基于PDM的船舶并行协同设计研究.doc

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1、分 类 号 密 级 U D C 单位代码 10151 基于PDM的船舶并行协同设计研究 宋晶晶指导教师刘寅东职称教授 学位授予单位大连海事大学申请学位级别硕士学科与专业船舶与海洋结构物设计制造论文完成日期2009年6月论文答辩日期2009年6月26日答辩委员会主席The Research of Naval Parallel Collaborative Design based on PDM A thesis Submitted toDalian Maritime UniversityIn partial fulfillment of the requirements for the degre

2、e ofMaster of EngineeringBy Song Jingjing（Naval Architecture and Ocean Engineering）Thesis Supervisor: Professor Liu YindongJune 2009大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博/硕士学位论文 “ 基于PDM的船舶并行协同设计研究 ”。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开

3、发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库（中国学术期刊（光盘版）电子杂志社）、中国学位论文全文数据库（中国科学技术信息研究所）等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密

4、的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于： 保 密 在 年解密后适用本授权书。 不保密 （请在以上方框内打“” ）论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日中 文 摘 要摘 要船舶设计是一个多专业、多系统、大规模的协同工作过程，周期长、过程复杂。各专业人员在同一时间、不同空间，计算机网络的不同界面上设计同一产品时，设计过程需要各个专业进行频繁的协调。由于这些相互独立的系统的数据存储和处理方式不同，不能实现各系统间信息的自动传递与交换，从而形成了“信息孤岛”，使处于企业各部门和产品开发各阶段的数据的完整性、安全性，以及与船舶产品相关信息的正常流动难以得到保障。随着信息技术和计算机技术的发展，

5、在分布式虚拟环境中将现有的船舶CAD/CAM/CAE紧密集成起来，并构成一个集论证、设计、建造、试验、服务于一体的并行协同设计系统成为了一种发展趋势。船舶并行协同设计改变了传统的设计流程，使传统的船舶设计研制阶段之间的差别进一步模糊，用户更多地参与设计过程以及早期审批设计，使许多传统的分阶段设计工作能够平行地进行，以最大限度地提高船舶设计质量，大大缩短了船舶设计时间，降低船舶制造成本，提高企业的管理水平，增强企业的竞争能力和创新能力。本论文针对产品数据管理这种技术进行分析和研究，阐述了产品数据管理基本概念、总结了国内外研究现状，介绍了PDM系统体系结构和产品数据管理软件Windchill软件。

6、重点研究了船舶设计团队的组建、设计文档的管理、文档审签流程、项目计划管理、船舶设计数据库等内容，并通过对Windchill软件的二次开发，实现并完善了这些内容，从而构建出船舶并行协同设计系统。关键词：船舶并行协同设计；分布式虚拟环境；产品数据管理；Windchill 英 文 摘 要ABSTRACTNaval design is a multi-disciplinary, multi-system, large-scale collaborative, long cycle and complex process. The professional designers design the sa

7、me product in the different interface of computer networks at the same time and the different design space. The design process needs various profession frequent coordination. Becouse of the different storage and processing way, can not transmit information and exchange automatically, so that it is d

8、ifficult to ensure data integrity, security, and the normal flow of ship products information. With the development of information and computer technology, make the existing ship design tools CAD / CAM / CAE tightly integrated to constitute a demonstration, design, construction, testing, service in

9、one parallel collaborative system, it is a trend of development. Ship parallel collaborative system has changed the traditional design process, makes traditional ship design and research phase to further blurr,users can involve in the design process as well as the early approval design, so that many

10、 traditional phases of design work can be carried out in parallel, to maximize the quality of ship design, greatly reduce the ship design time and shipbuilding costs, it can also improve the management level of enterprises and enhance their competitiveness and innovative ability.This paper researche

11、s product data management，and explains the basic concepts of product data management, sums up the research at home and abroad, introduces the PDM system and PDM software-Windchill. Focuses on creating team, the management of design document, document approval process, project management, ship design

12、 database, and so on. Through the secondary development of Windchill software to achieve and improve the function, build ship parallel collaborative system.Key words: Parallel Collaborative Design; Distributed Virtual Environment; Product Data Management; Windchill Secondary Development 目 录目 录第1章 绪论

