隨著信息技術的發(fā)展，許多企業(yè)以及設計院開始采用計算機輔助設計(CAD)系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了大量的以電子介質(zhì)為主的設計圖文檔案。這些電子文件是企業(yè)的寶貴財富，是企業(yè)無形資產(chǎn)的一部分，有重要的保存價值和利用價值。為使這些電子圖文檔實現(xiàn)再利用，就必須要加強圖文檔的集中管理，這是提高工作效率、適應知識經(jīng)濟時代的需要。相對于傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案，電子圖文檔具有便于共享、傳播迅速、成本低廉的特點，而其也存在一個缺點，那就是管理難度大。電子圖文檔不同于紙質(zhì)文件的保存，容易受人員崗位變化等因素的影響，或者實際收集的圖檔文件與各部門實際產(chǎn)生的電子文件數(shù)量嚴重不符，大量的電子文檔全部或部分仍然分別保存在各部門，使寶貴的信息資源不能集中管理，所以建立以圖檔保存和再利用為主要目的的圖檔管理系統(tǒng)，對形成的電子圖文檔及時收集并進行統(tǒng)一管理非常重要。
綜上，現(xiàn)代企業(yè)對圖文檔管理系統(tǒng)的需求基本如下：建立完整的圖檔數(shù)據(jù)庫，能實現(xiàn)對不同專業(yè)的設計圖紙整編和歸檔，通過合理的數(shù)據(jù)庫設計有效的管理各類工程圖樣、文檔、掃描圖片的電子圖文檔；可以按照不同部門、不同類型將電子圖文檔進行分類管理；嚴格的權限控制保證各種圖紙、文檔在權限允許范圍內(nèi)進行利用；可以實現(xiàn)對電子圖文檔的收集管理，避免項目核心數(shù)據(jù)丟失、泄密；可以方便各專業(yè)的設計人員隨時獲取庫存圖檔信息，提高設計圖檔的利用率；可以通過各類文檔以及工程圖樣的管理和不斷積累，為建設電子化無紙辦公打下良好基礎。
PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，簡稱PDM)作為成熟的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠真正集成化地管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程、有效地提高工作效率，完全符合現(xiàn)代企業(yè)對于圖文檔管理的需求。
1 PDM概述
1.1 PDM的概念
PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，簡稱PDM)是當前計算機技術在制造業(yè)應用的前沿課題之一，其定義為：“PDM是一門以軟件為基礎，管理所有與產(chǎn)品相關的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)庫記錄等）和所有與產(chǎn)品相關的過程（包括工作流程和更改流程）的技術。它提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設計和制造建立一個并行化的協(xié)作環(huán)境。”PDM技術最早出現(xiàn)在80年代，目的是解決大量工程圖樣文檔的管理困境，隨著CIMS技術、并行工程、敏捷制造、虛擬制造等各種先進制造技術的不斷發(fā)展以及產(chǎn)品開發(fā)過程的異地化、數(shù)字化、復雜化等特點，PDM系統(tǒng)才逐漸由“一個單一的應用技術”轉化成將企業(yè)過程、數(shù)據(jù)和應用聯(lián)系在一起的“信息基礎設施”，因此我們可以認為PDM技術實施核心，本質(zhì)上就是對圖文檔的管理，故PDM的應用和現(xiàn)狀可以代表圖文檔管理系統(tǒng)的應用和現(xiàn)狀。
1.2 PDM的基本功能及關鍵技術
