应用Windchill PartsLink建立物资基础数据库

【摘    要】 本文描述了中国航天二院利用PTC公司的Windchill PartsLink系统建立物资基础库的全过程。文章从项目背景、需求分析、总体目标，系统选型、系统设计要点、实施关键技术、项目实施过程、现阶段取得的成果、实施经验以及系统深度开发和利用、后期推广等几个方面进行了相关介绍。

【关键词】Windchill    PartsLink    数据库

1 项目背景和总体目标

1.1 项目背景和需求

    中国航天二院作为国防重点科研生产单位，近年来信息化工程正处在一个新的快速发展阶段，各种信息系统正进入关键应用实施阶段。

    目前二院产品研制过程中，工程技术人员所使用的各类物资手册、资料，来源众多、时间不一；大量纸质文档和手工数据资料无法共享；现行的各类选用手册、目录更新缓慢。工程技术人员往往由于无法方便、快速地查找到成熟的、先进的物资信息，导致重新设计、更改设计或另外引入新的零部件，从而造成物资种类不断膨胀，由此产生的后续相关成本都成几何级数增长，产品研制周期大幅滞后，给产品质量控制带来更多潜在风险。

    为了规范物资选用源头、缩短产品研制周期，提高产品质量，降低成本，提高二院信息化应用水平，就必须建立海量信息、规范实用、内容丰富、更新及时、完整可靠的物资基础数据库。

    其具体需求主要突出表现在：

    (1)工程技术人员必须及时掌握和获取最新、最全的物资信息，必须为他们提供一个统一的查询和浏览平台，从海量物资数据中快捷地获得所需要的信息，并且用同样的标识记录物资信息、传递物资信息。

    (2)对于供应商，乃至供应商提供的每一项物料做必要的日志纪录，提供评价和参考信息，是规范完善供应商管理和物料管理体系的重要内容。真实有效的纪录供应商及供应商产品的必要信息，增强供需双方的互动和了解，也需要通过建立物资基础数据库加以辅助。

1.2 项目总体目标

    通过物资基础数据库的建立，提供一套规范实用、内容丰富、更新及时的物资基础数据资料。二院现有的各相关工作环节，都将公用一套物资基本数据，从而确保物资数据的准确、一致，减少大量重复工作，提高工作效率，降低相关成本，使工程技术人员直接通过物资基础数据库平台选用物资、下载数据,确保设计源头数据的规范性和可靠性；同时将促进其他信息化工程的开展和深度应用。

    通过应用软件的各种查询、统计、日志功能，达到对供应商和供应商产品的量化记录和评估。提高产品选用和供应商管理的科学性、可比性，规范物资工作流程，增强现代物流水平。

2 项目设计要点

2.1  项目概要设计

    （1） 物资基础数据库的物资信息包括两方面内容：已经选用的成熟物资信息；技术更新后推荐使用的新产品。所有产品必须满足合格产品供应商目录及选用范围要求。

    （2） 物资基础数据库的数据信息应该确保准确翔实，有足够的相关信息描述具体物资，如产品基本属性、物理属性和环境参数，尺寸图、外形图、系列规格表等辅助信息。

    （3） 系统平台应该提供友好的用户界面，提供先进快捷的查询机制和查询方式，便于用户检索和下载相关信息。

    （4） 系统应该是动态更新的，数据增补及时并遵循相关要求，符合质量标准化或其他要求。

2.2  系统平台选择

    为建立本系统，通过大量的分析调研工作，最终选择PTC公司的Windchill PartsLink软件来实施物资基础数据库管理系统，Partsling系统包括两大内容：PartsLink用来完成应用系统的展示和网络应用，CounterPart用来进行分类、属性和数据的相关操作和发布。对于系统平台的选择，主要基于如下考虑。

