CN101515308A - 汽车产品数据管理系统及其协同设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车产品数据管理系统及方法，其中系统包括用户界面层、通讯层、应用逻辑层、主服务器层和数据库层，用户界面层依次通过通讯层、应用逻辑层和主服务器层与数据库层连接。方法包括图文档管理处理操作、汽车产品结构管理操作、权限管理操作和数据查询处理操作。采用该种汽车产品数据管理系统及其协同设计方法，共同实现了汽车开发过程的协同设计，创造性地实现了在CAD环境下的实时协作和关联零部件的数据同步更新，从而有效地缩短车型开发周期，提升设计质量，使得汽车车型开发周期缩短约20％，并减少了设计变更30％以上，系统结构简单实用，使用过程快捷方便，开发设计效率较高，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

Description

汽车产品数据管理系统及其协同设计方法

技术领域

本发明涉及汽车设计领域，特别涉及汽车产品数据管理和设计技术领域，具体是指一种汽车产品数据管理系统及其协同设计方法。

背景技术

现代社会中，随着科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，汽车已经进入了寻常百姓家。而各种各样的车型也层出不穷，但是对于汽车产品的设计来说，并不像设计其它产品一样非常简单和方便，汽车产品的开发周期长、过程复杂、数据量大。设计过程中的数据共享和协同工作非常重要。

PDM——PDM是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。

CAD——计算机辅助设计(Computer Aided Design)包括产品的结构设计、变形设计及模块化产品设计。可以实现计算机绘图、产品数字建模及真实图形显示、动态分析与仿真、生成材料清单(BOM)。

现有技术中，传统的PDM以管理产品数据为核心，其主要功能是实现产品数据资料的管理，以确保产品数据的安全性和正确性。但传统的PDM对于汽车开发过程，尤其是并行设计过程的支持缺乏很好的办法。对于汽车设计来说，由于设计人员大多数时间是在CAD环境下进行工作，因此在CAD中进行设计协同尤其重要，但PDM和CAD系统对此缺乏解决的办法。

同时，汽车产品具有复杂的设计过程，传统的汽车设计以串行工作方式进行，一个车型的开发周期长达4～5年。随着CAD技术的不断发展，计算机辅助设计已经广泛应用于汽车设计过程，并实现了部分的并行设计，从而大大地缩短了车型开发周期。然而始终缺乏一种经实践验证的汽车协同设计方法和相关系统，能够解决汽车设计中多种层次的协同要求，从而实现汽车设计过程的全面协同。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效解决汽车设计数据管理和共享的问题、实现汽车设计协同和在CAD环境下的实时协作和数据同步、系统结构简单实用、使用过程快捷方便、开发设计效率较高、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的汽车产品数据管理系统及其协同设计方法。

为了实现上述的目的，本发明的汽车产品数据管理系统及其协同设计方法如下：

该汽车产品数据管理系统，其主要特点是，所述的系统包括用户界面层、通讯层、应用逻辑层、主服务器层和数据库层，所述的用户界面层依次通过所述的通讯层、应用逻辑层和主服务器层与所述的数据库层相连接。

该汽车产品数据管理系统中的应用逻辑层包括企业对象模型功能模块和应用集成功能模块，所述的通讯层分别通过所述的企业对象模型功能模块和应用集成功能模块与所述主服务器层相连接。

该汽车产品数据管理系统中的企业对象模型功能模块包括图档管理单元、查询管理单元、工作流程单元、产品结构单元和权限管理单元。

该汽车产品数据管理系统中的应用集成功能模块包括行业模板单元、ERP接口单元、多重CAD单元、协同设计单元和二次开发单元。

该汽车产品数据管理系统中的通讯层包括CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块，所述的用户界面层依次通过所述的CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块与所述的应用逻辑层相连接。

该汽车产品数据管理系统中的数据库层包括电子文档服务器和数据库服务器，所述的主服务器层与所述的电子文档服务器和数据库服务器均相连接。

该汽车产品数据管理系统中的电子文档服务器可以为电子仓库或者文件服务器。

该汽车产品数据管理系统中的主服务器层可以为命名服务器、应用逻辑服务器或者EJB服务器。

该汽车产品数据管理系统中的用户界面层包括客户端和IE浏览器，所述的客户端和IE浏览器均与所述的通讯层相连接。

该利用上述的系统实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其主要特点是，所述的方法包括图文档管理处理操作、汽车产品结构管理操作、权限管理操作和数据查询处理操作，所述的图文档管理处理操作，包括以下步骤：

(1)系统设定数据文件的存放位置；

(2)系统进行图文档数据入库操作；

所述的汽车产品结构管理操作，包括以下步骤：

(1)创建产品结构；

(2)维护和修改产品结构；

(3)根据应用要求使用产品结构；

所述的权限管理操作，包括以下步骤：

(1)设定系统访问者的类型；

(2)设定系统访问者的优先级；

(3)设定系统访问者的权限；

(4)设定系统中对象的状态；

(5)设定系统中数据的访问权限；

所述的数据查询处理操作，包括以下步骤：

(1)系统按照访问者所设定的查询条件对数据库记录进行查询；

(2)系统获得查询到的满足条件的数据库记录；

(3)系统将查询到的数据库记录显示在客户端的结果列表中。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的系统设定数据文件的存放位置，具体为：

