1．1电子仓库管理
1．1．1电子仓库的概念
所谓电子仓库(Electronic Data Value)是在通用的数据库系统的基础上，在PLM系统中实现某种特定数据存储机制的元数据(Meta-data，即管理数据的数据)库及其管理系统。它保存所有与产品相关的物理文件和物理数据的元数据，以及指向物理文件和物理数据的指针。该指针指向实际存放物理文件的文件系统与目录或存放物理数据的数据库记录。将元数据与物理数据和物理文件分离，并通过指针建立他们之间的联系，如图4．1所示。

利用元数据对物理文件进行管理，只需将物理文件的描述信息，如文件名、文件长度、文件类型、创建日期、版本、所有者以及存取路径等属性赋给元数据对象，同时建立元数据与该物理文件的连接，保证元数据与物理文件的对应关系。这样可以达到实现快速检索和节省存储空间的目的。电子仓库是PLM系统中最基本、最核心的部分，是实现PLM系统中其他相关功能的基础。
 
1．1．2电子仓库的类型
我们根据物理数据的存储方式，通常把电子仓库分为集中式、分布式、虚拟式三种类型。

(1)集中式电子仓库。将物理数据统一集中到中心服务器上进行管理，元数据库、存放物理数据记录的数据库以及存放物理文件的文件系统，都位于同一服务器上。采用这种方式使得数据的唯一性得到了很好的保证，安全性好，但访问和查询速度慢，效率低。
 
(2)分布式电子仓库。将存放物理数据的数据库、存放物理文件的文件系统分布到多个计算机上，同时建立他们的元数据之间的联系。分布式电子仓库具有物理数据库、文件系统分布以及电子仓库之间互联的特点。一个分布式电子仓库由多个分布在不同计算机上的物理数据库、文件系统目录组成。同时，同一物理数据库、文件系统目录可以对应多个不同的电子仓库，以实现他们之间的元数据共享。因此，在分布式环境下不同的电子仓库之间、电子仓库与用户之间能直接进行透明的数据操作，用户不再需要远程登录来获取数据。
 
(3)虚拟式电子仓库。在分布式电子仓库的基础上，不仅做到文件系统目录、物理数据库的分布，而且做到元数据库与物理数据库的分布，即只有一个虚拟的电子仓库，而实际元数据的确分布在多个物理电子仓库中。
 
虚拟的元数据管理与分布式文件管理的实现，使得用户能透明地访问全企业的产品信息，而不用考虑数据和文件的物理位置。目前，大多数的PLM系统提供集中式或分布式管理方式，少数系统提供虚拟式电子仓库管理方式。
 
1．1．3电子仓库的功能
为了保证数据的安全性、正确性和一致性，用户在存取PLM系统中的共享数据时，都要通过检入(CheekIn)和检出(CheckOut)操作以及相应的权限的检验。检入操作主要是实现将用户的私有数据存入电子仓库。只有对电子仓库具有检入权限的用户才可以将个人工作区中的数据对象存入到电子仓库中，一旦该数据被检入到电子仓库后，其属性就发生了变化，从用户个人所有变成该电子仓库的属主所有，而与原来的用户脱离了所属关系。
 
普通用户在权限许可下，可以浏览电子仓库中的数据对象，但不允许修改。只有对电子仓库具有修改权限的用户，才能对电子仓库中的数据对象进行修改。检出操作过程与检入操作正好相反。检出操作是实现将电子仓库中的数据检出到用户个人工作区进行修改。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。此时，电子仓库对该对象进行加锁，其他用户只能浏览对象的内容而不能进行其他操作。
 
经过用户修改的对象再次放回到原来的电子仓库时，并不覆盖原有的对象，而是生成新的版本，此时原对象才能解锁。由于只有电子仓库的属主或授权用户才能对电子仓库中的数据进行相应操作，其他未经授权的用户不能操纵其中的数据，这就为PLM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一种安全的管理手段。
 