13、11.1国内外船舶总体设计数字化的现状11.1.1概述11.1.2国外船舶设计总体设计数字化的现状11.1.3国内船舶总体设计数字化的现状21.2船舶设计特点及信息化要求31.2.1船舶设计具有以下特点31.2.2船舶设计的信息化要求41.3船舶设计制造目前的状况51.4并行工程61.4.1并行工程的特点61.4.2并行工程与传统设计开发模式的比较61.4.3船舶并行协同设计对PDM的需求61.4.4并行协同集成体系、层次、架构分析91.5本论文的主要研究内容11第2章 基于PDM的船舶并行协同设计122.1 PDM系统的主要功能122.1.1电子仓库122.1.2工作流与过程管理的功能132

14、.1.3产品结构管理152.1.4变更管理152.1.5项目管理162.2 Windchill功能架构182.3 Windchill体系结构192.3.1数据层202.3.2服务层202.4 Windchill的应用开发212.4.1面向对象建模212.4.2 Windchill对象模型212.4.3图形对象模型开发222.4.4系统生成222.5 基于PDM的船舶并行协同设计总体框架22第3章 船舶设计团队的组建及权限赋予243.1 Windchill PDM中创建组织、组、用户243.1.1创建组织243.1.2创建用户243.1.3创建组253.2角色的定制273.2.1角色层次图273

15、.2.1角色定制过程283.3 Windchill PDM中创建团队293.4项目的创建及团队的建立303.5 权限管理333.5.1访问控制规则333.5.2权限设置343.5.3设置首选项35第4章 船舶设计文档管理374.1文档属性374.1.1文档类型和所属部门的客户化384.1.2创建文档页面上添加密级属性394.1.3设计文档属性修改后示例454.2文档的拟制与提交464.3文档的存储464.4文档的修改过程474.5文档的版本管理48第5章 船舶设计文档审签流程495.1船舶设计制造流程495.2船舶设计文档生命周期的创建495.3工作流模板设计535.4审签页面开发545.5文

16、档的审签流程示例585.6变更管理615.6.1变更管理流程615.6.2变更管理团队625.6.3变更管理权限设置625.6.4变更管理示例63第6章 项目计划管理686.1项目计划管理方法686.1.1管理选项686.1.2通过交付项来管理项目计划686.1.3通过工作细分结构计划来管理项目686.2项目运作方式696.2.1手动计划运作696.2.2自动计划运作696.3定义项目交付项706.4定义项目里程碑706.5交付项与里程碑的关联716.6项目计划的创建方式726.6.1手动创建计划726.6.2通过现有项目创建计划726.7项目计划管理示例73第7章 船舶设计数据库767.1船

17、舶设计数据库内容767.2设置默认单位和来源777.3定制产品所处生命周期阶段787.4船舶设计数据库示例79结论81参考文献82附录84攻读学位期间公开发表论文96致 谢97第1章 绪论1.1国内外船舶总体设计数字化的现状1.1.1概述船舶设计数字化技术是以现代知识集成的理念、方法为指导，将数字化并行设计技术、智能管理技术以及先进造船模式形结合的现代先进船舶设计技术，可综合应用于现代船舶的设计、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面。而在分布式并行协同设计环境中实现船舶的数字化并行设计和评估，以虚拟样机和数字仿真为核心的数字化测试与试验，以现代造船模式和业务流程建模为核心的数字化管

18、理，这代表了现代船舶设计的发展方向。因此，本论文研究对促进我国船舶设计理念和技术创新，形成船舶总体设计的新概念、新方法、实现船舶设计手段的数字化和设计系统的集成化具有重要的意义1。1.1.2国外船舶设计总体设计数字化的现状1）信息化时代现代化的造船模式是一个发展的、动态的和不断寻求最佳状态的过程90年代初期，美国海上系统司令部几百名工程师接受了现代船舶并行协同生产方法和可生产性设计方面的训练。在初步设计期间制定了想象性的建造策略，这是“虚拟船厂”的关键，以便协助设计者从设计一开始就处理好可生产性。日本、韩国已经从“整体制造”、“分段制造”、“分道制造”过渡并已完成“集成制造”到当前正在发展的“

