工作流管理技术支持下的PLM系统

摘要:产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)随着竟争和合作的全球化及网络技术的发展已成为制透型企业获得竞争优势的必要条件。本丈介绍了PLM系统和工作流管理技术,通

    摘要:产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)随着竟争和合作的全球化及网络技术的发展已成为制透型企业获得竞争优势的必要条件。本丈介绍了PLM系统和工作流管理技术,通过分析产品生命周期建模、工作流系统实现以及协同工作子关健技术,及后给出了基于工作流技术的产品全生命周期管理系统模型的体系框架。
 
0引言
    经济全球化和工业信息化使制造业竞争环境、发展模式、运行效率以及活动空间等发生了深刻的变化,这些变化对制造业提出了严峻的挑战。随着企业信息化的不断深人和新制造模式的发展与应用,人们认识到了对产品数据进行全生命周期管理的重要性。
 
    而先进制造技术、网络技术、通信技术和什算机技术的飞速发展和市场竞争的日益加剧,则要求现代企业必须从产品全生命周期出发,同时考虑从产品需求分析到产品报废回收过程中的所有阶段,包括需求分析、概念设计、制造装配、交付、运行、维护、回收处理等阶段,以确保缩短新产品上市时间、提高产品质量、降低成本、改进服务、提高企业敏捷性、加强环境保护惫识,实现社会可持续化发展。
 
1产品全生命周期管理概念及定位
    20世纪90年代以来,产品管理概念从主要管理产品定义数据向管理产品设计过程上下游数据扩展。逐渐包括了产品设计、生产、销咨和组织管理方面的信息,这些信息构成了制造企业的核心知识。产品全命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)是近20年市场竞争和技术演化的结果。
 
    产品全生命周期管理是指:管理产品从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再用处置的全生命周期中的信息与过程。它既是一门技术,又是一种制造的理念。它支持并行设计、敏捷制造、协同设计和制造、网络化制造等先进的设计制造技术。因此,研究和开发产品全生命周期管理系统具有十分重要的意义。
 
    过去人们比较关注产品全生命周期内各个阶段上的单元技术,但它们的应用范围和提供的功能只覆盖了PLM中的一部分内容,难以支持企业作为一个整体获得更高的效率、实现更多创新和满足客户特殊需求,因此,只能算是一种局部的PLM解决方案。各单元技术、各解决方案之间、企业内部与外部之间如何集成与协同,如何解决“信息孤岛”和“自动化孤岛”则考虑得较少。集团企业、联盟企业、虚拟企业等广义企业蜂拥而至,更加需求有一个统一的集成的信息平台。
 
    PLM是面向产品创新的一种知识管理和流程优化思想,其技术定位是为各分立的系统提供统一的支撑平台,以支持企业业务过程的协同运作,包括企业资源的动态集成、配置、维护和管理。当前的PLM系统主要是以某子单元模块为基础,利用先进设计、制造技术集成其他单元扩展而来的,且主要为数据集成。
 
    集成技术是企业实施商业过程重组的重要手段,而单纯的信息集成已不能满足现代企业为适应市场竞争的需要。因此,从信息集成向过程集成和企业间集成是集成技术发展的必然趋势。工作流作为一项过程集成技术,其目标就是要协调资金、物质、知识、人等资源,并将它们合理的组织起来,获得最大效益,并实现应用逻辑与过程逻辑,过程建模与具体数据、功能的分离。因此,利用工作流集成平台构建产品全生命周期管理系统是研究PLM的趋势,通过工作流过程与生命周期阶段和条件联系起来,可以让生命周期管理的对象自动完成它们的生命周期。




 
2工作流管理技术
2.1工作流概述
    工作流管理联盟(WFMC)给工作流下的定义为:工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。因此,工作流技术所研究的问题就是为实现某一预期目标,在计算机的支持下,根据一组预定义的规则,使业务过程在多个参与者之间传递,为企业的生产经营提供先进的手段。
 
    工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程仿真、业务过程由化、业务过程管理与集成,从而最终实现业务过程的自动化的核心技术。工作流管理技术满足了企业组织结构重组与先进制造技术战略实施的客观要求,已经广泛应用于产品生命周期的各个阶段。
 
2.2工作流参考模型
    当前,工作流技术的研究一个重要内容就是系统建模。工作流管理联盟WFMC给出了工作流参考棋型,如图1所示。工作流参考模型源于对一般工作流系统结构的分析,由四个组件和五个接口组成。这四个组件分别为:①过程定义工具;②工作流执行服务;③工作流管理工具;④客户端应用。
 
