乾貨 | 關於PDM版本管理

PDM是一種管理所有與產品相關的資訊及過程的軟體技術，有效的版本管理可以使設計人員方便地跟蹤產品設計過程。PDM對版本管理提供有力的支援透過分析PDM系統的版本組織模式，依據產品設計過程中的版本狀態將PDM中的版本分為工作版本、提交版本、凍結版本以及發放版本四種類型。對工作流程中的版本狀態轉換進行討論，並介紹了產品配置中的版本引用。

文/張勁松 劉清華 鍾毅芳 萬立 來源：網際網路

產品資料管理（PDM）管理產品生命週期內的零部件、產品以及相關文件等設計物件產生和變更的整個歷程。可以說PDM是產品設計與開發過程的一個平臺，由於版本產生於設計過程中，因此PDM必然對版本管理提供強有力的支援。實際上，版本管理是PDM系統的一個重要功能，版本管理融人到PDM的其他功能模組中，利用PDM這個產品資料與設計過程管理平臺來實現有效的版本管理是本文研究的主要內容。

一般而言，版本管理模型大致有以下三種：線性版本管理模型、樹型版本管理模型、有向無環圖版本管理模型，線性模型是一種最簡單的模型，它以版本產生的先後次序按序排列，線上性模型中，所有版本都是一種先後關係，但是在實際中可能出現並列的兩個版本。樹型結構版本模型可以區分由於設計方案的不同而產生的可替換並列版本。樹型版本模型中版本樹的一個特定路徑反映了一個設計物件的版本修訂過程，不同路徑反映了不同的可選方案的繁衍過程。樹型模型雖然能區分重新設計的替換版本和修訂版本，但是無法描述多個版本合併生成新版本的情況。在實際工程設計過程中，有時要把多個版本融合成一個新版本，這就需要用有向無環圖作為描述模型，產品版本演變的有向無環圖反映了版本之間的匯出與融合關係，可供產品設計者進行版本跟蹤。模型中每個節點可以是產品或零部件，產品和零部件又都具有自己的結構，每個節點展開後可得到產品結構樹，而樹中的每個節點的版本演變也可以用有向無環圖來表示。

1PDM中的版本組織

1.1 文件和零部件

PDM所管理的產品資料主要有兩種：文件和零部件，其中產品也被當作特殊的零部件。文件是產品資料的一種直觀表現形式和常見載體。在PDM系統中，文件分兩部分：描述文件的電子檔案和文件的相關屬性項（如編號、名稱，設計者，建立日期等）。企業藉助各種工具軟體進行產品設計以及資訊處理，其結果一般以電子文件的形式儲存。這些文件各自獨立存在，而且只能由特定的工具軟體進行處理；從工程意義上來講，這些電子文件又是緊密聯絡的。如描述同一產品的各（AI）圖形，它們從不同層次描述產品，描述同一零件的圖紙、工藝檔案及說明書針對的都是同一物件。因此，應該根據產品本身的特點統一管理與產品相關的文件以及這些文件之間的相互關係。

零部件是對具體零件、部件的總稱。產品是由零部件構成的，零部件最終需要透過文件來描述。零部件還包括相應的屬性集以及部件結構。它反映了組成產品的各實際零部件的裝配關係。以產品為根節點將其展開、就得到產品結構樹。

1.2 PDM系統的產品資料組織

文件版本的產生是由於對設計的修改或同一物件的不同設計。文件版本既可以是一個單獨存在的文件，也可以僅僅是與前導版本相比有差別的部分。PDM中將文件版本之間的關係用有向無環圖來表示，同一個版本既可以產生多個新版本，多個版本也可以合併產生一個新版本。有向無環圖不僅可以區分不同設計方案和修改之間的差別，而且還支援版本合併和變更歷史的歷史資訊。

零部件版本描述可用於製造的具體物件，而對這些物件的描述叉是透過文件進行的，因此零部件（設計物件）透過零部件版本與文件建立了緊密關係。圖1表示了零部件之間的結構關係（產品結構）、零部件內部的版本關係、零部件版本與文件的引用關係以及文件的版本關係，零部件的版本管理與文件類似，但比文件複雜。因為零部件除了包含描述它的文件以外，還具有結構和屬性等特殊資訊。文件版本變化必然引起零部件版本變更，但零部件的版本變化並不一定產生新版本的文件。從圖l看出，PDM所管理的產品資料物件主要有兩種：文件和零部件，作為PDM中基本產品資料的文件透過產品結構建立了有機聯絡。

