我國(guó)注塑模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的發(fā)展，模具水平有了較大提高。目前，模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)管理正在向信息化方向迅速發(fā)展，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)(Product Data Management，PDM)作為溝通企業(yè)中各種信息的橋梁，已經(jīng)被大部分的制造業(yè)企業(yè)所采用。工作流管理是PDM系統(tǒng)的核心功能，然而，目前在我國(guó)制造企業(yè)中PDM成功實(shí)施的層次還比較低，基本上停留在文檔管理和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置管理的層面上，能夠成功實(shí)施工作流管理的案例還比較少，相對(duì)其他制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于注塑模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較固定，注塑模具行業(yè)的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程涉及到的工作流程相對(duì)固定，因此便于在PDM系統(tǒng)中實(shí)施工作流管理，
本文根據(jù)PDM在其他企業(yè)成功實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合注塑模具企業(yè)的自身特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了適合于注塑模具行業(yè)應(yīng)用的PDM系統(tǒng)核心工作流模塊。
1 工作流管理
1.1 工作流的概念
工作流(Workflow)的概念起源于生產(chǎn)組織和辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，是針對(duì)工作中具有固定程序的常規(guī)活動(dòng)而提出的一個(gè)概念，國(guó)際工作流管理聯(lián)盟(Workflow Management Coalition，簡(jiǎn)稱(chēng)WfMC)所給出的工作流定義是：工作流是一類(lèi)能夠完全或者部分自動(dòng)執(zhí)行的經(jīng)營(yíng)過(guò)程，它根據(jù)一系列過(guò)程規(guī)則，文檔、信息或任務(wù)能夠在不同的執(zhí)行者之間進(jìn)行傳遞和執(zhí)行，即通過(guò)將工作分解為定義良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和過(guò)程來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到提高辦事效率、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。
1.2 工作流技術(shù)在注塑模具PDM系統(tǒng)中的應(yīng)用
PDM的功能包括電子倉(cāng)庫(kù)與文檔管理、工作流管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、工程變更管理和項(xiàng)目管理等功能，其中工作流與過(guò)程管理是PDM系統(tǒng)的核心功能，與PDM其他功能緊密集成，而且很大程度上決定整個(gè)PDM系統(tǒng)能否在企業(yè)成功實(shí)施。
本PDM以ASP.NET2.0為技術(shù)平臺(tái)，采用C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，基于三層結(jié)構(gòu)（界面層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層），各層間相對(duì)獨(dú)立，如圖1所示。工作流管理是其他模塊的基礎(chǔ)，工作流管理模塊與其他模塊之間通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)交互。
圖1 以工作流管理為核心的PDM的體系結(jié)構(gòu)圖
1.2.1 工作流技術(shù)與PDM項(xiàng)目管理
注塑模具企業(yè)的業(yè)務(wù)基本上是按訂單生產(chǎn)(Make To Order)的，每個(gè)訂單相當(dāng)于一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行有效的監(jiān)督，使決策者正確把握模具項(xiàng)目進(jìn)度，有助于縮短模具交貨期，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)，使項(xiàng)目進(jìn)展的每個(gè)環(huán)節(jié)都有源可溯，從而避免權(quán)責(zé)不明。
注塑模具企業(yè)的項(xiàng)目生命周期如圖2所示。項(xiàng)目生命周期的步驟和步驟之間的邏輯關(guān)系在實(shí)際工作中就構(gòu)成項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程(Business Process)，但隨著社會(huì)的發(fā)展，由于一系列的原因（如管理觀念的進(jìn)步、組織結(jié)構(gòu)改變等），項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程呈現(xiàn)多樣化和不確定性，因此，本文將討論采用工作流技術(shù)而非固化的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目工作流實(shí)例的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的監(jiān)督。
圖2 模具企業(yè)的項(xiàng)目周期
1.2.2 工作流技術(shù)與PDM文檔管理及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)管理