19、敏捷制造”阶段。2）船舶产品开发设计网络化，实现异地协同设计造船信息化建设中的船舶CAE、CAD、CAT、CAPP、CAM、PDM、PLM等都建立在网络上，实现船舶开发设计单位、船东、制造单位、供货单位、质保部门、船检部门等机构，实现资源共享，实现实时异地协同设计、检验、测试、定货与制造2。3）船舶产品配套电子商务化船舶产品中大量设备、材料的订购计划、订购谈判和订购实施将都在国际互联网上进行，有效降低采购成本，提高采购质量，缩短配套设备的运行周期，电子商务网上交易已成为造船信息化建设的重要内容3。4）船舶产品设计、试验、测试和制造技术智能和虚拟化虚拟现实和虚拟仿真技术的成熟应用，将更适合于柔性

20、较大的造船产品，虚拟设计、虚拟试验、虚拟测试和虚拟装配制造、先进的国家在造船产品中都已有成功应用的案例。5）造船企业管理集团化和虚拟化Web技术已成为造船企业信息化建设的重要技术支撑，已完成C/S到B/S过渡，造船企业将设计、船舶模块制造、零件制造、部件安装和总装分成多个独立的企业，各自独立经营、企业为集团形式，但实质以虚拟构造。造船的信息化建设的模式不再是工厂型，而是虚拟集成型4 5 6。6）企业绿色化、清洁化和小型化随着现代造船模式的建立，信息化时代的造船将物流管理作为整个船舶系统的重要组成部分，无论是原材料还是中间产品，将不再是工厂存放或极少存放，原材料利用率由于造船信息化应用将得到极大

21、的提高，因此船厂不再设置大型仓库，大型场地，企业由大、全、乱变为小、清、精7。1.1.3国内船舶总体设计数字化的现状我国造船工业从1970年开始，采用CAD/CAM技术，使造船生产效率和加工质量有了较大的提高。80年代后期，随着造船CAD/CAE和MIS技术的发展，产品设计开始丢掉图版，新产品开发设计周期有效缩短，船舶企业现代化管理水平得到提高。90年代中后期，国际先进的造船软件系统开始引进应用，骨干船厂应用三维建模技术建立产品电子信息模型。新技术的应用使国内造船水平上了新的台阶，产品建造总周期得到了有效缩短，产品建造质量明显提高。CAD/CAM技术的深入应用为推进集成制造技术提供了信息源头，

22、CIM技术和CIMS开始在我国船厂应用。CIMS的应用使产品制造和管理信息集成，从而能够实现制造信息高度共享和企业制造资源优化，全面提高企业运行效率8。我国数字化造船技术应用取得了很大成绩，但与造船强国相比存在如下问题：1）数字化应用的重点仍集中在解决技术与工程问题上，没有与企业的业务流程、运营模式和管理变革有效结合，尚未有效地促进体制创新、管理创新，难以发展数字化应有的效益。2）产品设计、制造、管理信息一体化的集成度较低，数字化设计、制造、管理生产线各主线尚未贯通。3）有些重要数字化技术领域的应用尚为空白或刚起步，如船舶虚拟设计、虚拟建造和产品数据管理等技术，因此产品先期研制水平低、周期长，

23、数字化管理缺乏完整信息资源。4）船舶制造资源优化配置技术的应用处于较低水平，企业的生产管理和协调仍以现场调度型为主，满足精细管理要求的造船管理信息系统研究和应用尚处于初级阶段，管理基本还处于粗放型。船舶核心软件基本从国外引进，将难以掌握数字化造船主动权。世界造船强国加大“数字造船”投入力度，以保持市场垄断地位。先进造船国家的造船企业信息化建设已达到很高的水平，但是为了更牢固地垄断国际造船市场，这些国家正在以更大的投入发展“数字化造船”。1.2船舶设计特点及信息化要求1.2.1船舶设计具有以下特点1）分阶段、渐进式设计。船舶设计可分为合同设计、初步设计、船级社审定、详细设计和生产设计多个阶段。整

24、个船舶设计过程是一个不断完善、不断细化的设计过程。2）多专业的协同设计。船舶设计包含总体、结构、舾装、轮机、空调和电气等多项专业设计，设计过程中，各专业之间的技术交流频繁。3）多方参与的协同设计。船舶初步设计过程中，船舶设计所与船东、船厂之间的技术交流、设计更改频繁，多方的设计协同贯穿在整个设计过程中。由于船舶设计具有上述的特点，以及外部环境和我所内部发展需求，迫切的要求建立一个船舶三维一体化并行协同设计平台：1）信息集成平台。要求建立统一的设计资源平台，保证协同设计过程中技术交流的畅通和非歧义性，提供统一的全船信息共享。2）基于网络的设计过程集成与管理系统。在信息集成的基础上，推行并行工程，