系统根据用户的操作在系统中设置卷来指定数据文件存放的位置。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的图文档数据包括CAD图文档数据和非CAD图文档数据，所述的对于图文档CAD数据的入库操作，具体为：

系统通过与CAD系统的集成接口进行CAD图文档数据的信息获取、产品结构信息获取和CAD图文档数据的入库；

所述的对于非CAD图文档数据的入库操作，具体为：

系统通过调用入库操作接口进行批量数据的导入操作。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的创建产品结构包括通过CAD集成创建产品结构和手工创建产品结构，所述的通过CAD集成创建产品结构，包括以下步骤：

(11)系统调用CAD集成接口创建产品结构，并获取CAD数据中的产品结构信息；

(12)系统将所述的产品结构信息写入数据库中；

(13)系统通过客户端界面进行结果显示；

所述的手工创建产品结构，包括以下步骤：

(21)系统根据用户的输入操作创建产品的树状结构和相关信息；

(22)系统将所述的产品结构信息保存到数据库中。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的根据应用要求使用产品结构，包括以下步骤：

(31)系统创建产品结构的不同视图；

(32)系统进行产品结构的比较。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的系统访问者的类型包括所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、；角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的系统访问者的优先级为：

按照优先级从高到低的顺序为：所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的系统访问者的权限包括浏览、读、写、删除、更改、引用、使用、导出、修订、新建和更改所有权。

该实现汽车产品数据管理和协同设计的方法中的对象的状态包括归档状态、正在工作流程中、工作状态。

采用了该发明的汽车产品数据管理系统及其协同设计方法，由于其中基于统一的数据库平台进行产品数据的存取，同时在PDM中实现产品数据的共享，并通过三种协同设计工具，即消息和邮件、可视化浏览、CAD同步更新，共同实现了汽车开发过程的协同设计，既解决了汽车设计数据管理和共享的问题，又解决了汽车设计协同的问题，并创造性地实现了在CAD环境下的实时协作和关联零部件的数据同步更新，从而有效地缩短车型开发周期，提升设计质量，使得汽车车型开发周期缩短约20％，并减少了设计变更30％以上，系统结构简单实用，使用过程快捷方便，开发设计效率较高，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

附图说明

图1为本发明的汽车产品数据管理系统的整体架构示意图。

图2为本发明的汽车产品数据管理系统中的分布式数据库部署示意图。

图3为本发明的汽车产品数据管理系统中的可视化浏览器的集成示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1至图3所示，该汽车产品数据管理系统，其中包括用户界面层、通讯层、应用逻辑层、主服务器层和数据库层，所述的用户界面层依次通过所述的通讯层、应用逻辑层和主服务器层与所述的数据库层相连接。

其中，所述的应用逻辑层包括企业对象模型功能模块和应用集成功能模块，所述的通讯层分别通过所述的企业对象模型功能模块和应用集成功能模块与所述主服务器层相连接；所述的企业对象模型功能模块包括图档管理单元、查询管理单元、工作流程单元、产品结构单元和权限管理单元；所述的应用集成功能模块包括行业模板单元、ERP接口单元、多重CAD单元、协同设计单元和二次开发单元；所述的通讯层包括CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块，所述的用户界面层依次通过所述的CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块与所述的应用逻辑层相连接；所述的数据库层包括电子文档服务器和数据库服务器，所述的主服务器层与所述的电子文档服务器和数据库服务器均相连接。

同时，该汽车产品数据管理系统中的电子文档服务器可以为电子仓库或者文件服务器；所述的主服务器层可以为命名服务器、应用逻辑服务器或者EJB服务器；所述的用户界面层包括客户端和IE浏览器，所述的客户端和IE浏览器均与所述的通讯层相连接。

该利用上述的系统实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其中包括图文档管理处理操作、汽车产品结构管理操作、权限管理操作和数据查询处理操作，所述的图文档管理处理操作，包括以下步骤：

(1)系统设定数据文件的存放位置，具体为：

系统根据用户的操作在系统中设置卷来指定数据文件存放的位置；

(2)系统进行图文档数据入库操作；该图文档数据包括CAD图文档数据和非CAD图文档数据，所述的对于图文档CAD数据的入库操作，具体为：

系统通过与CAD系统的集成接口进行CAD图文档数据的信息获取、产品结构信息获取和CAD图文档数据的入库；

所述的对于非CAD图文档数据的入库操作，具体为：

系统通过调用入库操作接口进行批量数据的导入操作；

所述的汽车产品结构管理操作，包括以下步骤：

(1)创建产品结构，包括通过CAD集成创建产品结构和手工创建产品结构，所述的通过CAD集成创建产品结构，包括以下步骤：

(a)系统调用CAD集成接口创建产品结构，并获取CAD数据中的产品结构信息；

(b)系统将所述的产品结构信息写入数据库中；

(c)系统通过客户端界面进行结果显示；

所述的手工创建产品结构，包括以下步骤：

(a)系统根据用户的输入操作创建产品的树状结构和相关信息；

(b)系统将所述的产品结构信息保存到数据库中；

(2)维护和修改产品结构；

(3)根据应用要求使用产品结构，包括以下步骤：

(a)系统创建产品结构的不同视图；

(b)系统进行产品结构的比较；

所述的权限管理操作，包括以下步骤：

(1)设定系统访问者的类型，该系统访问者的类型包括所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、；角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户；