    （1） Windchill PartsLink系统是成熟的商品化软件平台，可以减少大量的软件开发时间，能使实施后的应用系统尽快投入产品研制生产过程。

    （2） Windchill PartsLink系统的体系架构完全基于WEB方式，便于集中实施和维护。

    （3）具备高效搜索功能，可使用户按参数、自由格式、部件号码或图形分层结构进行搜索以获得产品信息。

    （4） 具有内置测量功能的嵌入式3维可视化插件。

    （5） 功能强大的统计软件包，可按照部件、类或客户进行分类操作跟踪。

    （6） PTC公司的Windchill PartsLink软件是考察的几个软件中功能、可扩展性最强的，便于与其他系统进行应用集成和数据交换。

    PartsLink平台也有其局限性：它是基于非关系型数据库技术开发的，不同于关系型数据库，不善于组织多表的链接；另一方面由于PartsLink应用与数据文件建立在同一个OS平台上，不能分离，这与主流的三层配置有矛盾；其次在CounterPart中也没有专用的数据备份与恢复功能，需要人工处理。

2.3  分类结构设计

2.3.1  分类原则

    在分类原则的确认上，按照不同的物资特点，参考国标、部标、院标等相关标准，结合本单位物资选用特点和规范，确定了本系统的分类原则。

2.3.2  分类结构的建立

    该系统平台对于数据的组织是基于树形分类结构的多文档关联方式，所以建立分类树，完善树形数据组织结构是建立整个系统的第一项重要内容。

    物资基础数据库将包括大量的基础物资信息，作为管理需要和软件查询需要，都必须有一个好的分类体系来对所有物资信息进行组织和管理。好的分类结构树将有利于数据的管理和组织，同时便于用户按照分类层次递进的查找所需信息。

    依据上述分类原则，并且根据本单位物资选用的具体情况，将物资分成三大类作为软件显示、查找的第一层界面，即分类树的根节点。其分类如下：(1)电子元器件(2)机电产品(3)金属材料（包括黑色、有色、稀贵金属材料）

图1 主界面分类根节点

2.4  属性设计

    在项目的整个实施过程中，分类结构树的建立和对应分类结构树设置每层分类节点的属性是项目实施的关键。分类结构是建立整个物资基础数据库的基础和框架，其重要性和实施过程在前面已有描述。下面着重介绍每层分类节点的属性设置，这是项目实施的关键步骤。所有针对属性的操作和规范是整个项目实施过程中最具技术含量的阶段，完成这项工作既需要物资专业人员对于物资特性的准确把握，又需要系统管理者很好的用系统来反映不同物资属性和同类物资属性的提升与归并。

    属性字段的设置是该项目实施的重中之重，属性字段既是描述某项物资的基本信息，又是进行参数化查询的基础和根本。在本系统中所有参数化查询的条件和可选择项，其来源都是最初的属性设置。

    属性字段设置的完整性，经济合理性，规范性和稳定性直接关系到本系统的可用性，可维护性，可集成性。它直接影响到目标的实现和后续的数据采集工作流程和工作量。

2.4.1 属性设计原则

    控制性设计要明确以下几条原则，才能在分类树建立的基础上很好完成属性设置，减少系统实施中的颠覆性设计风险。属性设计满足系统目标的需求。

    在这次系统实施中，作为属性设计者应始终关注系统的最终设计人员用户需求和使用方式，明确提供实用属性数据。

（1） 属性完整性——对目标需求是充分的。

（2） 经济合理性——在完整性和成本之间平衡。

（3） 属性描述的规范性。

    对于确定分类属性在命名、编码、度量单位等方面应当遵循简明统一的规则，并在项目实施过程中形成相应的系统文档。

（1） 属性的稳定性——相对长的稳定周期。

（2）  属性设计参照标准——遵从国家和企业标准。

    在实际形成属性前，应当结合现有数据整理经验和未来数据识别的实用性。在初步数据收集后，经过几轮反复筛选，最终确定对属性的裁减归并，并形成属性集。属性集是将所有规范属性存储在特定位置，是系统中用于属性管理的一种数据组织形式，便于全系统的开发和管理。

2.4.2 属性设计及描述

    属性产生和选取的基础是分类结构树。根据分类树的层次结构，确定顶层的公有属性，然后沿着分类节点搜索至底层的特殊属性进行归并抽象，从而完成属性提取和设置。在最初的设计规划中，一个属性包括以下几个描述：属性名称、属性类型、中文描述、计量单位、表示示例。

