引言

    為了充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的資源，企業(yè)呈現(xiàn)出分布化、集團(tuán)化和專業(yè)化的趨勢(shì)，以及異地設(shè)計(jì)與制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、虛擬企業(yè)等新的組織和合作方式，要求企業(yè)或其聯(lián)合體充分利用科技、資源(包括人力、物力)優(yōu)勢(shì)，形成超越空間約束、靠電子手段聯(lián)系、統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)運(yùn)行的經(jīng)營(yíng)實(shí)體。要實(shí)現(xiàn)在企業(yè)聯(lián)盟中快速、低成本、高質(zhì)量地開發(fā)產(chǎn)品，各個(gè)企業(yè)除了要有高素質(zhì)的員工和先進(jìn)的開發(fā)工具外，更需要有對(duì)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行合理規(guī)劃、管理和反饋控制的過程管理能力。這種能力是否能夠在產(chǎn)品全生命周期中得到體現(xiàn)，關(guān)鍵是要建立一個(gè)適合多個(gè)企業(yè)聯(lián)盟的虛擬集成產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。

    目前，以PDM系統(tǒng)為集成框架已經(jīng)成為CIMS應(yīng)用的一個(gè)方向，PDM集成框架能夠很好地支持企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，對(duì)各階段、各種活動(dòng)和各類應(yīng)用(包括設(shè)計(jì)、制造和經(jīng)營(yíng)管理)等進(jìn)行信息、應(yīng)用和過程的集成，能夠支持不同規(guī)模的企業(yè)和多種多樣的企業(yè)信息環(huán)境，適合在多廠商網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)上運(yùn)行應(yīng)用軟件，具有良好的可伸縮性。

    但在分布式企業(yè)PDM之間的信息集成與協(xié)作上，原有PDM集成框架技術(shù)和方法很難滿足要求。具體體現(xiàn)在：

    ①系統(tǒng)集成的耦合度由緊密集成趨向于松散集成；

    ②由于企業(yè)組織之間的利益制約、潛在的競(jìng)爭(zhēng)和系統(tǒng)安全性問題，故也不希望企業(yè)與企業(yè)的應(yīng)用之間的聯(lián)系過于緊密；

    ③目前流行的集成框架技術(shù)與產(chǎn)品，基本上是基于局域網(wǎng)Intranet這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但分布式企業(yè)集成是基于Internet環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)安全和帶寬的限制是必須面對(duì)的一大問題。

1 分布式PDM系統(tǒng)集成框架的體系結(jié)構(gòu)

    本文結(jié)合PDM框架技術(shù)和Web技術(shù)，提出一個(gè)基于web的分布式企業(yè)PDM集成框架，在企業(yè)內(nèi)部以PDM為集成框架，集成CAD／CAM／CAPP等應(yīng)用系統(tǒng)；在企業(yè)與企業(yè)之間，以web和J2EE技術(shù)為集成框架，以信息交換為主要形式，構(gòu)造一個(gè)支持產(chǎn)品開發(fā)全過程的虛擬集成環(huán)境，如圖1所示。

圖1 基于Web的分布式企業(yè)PDM集成框架  

    分布式PDM系統(tǒng)集成框架能夠?yàn)榉植际絇DM系統(tǒng)提供一個(gè)集成的信息平臺(tái)。所有的企業(yè)PDM系統(tǒng)，通過相應(yīng)的PDM系統(tǒng)接口，利用集成信息平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)不同企業(yè)間的產(chǎn)品信息交換。通過一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換渠道，或稱“數(shù)據(jù)交換機(jī)”的機(jī)制，可以對(duì)整個(gè)協(xié)同系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)之間的信息交互進(jìn)行管理與控制，從而使整個(gè)系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)地工作。

    分布式PDM系統(tǒng)集成框架是集硬件網(wǎng)絡(luò)、軟件應(yīng)用和服務(wù)于一體的應(yīng)用服務(wù)體系框架，它可為企業(yè)與企業(yè)之間提供基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的信息交換。該框架分為三層結(jié)構(gòu)：支撐環(huán)境層、業(yè)務(wù)邏輯層和應(yīng)用服務(wù)層，如圖2所示。 

圖2 分布式PDM系統(tǒng)集成框架體系結(jié)構(gòu)