(2)设定系统访问者的优先级，所述的系统访问者的优先级为：

按照优先级从高到低的顺序为：所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户；

(3)设定系统访问者的权限，包括浏览、读、写、删除、更改、引用、使用、导出、修订、新建和更改所有权；

(4)设定系统中对象的状态所述的对象的状态包括归档状态、正在工作流程中、工作状态；

(5)设定系统中数据的访问权限；

所述的数据查询处理操作，包括以下步骤：

(1)系统按照访问者所设定的查询条件对数据库记录进行查询；

(2)系统获得查询到的满足条件的数据库记录；

(3)系统将查询到的数据库记录显示在客户端的结果列表中。

在实际使用当中，本发明所要实现的目标如下：

(1)实现汽车产品数据的管理和共享

车型数据管理的目的是实现设计数据基于安全控制规则的共享，从而提供一个协同产品开发的平台。基于分布式架构的产品数据管理系统(PDM)帮助实现这一目标，车型数据统一保存在PDM的数据服务器中，每个需要使用数据的人员都可以快速准确地找到所需的产品数据(可以是三维模型、工程图纸、产品明细表、工程变更单等各种数据)。找到这些数据后，设计人员可以快速地进行数据重用，基于原有数据完成新的产品设计。

(2)实现汽车产品的协同设计

汽车设计的团队需要频繁地进行协作，项目成员之间的及时沟通对项目成功非常重要，总布置工程师需要经常性地跟零部件工程师进行方案讨论，客户需要定期加入进行设计评审，供应商也需要及时得到数据以便进行模具开发和生产准备。如何解决复杂多样的协同应用要求，是需要重点关注的问题。

本发明通过对汽车设计过程中工作方式的分析，总结了三种层次的协同设计模式，通过对PDM系统、CAD系统的深层次开发，形成了协同产品开发平台。从而很好地解决了设计数据共享和设计过程中的协同。

1、实现产品数据的管理和共享；

本发明的汽车产品数据管理系统(i-PDM)主要用于汽车车型数据的管理，该系统很好地解决了车型数据管理、查找和重用的问题。系统采用J2EE框架体系和CORBA分布式结构，支持大数据量存取和多用户并发使用，同时可以跨操作系统使用。

请参阅图1所示，系统具有一个柔性的、多层的体系结构，相应的系统结构如下：

(1)应用服务，它负责处理系统应用逻辑，是系统的核心，所以也称为主服务，提供所有相关结构化数据的操作；

(2)文件(卷)服务，它存储了系统管理的所有的非结构化数据(二进制文件)；它控制数据的并发访问，提供针对数据文件这些非结构化数据的上传下载服务，并且为用户和多站点协同提供数据访问(如数据集)；

(3)Apache Web服务，用于客户端自动更新及浏览批注的远程访问支持；

(4)名称服务，提供类似电话黄页功能，处理客户和服务之间的连接；

(5)数据库，存储所有系统对象的元数据，这里所说的元数据是指相对于数据文件记录对象一些属性的结构化信息，这些都存储在数据库中的关系表中，加上文件服务存储的非结构化数据(二进制文件)组成了完整的产品信息；

(6)客户端，操作系统的统一用户界面；客户端还可安装CAD软件集成包。

作为数据共享和协同设计的基础平台，该系统提供以下主要功能：

(1)图文档管理

图文档管理实现对设计资料的分类管理。所有的产品数据(包括技术说明、标准规范、三维模型、工程图纸、工艺卡片等)由系统统一管理，存放在1个或多个电子资料库中，电子资料库以文件夹形式存在，每个电子资料库可存放在不同的机器中，所有经由i-PDM系统所管理的资料，在不通过i-PDM系统的管理下，是无法被取用的。拥有相应权限的用户可通过i-PDM系统对产品数据作出各种操作，从而实现整个企业数据的集中统一管理。

系统采用分布式的数据库和电子保险箱进行后台数据管理，电子保险箱主要用于存储非结构化的文档数据资料，数据库用于存储结构化的数据资料的属性信息。i-PDM系统的数据库和电子保险箱支持分布管理，可以降低系统资源开销，提高系统的效率。所有的资料与档案，只要是属于不同的类别或是不同的版本，都可以分布式地存储不同机器的电子保险箱之中。电子保险箱可以任意指定网络中的任意一台或多台机器，系统管理员才有权限控制数据存储的物理位置；文件夹和文件名称均进行加密处理，只有在i-PDM系统中经过相应的授权才能读取。