    对于每个属性的取舍，要以清楚描述某类或某个物资为基准原则，强调完整性；同时也要兼顾考虑属性数据的实用性、可获得性。

2.4.3 属性集（数据字典）设计

    在每一个以分类为基础的属性收集完成后，最重要的工作就是属性归并整理即属性集（数据字典）设计。属性集中所有属性的规则组合可以完整描述某类物资的基本信息、技术参数信息、环境条件信息及其他信息。在属性提取和制作规范上，采用专门的属性收集表。

    整个属性集的属性分类管理是基于属性本身的物理特性，尽量避免受物资分类的影响。在属性的分类及命名上，更多的考虑是如何保证属性的唯一性、规范性而且便于查找和分配。

    在CounterPart中产生了分类结构树后，对应每一层的属性分配，都是从设计好的属性集去选择。底层类的属性，除了本层的特殊属性外，还有由分类父节点继承下来的公有属性。

图2 开槽沉头螺钉部分属性示例

2.4.4 附件属性及实现方案

    属性按照其数据类型，可以分为结构化属性和非结构化属性。对应查询方式，就有参数化查询和附件浏览两种方式。本系统中所描述的附件属性就是指非结构化属性即产品的说明性文档，如：产品图片、详细规范、厂家手册、产品目录等。

    对于附件中的图片，有两种用途：一是分类的标识，出现在最初的查询界面中来标识类别；一是作为某一具体物资的辅助信息。在CounterPart中，有不同的整理方式。

    参数化查询得到的产品结果可以下载为可编辑的.TXT等格式。产品对应的附件格式可以覆盖多种，如：.DOC，.XLS，.PDF以及其他的3D模型，最终用户下载后，可以根据不同的附件格式在本机采用不同的软件去编辑和修改。

    附件的收集和整理分为两步：第一步是将附件按照文件类型进行分类；第二步是根据物资分类对附件进行命名和导入。

图3 产品详细信息和附件

3  项目实施总结

3.1  项目的前期准备

    在项目的启动之前，召集相关供应商代表进行项目宣传和策划。通过各种方式和途径收集各种资料反馈，为物资基础数据库的建立做好了相关信息储备。

3.2  项目的快速启动阶段

    项目快速启动阶段，迅速确认整个项目的实施计划、组织机构、关键节点、实施路线，成立项目实施指导委员会及项目实施小组，明确相关职责和协调机制。编写《物资基础数据库数据准备计划》，并确认负责人和关键节点。PTC实施工程师对项目组成员进行了相关专业知识培训，使成员对Partslink和
    CounterPart软件初步了解，熟悉操作，对指导实际的数据整理和导入起到很好的推动作用。项目组建立了6000条以上数据的可演示系统，达到了预期计划目标。

3.3  项目的增补阶段

    （1）实施的同时不断深化需求，项目组在概要设计的基础上细化功能，确认模块，最终形成《物资基础数据库的详细设计报告》。

    （2）从粗放的接收数据，分散的整理数据，项目组不断摸索和探讨规范高效的数据整理模式，并提升前期工作中的经验教训，形成一套《物资基础数据库数据采集规范》。

    （3）用户需求和多方意见汇总，是项目实施过程中一直遵循的工作模式。积极邀请相关人员，进行现场演示和实际操作，并以问卷形式记录各种针对性意见和建议。

3.4  项目测试运行阶段

    内部测试与外部评审相结合，是项目组工作模式的又一体现。一方面从软件工程的角度出发，项目组对现有系统按照《系统测试大纲》进行自测和调整；另一方面体现用户为核心的软件开发和实施准则，结合相关人员在初审过程中提供的反馈意见，进行很好的总结。通过上述的设计初审和内部自测，项目组针对暴露的问题和相关建议，对系统进行完善，从而进一步提高了系统的准确性和实用性。

