1 前言
隨著中國經(jīng)濟持續(xù)多年蓬勃發(fā)展,工業(yè)4.0的新概念橫空出世,大量企業(yè)意識研發(fā)過程管理已經(jīng)成為一種競爭力,不變革就意味被淘汰,轉(zhuǎn)變思想,引進了先進的產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)。2015年中國已經(jīng)進入產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新、深化企業(yè)管理的發(fā)展新階段。
PLM(Product Lifecycle Management)是一個集成的、信息驅(qū)動的方法,涵蓋了從設(shè)計、制造、配置、維護、服務到最終報廢的產(chǎn)品生命周期的所有方面,是當前最為流行的產(chǎn)品生命周期管理方法論。PLM系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)過程管理的支撐性IT系統(tǒng),對產(chǎn)品研發(fā)過程中各類數(shù)據(jù)進行全生命周期的管理,可以有效實現(xiàn)設(shè)計更改中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)同步更改,有效支持產(chǎn)品設(shè)計過程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享,提高產(chǎn)品研發(fā)工作效率。
PLM在國內(nèi)發(fā)展迅速,在現(xiàn)有企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上搭建PLM服務器群集已成為當今發(fā)展趨勢。每一個企業(yè)都不是從零開始引進PLM系統(tǒng)重新部署內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),也就意味在企業(yè)需要在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上部署PLM系統(tǒng)。本文對企業(yè)內(nèi)部PLM系統(tǒng)服務器群集搭建方案進行重點研究。
2 PLM系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)
PLM系統(tǒng)的基本功能可分為兩個層次,一是基本的數(shù)據(jù)倉庫管理功能,二是建立在數(shù)據(jù)倉庫之上的應用。如下圖所示:
圖1 典型PLM系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)倉庫是建立在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上的,能對數(shù)量龐大的圖形、文本、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)進行分類、存檔等操作的一種數(shù)據(jù)管理技術(shù)。為對種類繁多、數(shù)量巨大的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行管理,PLM系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)倉庫的功能。
PLM系統(tǒng)具有對各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理功能,包括文檔管理、圖檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、生命周期與工作流管理、變更管理、項目管理、可視化管理、零部件分類管理、CAD集成、權(quán)限和配置管理、與其他信息系統(tǒng)集成等。
作為一個大型應用軟件系統(tǒng),PLM系統(tǒng)必然與企業(yè)內(nèi)其他IT系統(tǒng)和工具軟件進行集成。系統(tǒng)集成將不同用途的IT系統(tǒng)和工具有機聯(lián)結(jié)起來,可以更加充分的發(fā)揮IT系統(tǒng)的效能。
圖2 PLM系統(tǒng)集成功能
PLM系統(tǒng)提供開發(fā)環(huán)境功能,支持客戶化開發(fā),通過PLM系統(tǒng)提供的API,可以根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理業(yè)務要求,對PLM系統(tǒng)進行必要的客戶化開發(fā)工作。
從IT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看,PLM系統(tǒng)一般采用C/S結(jié)構(gòu)或B/S結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)倉庫和各種應用管理程序在服務器上,客戶端用戶通過登錄服務器應用PLM系統(tǒng)。PLM系統(tǒng)支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通訊協(xié)議,以支持本地和異地產(chǎn)品研發(fā)工作。
3 PLM系統(tǒng)基本架構(gòu)理論評估
PLM系統(tǒng)定位為企業(yè)級的產(chǎn)品生命周期平臺,支持現(xiàn)有應用(文檔管理與CAD數(shù)據(jù)管理)外,還要支持產(chǎn)品BOM管理、產(chǎn)品配置變更管理、工藝流程管理、需求管理、項目管理、知識信息庫、信息導航、軟件開發(fā)及代碼管理等。意味著PLM服務器需要具備可擴展、高可靠性,具有良好的容錯性能,并要考慮企業(yè)未來5年內(nèi)隨著業(yè)務的推廣與深入用戶增長人數(shù)。評估后的數(shù)據(jù)作為PLM服務器群集規(guī)模搭建的依據(jù)。
當前行業(yè)上以并發(fā)連接數(shù)和并發(fā)用戶數(shù)評估PLM系統(tǒng)壓力。并發(fā)連接數(shù)指的是客戶端向服務器發(fā)起請求,并建立了TCP連接。每秒鐘服務器鏈接的總TCP數(shù)量;并發(fā)用戶數(shù)是在同一時刻與服務器進行了交互的在線用戶數(shù)量,體現(xiàn)服務器Web性能。這里以PTC 的PLM為例。PTC的Hardware Sizing Guidelines 文檔中給出Windchill 10.1系統(tǒng)的并發(fā)用戶數(shù)需求計算方法:
●活躍的CAD用戶數(shù):Y=0.3×W
●活躍的非CAD用戶數(shù):Z=0.2×X
●并發(fā)用戶數(shù):A=3×Y+Z
其中,Y——活躍的CAD用戶數(shù);W——所有CAD用戶數(shù);Z——活躍的非CAD用戶數(shù); X——系統(tǒng)用戶數(shù)量;A——并發(fā)用戶數(shù);
如某企業(yè)PLM用戶人數(shù)為10000進行計算:
系統(tǒng)用戶數(shù)量X=10000;所有CAD用戶數(shù)W=1600,其中活躍的非CAD用戶數(shù)Z=3000;
并發(fā)用戶數(shù):A = 3×Y+Z=3×0.3×W+0.2×X=3440
以上計算是采用PTC PLM基本架構(gòu)的硬件評估,A>=2000,需要采用雙機熱備方案。
4 PLM服務器集群部署方案
PLM系統(tǒng)一般采用三層體系結(jié)構(gòu),這樣可以確保系統(tǒng)應用程序動態(tài)傳輸更新,以Web瀏覽器作為客戶端訪問入口便于用戶操作使用,三層架構(gòu)支持動態(tài)負載平衡,提高系統(tǒng)可靠性,便于硬件更改管理。
客戶端:用戶創(chuàng)建、讀取或更新數(shù)據(jù)的圖形界面。
服務器端:基于業(yè)務邏輯的進程數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫端:數(shù)據(jù)存儲與維護。
考慮企業(yè)PLM系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能停機,需要采用群集(雙機熱備)部署方案,采用兩臺或多臺服務器+磁盤陣列柜,構(gòu)成數(shù)據(jù)庫故障轉(zhuǎn)移群集,以證企業(yè)服務不中斷,當提供服務器的Master主機宕機或因其他原因不能連接時,Slave備份會及時在線接替服務,客戶端不會察覺到服務中斷。
圖3 PLM服務器集群部署方案
負載均衡器:具有負載均衡、應用交換、會話交換、狀態(tài)監(jiān)控、智能網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、通用持續(xù)性、響應錯誤處理、IPv6網(wǎng)關(guān)、高級路由、智能端口鏡像、SSL加速、智能HTTP壓縮、TCP優(yōu)化、內(nèi)容緩沖、內(nèi)容轉(zhuǎn)換、連接加速、高速緩存、Cookie加密、選擇性內(nèi)容加密、應用攻擊過濾、拒絕服務(DoS)攻擊和SYN Flood保護、防火墻包過濾、包消毒等功能。
Master/Slave服務器:使用2臺應用服務器群集實現(xiàn)負載均衡,安裝PLM前端應用,支撐大量并發(fā)請求,如并發(fā)請求量過大,可增加多臺Slave服務器。
可視化工作站:對MCAD和ECAD進行可視化發(fā)布。
中間發(fā)布器:PLM系統(tǒng)與企業(yè)內(nèi)其他系統(tǒng)之間存在信息傳遞,先將PLM數(shù)據(jù)發(fā)布至中間發(fā)布器,再通過中間發(fā)布器與企業(yè)內(nèi)部其他系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
SAN(Storage Area Network,存儲局域網(wǎng)絡(luò))將存儲設(shè)備、連接設(shè)備和接口集成在一個高速網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)。SAN本身就是一個存儲網(wǎng)絡(luò),承擔了數(shù)據(jù)存儲任務,SAN網(wǎng)絡(luò)與LAN業(yè)務網(wǎng)絡(luò)相隔離,存儲數(shù)據(jù)流不會占用業(yè)務網(wǎng)絡(luò)帶寬。
DB服務器:安裝Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),搭建Oracle RAC。這里DB服務器采用采用雙機群集方式,保障在大數(shù)據(jù)量訪問和存儲過程中數(shù)據(jù)層的高可靠性能,如果不采用這種配置方式,當DB Server1出現(xiàn)宕機或損壞時,PLM系統(tǒng)平臺則需要在手動修復和恢復后方可繼續(xù)使用,期間用戶將無法在平臺上工作直至數(shù)據(jù)庫恢復。
磁盤陣列柜:企業(yè)級數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,通過FC交換設(shè)備加入SAN網(wǎng)絡(luò)。
5 總結(jié)
企業(yè)在沒有采用PLM系統(tǒng)之前,往往使用多個計算機系統(tǒng)管理不同種類的產(chǎn)品數(shù)據(jù),如以CAD系統(tǒng)為基礎(chǔ)的文檔圖紙管理系統(tǒng)、BOM管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)分散在多個系統(tǒng)中,造成系統(tǒng)間難以同步,數(shù)據(jù)更改難以管理,容易出現(xiàn)修改了BOM但沒有修改圖紙等問題;同時存在多個產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)入口,難以被研發(fā)工程師掌握和使用。
PLM系統(tǒng)部署需要因地制宜,針對每一個企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境單獨建設(shè)。PLM系統(tǒng)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理理論的支撐性IT系統(tǒng),除了部署系統(tǒng)本身,還需要掌握現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理方法。PLM系統(tǒng)蘊含了先進的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理思想、原理和方法,采用PLM系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面都會取得巨大收益。
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本文標題:基于PLM系統(tǒng)的服務器群集環(huán)境研究
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