1 引言

    建立一個集團化跨地域的數字化產品開發(fā)協作環(huán)境和可重用企業(yè)知識庫的技術管理平臺，通過有效的產品開發(fā)過程管理和產品信息管理，縮短產品設計周期，提高設計質量，提高新產品開發(fā)過程中集團化跨地域各部門之間協作的效率，提高集團各部門之間信息傳遞的準確性和真實性，提高產品系列化、零部件通用化和標準化，降低產品成本，保證產品開發(fā)的效率、質量，為生產制造提供準確的數據，是企業(yè)實施信息化戰(zhàn)略的重要目標。

    企業(yè)在產品開發(fā)過程中必然要使用CAD軟件進行產品的數字化設計，使用CAPP軟件進行工藝設計，使用Office軟件編制研發(fā)項目的各類文檔，使用Project軟件編制新品研發(fā)項目計劃，使用PLM軟件對研發(fā)全過程進行管理，使用ERP軟件對銷售生產過程進行管理。但如何實現這些應用軟件的集成，如何提供正確的產品數據，如何解決應用軟件之間的數據共享，如何才能提供唯一的數據源，如何最好建立起企業(yè)產品信息集成架構平臺，卻是擺在企業(yè)面前必須認真考慮和解決的問題。

    通過對信息系統(tǒng)集成架構及關鍵技術的分析和探索，找到一條適合XX集團的應用集成的發(fā)展道路，并經過基于Extech PLM系統(tǒng)的項目實施，建立起了一個以PLM為核心并包括各個應用軟件集成在內的、集團化跨地域統(tǒng)一的產品研發(fā)管理系統(tǒng)平臺，實現了以PLM為核心的企業(yè)集團化跨地域的應用集成，滿足了集團對產品數據信息整合共享，研發(fā)流程集中管控的管理要求。

2 實現集成架構的主要關鍵技術分析

    信息集成的理論基礎實際上是工程思想和系統(tǒng)思想的結合，企業(yè)對先進信息技術的應用，關鍵在于要實現設計信息、制造信息、管理信息的有效整合。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，跨地域研發(fā)格局形成，應用規(guī)模的擴大，在研發(fā)部門使用的軟件越來越多，目前包括三維設計軟件Inventor、二維設計軟件AutoCAD、工藝設計軟件CAPP，辦公軟件Office，項目管理軟件Project，PDF制作軟件，即時通訊軟件RTX，ERP軟件，并且所有這些軟件的應用幾乎都是相互關聯的，其中尤其還面臨三維CAD、二維CAD、CAPP、PLM的之間的應用集成最大的難題。

    要解決不同廠家這些軟件的集成問題，需要通過PLM來構建應用集成架構平臺。所謂集成架構平臺，可以理解為向企業(yè)提供集成的基礎結構和支持工具的軟件系統(tǒng)，通過它可降低軟件應用集成的復雜程度，提供系統(tǒng)的開放性和標準化，使用該平臺既能保護企業(yè)已有的投資，又能快速引進新的應用，降低對企業(yè)系統(tǒng)的維護和技術支持費用，實現集團化跨地域的對企業(yè)使用的各種軟件所產生的數據和文檔進行有效管理和軟件之間的信息共享和應用集成。

    Extech PLM系統(tǒng)平臺建立在一組公共的體系結構層和技術層上，而這些層設計為配合工作都通過了相應的測試，以確保數據無縫地流動并共享；同時建立在行業(yè)標準上的系統(tǒng)完全基于Internet，可讓全球各地的用戶輕松訪問完整的數字化產品數據，這些先進的技術架構為XX集團跨地域的應用集成部署提供了堅實的基礎。

    為實現應用集成，一些關鍵技術的采用是不可或缺的，下面對在企業(yè)級的PLM系統(tǒng)集成中主要采用的關鍵技術進行研究分析。

2.1 面向對象的集成技術

    面向對象的開發(fā)說它是一種程序設計方法，還不如說它是一種思維方式，其最大優(yōu)點可以幫助我們清楚地表達抽象概念、互相交流和信息通信，使用對象作為系統(tǒng)的概念進行建模，并可以將對象的行為和方法進行封裝，增強軟件的可重用性。

    采用面向對象的建模方式，將徹底解決企業(yè)個性化需求與標準軟件的矛盾系統(tǒng)完全采用面向對象的建模方式，提供管理對象、管理對象的關系、管理對象的功能和界面對象完整建模，保證了管理范圍隨需而變，解決管理系統(tǒng)在滿足個性化需求的同時帶來系統(tǒng)升級困難的問題。