3.5  项目完成情况

    Windchill PartsLink系统是用于产品数据管理的平台软件，在此次实施过程中，将其创造性的运用到物资基础数据库的建立上。在分类结构设计和属性设计中，采用多种方法使实际需求、参数设置、数据
    收集整理及软件功能做最优结合，取得了很好效果。

    整个项目完成的内容包括系统和文档两大部份。

    系统是基于PTC公司PartsLink平台下的物资基础数据库（第一期）。该系统现有国内元器件、机电产品、金属材料三大类共计41159条数据，包含可供参数化查询的属性共计400多个，可供浏览的各种附件635个。系统提供强大而快捷的查询方式，具有查询结果导出，附件查阅和下载，同类产品比较、相关信息统计等功能。

    完成的相关文档包括：项目工作说明书、实施计划等管理文档共19份；《PartsLink系统安装配置报告》；《物资基础数据库详细设计报告》；《物资基础数据库分类体系及属性集》；《物资基础数据库填写规范》；《物资基础数据库系统测试大纲》；《物资基础数据库系统测试报告》；《物资基础数据库系统维护手册》；《物资基础数据库使用手册》；《物资基础数据库快速入门指导》；《物资基础数据库项目总结报告》。

4  项目实施经验总结

4.1  软件界面定制功能的熟练掌握，个性化开发程度提高

    项目组可以根据用户反馈意见和具体数据信息，灵活选择系统的显示模式，在传统的分层结构树或由文字和图片组成的浏览结构中任意选择，确认最优的显示模式，选择显示参数查询的属性数量，查询结果的最大显示数量，属性查询应该优先显示顺序等。

4.2  提高分类结构建立和属性设置合理化，完成同名属性设置和数据拆分

    CounterPart是系统中搭建分类体系、规范属性、导入数据的重要工具。项目组成员通过接受PTC专业培训，查阅系统文档，并在实际操作中演练提高，很好的掌握了系统的使用。

    项目组成员通过主动实践，发现了部分系统漏洞和不足，积累操作技巧并积极运用到实际数据拆分和整理。对于分类体系如何构建，如何增减，如何改变，有了清晰地认识和实际处理能力。

    属性命名的唯一性与多样性，是项目组的一个发现。根据PTC工程师的指导性建议，全系统的属性命名必须唯一，这给项目组在最初的属性设置过程中增加相当难度。

    项目组实验后发现，通过区分目录和别名，两个同名不同类型和单位体系的属性可以共存在系统中，从而丰富了属性设置自由度，保留数值查询的优势，提高了用户的查询速度。这一功能的掌握和确认，为属性的唯一性和多样性提供了很好的平衡点，使系统设计更具人性化，属性设置更接近习惯性方式。

    项目组成员利用CounterPart中的范围值属性，很好的解决了阻容型数据的无限扩张和数量级的无谓激增，对于减少冗余数据，提高数据实用性有巨大作用。

4.3  完成Pro/ENGINEER模型在系统中的实现，各种附件信息的显示实现自如

    每条数据属性的设置，最初出发点是提供更多的可查询字段，但是在对属性进行提取的时候，不可避免地要破坏数据本身的连续性和完整性。附件属性就是本系统中每条数据信息的重要补充，CounterPart提供了很好的附件属性设置功能。

    项目组通过与PTC公司的积极反馈和沟通，寻找到了很好的切入点和解决方案，为附件属性的实现打下了基础，并且利用PTC的相关产品，很好的完成了Pro/ENGINEER模型在物资基础数据库的实现；为物资基础数据库作为PDM等其他系统的前端信息支撑和数据接口、集成等打下良好基础。

    目前，项目组已经可以完成不同类型附件属性的添加，同一类型多个附件的添加等等。最重要的是，根据系统现在的汉化程度和命名要求，项目组已经形成了完成附件采集和命名规范，为更多信息的补充提供很好的施展平台，为后期的附件补充提供了明确的可操作程序和方案。