    (1)支撐環(huán)境層

    它的文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲(chǔ)框架系統(tǒng)的管理對(duì)象和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，Web服務(wù)器、郵件服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器是整個(gè)框架系統(tǒng)基于Internet實(shí)現(xiàn)的技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)應(yīng)用程序接口(API)為業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)象的持續(xù)化提供編程接口。

    (2)業(yè)務(wù)邏輯層

    它是整個(gè)框架系統(tǒng)的核心，它為具體業(yè)務(wù)應(yīng)用提供業(yè)務(wù)處理組件，包括系統(tǒng)驗(yàn)證和授權(quán)，以及為分布式企業(yè)協(xié)作產(chǎn)品開發(fā)過程中所遇到的通訊問題、交流問題、數(shù)據(jù)傳輸問題及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與一致性等問題提供特定領(lǐng)域的邏輯處理接口，圖3描述了模塊之間的依賴關(guān)系。

圖3 業(yè)務(wù)邏輯層模塊圖  

    (3)應(yīng)用服務(wù)層

    它一方面為最終用戶提供分布式產(chǎn)品協(xié)作的功能服務(wù)，包括在線交流服務(wù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸及發(fā)布服務(wù)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換服務(wù)等；另一方面為系統(tǒng)管理者提供系統(tǒng)管理功能，包括用戶注冊(cè)信息的審定、企業(yè)節(jié)點(diǎn)及企業(yè)節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹與企業(yè)節(jié)點(diǎn)關(guān)系的定義等。

2 集成框架業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)象模型

    2.1 注冊(cè)管理與權(quán)限控制模塊

    (1)注冊(cè)管理

    它用于對(duì)框架系統(tǒng)中不同企業(yè)及企業(yè)用戶的身份驗(yàn)證。作為一個(gè)框架系統(tǒng)提供的所有服務(wù)功能，只有在企業(yè)機(jī)構(gòu)以及該企業(yè)的用戶在系統(tǒng)中被注冊(cè)，才能夠登陸框架系統(tǒng)，并獲取相應(yīng)的授權(quán)后，方可使用被授權(quán)的合法功能。另外，它為系統(tǒng)服務(wù)使用中涉及的一般用戶提供身份驗(yàn)證，如在線交流服務(wù)中參與人的登陸身份驗(yàn)證等。

    (2)權(quán)限控制

    它是實(shí)現(xiàn)框架系統(tǒng)功能，對(duì)已注園冊(cè)的企業(yè)用戶進(jìn)行使用權(quán)限的分配和驗(yàn)證。為了實(shí)現(xiàn)框架系統(tǒng)使用功能的權(quán)限分配和驗(yàn)證，需要完成下列功能：注冊(cè)系統(tǒng)功能、定義系統(tǒng)功能角色、將系統(tǒng)功能角色分配給企業(yè)用戶、用戶在功能調(diào)用時(shí)進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證。

    在實(shí)際情況下，注冊(cè)企業(yè)用戶不是通過用戶身份來使用框架系統(tǒng)提供的系統(tǒng)功能，而是通過授權(quán)的角色來使用系統(tǒng)功能。角色由系統(tǒng)管理員定義，它是一組功能實(shí)體的集合，角色成員和角色對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)功能的增減也由系統(tǒng)管理員來執(zhí)行。系統(tǒng)管理員有權(quán)定義和分配角色，企業(yè)用戶注冊(cè)后，與系統(tǒng)使用功能無直接聯(lián)系，他只有通過角色才享有該角色所對(duì)應(yīng)的權(quán)限，從而訪問相應(yīng)的系統(tǒng)功能。注冊(cè)與權(quán)限控制對(duì)象模型如圖4所示。

圖4 注冊(cè)與權(quán)限控制對(duì)象模型

    2.2 節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)關(guān)系管理模塊

    從具體應(yīng)用領(lǐng)域的角度來看，框架系統(tǒng)中的企業(yè)節(jié)點(diǎn)和企業(yè)用戶不再是一個(gè)只有簡(jiǎn)單注冊(cè)信息和授權(quán)信息的普通對(duì)象，還擁有領(lǐng)域內(nèi)所賦予的許多特殊屬性。節(jié)點(diǎn)管理功能模塊的目的就是進(jìn)一步提供對(duì)企業(yè)和企業(yè)用戶的這些特殊屬性的管理。在分布式企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程中，通常存在一個(gè)稱為“盟主”的核心企業(yè)，它是整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其數(shù)據(jù)信息的最終擁有者，是節(jié)點(diǎn)管理中的一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，在一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目中(或工作區(qū)中)只能有一個(gè)盟主節(jié)點(diǎn)企業(yè)。