概括地说，电子仓库主要可以实现以下对数据对象的操作功能：
    1)数据对象的检入和检出；
    2)改变数据对象的状态；
    3)转换数据对象的属主关系；
    4)按对象属性进行检索；
    5)数据对象的动态浏览与导航；
    6)数据对象的归档；
    7)数据对象的安全控制与管理功能等。
 
1．1．4基于电子仓库的PLM数据管理
电子仓库是PLM系统中最基本、最核心的功能，是实现PLM系统中其他相关功能的基础，在电子仓库的基础上，可以实现对产品的各种数据管理，如图4．2所示。

1．2零部件管理
1．2．1企业对零部件管理的需求
一般的制造业企业都有自己的编码标准，每个零部件都有唯一的代号。但是随着产品的扩充，原有的编码系统逐渐无法满足要求，很多企业在引进外部产品图纸时往往将外部产品编码系统也一并引入，导致产品编码体系变得复杂和混乱。其次一个零部件可能会被多个产品使用，当零部件进行更改时，需要检索其涉及到的全部产品，并对更改进行影响范围分析，这样要保持产品数据的一致性就越困难。由此可见，如何对零件进行合理有效的管理成为制造业信息化集成中必须解决的问题。
 
PLM系统中的零部件管理系统正是用来完成这一功能的模块。它是将设计中可能重用的零部件信息，采用标准的数据格式进行描述，由专门的信息系统加以管理，并建立与CAD系统的标准接口，提供给设计人员进行检索和访问，检索到的零部件信息可以方便地导入到设计人员的计算机应用系统中进行重用。
 
1．2．2零部件的标准化
零部件是产品的基本组成要素，零部件管理首先是对零部件进行标准化、规范化的管理。这是PLM系统有效管理零部件的前提，也是PLM实施成功的基础。对零部件的标准化我们一般采取以下几项措施。
 
1、建立完善的编码体系
利用零件结构形状和尺寸分布的规律性，按产品零件功能的相似性，把机械零件进行分类和编码。将制造企业中所有的零部件都按照统一制定的标准规则命名，使得一物一名。信息编码必须包含明确的产品信息，具有唯一性、可扩充性、规范性、合理性等。
 
2、零部件的ABC分析
对产品中主要零部件按其功能和结构的相似性进行分类，形成零件族。每一个零件族中，确定几个主类型，其余的零件通过主类型的参数变型获得。将企业中零部件划分为A类件(专用件)、B类件(企业标准件)和C类件(标准件和外购件)，了解零件的分布状况，从中确定企业标准化零件，供设计人员在设计时优先选用。
 
3、参数分析
对己确定的零件主类型进行分析研究，哪些尺寸可以保持为常数，哪些尺寸必须定义为变量。通过减少零件参数，也可以减少工具夹具种类，从而建立变型设计系统。
 
4、零件分类
采用树状的层次结构来表达分类零件，对零件进行系统的管理，这样既可以增加重复件的使用，也可以加快计算机系统中查找零部件的速度，从而提高系统的工作效率。
 
5、建立事物特性表
分析零部件的各项几何特性和功能特性，其所有的特征参数就组成了该对像事物特性表。

6、原材料的标准化
通过对原材料的使用分析，尽量减少零部件使用的原材料规格种类数目。这样可以减少更换原材料、刀具和夹具的准备工作，并能从供货商那里获得批量采购的折扣优惠，以及降低材料库存成本。
 
7、工艺标准化技术
工艺标准化包含加工方法、工艺设备和企业资源的标准化。对相似零部件的工艺过程进行分析，区分其共同的工艺和不同的工艺阶段。共同的工艺阶段采用完全相同的加工方法和工艺设备，可以简化工艺过程描述，提高加工效率。
 
8、规范增加零部件流程
设计人员在新增加零部件时，必须填写“新增零件申请报告”，指明现有零件为什么不能满足需要，新增加零价的必要性和可行性。同时分析新增零件对采购、制造和装配等阶段的影响。
 
有专业部门对报告进行评审，并给出结论后方能增加。通过这些标准化和规范化工作，规范了零部件的功能、结构、参数、名称等，对企业资源进行了合理的组织和管理，为企业的各系统数据使用和信息化集成奠定了基础。
 