图4 Pro/ENGINEER模型的浏览和实现

4.4  良好的沟通机制和先进的软件工程模式，使实际需求与软件实现紧密相关

    边设计边实施，意见征集与系统改善并行是项目实施过程中遵循的一个原则。项目组建立一种多方沟通的机制。项目组内部物资专业人员与计算机人员、项目组与最终用户包括管理、设计、物资等人员、项目组与产品供应商、项目组与技术支持方包括PTC公司及信息化和相关领域专家等，项目组都采取了不同的沟通机制和良好的反馈机制。

    在整个项目实施中，按照项目管理的相关要求，确认组织机构，计划节点、文档控制等。在沟通方式上，根据不同的沟通对象，采用不同的沟通方式如现场实施指导，电话咨询，Email交流，函件往来，问卷调查等。对于最终用户，采用多种形式获取最广泛的用户反馈；对于PTC公司，既保证获取足够的技术支持，又有效的利用其现场实施时间，保证关键节点的完成；对于产品供应商，利用多种途径尽最大可能的收集相关原始资料和信息。

4.5  各种人员的积极参与和专业培训，完成知识转移，锻炼一支具有实施经验的专业团队

    整个项目实施过程中，项目组成员都积极参与到相关环节和过程中。除了培训和知识转移，项目组成员还主动学习相关知识和帮助文档，发现软件的最优功能实现，保证软件功能的最大可能利用。

    整个项目实施过程中，各专业人员分工明确，合作密切，对各个环节充分考虑和论证。每位成员不仅很好的完成了本专业分工内的工作，还积极协助其他成员工作，对所有的工作流程和工作方式有很好的了解。整个项目实施完成，每位成员在本专业领域和其他领域都有了很大提高，对于PartsLink和CounterPart的实际应用有了相当认识，可以保证工作的连续性开展，并且锻炼一支具有一定实施经验的专业团队。

4.6  各种技术、操作文档的形成，为后续工作和相关项目开发提供借鉴经验

    在整个项目的实施过程中，项目组对所有文档进行了可控管理。从软件工程的角度出发，项目组还编制了相关技术性文档：《物资基础数据库实施方案报告》、《物资基础数据库详细设计报告》、《物资基础数据库项目总结报告》、《系统用户手册》、《系统维护手册》等重要文档。其中《系统维护手册》是一个指导相关团队进行PartsLink项目全流程操作的重要参考。

    《系统维护手册》从数据来源、数据获取途径、数据获取方式、数据收集规范、数据审查流程、数据拆分和整理规范、原始数据到软件的良好接口，分类和属性的管理、最终数据的导入，发布过程和方法，数据的增补、维护和备份，多类型数据的管理等多方面进行了详细解释。《系统维护手册》必将为系统的后续发展和同类项目实施提供样本和参考，从而不必考虑由于人员变化引起的系统终止，保持了项目实施的完整性，提高了系统运行和维护的连续性。

5 进一步要开展的工作

5.1  按照系统维护手册及相关流程，继续对数据库进行量的扩充

    在系统维护手册中，详细描述了数据来源到数据整理发布的全部流程。项目组将会把按照既定流程，多方面收集数据，高效准确的整理数据，简单快速的导入数据，完整翔实的发布数据作为后续工作的重点。只有不断对原有数据进行优化和替换，将新数据及时更新和补充才能真正体现物资基础数据库作为物资基础信息资源集合的意义。

    既要在原有分类体系结构下丰富数据，又要将分类推向其他领域，扩大数据的收集范围，尽可能涵盖更多数据，全面整合各种物资信息，将是项目组的长期工作目标。

5.2  系统的推广和实施的进一步应用

    现有的物资信息是其他信息系统的良好基础。其他信息系统对物资信息的利用可以把物资基础数据库的数据共享作为基础，从而发挥信息流的重要作用。另一个方面就是利用物资基础数据作为一种基础性信息资源在其行业范围内的通用性和稳定性，将物资基础数据库在更大范围内实现资源共享。

6 结束语

    通过应用Windchill PartsLink建立物资基础数据库，深刻体会到：用户需求的充分调研和不断深化，应用软件的正确选择和深度开发，项目管理与软件工程模式的有效结合，专业协作的实施团队是本项目取得初步成果的关键。