25、实现对船舶设计的过程集成与管理。通过项目管理，明确任务分解和工作流程来有效地协调各参与方的工作计划，并监控各参与方的工作执行情况。3）基于分布式网络异地协同环境。提供对船舶专业协同设计、部门协同设计、异地协同设计的支持。1.2.2船舶设计的信息化要求随着计算机及其信息技术的发展，船舶设计工具得到不断的改善，各种船舶设计、计算软件得到普遍推广。由于船舶产品复杂程度不断提高，对船舶产品设计质量和效率提出了更高的要求。如何实现船舶产品综合设计能力的进一步提升，最大限度地缩短研制周期，提高设计质量，降低成本，是研究院所在竞争中制胜的关键。为此，并行工程、虚拟设计、产品数据管理、敏捷制造等新的设计、管理

26、理念越来越受到重视。图1.1 并行工程特征模型Fig.1.1 Parallel engineer model1.3船舶设计制造目前的状况通过近几年的大规模资金投入，引进Tribon、NAPA、NASTRAN、PATRAN等国外先进的船舶CAD、CAE软件，经过开发使用和推广，在提高设计质量和效率上取得了明显的效果。但是，必须清醒地认识到，与世界先进水平相比，我们的设计技术总体水平还不高，信息化技术应用水平还不高。主要存在以下矛盾：1）船舶设计数字化与电子数据管理之间的矛盾目前，造船设计已经普遍采用NAPA、Tribon、PATRAN等软件进行船舶的初步设计、三维数据结构建模、CAE分析计算，并

27、且在CAD与CAE软件之间的数据交换进行了一定的开发。CAD、CAE软件的使用，提高了船舶产品数字化、电子化，由此产生了大量的电子文档，这些电子数据由各自的软件系统管理，没有达到全船信息的共享，仍然存在大量的“信息孤岛”。船舶产品局部数字化程度的提高与全船数据信息的共享与管理落后存在矛盾，如何有效的管理地管理全船电子信息数据，是亟待解决的问题之一，可以归结为信息集成与共享问题。2）传统设计模式与现代设计方法之间的矛盾船舶设计目前很大程度上沿用着传统的串行设计模式。传统的串行设计模式使得船舶设计周期延长，无法满足船体、结构、舾装、轮机等专业之间、部门与部门之间、设计所与外界之间的协同设计要求。另

28、外，船舶设计流程的流转以及过程管理与控制还没有做到自动化，基本采用人工方式。如何应用并行工程和信息化管理技术，重构、优化设计模式和流程，实现设计过程集成、管理与控制，这也是需要研究和解决的问题，可以归结为过程的集成与管理问题。3）现代网络化环境与设计方法之间的矛盾目前网络化环境下针对跨区域动态联盟的并行工程，在国际上没有现成的经验可以借鉴，网络化协同设计技术往往牵涉大量的管理模式、过程、标准和规范，也没有现成的全套经验可以借鉴，但是这是解决我国船舶建造周期、成本、质量等瓶颈问题的突破口，具有重大的理论和工程意义。1.4并行工程并行工程在国际上引起了各国的高度重视，并行工程的思想正在越来越多的企

29、业及产品开发人员接受和采纳。并行工程是对传统的产品开发的一种根本性的改进，是一种新的设计理念，是对传统串行开发过程而提出的一个新概念，是集成地、并行地设计产品及有关的各种过程的系统方法。并行工程是一门综合的自动化制造技术，其哲理和技术并不是简单的发明或创造，而是集成了设计制造中许多新的技术、模式、思想，经过系统化的抽象发展而成的。1.4.1并行工程的特点并行工程的特点可以概括为四个“C”：并行性（concurrent）：产品和过程设计在同一时间框架内并行进行；约束性（constrains）：将过程约束引入产品设计，简化制造、装配，降低成本；协调性（coordination）：协调产品和过程设计

30、，获得成本、质量和交货需要的最佳匹配；一致性（consensus）：产品和过程设计的重大决策建立在全组成员意见一致的基础上。1.4.2并行工程与传统设计开发模式的比较并行工程与传统串行设计开发方式的根本区别在于并行工程把船舶产品开发的各个活动看成是一个整体、并行的、集成的过程，并从全局优化的角度出发，对集成过程进行并行管理与控制。并行工程的重要目标是使船舶设计制造一次性成功，缩短产品开发周期。提高船舶设计质量、降低生产成本9 10 11。1.4.3船舶并行协同设计对PDM的需求1）船舶产品设计信息及时共享目前的设计模式仍热是传统的串行设计工作模式，在船舶初步设计（方案设计）、详细设计、施工设计

