDM系統(tǒng)可能來自不同的軟件提供商，即使使用相同的PDM產(chǎn)品，各企業(yè)客戶化過程的不同，都會造成各個企業(yè)PDM系統(tǒng)在對產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息模型表示上存在差異，使得不同企業(yè)的pDM系統(tǒng)之間無法相互交換和共享設計的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。由于缺乏統(tǒng)一的PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準的支持，使得企業(yè)PDM之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換問題一直難以得到有效的解決。

    作為一種高效、簡單且具有高度開放、兼容和跨平臺性能的數(shù)據(jù)存儲和交換標準，XML為分布式企業(yè)PDM集成框架提供了一種新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換方式。首先，由于XML是一種結構化并且支持對象的文檔表示方式，因此可以完整的表示產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換涉及的各種對象。其次，XML具有標記可定義以及格式可約定的特點，很容易在不同企業(yè)PDM系統(tǒng)之間建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的具體內(nèi)容的約定。另外，XML文檔很容易被計算機處理，極大的簡化了對不同PDM系統(tǒng)的接口程序的開發(fā)工作。因此，使用XML文檔來表達產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的具體內(nèi)容是一個極具前景而又現(xiàn)實的選擇。

2 PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)模型

    建立基于XML的異構PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息共享，首先要對分布式異構PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換所要涉及的數(shù)據(jù)進行分析和建模，從S863航空CIMS分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實施的情況看，分布式PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換主要涉及3個層次的數(shù)據(jù)模型：

    ●零件具體的CAD模型及相關文檔(DOC)

    ●產(chǎn)品的結構模型(BOM)

    ●工程更改模型(EC)

    PDM中管理的文檔(DOC)是廣義的文檔，包括產(chǎn)品整個生命周期中與產(chǎn)品有關的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品的三維幾何模型、二維工程圖紙、各種技術報告、電子報表、實驗與分析數(shù)據(jù)、使用手冊、事務處理、工作指令、軟件開發(fā)文檔、各種工程應用程序及數(shù)據(jù)文件等等。PDM系統(tǒng)使用統(tǒng)一的文檔元數(shù)據(jù)管理模型來實現(xiàn)在企業(yè)電子倉庫中對各種形式文檔進行登記、存取、審批和發(fā)放(Release)。

    產(chǎn)品結構模型(BOM)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織模型，它是一個樹形的數(shù)據(jù)結構，如圖1所示：

    圖1中的ITEM節(jié)點數(shù)據(jù)對象代表一個零件、一個裝配件或一個產(chǎn)品，ITEM的層次關系反映了產(chǎn)品的結構情況，每個ITEM數(shù)據(jù)對象包括一個ITEM屬性數(shù)據(jù)對象，以及多個DOC數(shù)據(jù)對象和多個子ITEM數(shù)據(jù)對象（如果有的話），ITEM屬性數(shù)據(jù)對象是零件或裝配件的屬性說明。DOC數(shù)據(jù)對象是各種物理數(shù)據(jù)文件的元數(shù)據(jù)，它包括DOC屬性數(shù)據(jù)對象和相應的與物理文件的連接，DOC屬性數(shù)據(jù)對象包括文件名稱、文件類型、文件版本以及文件的編輯工具等等，實際的物理文件單獨存在，圖中用虛線表示。

    圖1 產(chǎn)品結構數(shù)據(jù)模型(BOM)

    工程變更EC(Engineering Change)是對產(chǎn)品數(shù)據(jù)在產(chǎn)品生命周期的各個階段中發(fā)生變化的記錄。工程變更體現(xiàn)為產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本的變化，包括產(chǎn)品結構中構件屬性的變更、引用文檔的變更以及構件的結構關系和版本關系的變更。PDM系統(tǒng)利用工程變更對象，一方面通過相應的機制可以動態(tài)地跟蹤變更的過程，另一方面，將EC作為不同版本產(chǎn)品數(shù)據(jù)的屬性之一，記錄數(shù)據(jù)變更的原因、結果和變更過程的歷史數(shù)據(jù)，這為有效管理設計過程、追蹤設計過程中的責任提供了支持。