    節(jié)點(diǎn)管理模塊約束了分布式產(chǎn)品開發(fā)過程中參與的企業(yè)節(jié)點(diǎn)和企業(yè)用戶的特征，為節(jié)點(diǎn)關(guān)系管理以及應(yīng)用層功能提供了必要的管理和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。節(jié)點(diǎn)關(guān)系對(duì)象反映的是作為框架系統(tǒng)中各個(gè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)之間建立的一種產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換渠道，為框架系統(tǒng)企業(yè)節(jié)點(diǎn)關(guān)系對(duì)象的建立、使用和維護(hù)提供服務(wù)。

    在分布式企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程中，企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交換是頻繁和動(dòng)態(tài)變化的，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接數(shù)據(jù)傳輸方式，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行ЫM織和管理，更談不上相互之間協(xié)同工作了。通過在節(jié)點(diǎn)關(guān)系對(duì)象中定義相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)象，不但規(guī)范了傳輸方式，而且規(guī)范了傳輸?shù)膶?duì)象，保證了正確的數(shù)據(jù)，通過正確的“道路”傳輸?shù)秸�確的接收者手中。節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)關(guān)系管理對(duì)象模型如圖5所示。

圖5 節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)關(guān)系管理對(duì)象模型

    2.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理模塊

    為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，首先要?jiǎng)?chuàng)建產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)樹，它由產(chǎn)品裝配系統(tǒng)圖、產(chǎn)品零部件明細(xì)表(包括通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、自制件、外購件、外協(xié)件和原材料)所產(chǎn)生，并用樹狀方式進(jìn)行描述，樹中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)(即ITEM)分別表示部件或組件，葉節(jié)點(diǎn)表示零件。采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹來組織從許多數(shù)據(jù)源得到的那些互不相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，使不斷變化、非常復(fù)雜的產(chǎn)品數(shù)據(jù)在邏輯上能夠保持一致，并且使企業(yè)的每個(gè)使用者都能夠理解。

    產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理以材料清單(BOM)為組織核心，它是若干ITEM的有序集合體。通過BOM的樹形結(jié)構(gòu)，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效組織、控制和管理，它是目前企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中最實(shí)用的技術(shù)，也是PDM系統(tǒng)中的重要管理數(shù)據(jù)對(duì)象。

    在分布式企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)模式中，各個(gè)企業(yè)圍繞統(tǒng)一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來協(xié)同完成產(chǎn)品的開發(fā)工作。其中，盟主企業(yè)是主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定義者，也是整個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的最終擁有者，其他節(jié)點(diǎn)企業(yè)被定義為部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的使用者，在被定義的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)擁有數(shù)據(jù)的組織和管理的權(quán)力。

    產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理模塊的主要目的是管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和為協(xié)作節(jié)點(diǎn)企業(yè)定義部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)使用權(quán)限。主要功能有：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM的初始化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM的維護(hù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM向節(jié)點(diǎn)企業(yè)授權(quán)等。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理對(duì)象模型如圖6所示，其中節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類依賴于盟主產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類，在實(shí)現(xiàn)過程中體現(xiàn)為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的授權(quán)過程。

圖6 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理對(duì)象模型

3 集成框架的應(yīng)用服務(wù)

    在分布式工作情況下，設(shè)計(jì)人員、管理人員分別處在不同的企業(yè)、不同的地域，使用不同的相互獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)，不可能做到任何問題都能面對(duì)面的交流，相互的產(chǎn)品數(shù)據(jù)也無法共享。所以，需要一個(gè)虛擬的工作環(huán)境，它是基于一個(gè)相互連接的網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)提供的各種集成應(yīng)用服務(wù)，統(tǒng)一管理分散的資源(包括人、工具、數(shù)據(jù)等)，使其成為一個(gè)為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)而相互協(xié)作的有機(jī)的工作平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)這種虛擬的工作環(huán)境，信息系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供以下支持：