作為一種建立企業(yè)技術信息系統(tǒng)的平臺，PDM將所有與產(chǎn)品相關的信息和與產(chǎn)品開發(fā)相關的過程集成在一起，實現(xiàn)了將產(chǎn)品從概念設計、工程分析、結構設計、詳細設計、工藝設計、制造、銷售直到產(chǎn)品消亡的整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)及其各個階段的相關數(shù)據(jù)的管理。它使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全，為項目從設計到生產(chǎn)構筑一個并行產(chǎn)品開發(fā)和管理的環(huán)境，并且在一定程度上提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量和效率，成為真正實現(xiàn)并行工程、數(shù)字化設計制造的基礎。由此可見歸功于PDM技術的出現(xiàn)，使得原來彼此獨立的自動化孤島可以集成起來以求得最佳綜合效益。
PDM是一種管理產(chǎn)品信息的工具，提供了對各種產(chǎn)品設計、制造與維護的信息進行存儲、管理以及控制的功能，其基本功能可概括如下：
1)產(chǎn)品項目管理
2)工作流和過程管理
3)工程圖檔管理及設計檢索
4)零部件對象管理
5)開放式企業(yè)編碼體系
6)應用封裝與集成
其中的“工程圖檔管理及設計檢索”作為PDM系統(tǒng)的關鍵應用技術主要解決文件的電子化管理問題。所管理的內(nèi)容是以二維、三維圖紙為主的圖形文件及其他性質(zhì)的圖檔管理，或進行一些簡單的文件簽審流程管理。
工程圖檔管理的主要功能包括提供圖檔信息定義與編輯等模塊。圖檔入庫與出庫模塊建立圖檔基本信息與圖檔文件的連接關系，實現(xiàn)圖檔文件受PDM的統(tǒng)一管理。對于數(shù)據(jù)庫中的圖檔文件，支持檢入、檢出功能，保證文件的完整性和一致性。圖檔瀏覽模塊可以瀏覽和顯示多種常見格式的文件，并提供縮放和平移等功能。圖檔批注模塊為用戶提供快速、方便的批注功能。
1.3 PDM的作用
在沒有實施PDM的企業(yè)里，一般是采用文件服務的方式來管理各類文檔，利用E-mail轉發(fā)文件的方式來控制流程，這在一定的程度上解決了電子圖檔的管理以及審批問題，但是畢竟是一種權宜之計，會為將來使用以及企業(yè)的擴展帶來不少問題。
1.3.1 圖紙檢索問題
圖紙電子文檔一般主要采用文件目錄的形式進行管理，文件服務器的目錄分類只能按照某一個屬性進行組織，用文檔名稱來存儲部分信息，對于大多數(shù)零部件的功能、性能指標憑記憶存在頭腦中，而不能根據(jù)新產(chǎn)品的指標去快速檢索相關資料。對于借用的圖紙以及產(chǎn)品結構不能夠有效的進行管理。
1.3.2 圖紙的版本問題
有的時候設計人員會對以往的圖紙進行一些比較小的修改，而這些修改會使圖紙演化出許多新的版本。設計人員在后期的設計中查找以前的圖紙，往往很難分清這些圖紙當時是用在哪個版本上，以及當時修改他們的原因。盲目使用這些設計圖紙會對產(chǎn)品質(zhì)量造成非常大的危害。
1.3.3 圖檔審簽流程的問題
采用傳統(tǒng)的圖檔審簽流程會導致一系列的問題：手工歸檔過于繁瑣，而且無法進行版本控制，在歸檔時不容易建立產(chǎn)品結構的概念；另外，審簽流程不能固化，具有一定的人為隨意性。一般來說，質(zhì)量問題往往會出在流程上面。當前需要有更強的流程規(guī)劃工具以適應管理水平的不斷提高。
1.3.4 圖檔的調(diào)閱權限問題
圖檔是企業(yè)的財富，將所有圖紙給所有設計者共享在一定程度上會增加企業(yè)的知識財富風險，尤其在當前設計人員流動比較大的情況下。如何使設計人員很容易的找到白己所需要的知識，并能有效的保護企業(yè)的知識產(chǎn)權是一個在知識時代越來越重要的問題。
1.3.5 工程變更問題
在制造后期有時會發(fā)現(xiàn)圖紙設計問題。設計人員為了方便，會直接在制造圖紙上進行修改，這種更改并沒有在設計圖紙上反映出來，不能進行嚴格的變更管理控制，在更改后沒有對歸檔的文檔進行版本更新，使得在其他人員借用該圖檔進行設計、生產(chǎn)時再犯同樣的錯誤。