    以工作流执行服务组件为核心的四个组件之间都定义了接口,这些接口定义了一些标准的方法和数据转换格式,具有良好的通用性和可扩展性。而工作流执行服务组件和其他工作流执行服务之间协同工作的接口以及和被调用的外部应用程序之间的接口则使整个工作流系统具有良好的可扩展性和可伸缩性。
 
    图1的工作流管理系统参考模型是其它工作流模型的基础,针对不同的建棋方法可以在此基础上进行扩展。同时,评价一个工作流管理系统模型应看其是否支持系统可重构、软件可重用、规模可扩展,也就是它应该是一RRS(Reconfigurable Reusable Scalable)的系统。
 
图1工作流管理系统参考模型



 
3关键技术
3.1产品生命周期建模
    目前一个产品的50-80%的部件都是由协作企业完成,这要求在产品生命周期各阶段的人员能够及时获得所需要的信息。有必要建立可以提供一种概念映射机制将产品设计、工艺、质量、成本、销售和运行等数据有机结合起来的产品生命周期模型,以支持制造企业从整体上优化经营各个过程。这需要工作流管理技术的支持:①工作流管理;②建模语言;③阶段建模。
 
3.2工作流系统的实现
    (1)建模方法:采用基于活动网络的建模方法,这是以活动和活动之间的关系为基础建立的工作流模型。用户界面友好,易于理解,而且在需要进行模型验证时可以转化为扩展Petri网模型来进行验证。
 
    (2)实现技术:确定工作流系统实现首先要考虑的是系统所采用的底层通信基础结构,这一结构关系到系统中各个部分之间以什么方式来进行连接。采用基于TCP/IP的Web系统和面向对象的分布计算环境CORBA(Common Object Request Broker Architecture)以及各类消息传递系统、代理系统等,将基于工作流的产品生命周期各阶段作为CORBA对象并通过Web浏览器进行协作是比较好的方案。在此基础上建立的PLM工作流管理系统的三层体系结构如图2所示。
 
图2工作流管理系统的三层体系结构图
 
    客户端采用Java图形界面的Web技术,仅需要一个web浏览器,通过HTML页面向用户表示PLM系统中的各种信息。这样极大地增强了整个系统部署的灵活性也减少了前端的开发难度。
 
3.3支摊平台建立一工作协同
    选择合适产品以后,需要建立PLM系统的支撑平台,其中重要一环就是协同工作环境。工作协同是指在在异地异时、异构系统、异种平台进行实时动态地工作。联盟企业用户通过用户工作站参与整个协同产品的生命进程中,而PLM服务器为整个环境提供协同管理、工具服务、资源管理、数据服务等支持。
 
    另外知识管理也是PLM中的重要思想。通过建立能够沉淀并被其他同事重复利用的知识型资产,对其要素进行分解,利用以PPR(Product Process Resource)定义用以描述基本要家的数据格式,实现标准化作业、信息化制造的底层数据基础。通过虚拟将制造过程前移,以最大限度地减小实际生产造成的资派浪费。




 
4基于工作流产品全生命周期管理系统模型
    产品全生命周期,从时间上看,可以划分为需求定义、概念设计、详细设计、生产计划、制造装配、销售服务、运行维护等若干阶段;在地域上,产品全生命周期横跨整个企业和企业供应链。PLM以产品为核心,以产品供应链为主线,为企业提供一种从整体上实现对产品生命周期中各个阶段的相关信息、过程和资源进行优化管理的解决方案。工作流管理是PLM系统的核心功能之一,可以作为企业信息集成的使能工具。基于Web的工作流管理系统可以在地城上灵活地跨越整个企业及其供应链,为企业组建动态联盟、实现信息交互发挥重要作用。
 
    研究当前主流的一些PLM解决方案,发现面向互联网环境基于构件容器的计算平台是PLM系统普遍使用的体系结构。这种体系结构充分融合了Web技术和面向对象关系数据库技术的最新成果。
 
    基于Web技术,采用面向对象的分布计算环境CORBA,确定各组成部分之间的协作过程,然后确立工作流系统。在协同工作技术的基础上,PLM系统包含的典型功能集合和系统层次划分如图3所示。
 
图3PLM系统体系结构图



 
5结论与展望
    本文研究了产品全生命周期管理的技术。在工作流技术支持下采用4层框架体系构建了产品全生命周期管理系统,解决了产品全生命周期的信息资源模型。同时对产品生命周期建模、工作流管理技术和工作协同等产品全生命周期管理中的关键技本终了阐述。本文的观点对于组建企业级PLM系统和企业间的面向PLM的动态联盟以及进一步研究PLM系统具有现实意义。
 
    随着企业信息化程度的加深以及先进制造技术、网络通信技术和计算机技术的飞速发展。市场竞争的日益加剧,PLM技术将越来越广泛的应用。
 
 

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