2.2 Web service技術

    Web service技術是一個平臺獨立的，松耦合的，自包含的、易部署的web的應用程序，可使用開放的XML標準來描述、發(fā)布、發(fā)現、協調和配置這些應用程序。它能使運行在不同機器上的不同應用無須借助附加的、專門的第三方軟件或硬件，就可相互交換數據或集成。

    Web Service技術可為企業(yè)內部、企業(yè)之間的業(yè)務流程集成提供了一個通用機制。在依據Web Service規(guī)范實施的各個應用系統(tǒng)之間，相互交換數據時與各應用的開發(fā)語言、系統(tǒng)平臺以及硬件無關。同時應用Web Service技術可有效減少應用接口的花費，減輕項目實施風險。這些特性使得Web service成為比較理想的管理系統(tǒng)集成技術。

2.3 Internet/Intranet集成技術

    Internet跨平臺的特點與開發(fā)性使其得到廣泛的應用與發(fā)展，如今企業(yè)越來越多的應用需要通過Intranet技術來實現企業(yè)的信息傳輸與處理，特別是在Web應用中嵌入ActiveX、Java及數據庫技術，由于PLM要考慮到產品開發(fā)過程跨地域分布特性、多應用主體參與以及多應用領域集成等要求，因此通過Internet/Intranet技術架構本協同工作集成平臺已成為企業(yè)采用Intranet技術來實現內部信息的集成應用的必然選擇。

2.4 基于XML集成技術

    隨著信息技術應用的發(fā)展，XML技術已被廣泛應用到數據集成領域。XML（可擴展性標記語言）這一作為世界通用的開發(fā)環(huán)境語言，目前已經成為Web上重要的信息發(fā)布標準和表示技術之一，越來越多的應用之間通過XML技術進行交換，以XML為通用協議保證應用無限擴展確保系統(tǒng)跨平臺、跨地域的數據交換和應用集成，為應用系統(tǒng)的發(fā)展做了最充分的準備。

    XML具有如下特點：結構清楚、語意明確、交互性好、易于處理、平臺獨立性等。使用XML不僅可以指定關系數據結構，也可以將非關系數據表示成為結構，如文檔結構等，也可以將不同的元素合成為其他元素。XML可以配置適合當前解決方案的文件格式，也可以將XML中的數據標記為可配置的文本格式，它將用戶界面和結構數據相分離，XML使用諸如“擴展樣式(XSL)”和層疊樣式表等來表示瀏覽器中的數據，XML將數據從表示和處理中分離出來，可以將如BOM結構的數據來源轉換為中間層上的XML，當XML到達到用戶系統(tǒng)中時，可以將該XML進行編輯、處理和表示。因此XML可以輕而易舉的合并不同來源的數據，便于信息的高度集成。

3 XX集團PLM應用集成的具體實現方法

    集團化跨地域應用集成實現是通過實施PLM系統(tǒng)來搭建集成架構，通過一系列的技術和規(guī)范將基于各種不同平臺、用不同方案建立的異構應用進行集成。通過PLM平臺來完成聯系橫貫整個企業(yè)的異構系統(tǒng)、應用，從而建立起集團單一數據源，完成在企業(yè)內部的各應用系統(tǒng)間無縫地共享和交換數據的需要。下面對XX集團以PLM為核心的應用集成的主要實現方法加以介紹。

3.1 集團化跨地域的應用集成部署

    XX集團跨地域的布局范圍包括貴陽、上海、蘇州、杭州、北京等地，目前各地之間通過是租用電信2M專線進行連接，考慮到PLM系統(tǒng)均需要在這幾個地方開展應用，經過前期對應用架構部署的認真研究分析和實驗設計，決定采用數據庫集中部署在貴陽，各地文件服務和應用服務各地分布式部署的架構模式（見圖1）。這種部署解決了因2M帶寬不足對文件傳遞的問題，滿足了XX集團集團化跨地域的開展協同工作、信息共享、標準統(tǒng)一的應用集成需求，并且這種應用集成架構模式還滿足可擴展性、安全性等基本要求。

圖1 XX集團PLM系統(tǒng)部署示意

3.2 集團化統(tǒng)一應用環(huán)境集成平臺

    PLM本質是以信息換時間和空間，從而達到降低成本，提高效益的目的。要實現這個目標就必須在集團內以PLM系統(tǒng)為核心構建統(tǒng)一的基礎環(huán)境應用集成平臺，建立集團單一的數據源。PLM系統(tǒng)提供了與國內外主流設計工具的集成以保證數據源頭的準確；提供與CAPP、ERP、MES等管理系統(tǒng)的集成，從而打通了從設計到工藝再到制造的信息流，實現設計與工藝、生產準備、采購同步或并行工作，提高數據質量、縮短生產準備時間，最大限度地利用不同系統(tǒng)優(yōu)勢、不同地域資源優(yōu)勢，實現系統(tǒng)的高效率、低成本運作。