1.3.6 多種CAD數(shù)據(jù)管理問題
隨著協(xié)同范圍的進一步擴大，尤其是三維軟件的大規(guī)模采用，常常會存在多種CAD文件格式并存的問題，對于這樣復雜的文件管理，沒有PDM無法組織好各種格式的文件。
1.3.7 人工BOM導致錯誤問題
從設計到制造的過程轉換中，數(shù)以千萬計的零部件統(tǒng)計由人工完成，這經(jīng)常會導致統(tǒng)計錯誤。因此工程BOM轉換成工藝BOM，再轉化為采購BOM、制造BOM、裝配BOM等不同部門所需要的物料清單至關重要。
1.3.8 項目進程監(jiān)控問題
在產(chǎn)品開發(fā)過程中，有許多角色參與其中。設計人員關心本人的設計工作什么時候完成，該圖紙審批過程結束沒有。項目經(jīng)理關心任務分配的是否合理，是否有必要進行協(xié)調(diào)。項目總負責人關心進度是否在按計劃完成以及各種資源消耗的情況。能否在產(chǎn)品開發(fā)過程中實時的將正確的信息在正確的時刻送給正確的人，使項目中的各種角色作出正確的操作，以往的企業(yè)信息管理模式無法做到。
PDM的出現(xiàn)成功的解決了上述存在于管理中的問題，PDM的實施有助于推動企業(yè)的信息化發(fā)展進程，為企業(yè)帶來利益。
2 圖文檔管理系統(tǒng)
圖文檔管理系統(tǒng)是PDM系統(tǒng)的最重要的一個功能模塊，也是企業(yè)進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的重要環(huán)節(jié)。建立圖文檔管理系統(tǒng)是實施PDM的基礎，實施PDM系統(tǒng)首要和關鍵的問題是建立圖文檔管理系統(tǒng)。圖文檔管理系統(tǒng)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心部分，企業(yè)應該有計劃有目的的按步驟的實施圖文檔管理系統(tǒng)，進而為下一步PDM的實施做好基礎。通過圖文檔管理系統(tǒng)，企業(yè)可以更好地對圖文檔的建立、修改和存檔進行有效組織、管理和控制，從而提高工作效率。
通過上述分析可以看出，基于PDM的圖文檔管理系統(tǒng)不僅能夠解決企業(yè)所面臨的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息共享的問題，而且還可以對企業(yè)現(xiàn)有資源進行有效組織和管理，所以開發(fā)適合于企業(yè)的基于PDM的圖文檔管理系統(tǒng)具有很重要的意義。
2.1 圖文檔管理系統(tǒng)概述
2.1.1 圖文檔定義
圖文檔管理系統(tǒng)是通過計算機網(wǎng)絡實施對電子圖紙文檔和數(shù)據(jù)信息資源的管理，從而實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)信息資源的統(tǒng)一和共享。圖文檔管理系統(tǒng)的主要作用實在企業(yè)具備一定的信息化建設基礎上，對企業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)信息進行管理、開發(fā)和利用。圖文檔管理系統(tǒng)的主要作用是管理、開發(fā)和利用企業(yè)產(chǎn)品設計信息資源。對于企業(yè)來說，所生產(chǎn)的產(chǎn)品的核心價值在于產(chǎn)品的各項產(chǎn)品數(shù)據(jù)，因此產(chǎn)品數(shù)據(jù)是企業(yè)的主要信息來源。而產(chǎn)品數(shù)據(jù)又主要是以圖文檔的形式來加以實現(xiàn)的，PDM系統(tǒng)作為一個集成平臺，是溝通產(chǎn)品設計部門和管理信息系統(tǒng)之間傳遞信息的橋梁。