    綜合文檔模型、產(chǎn)品結構模型和工程更改模型，利用UML建模工具，可以用對象關系圖來表示，如圖2所示。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中通過一個“Item”的概念來表示所有產(chǎn)品零部件(Part)的信息。一個Item是一個企業(yè)中的任何事物，它具有唯一的一個標記或標號，用于標識、跟蹤或信息化的目的。例如，在產(chǎn)品設計或制造事務中，為了設計、跟蹤、更改、定貨、制造和庫存的目的，可以對唯一的一些信息分配一個Item號。Item可以是部件、最終產(chǎn)品、零件或原材料等，Item的所有物理特性都在PartData對象中表示。每個Item可能有多個文檔與它相關聯(lián)，所有這些關聯(lián)文檔用DOC-Ref對象表示。當Item是部件或產(chǎn)品時，它還可以具有多個子Item，用BOMcomponent對象來表示，BOM是Item和它們所需的數(shù)量的集合，通過BOM component對象就可以構成一個完整的產(chǎn)品Item結構樹。

    圖2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型對象關系圖

    Item有兩種狀態(tài)：受EC控制和不受EC控制。不受EC控制的Item能夠被處理，但是一旦Item置于EC控制下，它就成為受影響的Item并由PDM系統(tǒng)保護起來，這就使得在必須對Item或Item的任一組成部分工作時保持Item的穩(wěn)定性，或稱為Item的一個凍結版本。受EC影響的Item用ITEM-Af-fected對象表示。

    用戶通過版本管理可以維護一個文檔的多個不同的設計級別。當用戶建立或登記一個新文檔時，用戶就建立一個主文檔，用DOC-Master表示，并且作為第一個修訂版次，用DOC-Iteration表示。用戶能夠有一個文檔的多個版次，從而可以跟蹤在設計階段建立的許多不同版本的文檔。

3 基于XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換表示技術

    在建立異構PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)模型后，需要采用文檔定義語言(Document Type Defirution，DTD)建立基于XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表示模型。首先，我們對分布式企業(yè)PDM之間的數(shù)據(jù)交換的具體形式進行了分類：

    ●基于文檔的交換：這種數(shù)據(jù)交換只關注某個具體的物理文件，在接收企業(yè)PDM系統(tǒng)中需要手工操作來建立與相應產(chǎn)品ITEM的引用關系。

    ●基于ITEM的交換：這種數(shù)據(jù)交換通常發(fā)生在設計階段的初期，任何接收企業(yè)PDM系統(tǒng)都可以對該ITEM進行修改，不保證該IrIEM在各個企業(yè)PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性。

    ●基于EC的交換：這種數(shù)據(jù)交換通常發(fā)生在設計數(shù)據(jù)審評發(fā)放后的設計更改，只有對該ITEM建立EC約束的企業(yè)PDM系統(tǒng)才有權對該ITEM進行修改，其他企業(yè)PDM系統(tǒng)只能使用，不能修改，這樣保證了該ITEM在各個企業(yè)PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)一致性和完整性。

    以上三種數(shù)據(jù)交換形式由低層到高層可以構成一個復雜的樹型數(shù)據(jù)結構，即一個EC交換，可以包括多個ITEM的交換，一個ITEM可以包括多個子ITEM以及多個文檔的交換。通過對以上三種數(shù)據(jù)交換內(nèi)容的分析，我們可以制定出相應的使用XML來表示的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)表達模型。首先要按照產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的對象參考模型框架，確定交換的數(shù)據(jù)對象和內(nèi)容，按照一定的映射規(guī)則，用XML標記直接與產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型對象和屬性相對應，然后分別基于XML制定通用的文檔類型定義(DTD)，即定義XML文檔的數(shù)據(jù)結構和使用的標記，在此基礎上就可以構造出符合規(guī)范的、包含具體產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換內(nèi)容的XML文件，它不依賴任何具體的PDM系統(tǒng)。PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)到XML相應的映射規(guī)則如下：

    ●基于EC（或ITEM，文檔）交換對象集合映射為DTD中的工程更改夾（或ITEM夾，文檔夾）根元素；

    ●EC（或ITEM，文檔）交換對象集合的子對象映射為DTD中的子元素；

    ●EC（或ITEM，文檔）交換對象的屬性映射為DTD中的“元素(ELEMENT)”標記內(nèi)容；

    ●EC（或ITEM，文檔）交換對象的編號(id)映射為DTD中的ID屬性；

    ●EC、ITEM、文檔對象之間的引用關系映射為DTD中的一個“元素”，該元素保存指向引用對象的編號id；

    ●高層交換中的低層交換對象映射為DTD中的“實體( ENTITY)”，即在EC交換中，ITEM對象映射為DTD中的實體；在ITEM交換中，文檔對象映射為DTD中的實體。

