发信人: courieryboo (小凡·每天灌水多一些...), 信区: DC
标  题: PDMS的工作流技术研究
发信站: BBS 水木清华站 (Wed May 24 16:37:56 2000)

摘　要：提出了用非格式化数据库Domino和关系数据库构建PDMS并实现Intran/Interne
t环境下加工系统工作流的算法，该系统综合了基于Petri网的工作流建模方法和OLE技术
，原型系统验证了生产工作流的算法的正确性。
关键词：产品数据库；工作流；Petri网
分类号：TP317.1； TP311.132.4　　　文献标识码：A
文章编号：1007-4112(2000)01-0113-04
Study on Workflow of PDMS
WANG Bao-bao
（School of Computer, Xidian Univ. Xi′an 710071, China）
XU Guo-hua
（School of Economic and Management, Xidian Univ.Xi′an 710071, China）
Abstract：Approach of establishing PDMS with Domino and relational database
is addressed.The implementation of workshop manufacturing workflow under Int
ran/Internet is put forward.Modeling workflow via Petri-net is presented.The
 correctness of the design is proved by application of Lotus Notes and OLE t
echnology.
Key words：PDMS; workflow; Petri-net▲
　　产品数据库管理(PDMS)是制造企业为适应快速多变的市场，调动和充分利用企业的
各种资源，缩短上市时间，提高竞争力的重要手段，越来越受到企业界的重视［1，2］
。随着计算机技术、通讯技术的迅速发展，PDMS的大规模应用将成为下一个世纪制造业
的焦点。著名产品有IBM的CATIA、SDRC的Metaphase和Integraph的Microstation／J［5
～7］［10］，这些产品已经占据了相当的市场份额。已经不仅是存储CAD基本数据的数
据库，而是将整个产品整个生命周期相关的数据、活动进行管理，现在是集经营、贸易
、服务于一体的综合性的一揽子方案。PDMS在飞机制造和大规模集成电路制造等许多部
门得到广泛深入的应用［11～13］；在中国，由于该类产品对宿主企业要求高，产品本
身价格和服务费用高昂，升级因难，在行业具体应用时各种零部件数据不全［8］，使得
企业自主开发的应用受到限制。需要寻求新的解决方案。本文提出利用Domino的非关系
式数据库的特点［17］，将Domino和关系数据库协同运用，实现在Intran/Internet环境
下一类PDMS；充分利用Domino的开放性和广泛兼容性特点使所形成的产品数据库可按照
实际需求扩展，使得企业在总控级和加工生产级可方便应用。
1　基于Domino和关系数据库的PDMS构架
　　PDMS主要由产品数据库和工作流管理所构成［8,9］。在实际中为使用方便可包含产
品结构配置、浏览、审核、设计检索和零件库、项目管理、电子协作和工具集成等重要
模块。Domino开放文档机制和非结构化数据库适合对多媒体数据等非格式化数据存储和
管理；其工作流机制适应于对基于文档的过程管理；内含Java虑拟机框架支持CORBA／S
ervlet/RMI等Java应用［14］。通过中间件(mqueries)保证信息一致性和完整性；所提
供软件开发工具同时支持动作、公式和script 3种途径，实现数据库互操作和自治性。

　　制造企业内部网络组成Intranet，其Web服务器由Domino直接支持［17］,PDMS由4层
所构成，分别为Domino中心数据库、车间级的二级数据库、加工主控单元数据库和加工
单元数据库。在这种构架中，网络主要协议为TCP／IP，在单元控制级，主要采用MMS(制
造消息规范)。既保证互连又保证加工速度。
　　Domino通过用户ID、服务器ID鉴别所有对系统的访问，其数据库存取则通过存取控