2.1.2 圖文檔發(fā)展過程
到目前為止，圖文檔管理的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段：第一個階段是手工管理。這種管理方式是使用時間最長的，目前仍有部分中小企業(yè)使用這種管理方式。這種管理方式的缺點是管理成本高、管理效率低、系統(tǒng)維護困難、數(shù)據(jù)檢索慢，但保密性高。
第二個階段是計算機中心管理。它采用計算機管理和專人管理相結合的方式。這種管理方式的缺點是手續(xù)復雜、出錯率大、效率低、數(shù)據(jù)共享性和一致性差等，但與手工管理相比，它在維護性和檢索方便些方面有所改善和提高。
第三個階段是分布式、自助式計算機管理。這種管理方式比較現(xiàn)代，也是目前最常用的一種管理方法，它采用C/S（客戶機朋艮務器）的結構模式，使用專門開發(fā)的客戶機服務器軟件進行系統(tǒng)管理，透明性和接受性搶，安全性也有所提高，但軟件系統(tǒng)自身所帶來的管理費用比較高，而且需要對使用該系統(tǒng)的人員進行培訓，才能使他們掌握必要的軟件使用技術和管理知識。
第四個階段是圖文檔管理系統(tǒng)。它是最近發(fā)展起來的一種新的管理方式，它通過計算機網(wǎng)絡實施對電子圖檔文件和數(shù)據(jù)信息資源的管理，從而實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)信息資源的統(tǒng)一和共享。圖文檔管理系統(tǒng)的運營成本低廉，可操作性和易管理系統(tǒng)都得到了很大提升，而且還具有很好的兼容性。
2.2 圖文檔管理系統(tǒng)描述
圖文檔管理是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的重要組成部分。圖文檔管理系統(tǒng)應根據(jù)不同企業(yè)的特點來完成特定功能。經(jīng)過相關調(diào)研和分析，本系統(tǒng)需要完成一下的內(nèi)容：
2.2.1 使用者與系統(tǒng)之間能夠方便快捷的交互，這就要求系統(tǒng)具有良好的人機交互界面．以保證系統(tǒng)的易用性
2.2.2 基于PDM的圖文檔管理系統(tǒng)以產(chǎn)品化為目標，幫助企業(yè)解決產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)管理中急待解決的共性問題。系統(tǒng)管理對象有產(chǎn)品大類、產(chǎn)品、部件和零件以及相應的AUTOCAD二維圖紙和電子文檔。系統(tǒng)以產(chǎn)品結構樹的方式組織產(chǎn)品和零部件，圖紙和文檔又圍繞產(chǎn)品和零部件進行組織，從而實現(xiàn)對各類產(chǎn)品及相關數(shù)據(jù)信息的集中管理。
2.2.3 考慮到圖文檔管理系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)管理的有序性，將登錄者分為兩種角色：一般用戶和系統(tǒng)管理員。用戶在訪問系統(tǒng)時，根據(jù)用戶類型的不同而進入不同的頁面。一般用戶登錄后進入圖文檔管理界面，可進行產(chǎn)品結構管理和文檔管理。系統(tǒng)管理員登錄后進入系統(tǒng)管理界面．可進行系統(tǒng)管理．包括用戶管理、備份和還原數(shù)據(jù)庫以及安全管理。
2.2.4 系統(tǒng)需要有權限設置。通常權限設置可分為靜態(tài)權限和動態(tài)權限，而本系統(tǒng)采用靜態(tài)權限。用戶只能根據(jù)系統(tǒng)設置的權限來操作，例如一般用戶無權修改、刪除其他人所創(chuàng)建的產(chǎn)品和零部件的基本屬性信息和文檔信息，只可以瀏覽這些信息。