圖1 PDM系統的產品資料組織

在PDM系統中一般以版本產生的先後次序來管理設計階段產生的版本。當產生新版本時，系統自動賦予一個版本號。在一個文件或零部件內部，版本號是唯一的。版本號反映了版本產生的時間順序以及版本之間的淵源關係。在產品設計的某一時刻，PDM系統中有且只有一個共享版本是當前版本。當前版本用於描述當前系統中正在設計、修改或使用的版本。在文件和零部件的眾多版本中、又可分為有用版本和無用版本。無用版本是指設計失敗，不再有用的版本，這類版本可以從系統中予以刪除，但為了給後來的設計提供參考，一般予以保留。

1.3 部件結構中的版本傳播與變遷

如圖2所示，如果一個部件A的兩個不同的子部件B和C分別產生了一個新版本，那麼在傳播變遷的過程中，部件A可能會產生多個新版本，這是因為B、C的任意兩個版本的組合都可以導致B的一個新版本出現。但是有些版本組合是沒有意義的，在實際設計過程中，可能將不同零部件的幾個版本納入一個集合。當新版本產生時、只有在同一版本組中的版本組合才有意義。由圖2可知，B的版本l與C的版本l組臺生成了A版本l，B版本2與C版本2組合生成A版本2。圖2僅僅描述了單一層次的版本傳播，在一個複雜部件的設計過程中，最底層零部件的版本變化最終可能導致結構樹中的根結點本身的版本變化。在實際應用過程中，必須為版本的傳播變遷制定相應的傳播規則，或者由設計人員互動生成新的版本。

圖2 版本的傳播變遷

2PDM流程與版本變遷

2.1 PDM版本分類

設計過程是設計物件由一個狀態向另一個狀態遷移的過程。設計物件的版本以及版本狀態反映設計過程的變遷，在PDM的工作流程管理中，版本具有四種狀態：工作狀態、提交狀態、發放狀態和凍結狀態，對應的版本稱之為工作版本、提交版本、發放版本和凍結版本。

a。工作版本。工作版本是處於設計階段的版本，是在設計者私有工作區中正在進行設計的版本，是還不能實用的或還沒有配置好的版本，因此它是當前設計者私有的，其他使用者不能訪問。工作版本常駐在一個私有資料庫中，並避免被其他物件引用，工作版本通常由使用者的初始設計產生，也可以由其他版本匯出，例如從凍結版本、提交版本以及其他工作版本均可以匯出新的工作版本。

由不同來源匯出的工作版本包含不同的含義。由一個初始的工作版本匯出的新工作版本可能對應不同的方案設計、不同的造型設計或不同的材料設計等等；由凍結版本匯出的工作版本可能是不滿足約束條件要求或對設計方案進行修改時產生的；由提交版本匯出的工作版本通常意味著從原有設計出發，產生新的改型設計，或在新設計中使用原設計的某些部分設計以加快設計週期，減少重複性的設計過程。

b。提交版本。提交版本是指設計已經完成，需要進行審批的版本，此時還未生效，提交版本存於公共資料庫中，不允許刪除和更新。提交版本只供設計和審批人員共享，其他人員可以參閱但是不能引用。

c。發放版本。提交版本透過所有的校對和稽核人員線上稽核、批准後，提交版本變為發放版本。在校對稽核過程中，任何校對稽核人員都可否定，從而使校對稽核過程掛起。提交版本重新回到工作狀態，設計人員修改設計後可以再次申請校對稽核。直到完成校對稽核，才能進行發放處理，發放版本即為生效的版本，版本一旦發放，對它的修改就被禁止，發放版本存於發放庫中，這時不僅對其他設計人員，即使發放版本的設計者也只能查詢，作為進一步設計的基礎，但是不能修改。

d。凍結版本。凍結版本是設計達到某種要求，在一段時間內保持不變的版本。提交版本是審批過程中的一種凍結版本，發放版本也可看作是一種凍結版本。

上述幾種版本狀態的轉換如圖3所示。設計者私人工作區中的工作版本只能由設計者個人進行修改、更新、刪除等操作，同時設計者有權從專案庫和公共庫中提取凍結版本和提交版本，並由此匯出工作版本，但不影響原來的凍結版本和提交版本。但是要將工作版本提升為凍結版本或提交版本必須具有相應許可權的人員才能進行，提交版本經過一定的釋出流程之後成為發放版本。若要對提交版本和發放版本進行修改，必須啟動工程變更流程。

