隨著信息技術(shù)的發(fā)展，制造企業(yè)也在發(fā)生巨大的變化。目前，制造企業(yè)所使用的應(yīng)用軟件越來(lái)越多，像CAX （CAD、CAM、CAPP和CAE）、PLM和ERP技術(shù)也得到不斷地推廣和應(yīng)用。這些應(yīng)用系統(tǒng)具有異構(gòu)環(huán)境，用于處理產(chǎn)品定義、流程描述和生產(chǎn)控制中的異構(gòu)信息，并將各種數(shù)據(jù)信息分別存放在不同的物理系統(tǒng)中，這就使他們迫切要求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的集成，進(jìn)行企業(yè)間信息的共享與集成。但是各個(gè)企業(yè)的信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)不盡相同，這樣就對(duì)信息的共享與交換帶來(lái)了問(wèn)題。本文正是出于此種目的，提出了一種基于PLM的企業(yè)間系統(tǒng)的的集成，來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)問(wèn)信息的共享與集成。

1 基于PLM實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)集成的必要性

制造企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)集成是基于產(chǎn)品生命周期的信息模型的系統(tǒng)集成。對(duì)產(chǎn)品生命周期中的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行定義，而這些數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中，為了使產(chǎn)品信息模型對(duì)所有用戶來(lái)說(shuō)都是透明的，必須把這些分散的系統(tǒng)集成為一個(gè)整體。這些系統(tǒng)主要包括CAX、PLM和ERP等。對(duì)于基于PLM系統(tǒng)的集成其必要性主要可以概括為以下三個(gè)方面：

首先，在產(chǎn)品的全生命周期中各個(gè)系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)不同，CAx系統(tǒng)主要用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析與制造，PLM系統(tǒng)用于管理與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)和過(guò)程，而ERP系統(tǒng)則側(cè)重于實(shí)現(xiàn)管理企業(yè)的人、財(cái)、物、信息等企業(yè)資源；其次，由于這些系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和側(cè)重點(diǎn)不同，其信息模型的不一致從而造成了各應(yīng)用系統(tǒng)之間的“信息孤島”，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息資源最大限度的重用和共享，從而對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一種信息資源的浪費(fèi)；最后，企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理是企業(yè)信息化的主要發(fā)展方向?，F(xiàn)有的任何一個(gè)單一的系統(tǒng)都無(wú)法完成制造企業(yè)的整個(gè)產(chǎn)品生命周期管理，因而需要利用企業(yè)的現(xiàn)有信息資源進(jìn)行系統(tǒng)集成，這也是一種經(jīng)濟(jì)可行的實(shí)現(xiàn)途徑。

2 基于PLM應(yīng)用系統(tǒng)集成框架

2.1 系統(tǒng)集成需要考慮的問(wèn)題

企業(yè)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成時(shí)，不僅要考慮現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)因素，更要考慮企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、人員配備、技術(shù)條件以及企業(yè)所能承擔(dān)的集成費(fèi)用等。集成度越高，費(fèi)用支出也將越高，同時(shí)對(duì)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)部門的沖擊也越大。總的來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)集成需要幾個(gè)方面的考慮：首先是要定義某一對(duì)象的數(shù)據(jù)，在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中所進(jìn)行的信息定義和描述方式并不相同，需進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一定義和描述；其次是數(shù)據(jù)的控制問(wèn)題，即哪些數(shù)據(jù)是由哪些人員產(chǎn)生的。以及由誰(shuí)來(lái)控制需要共享的信息資源；最后是異構(gòu)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)集成的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。

2.2 系統(tǒng)集成的結(jié)構(gòu)框架

根據(jù)系統(tǒng)集成方式的不同，本文提出PLM的PLM應(yīng)用系統(tǒng)集成框架。下面對(duì)本系統(tǒng)框架進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

