1 概述
本項目來源于與某機械設計研究所的合作項目。近年來，企業競爭日益劇烈，外部壓力日益增大，企業的業務模式由傳統的垂直型轉變為具有多樣化、彈性和專業性的水平型。使企業能更專注于自己的業務特長，在產品研發時，能更好地利用國內更先進的技術力量，以實現合作方異地協同設計。
該所已經成功地把PDM（Product Data Management，產品數據管理）系統用到本地產品設計、管理中，將產品整個設計生命周期內的所有數據，按一定模式加以定義、組織和管理，使產品數據在整個生命周期內保持一致和共享，為企業設計和生產構筑一個并行產品開發和管理的環境。
企業需要擴展原有的PDM系統，搭建基于互聯網的合作方協同溝通平臺，使得部件設計合作方能夠在早期就介入產品的研發過程，及時獲取產品信息和變更通知，并將相關的信息及時反饋到企業，縮短主要設計部門和合作方的溝通時間，提高合作方在新產品設計中的響應能力，實現各方共贏。
升級后的PDM系統整體采用基于Web Services的架構形式，主要基于兩點考慮：一是有利于協調不同的服務領域間的異構數據模型；二是便于實現面向服務的集成(SOI)。
本項目中Web Services所提供的服務，把各個合作方本身異構的相關數據，通過Web Service中的XML層，轉換為通用的XML形式，然后由PDM系統進行數據集成，這樣就形成一個在項目內共享的數據總線。在這個過程中，WSDL在服務契約的定義擔任了關鍵角色。這種技術路線的優勢在于，各合作方的數據服務是獨立而且異構的，采用Web Services技術就能夠提供一種快速集成方案，項目將關注共享數據與可重用的服務，而不是專有的集成產品，因此能夠更快、更輕松地確保IT投入與企業戰略規劃保持一致。
在系統中采用XML格式可能會有效率問題，但是本項目大量的工作是用于合作設計過程控制與管理，產品本身設計過程利用內部原有的處于封閉狀態的PDM系統，大部分相關數據的傳輸速率應該是在可接受范圍內的。至于少量大型工藝文件，考慮到合作方協同設計主要是在里程碑點上的傳輸，而不是日常的頻繁傳輸，所以速率問題不大。系統的概念性總體結構設計如圖1所示。
圖1 系統概念性總體結構設計
2 升級時PDM系統的主要需求
2.1 實現協同模式下的產品項目管理與過程管理
(1)R1-1：產品應該具備項目的創建、修改、查詢、審批、統計等能力。
(2)R1-2：產品應該提供項目人員和組織機構的定義和修改，并對合作方進行適當的監控。
(3)R1-3：產品應該在對項目人員和組織機構有效管理的基礎上，實現對各類人員角色的指派。
(4)R1-4：產品應該在人員角色確定后，規定其對產品數據操作權限。
(5)R1-5：產品應該具備協同項目開發過程定義的能力。
(6)R1-6：產品應該保證用戶能夠自定義過程單元，并且能夠把這些單元連結成適當的工作流，能定義工作流每個單元完成后需要提交的設計對象（部件、零件、文檔等）。
(7)R1-7：產品應該具備過程管理的手段，能夠建立任務列表，并記錄每個列表的執行信息。
(8)R1-8：產品應該具備協同項目開發任務定義與過程監控能力。
(9)R1-9：產品應該有效交互信息，能夠根據工作進展情況，向有關人員提供相關信息和解決方案。
2.2 實現工程圖檔及設計文檔的有效管理與檢索
(1)R2-1：產品應該在數據庫中建立合理的工程圖檔管理數據結構。
(2)R2-2：產品應該構建有效的工程圖檔管理功能。
(3)R2-3：產品應該根據用戶定義的信息項完成圖檔基本信息的錄入與編輯。
(4)R2-4：產品應該建立圖檔基本信息與圖檔文件的清晰的連接關系。
(5)R2-5：產品應該實現圖檔文件的批量入庫和交互入庫方式。
(6)R2-6：產品對于指定的圖檔文件從數據庫中釋放，并傳送到客戶端進行操作，應該支持Check-in/Check-out功能，以保證文件的完整性和一致性。
(7)R2-7：產品顯示模塊應該可以瀏覽和顯示多種常見格式的文件。
(8)R2-8：產品應該為用戶提供快速、方便的批注功能，支持使用各種用于批注的實體（復線、指引文字和云狀線等）。批注文件可存放在獨立的文件中，充分保護原始文件。
2.3 實現產品設計與圖檔的配置管理與變更管理
(1)R3-1：產品應該建立產品結構樹，該樹的節點與文檔對象應該有清晰的可視化關系。
(2)R3-2：產品應該對設計文檔與圖檔的版本演化有管理能力與可視化表達能力。
(3)R3-3：產品應該針對設計中的不同批次或同一批次的不同階段（如設計、工藝、制造與組裝等）生成的產品結構信息，生成不同的視圖。
(4)R3-4：產品應該能夠查詢與瀏覽零部件之間的層次關系，并用圖示方式顯示產品各種配置信息的變化，包括結構的改變、各種版本的演化。
(5)R3-5：配置管理與變更管理應該能夠對產品的各版本數據提供凍結、釋放、復制等操作。
(6)R3-6：產品對文檔或圖紙進行編碼的規則應該符合企業編碼規則，這個規則在系統中應該是可以訂制的。
3 PDM高層體系結構設計
本項目系統設計共分成三個子系統：
(1)項目管理與過程管理子系統(Project Management and Process Management，PM&PM)。
(2)工程圖檔與文檔管理子系統(Engineering Drawing and Document Management，ED&DM)。
(3)配置管理與變更管理子系統(Configuration Management and Change Management，CM&CM)。
各子系統要求設計成具有獨立系統架構的完整系統，為了減少子系統之間的耦合并增加子系統的內聚度，項目設計要求各子系統之間不得直接交互，它們只能通過共享的數據總線(Data Bus)進行交互，從而減少了開發、集成、調試、維護以及后期升級的難度。系統的整體體系結構關系如圖2所示。
圖2 系統整體體系結構
系統的數據總線通過Web Services技術來實現，隔離了遠程異構數據的物理位置、數據格式等信息，把本地數據和遠程數據結合起來，使用者并不需要知道這些遠程異構數據源的具體情況。系統還提供了公用的數據格式與交換、緩存和安全機制，提高了模塊的可復用性。
系統在設計中采用垂直分層、水平分模塊，力爭結構清晰。垂直方向基本按照表示層、業務層和持久化三個層次劃分，使關注點分離功能分割清晰，而且通過接口分解了模塊之間的耦合性，便于系統維護。
在表示層，按垂直方向分離了用戶接口組件和用戶接口過程組件；在業務層，按照統一的接口對外，水平分離了業務流程、業務組件和業務實體；在持久化層，水平分離了數據訪問組件以及服務代理，實現了統一的數據總線機制，使整個體系結構清晰度得以提高。
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本文標題：基于Web Services的PDM文檔管理系統的體系結構設計
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