圖2 XX集團應用環(huán)境集成框架

    在應用環(huán)境集成的基礎上再構建統(tǒng)一的應用環(huán)境規(guī)范，實現了集團統(tǒng)一的組織機構與用戶信息管理、統(tǒng)一的消息管理、統(tǒng)一的編碼管理、統(tǒng)一的工作流任務管理、統(tǒng)一搜索引擎管理。

    集團化統(tǒng)一組織機構與用戶信息平臺：

    通過數據庫統(tǒng)一數據平臺同步組織集團內部各部門與用戶人員信息，實現了單點登錄，統(tǒng)一權限管理；系統(tǒng)提供統(tǒng)一目錄管理和訪問服務，為用戶對各業(yè)務系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的信息訪問服務。

    集團化統(tǒng)一消息平臺：

    通過PLM與即時通信軟件RTX的集成，實現了集團化應用信息系統(tǒng)間、應用系統(tǒng)與客戶端用戶之間的實時的消息通知，包括協同過程中產生的消息傳遞及消息通知、新任務提醒等，并系統(tǒng)將通過消息平臺對集團化用戶進行主動消息推送。

    集團化統(tǒng)一編碼管理平臺：

    在貴陽總部設置一個統(tǒng)一的編碼數據庫，定義了各個地方所有的編碼規(guī)則，各個地方人員統(tǒng)一調用該編碼規(guī)則庫生產數據。各地使用者都可以通過統(tǒng)一編碼管理服務器申請編碼，系統(tǒng)會自動保證編碼在集團化應用的唯一性。

    集團化統(tǒng)一工作流平臺：

    我們對XX集團的產品研發(fā)流程進行統(tǒng)一的梳理和優(yōu)化，在PLM系統(tǒng)中提供了集團化統(tǒng)一的工作流引擎，對優(yōu)化后的流程進行了固化，實現了跨系統(tǒng)、跨地域、跨部門的業(yè)務流程整合、流程審批和監(jiān)控管理。

    集團化統(tǒng)一搜索引擎平臺：

    實現了對應用系統(tǒng)結構化數據與非結構化數據以及信息的搜索和權限控制，提供對系統(tǒng)進行自定義配置。

3.3 面對對象的數據組織

    PLM系統(tǒng)中通過主要兩種類型的對象對企業(yè)產品研制過程中涉及到相關的工程數據進行抽象：Part（零件對象）和Document（文檔對象）。

    Part對象是對產品、部件、零件、標準件、電子元器件、材料等的抽象，每個Part對象不僅定義有公共的屬性，如產品代號、產品型號、零（部）件圖號、名稱、版本號、數量、材料、類型（自制件、外購件）等等；每個Part子對象還定義有自己專有的屬性，如對于剛性插針定義對象長度、前端外徑、尾端外徑、尾端內徑等屬于自己的專有的屬性。

    Document對象包括在產品全生命周期過程中產生的通過Office軟件產生的文檔如研制任務書、實施方案、設計開發(fā)計劃、詳細規(guī)范、研制總結報告等，通過CAD軟件產生的文檔如三維模型、二維工程圖、技術通知單等，通過CAPP產生的文檔如裝配工藝、零件工藝、材料消耗定額等。

    當用戶通過各種應用軟件（如CAD）創(chuàng)建Part（零件對象）和Document（文檔對象）時，系統(tǒng)會通過集成菜單在PLM中自動對Part（零件對象）和Document（文檔對象）進行關聯，并且系統(tǒng)自動對這兩類關聯的生命周期進行同步操作，以保持一致。

3.4 集團化統(tǒng)一編碼

    在企業(yè)生產中出現的很多問題，比如物料管理混亂、成本過高、生產周期過長等都與零部件數量過多、零部件編碼不正確有關。比如常見的一物多碼，一碼多物等。要解決這些問題就必要要有企業(yè)級的統(tǒng)一編碼系統(tǒng)，同時采用符合產品系統(tǒng)列化、組合化、模塊化管理的科學的編碼體系，而不是傳統(tǒng)的隸屬制編碼。

    根據XX集團的實際情況，我們在系統(tǒng)中采用了平行編碼方法，一組編碼規(guī)則由分類碼、識別碼和視圖碼組成。在建立了較完善的編碼體系的同時也建立了完善的編碼申請、使用流程。

 
圖3 XX集團統(tǒng)一編碼

3.5 PLM與三維CAD軟件的應用集成

    在PLM與各應用軟件的集成中，PLM系統(tǒng)與三維CAD軟件集成的難度最大，因此PLM與三維CAD軟件的應用集成是PLM研究和實施及開發(fā)的重點內容。