系统提供灵活的数据组织形式和分类方法，符合汽车设计特点和设计者习惯。包括：

●按照项目组织数据，某一车型数据分类汇总，以便统一管理和控制；

●按照数据类型组织数据，比如按照文档、图片、三维模型、二维图纸、工艺文件等分类管理。这符合大多数人的已有习惯；

●按照阶段组织数据。数据按照不同阶段进行分类，比如方案设计阶段的数据、总体设计阶段的数据、试制阶段的数据等分开管理，不会混淆，脉络清晰；

●按照零件组织数据。所有与零件相关的数据，如数模、图纸、明细表、工艺文件、计算说明书、试验报告等统一放在零件(项)下进行管理。

(2)产品结构管理

产品结构信息(即BOM)是企业数据的核心，产品结构管理模块以结构树和表格相结合的方式来表示产品各个部件之间的组织关系和相关信息，统一管理产品设计过程中的所有信息。

用户可以根据产品类型、子类型、产品、部件、组件等来定义和修改产品结构树，并将产品结构存放到数据库中。可输出报表，并采用Excel和Html两种输出方式，给用户提供方便。

产品结构管理通过BOM浏览功能进行修改和控制产品的结构。图形界面使用户可以很容易地浏览和维护产品的结构(装配，子装配和零部件)。在图形界面上使用标准的工具，如拷贝、剪切和粘贴来维护产品的结构。产品结构管理允许定义对应于产品生命周期中不同的阶段的BOM，如设计阶段、试制阶段、量产阶段等。同时提供多种视图的BOM表示，如设计视图、制造视图、销售视图等。多视图为不同部门提供了从不同的角度来配置BOM的功能。例如，制造部门在“制造视图”中需要包含工艺信息，并把这些信息转到生产管理系统。

(3)权限管理

权限管理的目的是实现数据访问的安全性控制，具有相应权限的人员才能对相关的数据进行访问操作。

在i-PDM系统中对数据访问及使用的安全保密分成不同的控制级别。访问控制表(ACL)规定了用户及其工作环境中对i-PDM的管理对象进行访问的权限。对某一个用户或工作小组，可以指定他(们)访问i-PDM中某一类管理对象的读写权限。在i-PDM控制下的系统级文件不受操作系统提供的保护权限的限制。此模块仅系统管理员可以查看和更改。

用户可以将系统内的对象按照所有者、所在组中的角色、组、其他用户进行权限设置。权限设置包含读、写、剪切、删除、导入、导出等11种方式。

(4)数据查找

汽车设计产生的数据量非常庞大，如何从数据库中准确地找到所需要的数据，是实现设计数据重用的前提。

系统提供了快速方便的查找技术。将具有相似特性的数据与过程分为一类，使用户能够在分布式环境中高效地查询文档、数据、零件、标准件等对象。如可根据设计者，设计时间，图号，零件名称，所属装配等查找所需对象.查找出对象以后，用户可以方便地在个人工作区中使用这些数据。

2、实现三种方式的设计协同

(1)提供PDM系统内部的消息和邮件互发

邮件和消息工具满足基本的沟通要求，实现设计者之间的通信和消息传递。每个人都可以使用系统提供的消息工具进行消息的发送和阅读，可以点对点发送，也可以群发。消息可以手工发送，也可以是自动发送，例如设计任务过期，系统会自动发送消息进行提醒。系统内的邮件发送是进行数据共享的一种很好的方式，产品数据可以通过邮件进行分发，从而实现快速传递。

(2)实现基于浏览器的可视化协同

可视化协同建立在第三方浏览器集成开发的基础之上，其最大的特点是可以实现数据的远程同步浏览。应用可视化协同，可以在internet环境下召开设计会议，评审设计方案，浏览器提供测量、批注、圈阅、剖面生成、零件干涉检查等多种功能，使每个人都可以发表对设计的看法和意见。

通过对可视化浏览器的开发，对浏览的数据进行了处理。基于轻量化数据格式进行浏览，数据文件不下载到本地，而是直接将服务器上的数据文件转换成轻量化格式进行浏览。这种方式兼顾安全性和浏览速度，使远程协同成为现实。

(3)实现CAD数据的同步更新和适时协同

在汽车设计过程中，CAD环境下的实时协同最具应用价值。CAD平台未能提供在设计过程中的消息传递和同步更新功能。不同设计者在CAD环境下设计时并不能实现真正的同步，设计更改的滞后难以避免。而在滞后的这段时间里，设计变更的影响可能无法评估，会导致难以预料的结果。

举例来说：当零件工程师在三维CAD环境下删除零件上的一个孔时，装配工程师无法同步得到该零件的当前状态，他可能会在有孔零件的基础上设计(或装配)了一根轴。当下次打开该装配时，就会出现错误。对汽车等自顶向下的设计过程，这样的滞后有可能会导致整体设计的失败。

要避免上述情况的出现，协同设计系统必须提供能够在CAD环境下动态捕捉设计变更、把变更消息通知到相关设计者，并能在CAD环境下同步更新零部件的功能，即CAD环境下的实时设计协同。这对产品设计意义重大。

装配工程师正在使用阀座零件进行装配，并且在阀座基础上进行其他设计，包括设计垫圈和装配连接螺栓。需要确保垫圈孔个数与阀座上平面孔数目一致，如果零件工程师对阀座的设计变更不能及时反馈到装配工程师这里，就会导致后续设计出现错误的结果。