1．2．3零部件管理的实现
要实现企业内部、企业与供应商之间的零件库资源共享，需要建立开放的零件库管理信息系统。图4-3给我们定义了一个零件库管理系统的基本框架。它独立于任何一个计算机系统，支持各种类型的零件数据格式，提供了一种明确、无二义的零件库信息的描述和转换方法。
 
这样，不同的用户就可以根据本企业的具体情况，采用不同的方式来存储、转换、获取、归档各种零件库数据，而不用关心不同应用系统带来的数据不兼容的问题。表示传输接口负责将零件库中的信息传送给用户的应用系统。为了给不同系统提供一个统一的零件库系统，根据用户系统的不同，表示传输接口从零件库的中性数据信息中产生对应于用户系统格式的数据，并提供给用户，从而解决不同系统之间数据格式不兼容的问题。
 
零件库查询接口的功能是让用户能够从零件库中查询到所需的零件，并按照用户的要求显示该零件或一组零件的信息。供应商零件库是建立在各个不同的零件供应商和企业零件库的基础上，数据的产生和维护都需要由企业和供应商提供。同时企业和供应商也可以从中获取其它企业和供应商零件库资源，从而增加零件的重用性。

零件库系统提供零件库数据的入口和出口、库管理信息和大量的数据信息，其中还包括数据的组织结构和存放格式等多种表示方式。一个零件库系统包括数据字典、零件库管理系统和零件库内容三个部分。数据字典由一组入口组成，每个入口需要满足用户能够理解、计算机能够判别、用户可以访问的字典，库中的数据也可以应用字典中的信息。
 
字典提供了这样一种机制，可以让不同系统的数据供应者能共同维护零件库数据，又能从零件库数据中得到自己想要的视图类型。零件库管理系统是一个计算机软件支持系统，用户能够使用零件库的内容，并能将自己的数据放入零件库。零件库内容指的就是零件库中的数据。
 
1．3产品工艺数据的管理
1．3．1产品工艺数据的内容
工艺是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程，是制造企业的基础技术之一。在产品开发过程中，工艺部门一方面要接受设计阶段产生的产品信息，另一方面，要利用企业的工艺数据与工艺知识进行工艺设计，在工艺设计过程中将产生大量的工艺数据。这些数据分散在企业相关的职能部门，如何组织和管理这些工艺数据是企业经常遇到的问题。
 
目前的一些CAPP系统擅长于对工艺卡片进行处理，但对工艺文件的组织并没有行之有效的方法。随着PLM在企业中得到推广，企业需要将工艺数据纳入到PLM的框架下进行管理。在PLM管理产品数据的基础上，以产品结构为核心建立工艺信息模型，利用产品结构树对工艺设计过程进行组织和管理，实现PLM环境下对产品开发和工艺设计过程的统一管理。在制造业的生产工艺部门所使用和产生的工艺数据主要包括工艺设计过程中使用和产生的数据和工艺更改数据两类。
 
在工艺设计阶段，输入的主要数据包括零件图纸、零件设计说明、典型工艺、零件供应状态表、可选刀具等；工艺设计完成后输出产品制造所需的大量生产数据，如工艺参数、工序图、工序工步说明、机床设备等。工艺更改过程中所涉及的数据包括工艺文件更改单、零件供应状态表更改单、品种表更改单、工艺规程等。
 
1．3．2产品工艺数据的信息模型
为了对产品的工艺数据进行有效的管理，有必要建立一个统一的工艺信息模型，对产品生产制造工艺过程中的工艺数据进行描述。产品工艺数据模型可以在产品结构的基础上进行构建，针对产品工艺设计过程，描述了产品生产制造过程中所采用的方法、工具和处理过程。
 
制造企业的生产制造主要包括零件加工和产品装配过程。因此，产品制造工艺模型可以分为零件制造工艺模型和产品装配工艺模型，如图4-4所示。产品零件制造工艺模型反映了零件加工的顺序，它的基本构件元素是加工元。产品装配工艺模型不但反映产品、部件与零件三者之间的关系，而且反映其装配的顺序。
 