31、各个阶段中使用不同的设计计算软件，各个阶段设计的结果和数据不能及时共享，需要有一个全船信息共享平台，各设计阶段、不同专业、不同地域之间的信息流通带来困难。2）有效的图文档管理设计院所多年的设计积累，堆积了大量的手工和电子文件（包括文本、图纸、声像等），对这些文档的管理缺乏动态和静态的有效管理。在船舶设计过程中，设计文档的内容是在不断的变化，对这种随着设计过程流转的设计文档缺乏动态管理，主要表现在：设计文档版本的一致性：船舶设计过程中经常发生设计的修改和变更，目前缺乏有效的版本管理，使得在设计中常常发生不同人使用的图纸、文档版本不一致的情况。设计文档信息的完整性：一个设计内容不仅有图纸，而且包括

32、与之相关的其它所有信息，这些信息都是相关联的。我们缺乏有效的手段管理船舶产品的完整信息。产品文件管理的有序性：船舶设计产生的数据量非常大，历史数据和现在正在设计产生的数据，采用手工管理方式，难以做到有序管理，给设计重用、共享、查阅带来极大不便。文档的静态管理（对应于我所的档案信息中心的管理）包括两个方面：一是文书的归档管理：主要指行政机关的红头文件的归档管理。一是科技文档的归档管理：船舶设计结束后，所有设计文档进行归档。许多优秀船舶设计产品，是宝贵的知识财富，应该提供方便的查询，支持知识重用。由于目前在船舶设计过程中对设计文档的动态管理缺乏有效的手段，给后期的档案的静态管理也带来困难。因此设计

33、过程中对文档的动态管理至关重要，后期文档的静态管理高效性依赖于前期的动态管理。构建一套完整的图文档管理框架，建立完整的设计数据模型，在同一平台中管理好设计人员本人的设计数据，同时有效地利用其他人的设计数据，能快捷方便地获取平台中的可重用各类数据，有利于提高设计人员的设计效率和设计质量。3）设计知识私有化严重，对知识产权保护需要强有力的手段设计人员的设计都是基于个人计算机上的，设计相关的数据都是存放在个人电脑里，只有他本人清楚设计的过程、进度和效果，一旦该设计人员离开这个岗位，就很有可能这些设计知识就会遗失，甚至会被盗窃。这些设计知识不但没有能得到及时的共享、重用，而且更谈不上知识产权得到保护的

34、，需要有一集成共享的数据管理平台，那么设计就会从一开始得到保护，设计过程的历史全部在服务器中记录，服务器有安全等多方面的备份策略，确保企业的知识数据安全、规范和产权保护。4）协同设计需求船舶设计需要各个专业之间的协同配合，同时各部门之间、不同企业之间的协同交流也至关重要。由于信息的不流畅，目前仍然采用人工联络方式。我们需要一个协同设计环境，提供协同设计工具，保证设计信息的共享流畅，支持专业之间、部门之间、企业之间的在线协作。5）项目监控管理的迫切需求对项目管理的需求主要在：计划管理项目工作任务的分配项目工时统计项目进度的向上反馈、控制与管理目前我们采用手工统计进行项目管理，由于船舶设计的复杂性

35、，使得在项目进度的控制、工作任务的分派与反馈、工作工时的统计上存在很多不完善。因此迫切希望建立完善的项目管理平台，使决策层能宏观把握项目的进展；中层管理人员有效分配工作任务、监控项目进度、调节项目资源冲突；基层设计人员能接收项目工作任务、及时反馈工作完成情况。形成人员和资源的良性优化配置。6）工作流程的规范管理信息平台建设既是信息化全面改造的过程，也是管理流程规范化的一场深刻变革。管理流程规范化是企业主要业务流信息化、网络化、建立公用协同工作平台的前提条件。PDM的工作流程管理提供了对船舶设计的过程进行集成管理与控制支持，通过设计模式、设计流程的重构与优化，推行并行协同设计。7）信息集成度的需