本发明提供CAD环境下的协同设计功能很好地解决了这一问题。当零件工程师的设计改变时(比如将孔数量由六个改变为三个)，正在使用该零件的所有装配都会同时得到消息通知，选择更新后，系统会在CAD中自动更新零件，在该零件基础上的后续设计(如垫圈孔)也会同步更新。

以下详细介绍实现的技术方案：

一、汽车产品数据的管理和共享

1、图文档管理

在系统中图文档管理的实施方式如下：

步骤1——设定数据文件的存放位置(数据卷)。

用户通过在i-PDM系统中设置“卷”来指定数据文件存放的位置。“卷”指向文件服务器上特定的文件夹。创建卷后，其路径信息将被保存到数据库中。

i-PDM系统中的每个组织都必须拥有属于自己的卷，在系统后台，实际上是对应了不同的数据存放位置。

步骤2——图文档数据入库。

汽车产品的图文档分为两大类，CAD数据和非CAD数据。CAD数据是产品的三维模型、装配模型、二维图纸，工程师的主要设计工作是在CAD中进行的，这一类数据通过CAD集成工具进行入库。非CAD数据主要是文档类数据，这类数据通过批量导入方式实现入库。

图文档入库的过程实质上是通过i-PDM系统将客户端电脑上的数据文件保存到文件服务器上，从而实现电子数据的集中存放和统一管理。

(1)CAD数据入库的实施方式如下：

i-PDM系统通过跟CAD系统的集成接口实现CAD数据的信息获取、产品结构信息获取和CAD数据的入库。

CAD集成接口的主要功能在于实现i-PDM系统和CAD软件之间的交互，实现在i-PDM系统能够读取图形文件中的装配信息和文字信息，CAD软件能够获取i-PDM系统中的信息并更改数据文件中的相应的信息。

(2)非CAD数据的入库过程：

非CAD数据以文档类数据为主，这类数据的入库采用批量数据导入，并支持拖拽文件夹操作。

系统通过调用入库操作接口实现数据的导入。进行入库时，系统会记录数据的完整信息，如数据项的创建位置、签出状态、版本、名称是否更改等。系统会遍历数据库记录以判断数据是否已经存在并做出相应提示。

结构化的数据(数据的各种信息)将被保存到Oracle数据库相关的数据表中，而数据文件将被保存到文件服务器的相关文件夹中。

2、产品结构管理

PDM系统通过对零部件的引用而形成树状层次关系的产品结构树，该结构树用来表达产品结构和设计过程中产生的信息。产品为根节点，部件为分枝，零件为产品结构中的最小组成单元，每个节点中存放零部件或产品的属性，包括：名称、图号、材料、数量等。对于部件和产品可自动列出其明细表。产品结构树可以通过任务的执行不断的丰富，各节点存放的信息，便于不同级别的用户快速访问。产品结构树可依赖产品或部件结构图中的零件明细栏内容生成。系统可以通过BOM表来形成单级或者多级产品结构树。用户可以根据产品类型、子类型、产品、部件、组件、零件等来定义和修改产品结构树，也可根据产品的构成情况，增加一些替换件，并将产品结构存放到数据库中，或者转化为Excel格式，打印出来。

在系统中实现产品结构管理各主要操作的实施方式如下：

步骤1——创建产品结构。

产品结构的创建有两种方式：通过CAD集成工具创建和手工创建。

(1)通过CAD集成创建产品结构

当入库CAD装配数据或包含BOM表的二维图纸时，i-PDM系统调用CAD集成接口创建产品结构，系统获取CAD数据中的产品结构信息(装配结构树或BOM表)，将这些信息写入数据库表中，然后通过PDM客户端界面显示出来。从而创建跟CAD一致的产品结构。

(2)手工创建产品结构

当CAD数据没有产品结构信息时，用户需要在PDM中手工建立产品结构。其实质是创建产品的树状结构和相关信息并将其保存到数据库中。

产品结构在PDM客户端手工创建后，通过调用主服务将产品结构信息保存到ORACLE数据库相关的数据表中。

步骤2——维护和修改产品结构。

可以根据需要对产品结构进行修改和调整，比如删除或增加零件，修改零部件名称和版本等属性信息。

维护和修改产品结构的实质是通过主服务访问数据库的相关记录，并对记录进行修改和编辑。

步骤3——根据应用要求使用产品结构。

产品结构信息是企业信息流的核心，被应用于企业设计、制造、营销、财务等各个部门。根据表现形式的不同，可派生为采购BOM、制造BOM等。其最终的源头都来自于产品BOM。I-PDM提供了对产品结构信息处理的多种工具，主要包括：

(1)创建产品结构的不同视图。

不同的BOM视图对应产品结构信息的不同应用，如设计BOM、采购BOM、制造BOM等。通过设定不同BOM需要显示的属性信息，可以产生不同的BOM视图。

BOM视图创建的客户端界面如下图。系统管理员通过选择BOM的显示字段、属性信息、读写权限等定义不同的BOM视图。

同一产品的所有BOM视图在后台数据库中对应同一份数据表，BOM视图定义通过主服务调用该数据表并对其进行维护和调整，一些关键字段(如ID)不允许进行修改和删除，以保证核心产品信息的一致性。仅系统管理员可以创建不同的BOM视图类型，其操作的实质是维护原有产品结构表，如增加字段、控制是否显示等，以补充产品结构信息并显示成不同的视图。普通用户对BOM信息的修改操作，仅是修改数据字段的值。