    PLM與三維CAD軟件的集成目前主要有封裝模式、接口模式、緊密集成這三種方式。緊密集成模式一種是最好的集成方式，PLM與三維CAD之間不僅可以共享數據，還可實現相互調用有關服務，執(zhí)行相關操作，包括面向應用的數據、特征的數據進行全自動的雙向交換功能，真正實現設計與管理一體化。但這種實現方式僅掌握在國外擁有高端三維CAD的PLM廠商手中，價格昂貴，也不對外開放，因此這種方式對我公司目前暫時無法實現。

    對于封裝模式，可實現從三維CAD里獲取如名稱、圖號、設計人員、設計時間、路徑等信息，由于這種模式相對容易開發(fā)、實現簡單，為大多PLM集成所采用。但是這種模式卻存在PLM中的產品結構樹與CAD中BOM數據不完全對應、內部沒有直接關聯、在CAD中設計中已填入的一些參數還需要在進入PLM時還需要重新填寫等問題，因此這種模式對航天電器不應采納。

    對于接口模式，不僅PLM可自動獲取三維CAD中的數據，而且還解決了從三維CAD中的裝配樹BOM中自動獲取零部件的描述信息及結構信息，形成PLM中的設計BOM信息，并且載入PLM庫時自動獲取相關信息，而無需再次填寫重復的信息，但這種模式需要PLM軟件公司大量開發(fā)才能實現。

    因此從以上三種集成方式，我公司采用了接口模式來實現應用集成是最可行的方式，并最終通過實施和軟件開發(fā)實現了PLM與三維CAD軟件的應用集成。

    對三維模型，只要指定其產品或部件的裝配文件，系統(tǒng)自動逐級搜索下級零部件對應的文件，提取三維CAD模型中的文件屬性和裝配關系信息，生成零部件對象和產品結構，如果是系列件，自動生成零部件族和參數表。同時PLM自動將三維模型和二維工程圖紙文件保存到數據庫中，與零部件對象相關聯。

    在實施過程中更強調數據源頭的重要性，保障數據源頭的質量，而通過技術手段實現數據信息的自動傳遞和集成。為此，我們提出“從繪圖開始保證數據源頭的準確性”的管理理念，從設計開始，就盡可能做到數據的準確一致，從而減少由于后續(xù)數據維護所帶來的出錯情況，也可以減少后續(xù)數據維護的工作量。

    圖4是經實施后設計人員在三維設計中，PLM與三維CAD應用集成的實例。

圖4 三維設計中通過集成應用特征參數化的查詢界面找到所需的標準件模型

3.6 PLM與其它軟件的應用集成

    PLM除與三維CAD軟件進行應用集成外，PLM還需要實現與包括二維CAD、CAPP、Office、MES、ERP等軟件進行應用集成。與三維CAD集成相類似的是也需要對進行應用集成的軟件所用到的每一個對象進行標準規(guī)范定義，對每一對象的屬性都進行集成環(huán)境參數的標準化定義，對每一對象所用到的模板進行標準規(guī)范的定義，由于在這方面應用集成技術比較成熟，因此只需通過較少開發(fā)就可實現。

    在PLM與ERP集成上，要還考慮到企業(yè)在貴陽、蘇州、上海存在三個獨立運行的ERP系統(tǒng)，還需要處理相同的零件在各個系統(tǒng)ERP系統(tǒng)中的編碼不一樣問題。通過分析比較，我們決定在數據集成的層面采用成熟可靠的中間數據表集成方式，在評審流程中進行觸發(fā)，利用webservice技術來推送數據，取得了比較良好的效果。

圖5 PLM與ERP的應用集成方式

4 結論

    通過對集成技術的不斷研究分析和探索，我們找到了一條適合XX集團的應用集成的發(fā)展道路，并通過PLM系統(tǒng)的實施建立了企業(yè)信息集成平臺，通過以PLM為核心的包含三維CAD、CAPP、OFFICE、ERP、MES等十余種不同數據模型的異構系統(tǒng)應用集成，解決了企業(yè)信息共享及數據傳遞中提供單一的據源和信息孤島難題，將“從繪圖開始保證數據源頭準確性”、“數出一處、全局共享”的管理理念落到實處，在研發(fā)上滿足了企業(yè)集團化跨地域的開展協同工作、信息共享、標準統(tǒng)一的應用集成需求，在XX集團企業(yè)信息化建設史上第一次實現了集團化跨地域的研發(fā)管理的集成應用。

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本文標題：PLM集團化跨地域應用集成的研究與實踐

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