产品装配工艺模型的基本元素是零件。图中零件类是部件类的子类，零件类包括零件类型、材料、热处理、配合关系等属性。加工元类包括加工元号、特征名称、特征方位、加工方法、刀具、机床、底面余量、侧面余量、加工阶段、最终加工标志等属性。
 
工序类属性包括工序号、工序名称、工序方位、工作说明、工序图、文件、机床、工装、切削时间、工部、加工元、工人检察员、更改记录、工序类型、顺序码等。工步类包括弓步号、顺序号、弓步名称、弓步方位、工作内容、刀具、量具、转速、切削深度、切削宽度、切削时间、加工元、工步类型、顺序码等属性。

1．3．3产品工艺数据的管理
通过PLM的数据管理系统对制造业工艺数据进行管理，首先需要根据企业的具体情况确定工艺数据的管理方式，即确定工艺数据的管理是采用“打包”还是“打散”的数据管理方式。一般对于企业应用过程中需要作为一个整体文档进行交换的工艺数据，往往采用“打包”的方式进行管理，如果注重工艺文件中的数据内容，则采用“打散”的方式。
 
对于企业最重要的工艺规程和NC程序这两类数据采用什么方式管理要具体情况具体分析。如果企业对工艺规程的管理只控制到零件级，不涉及到工艺规程内部数据的管理，则可以把工艺规程文件作为一个整体，采用“打包”的方式进行管理。
 
工艺规程中的数据包括工序工步说明、机床号、工装号、切削时间、工序图等，它们各自具有独立的意义，如果企业要对这些数据进行管理，需要进行工艺数据的检索或信息集成，则采用“打散.方式管理。NC程序是CAM系统产生的数据文档。
 
对于数控机床的加工工艺而害，一条NC程序中只有一种刀具且具有相同的工艺参数，对于这种NC程序一般采用“打包”方式管理，而对于加工中心，一条NC程序中包括多把刀具和不同的工艺参数，因而采用“打散”方式管理比较好。
 
1．4产品数据的版本管理
1．4．1产品数据的版本概念
产品设计过程是一个动态的过程，它是分阶段、反复迭代进行的.在整个过程中每个阶段都要经过多次修改和状态的改变，同时设计人员有时需要访问历史版本数据，这就要求我们对数据的不同版本进行保存和管理，以便以后查询。
 
版本是用来描述设计过程中对象不断演变的动态变化，它是设计对象在设计过程中的某一时间点对设计对象的描述。目前在制造业产品生命周期的信息管理中，版本管理是广泛使用的技术，若企业产品数据的版本管理混乱，必然会影响企业正常的产品设计与生产制透活动的开展。
 
1．4．2产品数据版本借理的模型
版本对象不仅包含了设计对象当前的全部信息，而且反映了设计对象的版本与它的关联文档版本之间的联系。同时，某个对象的各个版本之间存在一定的关联性，并具有识别不同版本的有效条件。为了对某个对象的版本进行有效的管理，首先需要建立合适的版本模型。版本模型一般包含版本信息和版本关系。目前，适用较多的版本模型有:线性版本模型、树状版本模型和有向无环图版本模型。如图今5所示。

 
1、线性版本棋型
线性模型是最简单的一种摸型。它以版本产生的时间先后为次序依次排列，每一个版本只能有一个父版本和子版本。通常用对象的标识号和版本号两个属性表示。每个版本只能有唯一的标识，当产生一个新版本时，这个新版本自动描入链尾，并斌予一个新的版本号。这种模型能够很好的描述版本顺序产生的过程，其不足之处是不能区分是新设计产生的替换版本，还是在前一版本基础上修改形成的修订版本。
 
2、树状版本模型
在树状版本模型中，一个特定的路径就反映了某种设计方案的版本繁衍过程。这种模型层次清晰，只有一个版本没有父版本，其余都有一个父版本，这种版本弥补了线性版本模型的不足。如果一个版本有分支，则表示有多个可选方案替换新版本，否则表示子结点为修订版本。
 