(2)进行产品结构的比较。

通过BOM比较，可以快速获知不同产品结构的异同，方便数据校对及产品改型；

系统以颜色标识差异零部件。红色代表两者中完全不同的零部件，绿色表示零件相同，数量不同。

(3)BOM比较的实现过程如下：

BOM比较的实质是对后台数据库中的不同数据表进行比较，然后将其结果通过客户端界面显示出来。系统主服务将首先访问进行比较的不同产品的结构数据表，并对数据表的字段值进行比较，以找出零部件差异和数量差异。并将信息反馈给客户端程序。

3、权限管理

权限管理用于设置数据访问控制权限，访问控制权限共分为两种：

(1)基于规则的访问控制：基于规则的访问控制的方式由系统管理员根据企业的实际情况在权限管理模块进行设定，它是一种粗略的访问管理，它只能针对某一类对象进行访问控制，不能针对特定的对象进行访问控制。

(2)基于对象的访问控制：基于对象的访问控制则针对特定的一个对象进行访问控制，换句话说，一个对象可以设定单独的访问控制列表。

在系统中权限管理的实施方式如下：

访问者类型：

为每一个对象设置某用户可访问或不可访问不是好的控制办法，因此系统将具有相同性质(如他们同在一个组中)的一群用户看作一个访问者(可以是一个组，当然也可以是一个用户)，系统对访问者授予或不授予访问权限。以下是系统定义的访问者。

●所有者(Owning User)一个对象的所有者是开始时创建它的用户。但所有权可以更改，由一个用户转移到另一个用户。高级访问权利(如删除)通常授予所有者而不授予其它用户。

●用户(User)一特定的系统用户

●所在组中的角色(Role in Owning Group)一个对象的所有组中的一个特定的角色。如底盘开发项目组中的合同(所在组为底盘开发项目)的访问权可以授予该项目的项目经理(角色)。

●审批者(Approver)审批者是工作流程中负责审批的用户

●审批组(Approver Group)审批组是工作流程中负责审批的小组

●审批角色(Approver Role)审批角色是指在工作流程中负责审批的用户的集合

●角色(Role)系统中特定的角色。角色是一组具有相同技能或相同责任的用户的集合

●所在组(Owning Group)一个对象的所在组是开始时创建它的用户当时所在的组。所在组可以更改

●组管理员(GroupsAdmin)负责管理组的用户

●系统管理员(System Manager)一个属于DBA组的用户

●组(Group)系统中特定的组

●全体用户(World)所有系统中的用户

访问者的优先级：

理解在进行权限判断时访问者具有优先级是非常重要的。通常访问者的限制越紧它具有的优先级越高。例如全体用户(World)指所有系统中的用户，它的限制最松，则它的优先级最低；而所有者(Owning User)的限制最严，代表一个用户，则它的优先级最高。如在两访问者中存在冲突，系统将按优先级进行判断。下面是系统中的访问者的优先级顺序，由高到底：

●↓所有者(Owning User)

●↓用户(User)

●↓所在组中的角色(Role in Owning Group)

●↓审批者(Approver)

●↓审批组(Approver Group)

●↓审批角色(Approver Role)

●↓角色(Role)

●↓所在组(Owning Group)

●↓组管理员(GroupsAdmin)

●↓系统管理员(System Manager)

●↓组(Group)

●↓全体用户(World)

权限：

权限定义了用户可对对象进行的操作。系统定义了如下权限：

●浏览——用户可以用浏览器来浏览对象；

●读——用户可以打开并浏览对象内容；

●写——用户可以对对象的内容进行更改；

●删除——用户可永久删除对象。因为此权限会造成数据的永久丢失，一般只授予对象的所有者和系统的管理员；

●更改——用户可以更改对象的保护方式，即确定对象的访问权限。用户拥有此权限就可以给自己或他人授予所有权限，因此该权限应严格控制；

●引用——用户可在工作区引用对象。注意，在系统中复制并粘贴对象仅在数据库中增加了一个引用，在企业电子仓库中只保存唯一的一份数据；

●使用——控制用户是否可以在一个装配中使用系统中其他用户已经设计完成的零部件；

●导出——用户可将企业电子仓库中的数据导入到本机上，从而在本机上进行操作。

●修订——控制用户是否可以对零件项新建数据版本，即是否有权限进行升版操作；

●新建——用户是否能够新建系统对象，包括文件夹、项、数据文件等等。例如可以方便的控制企业某个部门或某个用户不能新建数据，只有查看的权限；

●更改所有权——用户可以更改对象的所有权。例如可以将用户A的数据更改为用户B的数据。

对象的状态：

在系统中的所有对象均处于以下三种状态：归档状态、正在工作流程中和工作状态：

●归档状态：指对象已经过审批等工作流程因而得到的一种被系统永久保护的状态。这表明该对象的内容已确定或已经过验证。在工作区内有特殊图记系统管理员可以根据本企业的实际情况对此类对象的权限进行设置，但一般情况下此类对象应该是任何用户不可对其进行更改操作(如写或导入)。