36、求数字化船舶设计制造就是实现设计、建造、管理一体化。这就需要船舶产品制造全过程所有信息，包括设计、制造、计划、采购和财务成本管理都以统一的数字化标准表达，达到船舶产品全生产周期的一切活动均可以共享数据。这就要求设计、制造、管理信息高度的集成，只有这样才能产生较高的生产效率和质量。但由于信息集成建设正在起步中，有待于逐步实施信息集成系统。由于PDM的开放性，可实现产品的异地、异构设计。它对产品提供单一的数据源，并可方便地实现对现有软件工具及新开发软件工具的封装，便于有效管理各子系统的信息。它提供过程的管理与控制，为并行工程的过程集成提供了必要的支持。并行工程包括所有设计、制造、测试、维护等职能的

37、并行考虑，PDM作为客户/服务器结构的统一信息环境，它提供了支持并行工程运作的框架和基本机制。以PDM作为集成框架的CAD、CAPP、CAM的面向并行工程的集成将更加有效。以并行协同设计系统为支撑平台，集成企业各方面支持产品开发的各种信息，使得信息流动处于一种有序、可控的状态。不仅要保证信息的全面性，还要保证信息的可靠性、一致性。最终实现正确的信息在正确的时间到达正确的人，实现企业全局信息的集成；要实现针对产品开发过程所需的各种Cax软件的集成，将CAD/CAE/CAM等软件纳入PDM，通过各种工具软件的集成实现高效并行的设计；实现与企业内外的各种信息的交换和共享。1.4.4并行协同集成体系、

38、层次、架构分析并行设计的核心是过程的重组和并行优化，是对过程的集成与管理，并行设计的基础是信息集成。PDM是以产品数据为中心，管理与产品有关的信息和与产品有关的过程的技术，是支持并行协同设计的使能技术。以PDM系统为基础平台，构建基于分布式网络并行协同设计平台是一个可行的技术路线。实施并行设计的首要前提是信息集成，PDM是信息集成的支撑平台12。并行协同集成体系的层次第一层，数字化设计工具层。利用CAD/CAE等设计软件定义船舶产品的数字化信息，实现设计的数字化和自动化。第二层，产品数据管理层。利用PDM等管理软件实现对产品数据信息的集成共享，利用项目管理、工作流程管理实现对设计过程的管理控制

39、。第三层，决策层。这是更高层次的信息管理，面向领导和决策层。如OA、ERP、辅助决策管理系统等。目前没有哪一家软件产品能集成企业应用的所有应用系统，不可能希望一个系统能保罗万象。因此，对于上面的三个层次的集成要明确各个层次的集成与管理范围、适用对象、管理的数据对象等。决策层（如OA系统）的功能定位于办公文档的流转、人力资源信息、粗粒度的项目管理和计划管理等，对产品设计过程的管理（如项目管理、计划管理）的信息来源于产品数据管理层。由于OA系统的局限性，不可能对底层的产品数字信息做详细的管理。产品数据管理层定位于对产品数据信息的集成与共享、产品设计过程的集成与管理。其主要管理对象是CAD、CAE等

40、产生的产品数据以及与数据有关的信息和设计过程。产品数据管理层为CAD、CAE提供了数据集成平台和为并行协同设计提供了过程集成与管理平台，并为决策层（如OA）提供领导（决策者）关心的汇总数据。因此产品数据管理（PDM）起到了一个信息集成的平台支撑作用。数字化设计工具层主要是指Tribon、NASTRAN、NAPA等CAD、CAE设计软件。这些软件的使用提高了船舶设计的质量和效率。然而带来的一个问题是：不同设计软件自成系统，数据格式和存储各不相同，给软件之间的数据交换带来困难。异构系统之间的数据交换应该与信息集成统筹考虑，目前对这方面的研究主要有两个方面：一种是异构系统之间点对点的紧耦合数据集成；

41、一种是基于某种平台（如PDM），采用基于Web服务的技术进行异构系统之间的松耦合数据集成。关于异构系统之间的数据交换另做讨论。系统集成框架的构建有两种思路：一是自行开发，搭建系统框架原型；一是基于PDM系统进行企业应用集成框架构建。自行开发周期长，风险大，系统框架的稳定性需要时间和实践应用的考验。我们主张基于PDM系统，通过适量的二次开发，采用松耦合集成或者单点登陆、统一的登陆界面等方法构建企业应用集成框架。图1.2 信息化集成层次架构Fig.1.2 Informationizestage structure1.5本论文的主要研究内容论文在分析船舶行业产品数据管理的基础上，对PDM的若干问题进