模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中涉及多種類(lèi)型的文檔，如零部件圖樣、評(píng)審報(bào)告和修模單等。其中：部分需審核后才可發(fā)布；部分需加載到結(jié)構(gòu)樹(shù)中，操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)文檔的自身特點(diǎn)確定其操作流程，圖3、圖4分別為文檔創(chuàng)建流程和修改流程。本系統(tǒng)開(kāi)放工作流模板的編輯，用戶(hù)可以按照自己的需求定制相應(yīng)的文檔工作流，在定義新文檔時(shí)，只需選擇相應(yīng)的工作流模板，即可實(shí)現(xiàn)文檔工作流。在文檔定義的過(guò)程中，只需選擇文檔對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)，工作流管理模塊即可調(diào)用與結(jié)構(gòu)管理模塊之間的接口，將文檔加載至模具結(jié)構(gòu)樹(shù)中的相應(yīng)位置，將文檔管理與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)管理有機(jī)結(jié)合起來(lái)。同時(shí)，也可通過(guò)工作流實(shí)例的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)文檔操作進(jìn)度的監(jiān)督。
圖3 文檔創(chuàng)建流程
圖4 文檔修改流程
2 基于工作流的注塑模具PDM系統(tǒng)的工作流模塊的研究與實(shí)現(xiàn)
以WfWC提出的工作流參考模型體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合本系統(tǒng)以工作流管理為核心的特點(diǎn)，本系統(tǒng)模塊的體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖5 工作流模塊的體系結(jié)構(gòu)
工作流管理模塊主要包括可視化過(guò)程建模工具、工作流執(zhí)行服務(wù)、工作流引擎、任務(wù)表管理器和監(jiān)控工具。
2.1 可視化建模工具與流程模型
在PDM系統(tǒng)中，要應(yīng)用工作流技術(shù)，需首先建立PDM系統(tǒng)中的各種業(yè)務(wù)過(guò)程模型，如圖5中，“可視化過(guò)程建模工具”即采用圖形化的工具來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行描述，最終生成XML過(guò)程模型文件。
流程的表示可以采用活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖(Activity Network Diagram)、Petri網(wǎng)、狀態(tài)圖、語(yǔ)義一行為模型等，本系統(tǒng)采用活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖表示業(yè)務(wù)過(guò)程模型，因其可讀性最好，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人員而言最為直觀，所以便于將工作流定義向客戶(hù)開(kāi)放。
活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圖是一種有向圖，一個(gè)業(yè)務(wù)工作流過(guò)程可以看成是一個(gè)由節(jié)點(diǎn)與連接弧組成的有向圖，節(jié)點(diǎn)代表活動(dòng)，連接弧代表活動(dòng)間的順序關(guān)系。ISO9000：2005中，把過(guò)程定義為“一組將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的相互關(guān)聯(lián)或相互作用的活動(dòng)”，在建模過(guò)程中，活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)元素與質(zhì)量體系中的過(guò)程和活動(dòng)是統(tǒng)一的，結(jié)合活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和ISO9000的過(guò)程定義，確定本系統(tǒng)的工作流過(guò)程模型為如圖6所示的帶有輸入、輸出箱的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程模型。帶有輸入、輸出箱的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程模型不僅可以將過(guò)程模型與ISO90001質(zhì)量管理體系中的過(guò)程定義相對(duì)應(yīng)，而且方便轉(zhuǎn)換成Petri網(wǎng)過(guò)程模型，既克服了Petri網(wǎng)建模時(shí)節(jié)點(diǎn)過(guò)多的弊端，又可以利用Petri網(wǎng)豐富的分析技術(shù)。
圖6 評(píng)審過(guò)程模型
2.2 工作流執(zhí)行服務(wù)與工作流引擎
工作流執(zhí)行服務(wù)是工作流模塊的核心，由一個(gè)或多個(gè)工作流機(jī)組成，主要完成以下功能：實(shí)例化及執(zhí)行過(guò)程模型、為過(guò)程和活動(dòng)的執(zhí)行進(jìn)行導(dǎo)航、與外部資源交互完成各項(xiàng)活動(dòng)及維護(hù)工作流控制數(shù)據(jù)和工作流相關(guān)數(shù)據(jù)。