CAX系統(tǒng)具有多樣性與異構(gòu)性的特點(diǎn)，并且現(xiàn)有的不同PLM系統(tǒng)也是采用不同的系統(tǒng)架構(gòu)和外部接口，因此必須采用基于Web的平臺(tái)無(wú)關(guān)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通用的CAX和PLM系統(tǒng)的集成。由于WebService是完全與Web平臺(tái)無(wú)關(guān)的，它定義應(yīng)用程序在Web上的互相通信，而與各應(yīng)用程序的底層實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)，因此選擇Web Service平臺(tái)實(shí)現(xiàn)CAX和PLM 系統(tǒng)的集成。對(duì)于平臺(tái)無(wú)關(guān)性的要求使得我們必須屏蔽不同系統(tǒng)的底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，不同的系統(tǒng)對(duì)外提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，F(xiàn)acade設(shè)計(jì)模式恰恰具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此CAX和PLM 系統(tǒng)的底層接口分別用Facade模式封裝成Web Service，以對(duì)外部屏蔽各自的底層接口，只暴露互相調(diào)用所需要的API，PLM系統(tǒng)可以通過(guò)Web調(diào)用封裝了CAX接口的Web Service。反之，CAX也可以調(diào)用PLM的WebService，兩者通過(guò)web互相調(diào)用，關(guān)系是對(duì)等的。PLM系統(tǒng)和CAX系統(tǒng)互為Web Service的客戶端和服務(wù)器端，客戶端和服務(wù)器之間用SOAP協(xié)議通信。兩個(gè)系統(tǒng)之間采用XML格式進(jìn)行信息交換，各自通過(guò)數(shù)據(jù)交換封裝接口把各自的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成XML數(shù)據(jù)格式發(fā)送請(qǐng)求，收到XML格式的數(shù)據(jù)之后也是通過(guò)數(shù)據(jù)交換封裝接口把收到的XML數(shù)據(jù)解析為各自的內(nèi)部格式。

ERP與PLM集成的最重要的數(shù)據(jù)集成是BOM，一個(gè)產(chǎn)品要經(jīng)過(guò)工程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造才能最終形成產(chǎn)品，BOM表在此設(shè)計(jì)過(guò)程中也由工程物料清單EBOM到制造物料清單MBOM的轉(zhuǎn)變，在PLM中，BOM以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的形式進(jìn)行表達(dá)，主要包括物料信息和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息，這些都是PLM需要向ERP導(dǎo)入的數(shù)據(jù)。在ERP中，BOM的最根本作用是進(jìn)行物料需求、成本、能力等方面的計(jì)算。進(jìn)行統(tǒng)一的集成要首先解決BOM表不一致的處理。我們可以通過(guò)建立裝備BOM（ABOM）作為兩者的中間階段，不但包含產(chǎn)品裝配文件，還包含產(chǎn)品工藝裝備、消耗品、專用工具以及技術(shù)文件等。由于PLM和ERP往往出自不同的生產(chǎn)廠商，應(yīng)用XML進(jìn)行BOM信息的傳遞是一種有效的方式。經(jīng)由ERP系統(tǒng)和PLM系統(tǒng)提供的API組建，將系統(tǒng)需要提供的信息導(dǎo)入或?qū)С觯瑢⑵滢D(zhuǎn)換成統(tǒng)一的XML文件進(jìn)行信息的傳遞。

3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 Web Service技術(shù)

通過(guò)Web服務(wù)，企業(yè)可以將共享信息、外協(xié)信息對(duì)外發(fā)布，其信息可以被Web程序所使用，也可以被其它企業(yè)的應(yīng)用程序使用。Web服務(wù)特征如下。

1） 完好的封裝性，對(duì)于使用者而言，它能且僅能看到該對(duì)象提供的功能列表。

2） 松散耦合對(duì)于松散耦合而言，尤其是在Internet環(huán)境下的Web服務(wù)而言，需要有一種適合Internet環(huán)境的消息交換協(xié)議。而XML/SOAP正是目前最為適合的消息交換協(xié)議。