    ①對(duì)通訊的支持。如電子郵件、電子會(huì)議、電子白板等；

    ②在基本通訊之上，對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換與共享的支持，如CAD設(shè)計(jì)的零件圖、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及配置數(shù)據(jù)、各種分析軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等；

    ③在數(shù)據(jù)交換與共享之上，對(duì)異地產(chǎn)品B0M數(shù)據(jù)合成、更改的支持。為了解決上述問題，提出了在線交流管理、數(shù)據(jù)傳輸管理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理和數(shù)據(jù)一致性控制服務(wù)等。

    3.1 在線交流管理

    在線交流服務(wù)為分布式企業(yè)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段提供一個(gè)討論與決策的工具，以協(xié)調(diào)參與設(shè)計(jì)各方盡快達(dá)成統(tǒng)一、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和初始產(chǎn)品結(jié)構(gòu)同時(shí)，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段以及制造階段可能發(fā)生的沖突，為相關(guān)各方提供一個(gè)協(xié)調(diào)的交流手段，如果必須進(jìn)行修改，它將是工程更改(EC)的原始依據(jù)。

    3.2 數(shù)據(jù)傳輸管理

    數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)為分布式企業(yè)提供有序的、可管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)輸出與輸入功能。需要數(shù)據(jù)輸出的企業(yè)，首先向框架系統(tǒng)申請(qǐng)數(shù)據(jù)輸出服務(wù)，上傳要輸出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件，并向數(shù)據(jù)接收方發(fā)出接收通知；數(shù)據(jù)接收企業(yè)收到通知后，可直接從框架系統(tǒng)下載相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)�？蚣芟到y(tǒng)將對(duì)輸出與輸入產(chǎn)品數(shù)據(jù)的企業(yè)，以及具體交換的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和驗(yàn)證只有建立了合法的企業(yè)節(jié)點(diǎn)關(guān)系，以及合法的產(chǎn)品交換數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)才能夠成功地進(jìn)行。

    3.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理

    數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化管理為分布式企業(yè)提供與產(chǎn)品信息相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。由于每個(gè)企業(yè)使用的PDM系統(tǒng)不同，或客戶化時(shí)產(chǎn)品屬性不同，一個(gè)企業(yè)不能直接使用另一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。框架系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，將使用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范，為分布產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)之間建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。

    3.4 數(shù)據(jù)一致性控制服務(wù)

    數(shù)據(jù)一致性服務(wù)保證分布式企業(yè)之間使用產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性和一致性。在產(chǎn)品的異地協(xié)作開發(fā)中，各成員企業(yè)都安裝并定義了自己內(nèi)部的一套完整的PDM系統(tǒng)。這些PDM系統(tǒng)可有效地進(jìn)行內(nèi)部的文檔管理、產(chǎn)品B0M管理，以及工程更改的管理。通過集成框架系統(tǒng)，使得不同企業(yè)之間可以使用對(duì)方的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，但在產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)可能經(jīng)常發(fā)生工程更改或者更新?lián)Q代，這樣，可能導(dǎo)致一個(gè)企業(yè)在使用另一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)時(shí)，由于對(duì)方數(shù)據(jù)發(fā)生更改，導(dǎo)致產(chǎn)品數(shù)據(jù)不一致的情況，從而引起整個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理混亂。通過在框架系統(tǒng)中建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的監(jiān)視進(jìn)程，可以記錄產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本的變化，從而采取相應(yīng)的控制策略，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

4 結(jié)束語

    本文提出的分布式企業(yè)PDM系統(tǒng)集成框架能夠充分利用PDM系統(tǒng)和Web平臺(tái)的優(yōu)異性能，克服了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的缺陷，減少了系統(tǒng)配置的工作量，提高了分布式企業(yè)協(xié)作的效率，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能可擴(kuò)展性強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)，保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)分布式PDM協(xié)作的高級(jí)功能，提出了框架系統(tǒng)需要的在線交流、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化以及數(shù)據(jù)一致性四大應(yīng)用服務(wù)，以滿足分布式企業(yè)產(chǎn)品協(xié)作開發(fā)的需要。在航空“九五”CIMS應(yīng)用項(xiàng)目中，利用該集成框架的思想，實(shí)現(xiàn)了多廠所對(duì)飛機(jī)油箱的異地聯(lián)合設(shè)計(jì)與制造。

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管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：分布式企業(yè)PDM系統(tǒng)集成框架研究

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