過(guò)程模板中的節(jié)點(diǎn)包括人工節(jié)點(diǎn)、自動(dòng)節(jié)點(diǎn)和子流程節(jié)點(diǎn)，由項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程為主流程進(jìn)行建模，項(xiàng)目中包含的其他業(yè)務(wù)流程作為該流程模板中的子流程節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)合同簽訂完成以后，相關(guān)人員將根據(jù)合同內(nèi)容為每套模具建立一個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目建立完成以后，工作流執(zhí)行服務(wù)將啟動(dòng)一個(gè)新的流程實(shí)例，每個(gè)流程實(shí)例對(duì)應(yīng)一個(gè)工作流引擎．工作流引擎在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)解釋過(guò)程模型中的信息，來(lái)獲取工作流的控制數(shù)據(jù)。
工作流模板中的節(jié)點(diǎn)定義包括節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)、類(lèi)型、需調(diào)用的應(yīng)用、輸入以及輸出。其中輸入輸出中分別定義了節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始和結(jié)束條件，如圖7所示，工作流引擎為節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的實(shí)例，即將模板中的節(jié)點(diǎn)實(shí)例化成活動(dòng)實(shí)例，為每個(gè)實(shí)例分配輸入與輸出箱，并按照輸入輸出箱中定義的條件分配庫(kù)所(Place)。庫(kù)所分為兩種類(lèi)型：一種通過(guò)文檔狀態(tài)表示，如圖7中的客戶(hù)圖樣庫(kù)所；另一種則是用參數(shù)表示某個(gè)與文檔無(wú)關(guān)的事件，如圖7中以一個(gè)參數(shù)來(lái)表示模具評(píng)審會(huì)議的完成。將文檔類(lèi)庫(kù)所與文檔相關(guān)聯(lián)，將參數(shù)類(lèi)庫(kù)所與工作流參數(shù)相關(guān)聯(lián)，只有完成了相應(yīng)的文檔操作或者相應(yīng)的參數(shù)的值等于模板中定義的值，庫(kù)所才會(huì)獲得令牌，節(jié)點(diǎn)實(shí)例的所有輸入都獲得令牌后，該實(shí)例才會(huì)被執(zhí)行。對(duì)于人工節(jié)點(diǎn)，工作流引擎將根據(jù)節(jié)點(diǎn)定義為相應(yīng)的用戶(hù)分配任務(wù)，對(duì)于自動(dòng)節(jié)點(diǎn)，工作流引擎將調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序，對(duì)于子流程節(jié)點(diǎn)，工作流引擎創(chuàng)建子流程實(shí)例，節(jié)點(diǎn)實(shí)例的所有輸出都獲得令牌后，該實(shí)例才可被結(jié)束執(zhí)行。
圖7 模板中的節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例
2.3 監(jiān)控工具
工作流監(jiān)控功能主要是通過(guò)提供圖形化的方式來(lái)對(duì)流程執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控的，包括流程運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、每個(gè)環(huán)節(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間等。而通過(guò)這些可進(jìn)行相應(yīng)的流程優(yōu)化，以提高工作效率，同時(shí)，也可以控制流程節(jié)點(diǎn)之間的流轉(zhuǎn)，提高工作流的柔性。
圖8所示為流程監(jiān)控界面，在可視化建模過(guò)程中，記錄當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在畫(huà)布中的位置，作為XML文件的節(jié)點(diǎn)，在顯示過(guò)程中，只需將節(jié)點(diǎn)的位置讀取出來(lái)，在該位置上畫(huà)出節(jié)點(diǎn)的形狀，便可將流程模板以圖形化的形式體現(xiàn)出來(lái)，并以不同的顏色來(lái)顯示節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的狀態(tài)。點(diǎn)擊模板中的節(jié)點(diǎn)，即可顯示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)實(shí)例的所有信息，以及實(shí)例執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤。
圖8 流程監(jiān)控界面
3 結(jié)束語(yǔ)
工作流程管理是PDM系統(tǒng)的基本功能，貫穿于PDM系統(tǒng)的全過(guò)程，以工作流為核心，將PDM系統(tǒng)各模塊相結(jié)合，既保證了系統(tǒng)信息的一致性，又提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，將用戶(hù)從繁復(fù)的系統(tǒng)操作中解脫出來(lái)。
本文在對(duì)模具企業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行的過(guò)程與特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，提出了基于工作流管理的PDM系統(tǒng)整體架構(gòu)。與此同時(shí)，根據(jù)工作流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工作流管理模塊的設(shè)計(jì)，為后續(xù)PDM系統(tǒng)平臺(tái)的搭建和應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。
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本文標(biāo)題：注塑模具PDM系統(tǒng)工作流模塊的研究與實(shí)現(xiàn)
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