3） 軟件平臺(tái)無(wú)關(guān)性，高度可集成能力。

選擇Web Service平臺(tái)作為PLM和其它系統(tǒng)集成框架的集成平臺(tái)。該平臺(tái)是通過(guò)一系列標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來(lái)保證程序之間的動(dòng)態(tài)連接。其中最基本的協(xié)議包括：SOAP，WSDL，UDD I。SOAP（Simple Object Access Protocol簡(jiǎn)單對(duì)象存取協(xié)議）是web Services消息通信的協(xié)議，是核心內(nèi)容；WSDL（Web Services Description Language）是Web服務(wù)定義語(yǔ)言，用來(lái)說(shuō)明SOAP的消息和如何交換這些消息；UDDI（Universal Description， Discovery，and Integration通用發(fā)現(xiàn)、說(shuō)明和集成）用于集中存放和查找WSDL描述文件，起著目錄服務(wù)器的作用。對(duì)底層接口封裝之后，在統(tǒng)一的高層數(shù)據(jù)交換接口上編寫web Service應(yīng)用程序，由于不同系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的高層數(shù)據(jù)交換接口，Web Service只與高層數(shù)據(jù)接口進(jìn)行交互，因此可以編寫通用的Web Service服務(wù)程序應(yīng)用于不同CAPP和PDM 系統(tǒng)的集成。通過(guò)對(duì)PLM和其它系統(tǒng)分別編寫通用的Web Service應(yīng)用程序，在Web上進(jìn)行各自web Service的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)PDM 和其它系統(tǒng)的無(wú)縫集成。

3.2 XML技術(shù)

由于CAX（CAD/CAM/CAPP）與ERP等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式不同，因此必須提供一種中間的通用數(shù)據(jù)格式來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的信息集成。

XML作為一種高效、簡(jiǎn)單且具有高度開(kāi)放性、兼容和跨平臺(tái)性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，越來(lái)越顯示出其強(qiáng)大的優(yōu)越性。XML的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）良好的數(shù)據(jù)格式便于設(shè)計(jì)與特定領(lǐng)域相關(guān)的標(biāo)記語(yǔ)言，同時(shí)又利于在異構(gòu)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換。

（2）良好的可擴(kuò)展性和靈活性XML的擴(kuò)展性和靈活性允許它描述不同種類的應(yīng)用軟件中的數(shù)據(jù)，且能集成不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，方便了數(shù)據(jù)的建立。

（3）便于網(wǎng)絡(luò)傳輸XML的壓縮性能好，不會(huì)給網(wǎng)絡(luò)傳輸增加太大的負(fù)擔(dān)。

（4）文檔高度結(jié)構(gòu)化XML通過(guò)自定義標(biāo)識(shí)，將文檔分解為有一定含義的標(biāo)記表達(dá)的元素，并可給每個(gè)元素附帶額外的信息（屬性），由此成為層次分明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于XML具有如此多的優(yōu)點(diǎn)，選擇XML作為中間格式實(shí)現(xiàn)PLM應(yīng)用系統(tǒng)集成之間的數(shù)據(jù)交換。每個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)各自把自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML這種中間格式，通過(guò)集成框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與信息的共享，實(shí)現(xiàn)了集成框架的平臺(tái)無(wú)關(guān)性和強(qiáng)大的可移植性。我們以CAPP與PLM系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換為例來(lái)說(shuō)明：CAPP與PLM系統(tǒng)是以BOM的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的。CAPP從PLM系統(tǒng)中得到EBOM及其屬性，CAPP系統(tǒng)和PDM統(tǒng)之間主要的交換數(shù)據(jù)是BOM（Bill OfMaterial，物料清單）表，CAPP從PDM中得到設(shè)計(jì)BOM和設(shè)計(jì)屬性，PDM從CAPP中得到工藝BOM和裝配BOM，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)是BOM表的中心內(nèi)容。下面給出一個(gè)用XML實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)例子：

系統(tǒng)之間交換的數(shù)據(jù)全部封裝成XML格式，通過(guò)各自的數(shù)據(jù)交換封裝接口進(jìn)行XML格式和內(nèi)部數(shù)據(jù)格式的互相轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息化的進(jìn)一步發(fā)展，制造業(yè)的信息集成將成為勢(shì)在必行的發(fā)展趨勢(shì)，充分利用有限的企業(yè)資源，使各項(xiàng)資源達(dá)到最大限度的利用，也是每個(gè)設(shè)計(jì)者以及企業(yè)管理者的心愿。本文通過(guò)基于PLM的企業(yè)應(yīng)用集成，把設(shè)計(jì)、分析、制造以及管理各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，達(dá)到一定程度的信息共享與交換。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，此方案還有一些方面如服務(wù)安全性等需進(jìn)一步深入探討和研究。