制表(ACL)来控制用户、服务器和群组读写数据库。划分成管理者、设计者、编辑者、作
者、读者、投稿者和不能存取者等角色。而在制造企业内部，人员有管理员、操作员，
同时还有加工中心等特殊角色，并不存在上述角色，因此，要对角色进行一次变换，即
实现企业角色和Domino系统角色进行一次映射关系，同时和在表单中适当控制读者域和
作者域，使得对象可见到而且仅看到与其相关的数据。在Domino数据库中，记录是以表
单形式出现的，表单是Domino数据库查看和输入信息的框架，是结构化文档，可存放OL
E对象诸如NC程序和AutoCAD文件等多媒体的信息，对记录控制粒度可细化到域。视图是
Domino数据库中文档主要访问方式。通过禁止访问一个视图，可以使用户无权查看和访
问视图对象。在审核的流程中通过对读者域和作者域控制实现设置读取和编辑文档权限
，通过这种方法，可实现提供工作流所需数据的适时性和管理的及时性，采用系统简要
表和动态授权实现了该思想。系统简要表中存储了系统中所有以角色出现的单元的名称
、级别和优先级等，这些参数将是授权机制依赖的基本数据。
图1　PDMS拓扑结构图
2　数据的划分
　　制造企业所涉及数据相当复杂，从产品的整个生命周期来看可分为产品定义、生产
经营和过程管理3种类型。生产经营数据库包括财务、会计、核算、零件供销及运输(客
户、供应／厂商、定货、库存)；生产计划与控制(需求计算、期限和能力测算、作业任
务进度控制)；产品定义数据：产品结构(零件明细表，零件族、变形产品、标准零件)、
几何数据描述(工程蓝图、三维模型、Brep、CSG、STEP中性文件)、物理性能描述(材料
、特性)工艺数据描述(刀具、机床、工艺规程)和生产过程管理数据库即生产数据(设备
状态、系统状态)、与管理有关的加工任务、人员；与工艺有关的机床、加工时间、停机
时间、加工过程数据；将数据生产经营数据、产品定义数据及生产过程管理数据，实现
一个中心数据库，同时在各个职能部门如销售、采购、生产计划、设计、加工准备和制
造中间都有一个局部的数据库管理系统，在该系统中存放了与本部门相关的数据并对其
进行管理，例如制造车间存放了在该计划周期内需加工的作业任务数据，加工能力数据
和工装数据。这些局部数据通过一定的复制策略同中心数据库保持一致。其他部门可通
过授权的存取中心数据库和另外的职能部门数据库，作到全局信息共享和局部自治。
　　在各部门数据结构中对局部数据进行管理，在主控级，加工主控计算机和几个不同
的单元计算机数据需要按一定的规则集成，为满足主控计算机控制任务分配数据有：系
统规划数据既工作流数据、任务作业数据、工厂日历、工作班次和工艺规程。而在各个
单元计算机内，操作数据很重要，操作数据是指进行一次的数据，如工装数据。数据库
实体及其属性的数据综合必须处理。产品定义依照产品功能和结构外型以面向装配和面
向部件功能来实现。产品结构是指机械零件按部件、组件及单件构成。零件数据属性包
括几何数据、材料数据、加工数据工艺说明，其中包括在不同域的约束，例如为达到表
面质量要求对某些几何表面提出一些加工指示以及用于零件加工的一些必要的工艺文件
(工艺规程，NC程序)，这些数据构成了一个产品的模型，全部放在分布的关系式技术数
据库中并加以管理。而工艺规程等以文本方式存放，NC程序则以独立的附件存放于非格
式化数据库Domino中。零件数据可依照STEP文件格式组织。在向WEB提交结果供浏览过程
中，通过STEP解释器JavaBeans组件返回结果，形成通过Servlet或RMI向服务器发出请求
的回复。该STEP文件本身可同时存放在关系数据库和Domino中并保持同步。存放在关系
数据库中，经由ODBC或JDBC来完成存取。ODBC比JDBC的存取速度要快，但要在客户端进
行配置，无法作到跨平台和设备无关。在Domino表单中按照产品的结构和在设计循环中
状态来设置具体项。
　　处于流程中的产品结构文档数据库具有表1所示的状态。
　　在产品的设计、制造和信息反馈的循环中，可依据表1，使用频率和角色类别设置存
取权限即进行角色授权。
表1　产品结构文档结构描述
　 产品
代码
 GT
码 结构
名 几何
模型 技术
文件 工程
图 工艺
文件 刀位
文件 备
注 NC
代码
全局信息
设计
工艺分析
制　造
成　本
图2　主控计算机和加工单元的信息流和控制流