3、有向无环图版本模型
树状版本模型虽然解决了对象模型的修订版本与替换版本之间的区别，但还不能描述版本合并这一实际情况。因而采用有向无环图版本模型来描述这种情况。图4-5(c)中，V4表示融合V2和V31之后形成的新版本。但是这种模型却失去了树状模型的层次性，它只能用结点序号描述版本产生次序和来源，却无法表示版本的逻辑层次关系。
 
1．4．3产品数据版本管理的实现
在企业的产品数据与技术文档的集成化管理中，版本管理是最重要的技术之一版本管理的方式发生了巨大的改变，器要采用合适的方案，并且需要建立完善的版本管理制度和规范。在产品设计过程中，按照设计对象所处的不同状态，产品数据具有各种不同的版本状态，各种版本状态的数据具有以下特点。
 
①工作版本:在设计人员设计过程中的数据对象所处的版本称为工作版本.工作版本驻留在设计人员的私有电子仓库中，处于被设计人员设计或修改的阶段。此时，该数据对象不能被其他用户访问和引用。
 
②提交版本:当设计工作完成后，设计者需要将该数据对象提交到共享的电子仓库中，等待审批，这一存放在共享电子仓库中待审批的版本称为提交版本。提交版本的数据对象不允许修改或删除，其他用户可以查看，但不能引用。
 
③发放版本:提交版本经相关人员的审核批准后，成为发放版本。发放版本放在专门的电子仓库中，所有用户只能对它进行查询，不能修改。
 
④冻结版本:在设计过程的某一时期内，如果需要某一数据对象的版本处于保持不变的状态，那么可以将该数据对象冻结起来，此时的版本称为冻结版本。冻结版本一般存放在项目级的电子仓库中。处于冻结版本状态的数据对象不允许进行更新、删除等操作。但是，冻结版本解冻后即成为工作版本，允许对该数据对象进行操作。
 
⑤归档版本:企业对不再进行更改的数据对象都需要归档保存，版本归档后成为归档版本。
产品数据在生命周期中可以分成不同的状态:工作状态、提交(checkin)状态、审核/审签状态、预发布/发布状态等.只有在“提交状态”和“预发布/发布状态”才有可能形成新的版本。
 
在不同状态下的版本是有所差异的，在一次发布之前，可能有多次提交，在一次发布之前，也可能有多次预发布，正式版本是在发布之后才生效的，在此之前产生的版本为非正式版本。除基本规则外，产品对象的版本管理是跟产品开发过程的管理紧密结合在一起的。在执行产品开发过程时，通过对产品信息进行Checkin/Checkout操作，从而形成对该对象的小版本号。当产品设计经过评审流程而得到批准后，就形成了正式的版本，这就得到了产品的大版本号，即Versio。号。
 
1．5产品数据管理的安全性问题
随着各种计算机系统的广泛应用，企业的电子数据资源日益增多，成为企业重要的知识财富。在产品生命周期管理环境下，PLM系统能够对分布式环境下的信息资源进行有效的管理和控制，但同时，企业将这些产品信息存放到计算机网络环境之中，容易被复制和泄露，也就是说，PLM系统作为企业信息集成的平台，支持产品数据信息共享的同时，也带来了企业数据资源的安全问题。
 
信息的输入、输出、存储和流转等传播特性，决定了有效信息生存期内信息所经过的每一个环节都可能是导致信息安全问题的原因。PLM系统中通过层层安全防范、严格的用户身份认证、信息加密、软硬件相结合的安全防范措施，以及Web端的安全协议，能够有效地保护PLM环境中的信息安全。
 
企业除了要采取必要的行政管理措施，加强PLM系统的管理，强化管理人员的安全意识，还要采用可靠的PLM系统安全技术措施，比如合理配置用户与数据的使用权限、用户登录访问控制、网络安全、信息加密、实时监控和数据备份等。