2.2.5 圖文檔管理系統(tǒng)的結構部署。用戶可隨時隨地鏈接到服務器上，然后在終端對數(shù)據(jù)庫中的信息進行相應的操作，例如數(shù)據(jù)信息查詢、基本數(shù)據(jù)管理、CAD圖紙信息提取等。因襲一個完整的圖文檔管理系統(tǒng)需要由一下幾部分構成：終端、服務器、以太網(wǎng)（或者局域網(wǎng)）。
2.3 圖文檔管理系統(tǒng)功能
本文將圖文檔管理系統(tǒng)分成三個模塊：產(chǎn)品結構管理模塊、文檔管理模塊和系統(tǒng)管理模塊。
圖文檔管理系統(tǒng)的功能模塊示意圖如下：
圖1 圖文檔管理系統(tǒng)功能示意圖
2.3.1 產(chǎn)品結構管理模塊
產(chǎn)品結構管理主要是管理產(chǎn)品大類、產(chǎn)品、部件和零件的基本屬性信息。該模塊主要包括產(chǎn)品結構樹創(chuàng)建、產(chǎn)品數(shù)據(jù)查詢、基本數(shù)據(jù)管理、CAD圖紙信息自動提取以及BOM的生成與管理功能。
1)產(chǎn)品結構樹構建：一個產(chǎn)品的設計可由幾個或者幾十個，甚至成百上千個零部件的設計組成，而每個部件的設計又可由多個零件或者子部件組成。因此，整個產(chǎn)品設計結構可以用一個多分支的樹形結構來表示。在用戶界面以樹型直觀的方式顯示出產(chǎn)品數(shù)據(jù)的結構，點擊樹上節(jié)點，顯示其相關的基本屬性信息和圖文檔信息。
2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)查詢：產(chǎn)品數(shù)據(jù)查詢是在數(shù)據(jù)集中管理的基礎上，實現(xiàn)對企業(yè)設計和信息的查找。輸入查詢條件，服務器則把所有符合條件的結果反饋給客戶端，從而使用戶可直接利用查詢結果。
3)基本數(shù)據(jù)管理：系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不是固定不變的，而是隨著產(chǎn)品的設計過程不斷進行調(diào)整，因此，系統(tǒng)必須具有基本的數(shù)據(jù)管理功能，例如添加、修改或者刪除數(shù)據(jù)、
4)CAD圖紙信息自動提取：圖紙文件的標題欄和明細欄信息是圖文檔管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)基礎，設計人員可以直接利用這些信息進行產(chǎn)品設計和BOM生成。但用手工的方式輸入圖紙中的信息，不但過程比較繁瑣，容易出錯，而且需要耗費大量人力和時間。采用CAD圖紙中的標題欄和明細欄信息自動提取并入庫的方法減少了手動輸入的時間，提高了工作效率和錄入的準確性。
5)BOM的生產(chǎn)與管理：圖文檔管理系統(tǒng)主要是對設計數(shù)據(jù)的管理。BOM表不但描述了產(chǎn)品的結構以及產(chǎn)品配置，而且可以通過BOM表和其他系統(tǒng)如ERP等進行信息交互。因此，BOM的生成也是圖文檔管理系統(tǒng)中必不可少的一項功能。
2.3.2 文檔管理模塊
文檔管理主要是對系統(tǒng)中產(chǎn)品和零部件相關的文檔進行管理和操作。該模塊主要包括文檔基本操作以及文檔上傳和下載功能。
1)文檔基本操作：隨著系統(tǒng)中零部件的不斷變化，系統(tǒng)中的零部件相關的文檔也會不斷變化。因此，文檔基本操作也是圖文檔管理系統(tǒng)中一項基本功能。該項功能主要包括創(chuàng)建、復制、移動和刪除文檔。
2)文檔上傳和下載：用戶可以將零部件相關的文檔上傳到圖文檔管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，也可以從圖文檔管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中下載相關文檔。通過文檔的上傳和下載可以實現(xiàn)文檔的共享。
2.3.3 系統(tǒng)管理模塊