　　生产过程工况数据构成了企业级计划管理基础，也是加工单元工作依据。数据由加
工过程中工况数据采集系统获取，考虑到处理加工设备的复杂性，数据获取过程并入各
个自治的子系统中，在本地建立数据库，可以是关系数据库也可以是Domino数据库。传
统处理方式是将采集到工况数据以手工的方式输入到上一级计划协调系统，在Domino环
境下,经由表单主动将生产数据自动上载到数据库中，这样减少了计划协调的大量管理费
用，但增加了通讯开销。
　　将Domino作为中心数据库的管理系统除了存储和管理原始数据和状态数据之外，通
过系统数据库实现各个功能模块之间、同上级生产计划模块信息流动和连接。采用分布
关系数据库和动态SQL查询来实现主计算机和单元计算机之间取得协调，其中包括不同单
元作业任务分配，各加工单元根据主控计算机分配的任务，完成工装、完工报告和故障
信息反馈，而无须各个单元之间直接通讯，这样便利整个加工车间调度，当一个单元发
生改动时，很容易启动其它单元，不须更改流程。
3　任务、工作流管理的实现
　　生产制造系统的任务被逐级分配，分配到加工车间的任务被分解到加工单元计算机
，传统的做法是采用刚特图来描述任务的递阶。在我们设计的系统中，任务则作为一个
对象处理，用一条记录来表征，一个任务可分解为多个在独立加工单子元任务，系统将
任务以文件方式传送，随着加工状态变动而改变，文件流动和实物流同步进行。加工所
用到的主要数据从服务器下载。该数据是经动态SQL查询获得的结果，系统会自动根据不
同任务要求和对各个加工单元授权状态传送数据信息。各个单元也通过Domino直接从数
据库读出各种不同、用来完成分配给各单元加工信息，与加工相关信息可由单元计算机
重新上传写入数据库。这样，在数据库内部将存在一个反映整个加工过程的影象，其他
功能模块如作业计划和诊断将总是存取实时状态数据。被加工工件所有状态可被全程跟
踪，与加工过程同步工作流可以根据需要复制、启动、暂停和取消，充分利用了Domino
的安全机制，解决了在网络环境下数据上传的困难，使得实际大量数据传输成为可能性
。企业的加工流程或工作流的描述方法有多种，Petri网方法描述具有直观的特点。
　　图3给出一个的任务描述的Petri网表示(见下页)。
图3　工作流的Petri表示
　　图4给出加工车间递阶任务描述(见下页)。B、C、D是A后件同时也是E的前件。系统
具体实现通过OLE技术动态调用Lotus和相关的对象来完成，缺点是要求每个机器本地安
装软件，不能作到零配置。图4上半部分用刚特图实现任务计划，下半部分是任务描述。
其中“审核”是一个角色，可动态被授权给一个或多个人。审核人的审核结果和意见可
随时被返回。每启动一项任务，表上相应位置都会反映。表上任务所需要的数据通过任
务代码唯一标识，并和产品数据、企业人力资源数据关联。
图4　工作流的Notes实现
4　结　语
　　工作流的设计将是今后制造业主要建模工具采用Petri-网的形式．采用对象Petri-
网，将节点的数据以一定的格式存入数据库，利用数据库的存储机制动态更新令牌的存
储属性。利用Java和Servlet技术实现关系数据库。在网络上关于TCP／IP和MAP／TOP的
对比研究需要继续进行。
　　本文所用服务器为DEC-server8000，Windows-NT3.5，Domino4.6.1客户端为Win98／
95和NT的客户版。责任编辑：郭庆健■
作者简介：王保保（1963-），男，陕西户县人，西安电子科技大学副教授，博士生
作者单位：王保保（西安电子科技大学　计算机学院）
　　　　　徐国华（西安电子科技大学　管理学院，陕西　西安　710071）
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收稿日期：1999-01-13

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梧桐身旁的浮云里 飘出一弯朦胧的月亮    *        *
清清淡淡的月光 静静地飘落在我身旁         ●
   ahuang
在寂寞的晚上 我就是一只音乐虫子      ^^   *
飞呀飞呀找不到爱发源的地方... ...
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