●正在工作流程中：指对象正处在工作流程中因而得到的一种被系统暂时保护的状态。此时该对象也不允许更改。一般表明该对象的内容处在半确定状态。在工作区内有特殊图记

●工作状态：指对象正处在随时可以变化的阶段，此时它的内容可以变动但需用户拥有相应权限。在工作区内没有特殊图记。

数据访问权限：

在系统中针对对象的不同状态有不同的权限控制办法。系统依次进行权限判断。

在权限判断树中层次越高则优先级越高，因正在工作流程中已在系统设定，用户无法更改，因此未列在权限管理模块中。注意一些操作如签出会影响用户执行的访问，一对象如被用户A签出，则虽另一用户B按权限判断有写的权限但也不能进行写操作。

下面以一例子来说明系统权限控制的工作方式：有一用户想对一对象(AutoCAD的图形)进行写操作，则系统首先判断此对象是否已归档，如已归档则看此对象的基于对象访问控制表，如果基于对象的访问控制表不存在就默认此对象不可写，不可删除，不可导入。如未归档，但对象在工作流程中适用于正在工作流程中的条件，同样不可写，不可删除，不可导入。若对象处于工作状态，则首先看此对象是否有针对本身的基于对象的访问控制列表，如有则按访问控制列表的优先级进行判断，如果在基于对象的访问控制列表中写的权限未确定或它没有基于对象的访问控制列表，则进行基于规则的访问控制判断。如在特殊权限中设定了Dataset AutoCAD(数据文件类型是AutoCAD)则在特殊权限中按规则Dataset AutoCAD进行判断，如写的权限未确定或在特殊权限中未设定了Dataset AutoCAD，则进行通用权限的判断，如在此还未得到明确的权限，则表明未得到授权，不可对此对象进行写操作。在以上过程中，只要在任一判断中得到可写或不可写的权限，则判断结束。

4、数据查询

在系统中数据查询管理的实施方式如下：

数据查询的实质是按照设定的查询条件对数据库记录进行查找，获得满足条件的数据库记录，并将查找结果显示在客户端的结果列表中。

所有的查找工作均通过主服务访问数据库记录，找到的结果是结构化数据而非数据文件本身，这样的方式能够保证查询的快捷性。如果需要使用数据文件，通过结构化数据即可访问文件服务器上对应的数据文件。

二、实现多种方式的协同设计；

1、通过消息和邮件进行信息沟通

邮件和消息工具满足基本的沟通要求，实现设计者之间的通信和消息传递。支持群组发送，自动消息通知，消息订阅，历史消息查询和管理等多种功能。

PDM系统通过内置的邮件和消息管理器进行邮件和消息处理，包括发送和接收邮件和消息，对邮件和消息进行存档等，在工作流程等模块中可以调用邮件和消息接口，以实现及时的消息通知。

2、应用可视化浏览进行协同

系统使用第三方可视化浏览器Autovue作为可视化工具，运用其提供的API进行集成(下图)，实现PDM系统中的可视化协同。

可视化协同的实施方式如下：

通过浏览器提供的合作功能进行可视化协同，如召开网络会议，进行设计评审等。参加者可以是企业内部人员，也可以是客户和供应商。建立在浏览基础上的各种操作不会对数据本身产生影响，确保数据的安全性。

与会者可以同步看到对数据的各种操作，图形的旋转、缩放同步显示，对数据的测量、圈阅和红线批注也是同步的。通过交换控制权，不同人员都可以对数据进行检查和发表意见，可以在本地操作，也可以在远程。