42、行了研究，并结合PTC公司的Windchill产品管理系统，对其进行客户化，并在此基础上设计了基于PDM的并行协同设计系统。本文的研究内容如下：对PDM及Windchill做了详细的介绍和学习，并深入研究了产品数据管理及其相互关系；实现对工作流、生命周期的客户化及将他们与用户创建、权限设置、文档审签流程、项目计划管理相结合，实现船舶的并行协同设计。第2章 基于PDM的船舶并行协同设计PDM是以产品数据为中心，集成并管理所有与产品相关的信息、过程、人与组织的软件。PDM依据全局信息强调共享的观点，为不同地点、不同部门的人员营造了一个虚拟协同的工作环境，它是所有信息的主要载体，在产品开发过程中，可

43、以对它们进行创建、管理和分发。从表面上看，PDM系统是多种多样的。但是PDM系统都有一些基本的功能用来支持特定的产品开发需要。作为一个大型软件系统，PDM的体系结构受到越来越多用户的关注。2.1 PDM系统的主要功能PDM系统为企业提供了管理和控制所有与产品相关的信息以及与产品相关过程的机制与功能。PDM软件产品种类繁多，不同软件商提供的PDM系统，在功能上均有一定的差异。PDM的功能有两种划分方法，一种是按面向应用与系统支持的功能划分，将其分为电子仓库、面向用户的使用功能（包括文挡控制、变更控制、配置管理、设计检索与零件库和项目管理等）和实用化的支持功能（包括通知与通信、数据传输、数据转换、

44、图象服务、系统管理等）；另一种是按软件功能模块划分，可划分为电子仓库和文档管理、工作流与过程管理、产品结构与配置管理、零件分类管理、工程变更管理、项目管理、电子协作、集成工具、浏览和圈阅等。本节按照后者来介绍一般PDM系统的主要功能13。2.1.1电子仓库1）电子仓库的概念所谓电子仓库就是在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据（管理数据的数据）库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针。该指针指定存放物理数据的数据库记录和存放物理文件的文件系统与目录，如图2.1所示。文件管理系统元数据库数据库图2.1电子仓库Fig.2.1 Electroni

45、c data vault2）电子仓库的功能为保证数据的安全性、正确性和一致性。用户在存取PDM系统中的共享数据时，都要通过检人(check in)与检出(check out)操作以及相应权限检验14。检入操作主要实现将用户的私有信息放入电子仓库，而检出的功能主要是实现将电子仓库中的信息检出到用户个人工作区进行修改。只有对电子仓库有检入权限的用户可以将个人工作区内的对象检入到电子仓库中，并且一旦对象被检入到电子仓库后，它就属于该电子仓库的属主所有，而与原来的用户脱离属主关系。对该对象的访问权限的管理，全部由新属主负责。般用户在权限许可下，才能浏览电子仓库中的内容但不允许修改。只有对该电子仓库具有

46、修改权限的用户，才能对电子仓库中的对象进行修改。当用户需要修改电子仓库中的对象时，必须将对象从电子仓库中检出，放到个人的工作区中进行修改，此时，电子仓库对该对象加锁，其他用户只能浏览对象的内容而不能进行操作。经过用户修改的对象再次放回到原来的电子仓库中并不覆盖原来的对象，而是生成新的版本，此时原对象才能解锁。这就为PDM系统控制其内部管理环境和外部应用之间的数据传递提供了一种安全的管理手段。2.1.2工作流与过程管理的功能工作流与过程管理的功能包括：定义并建立工作流程、运行并控制工作流程、察看流程中文档的状态等。1）定义并建立工作流程定义并建立工作流程的方法有：定义产品的开发流程、定义数据的审批流程、指派流程的用户。在长期的生产实践中，每个企业都形成了自己的产品研制开发工作流程。一般来说，开发新产品首先需要分析市场需求，提出可行性分析报告，然后进行初步设计、样机生产、新产品鉴定等阶段。只有通过鉴定以后，才能开始定型设计，实现批量生产。上述过程只是粗线条的划分了产品开发的过程，实际上，在产品的生命周期中，工作流程是环环相扣的，工作流程间存在着嵌套、分支的情况，一个工作过程还可包含一个具体的工作流程。2）工作流程的运行工作流程的运控器可以将每个参与