依據(jù)上述規(guī)則，圖3～5分別是基于上述三種數(shù)據(jù)交換內(nèi)容轉(zhuǎn)換的DTD范例：

    圖3～5只是產(chǎn)品協(xié)作開發(fā)過程中三種主要數(shù)據(jù)交換形式的DTD規(guī)范示例，提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)XML表達的一般方法，根據(jù)具體使用的PDM系統(tǒng)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)內(nèi)容管理要求的不同，相應XML的DTD文件會需要進行適當?shù)闹匦露�義。

    圖3 文檔交換數(shù)據(jù)類型定義文件

    圖4 ITEM交換數(shù)據(jù)類型定義文件

    圖5 EC交換數(shù)據(jù)類型定義文件

4 基于XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)技術

    為了滿足分布PDM系統(tǒng)之間產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的需要，除了建立統(tǒng)一標準的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息XML描述外，還必須建立實現(xiàn)不同PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)輸入和輸出的接口程序，以及基于統(tǒng)一集成平臺的數(shù)據(jù)傳輸服務，如圖6所示。圖中的PDI/XML格式文件記錄了被交換數(shù)據(jù)對應的管理信息，即產(chǎn)品結構信息、零部件屬性信息（如名稱、標號、類型、下屬零部件關系等）、零部件與物理文件的對應關系、物理文件屬性信息（如文件名稱、類型、編輯工具、版本等）、以及工程更改信息（如更改標號、有效性等）。圖中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)物理文件是廣義的文檔，包括產(chǎn)品整個生命周期中與產(chǎn)品有關的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品的三維幾何模型、二維工程圖紙、各種技術報告等等。圖中輸入/輸出程序接口是針對不同PDM系統(tǒng)的與標準產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換文件的接口轉(zhuǎn)換程序，它負責將各異構數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以交互的格式，即XML格式。由于采用標準的XML接口，一方面使得開發(fā)者不必再去為各種數(shù)據(jù)格式開發(fā)不同的應用程序，只要統(tǒng)一的針對XML方式進行開發(fā)即可；另一方面，在XML文檔處理上有許多的編程資源可以利用，如DOM和SAX等。這樣，基于XML數(shù)據(jù)交互的應用程序開發(fā)就會變得非常簡單。

    圖6 分布PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換

    圖7 基于工程更改的數(shù)據(jù)交換XML文件

    圖中集成框架的數(shù)據(jù)傳輸服務為分布PDM系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換提供數(shù)據(jù)傳輸與管理。通過制定標準的產(chǎn)品數(shù)據(jù)接口文件規(guī)范和開發(fā)相應的分布PDM系統(tǒng)輸入、輸出接口程序，利用集成框架的數(shù)據(jù)傳輸服務功能，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式PDM系統(tǒng)之間產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換與共享。

5 應用實例

    基于XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術為航空工業(yè)廠、所之間不同PDM系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享提供了應用基礎，解決了不同企業(yè)的PDM系統(tǒng)之間無法相互交換和共享設計數(shù)據(jù)的問題。通過應用統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換DTD模型，與PDM系統(tǒng)輸入、輸出的XML文件綁定，實現(xiàn)了合作企業(yè)之間產(chǎn)品數(shù)據(jù)的共享。圖7是基于工程更改數(shù)據(jù)交換的一個實例。

6 結束語

    由于XML是開放的國際標準，不受某一公司的壟斷，而且有許多現(xiàn)成的工具可以使用，因此利用XML技術來實現(xiàn)異構PDM系統(tǒng)之間產(chǎn)品信息的交換與共享，是一種簡單并行之有效的手段。本文對分布PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換進行了數(shù)據(jù)分析和建模，提供了相應的XML表示方法和實現(xiàn)途徑。目前XML理論和技術還在不斷發(fā)展之中，雖然本文定義了簡單的XML產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換規(guī)范（DTD文檔），但要形成行業(yè)應用的規(guī)范，還需要各個方面的努力。

核心關注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務領域、行業(yè)應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務領域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關注ERP管理系統(tǒng)的核心領域，是眾多中小企業(yè)信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.oesoe.com/

本文標題：基于XML的異構PDM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術

本文網(wǎng)址：http://www.oesoe.com/html/solutions/1401939014.html