圖3 基於PDM的版本狀態轉換圖

2.2 基於PDM設計流程的版本管理

產品設計過程是一個動態變化的過程。從開始設計到最後投入使用，每個設計版本都會經歷若干階段。在工作流程中，每個設計版本都會分別對應某一工作狀態。不同狀態的版本具有不同的使用控制權限。在PDM系統中，無須人工於預版本的狀態，設計人員開發新產品，每當儲存他的開發工作時，就會建立產品的新版本。這個版本是他繼續工作的起點，稱為工作版本，工作版本是可以修改的。開發工作完成後，版本不再變化了，可以把工作版本凍結，以防修改，也可在凍結版本的基礎上開始工作，但是必須在工作區中建立凍結版本的副本。

透過版本管理可以對設計流程進行追溯。在整個設計過程中，同一個設計物件要經歷許多次修改和狀態改變。設計人員希望能夠隨時訪問或檢視物件的先前狀態（版本）。開發新產品的過程是重複的活動或邊試探邊改進的過程，根據產品的生命週期和開發計劃，有組織地實施改進，每次反覆都會導致設計物件新版本的產生。每個設計階段的輸出可能是全部結果的一部分，也可能是設計的中間結果。設計者希望保留設計過程中不斷改進的中間結果，以便在以後的設計步驟中發現這些結果不符合要求，可再返回到此基礎上進行改進。事實上，在整個設計過程中，PDM系統中都保留著設計的歷史過程和中間結果，並可以對設計歷程進行追溯。

圖4是簡單的設計流程示倒，從圖中可知設計版本狀態的變遷。

圖4 PDM中的設計流程

基於PDM的版本管理反映了產品的整個設計流程，產品的設計流程分為不同的設計階段。這些設計階段和他們之間的相互關係形成了產品設計生命週期。每個設計過程都不是線性的，都需要經歷多次反覆，每一設計階段必須經過評審和試驗，確保設計的合理性和正確性。然後經過有關負責的稽核批准，最後形成正式版本，才能發放。

3配置中的版本選擇與版本引用

3.1產品配置中的版本選擇

產品配置管理是PDM系統的重要功能。版本管理是產品配置的基本工具，產品是由指定版本的零部件組合而成，透過各種零件以及零件的各種版本配置得到不同的產品結構，使產品物件的版本不斷變化。在產品配置中使用的版本必須是發放版本，在產品設計過程中為了充分考慮加工條件和使用者需求的不同，往往會同時設計多個版本。在製造部門，由於某種原材料的短缺、加工條件，供貨週期等條件的限制，實際用於製造的零部件並非都是採用同一個版本，而選擇一個加工成本、交付時間等符合當前實際條件的設計版本，這樣產品配置就會根據條件動態改變。

產品配置生成過程中，零部件版本的選擇是很重要的一環。一般根據版本有效性來進行配置。有效性作為設計物件版本的一個屬性，描述了版本的有效範圍，版本存在多種有效性，例如生產日期有效性、系列號有效性以及製造地點有效性等等，有效性有著廣泛的應用範圍，透過它可以確定具體版本是否有效。某一個零部件可能有多個版本，但是不同版本的適用範圍和地點是不同的。在實際配置過程中可以為下同的版本設定有效性規則，從而得到正確的產品配置。

3.2 版本的靜態引用和動態引用

在產品結構樹中，相鄰兩層的零部件之間以part of關係組成層次結構，上級零部件的版本引用下級零部件的某個版本。可將指向特定零部件版本的引用稱為靜態引用，而把指向零部件的引用稱為動態引用或者非精確配置。動態引用假設零部件之間的part of關係是確定的，但零部件的具體版本未知。

如圖5所示，假定轎車由底盤和發動機構成，轎車共有三個版本。版本A只知道轎車是由底盤和發動機組成的，從轎車到底盤和發動機的版本引用是動態的，並沒有規定具體底盤和發動機的版本。因此，版本A是非精確配置。轎車版本B指向底盤（動態引用）以及發動機的版本2。轎車版本C對底盤和發動機的引用都是靜態引用，是精確配置。

圖5 產品配置中版本的動態引用和靜態引用

有些情況下，不能精確地描述配置，採用版本動態引用，以便適應各種特殊要求。採用動態版本引用可以在part of層次的較高階上保持較低的版本號，在實際生產時，必須將版本的動態應用轉換為靜態引用，為此可以引人配置條件，當啟用配置條件時，每一類配置條件包含動態引用與實際版本號的聯絡。當配置條件中沒有規定特定版本時，版本號就由當前版本來替換。產品配置中的動態引用透過配置條件而具體化。