系統(tǒng)管理模塊涉及到系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)庫管理．因此是系統(tǒng)非常重要的一項功能，也是一個系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的保障。系統(tǒng)管理模塊主要包括用戶管理、備份與還原數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)的安全管理。
1)用戶管理：用戶管理是系統(tǒng)管理模塊的一項基本功能，主要是負責對已注冊用戶信息的管理以及審核新用戶的注冊，判斷是否批準其成為系統(tǒng)用戶。通過用戶管理可以限制系統(tǒng)用戶的數(shù)量，提高系統(tǒng)的安全性。
2)備份與還原數(shù)據(jù)庫：備份數(shù)據(jù)庫是指對數(shù)據(jù)庫或者事務日志進行復制，當系統(tǒng)、磁盤或數(shù)據(jù)庫文件遭到損壞時，可以使用備份文件進行恢復，從而防止數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)錯誤。還原數(shù)據(jù)庫是當系統(tǒng)遭破壞或出現(xiàn)故障，用戶管理員可以通過已備份的文件對數(shù)據(jù)庫進行還原操作。
3)安全管理：系統(tǒng)的安全新一直是系統(tǒng)運行過程的一個重大問題，也是系統(tǒng)設計的難點。通過注冊、密碼以及用戶類型設計可以增強系統(tǒng)的安全性。另外，系統(tǒng)可以對不同類型用戶的權限進行嚴格的限制，使用戶只能找其權限內(nèi)操作，無法進行越權操作，從而保證系統(tǒng)的安全性。再有對數(shù)據(jù)庫的備份也進一步保證了系統(tǒng)的安全性。
2.4 圖文檔管理系統(tǒng)流程
系統(tǒng)流程清楚的描述了系統(tǒng)的功能模塊和具體處理過程．使用戶對整個系統(tǒng)有一個清晰和準確的認識。系統(tǒng)將用戶分為兩類，一般用戶和系統(tǒng)管理員。這兩類用戶的權限及承擔的任務是不同的，一般用戶可進行的操作主要包括產(chǎn)品結構樹的構建、圖文檔入庫、產(chǎn)品基本數(shù)據(jù)管理、圖紙信息提取等，而系統(tǒng)管理員可進行的操作主要有用戶管理、備份和還原數(shù)據(jù)庫等。因此，整個系統(tǒng)的流程根據(jù)系統(tǒng)的用戶類型分為兩類：系統(tǒng)管理員流程和一般用戶流程，分別人圖2和圖3所示。
圖2 系統(tǒng)管理員流程
圖3 一般用戶流程
3 結論
圖文檔管理系統(tǒng)實現(xiàn)了各設計部門的設計信息共享及設計管理一體化：使產(chǎn)品設計、項目管理、制造等各個環(huán)節(jié)有機的集成在一起。因此基于PDM的圖文檔管理系統(tǒng)的使用對企業(yè)有著重要的意義，具體表現(xiàn)在以下方面：
第一，提高整體管理效率和科學性。作為信息管理的重點，開發(fā)圖檔管理系統(tǒng)可優(yōu)化圖紙管理模式、實現(xiàn)圖紙文件電子化的安全管理、提高工程設計數(shù)據(jù)信息的利用率。
第二，電子圖文檔管理系統(tǒng)的開發(fā)，將改進目前的管理方式、管理體制以適應今后電子化發(fā)展。
第三，查詢利用圖紙檔案的效率大大提高，在系統(tǒng)中，對所有管理的電子圖檔、科技檔案、電子文件等都提供高效的統(tǒng)計與智能化的查找搜索功能。
第四，可使電子圖紙資料等信息標準化、規(guī)范化，為將來信息化管理系統(tǒng)的實施打下良好的基礎。
綜上所述，使用圖文檔管理系統(tǒng)必將突破制約發(fā)展的瓶頸，對提高技術創(chuàng)新能力起到非常重要的作用，對推動企業(yè)信息化建設向前發(fā)展有著相當?shù)默F(xiàn)實意義。
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