以下以一个远程数据评审过程为例说明实现过程：

步骤1——用户首先对某一数据文件进行浏览，该数据文件要被用于评审；

步骤2——进入浏览模式，点选浏览器的合作菜单，发起合作。

步骤3——参与评审的人员启动浏览器，加入合作。

步骤4——所有者同意加入请求，浏览器同步显示。所有对模型的操作如缩放、测量、批注等都同步显示。

步骤5——根据需要交换数据控制权，进行设计评审。

3、CAD环境下的设计协同

CAD环境下的设计协同实现了CAD环境下的实时消息传递，根据需要可以进行模型的同步更新。该种协同由于要进行CAD的操作，通常在本地的局域网内运用。

该功能运用了PDM的消息传递机制，通过跟CAD系统的深入集成来实现。其实现方式如下：

步骤1——在PDM中进行消息订阅。

通过消息订阅调用消息控制接口，设定消息事件的触发条件。当满足条件时，消息管理器将自动发送消息给用户。

步骤2——获得消息通知。

数据发生变更，预订消息的用户(如装配工程师)在CAD中得到消息通知。

系统首先将变更后的CAD数据入库，入库后系统的消息接口将判断是否有用户预订该数据的相关消息，如果满足条件，将触发消息事件。

CAD集成接口接到消息事件后，在CAD系统中弹出气泡通知。

步骤3——更新相关模型，实现模型同步。

当进行更新操作时，CAD系统通过PDM系统调用文件服务器上的CAD数据文件，并将其加载到内存中以替换原有零件，实现更新。

与该零件关联的其他零件将自动更新(CAD本身功能)。

采用了上述的汽车产品数据管理系统及其协同设计方法，由于其中基于统一的数据库平台进行产品数据的存取，同时在PDM中实现产品数据的共享，并通过三种协同设计工具，即消息和邮件、可视化浏览、CAD同步更新，共同实现了汽车开发过程的协同设计，既解决了汽车设计数据管理和共享的问题，又解决了汽车设计协同的问题，并创造性地实现了在CAD环境下的实时协作和关联零部件的数据同步更新，从而有效地缩短车型开发周期，提升设计质量，使得汽车车型开发周期缩短约20％，并减少了设计变更30％以上，系统结构简单实用，使用过程快捷方便，开发设计效率较高，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (18)

1、一种汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的系统包括用户界面层、通讯层、应用逻辑层、主服务器层和数据库层，所述的用户界面层依次通过所述的通讯层、应用逻辑层和主服务器层与所述的数据库层相连接。

2、根据权利要求1所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的应用逻辑层包括企业对象模型功能模块和应用集成功能模块，所述的通讯层分别通过所述的企业对象模型功能模块和应用集成功能模块与所述主服务器层相连接。

3、根据权利要求2所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的企业对象模型功能模块包括图档管理单元、查询管理单元、工作流程单元、产品结构单元和权限管理单元。

4、根据权利要求2所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的应用集成功能模块包括行业模板单元、ERP接口单元、多重CAD单元、协同设计单元和二次开发单元。

5、根据权利要求1所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的通讯层包括CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块，所述的用户界面层依次通过所述的CORBA PDM使能器、HTTP Web服务器和应用编程界面功能模块与所述的应用逻辑层相连接。

6、根据权利要求1所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的数据库层包括电子文档服务器和数据库服务器，所述的主服务器层与所述的电子文档服务器和数据库服务器均相连接。

7、根据权利要求6所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的电子文档服务器为电子仓库或者文件服务器。

8、根据权利要求1所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的主服务器层为命名服务器、应用逻辑服务器或者EJB服务器。

9、根据权利要求1所述的汽车产品数据管理系统，其特征在于，所述的用户界面层包括客户端和IE浏览器，所述的客户端和IE浏览器均与所述的通讯层相连接。

10、一种利用权利要求1所述的系统实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的方法包括图文档管理处理操作、汽车产品结构管理操作、权限管理操作和数据查询处理操作，所述的图文档管理处理操作，包括以下步骤：

(1)系统设定数据文件的存放位置；

(2)系统进行图文档数据入库操作；

所述的汽车产品结构管理操作，包括以下步骤：

(1)创建产品结构；

(2)维护和修改产品结构；

(3)根据应用要求使用产品结构；

所述的权限管理操作，包括以下步骤：

(1)设定系统访问者的类型；

(2)设定系统访问者的优先级；

(3)设定系统访问者的权限；

(4)设定系统中对象的状态；

(5)设定系统中数据的访问权限；

所述的数据查询处理操作，包括以下步骤：

(1)系统按照访问者所设定的查询条件对数据库记录进行查询；

(2)系统获得查询到的满足条件的数据库记录；

(3)系统将查询到的数据库记录显示在客户端的结果列表中。

11、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的系统设定数据文件的存放位置，具体为：

系统根据用户的操作在系统中设置卷来指定数据文件存放的位置。

12、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的图文档数据包括CAD图文档数据和非CAD图文档数据，所述的对于图文档CAD数据的入库操作，具体为：

系统通过与CAD系统的集成接口进行CAD图文档数据的信息获取、产品结构信息获取和CAD图文档数据的入库；

所述的对于非CAD图文档数据的入库操作，具体为：

系统通过调用入库操作接口进行批量数据的导入操作。

13、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的创建产品结构包括通过CAD集成创建产品结构和手工创建产品结构，所述的通过CAD集成创建产品结构，包括以下步骤：

(11)系统调用CAD集成接口创建产品结构，并获取CAD数据中的产品结构信息；

(12)系统将所述的产品结构信息写入数据库中；

(13)系统通过客户端界面进行结果显示；

所述的手工创建产品结构，包括以下步骤：

(21)系统根据用户的输入操作创建产品的树状结构和相关信息；

(22)系统将所述的产品结构信息保存到数据库中。

14、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的根据应用要求使用产品结构，包括以下步骤：

(31)系统创建产品结构的不同视图；

(32)系统进行产品结构的比较。

15、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的系统访问者的类型包括所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、；角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户。

16、根据权利要求15所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的系统访问者的优先级为：

按照优先级从高到低的顺序为：所有者、用户、所在组中的角色、审批者、审批组、审批角色、角色、所在组、组管理员、系统管理员、组和全体用户。

17、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的系统访问者的权限包括浏览、读、写、删除、更改、引用、使用、导出、修订、新建和更改所有权。

18、根据权利要求10所述的实现汽车产品数据管理和协同设计的方法，其特征在于，所述的对象的状态包括归档状态、正在工作流程中、工作状态。

Images