产品全生命周期管理系统的关键技术和系统层次结构.pdf

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1、产品全生命周期管理系统的关键技术和系统层次结构产品全生命周期管理系统的关键技术和系统层次结构产品全生命周期管理(product overall lifecycle management，PLM)与产品数据管理(product data management，PDM)技术有着密切的联系，PLM 是 PDM 的继承与发展。PDM技术已经有近二十年的发展历程，其技术及相关产品的发展经历了3 个阶段，即专用 PDM阶段、专业PDM 阶段和分布式标准化 PDM 阶段。20 世纪 80 年代初随着 CAD 在企业中的广泛应用，对于电子数据和文档的存储及获取新方法的需求变得越来越迫切，诞生专用PDM，以解决

2、大量电子数据的存储和管理问题。20 世纪 90 年代初出现专业 PDM 系统，可以完成对产品工程设计领域的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和工程更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高。20 世纪 90 年代末分布式系统和 PDM 技术的标准化标志着了新一代PDM 时代的到来。PLM 是当代企业面向客户和市场，快速重组产品每个生命周期中的组织结构、业务过程和资源配置，从而使企业实现整体利益最大化的先进管理理念。产品全生命周期管理是在经济、知识、市场和制造全球化环境下，将企业的扩展、经营和管理与产品的全生命周期紧密联

3、系在一起的一种战略性方法。先进制造与管理技术认为，把以一个核心企业为主，根据企业产品的供应链需求而组成的一种超越单个企业边界的，包括供应商、合作伙伴、销售商和用户在内的跨地域和跨企业的经营组织称为扩展企业。目前，客户和供应商的参与已经相当普遍，任何企业必须扩展，传统封闭孤立的企业已无法生存。产品全生命周期管理(PLM)将先进的管理理念和一流的信息技术有机地融入到现代企业的工业和商业运作中，从而使企业在数字经济时代能够有效地调整经营手段和管理方式，以发挥企业前所未有的竞争优势。所谓产品全生命周期管理(PLM)就是指从人对产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命历程。其中包括产品需求分析、产品计划

4、、概念设计、产品设计、数字化仿真、工艺准备、工艺规划、生产测试和质量控制、销售与分销、使用/维护与维修以及报废与回收等主要阶段。贯穿产品全生命周期价值链，企业的各个部门(可以是独立的企业)形成了一个完整、有机的整体。为了实现利益最大化，作为这个整体上的各部门之间需要紧密地协同运作，同时，这些部门的组合方式也在不断地发生变化。产品全生命周期管理系统(PLMS)是支持企业实施 PLM 技术的计算机软件系统。PLMS的技术定位是为上述分立的系统提供统一的支撑平台，以支持企业业务过程的协同运作。从逻辑上看，PLMS 为不同的企业应用系统提供统一的基础信息表示和操作，是连接企业各个业务部门的信息平台与纽

5、带，PLMS 支持扩展企业资源的动态集成、配置、维护和管理。企业应用系统(如：CAX，ERP，SCM，CRM，eBusiness 等)都依赖于 PLMS，并通过PLMS进行连接和集成。企业所有业务数据都遵照统一的信息与过程模型被集成到PLMs 中；扩展企业的所有部门都能够通过PLMS 获得信息服务。1 1 产品全生命周期管理系统关键技术产品全生命周期管理系统关键技术产品全生命周期管理系统关键技术包括面向产品全生命周期的企业运作参考模型、产品信息建模、支持产品协同设计与制造过程建模、产品多视图数据管理与产品结构管理等核心业务问题以及与 PLM 系统实现密切相关的计算机技术(如：体系结构、运行模式

6、、集成技术、协同技术、工作流技术等)。1.11.1 面向产品全生命周期管理的企业运作参考模型面向产品全生命周期管理的企业运作参考模型实施 PLM 技术，需要企业进行业务过程重组。面向产品全生命周期管理的企业运作参考模型是研究开发、实施与推广 PLM 系统的重要基础。制造业如何改进企业运作过程来适应 PLM 技术的实施是问题的关键所在。1.21.2 支持产品全生命周期管理的产品信息建模方法支持产品全生命周期管理的产品信息建模方法结合对象管理组织(OMG)中模型驱动框架(MDA)所提出的统一建模语言(UML)、元对象机制(MOF)和公共仓库模型(CWM)三个标准，研究支持产品全生命周期的统一的产品

7、信息表达、访问和处理方法。研究元信息方法，从数据、模型和元模型等多个层次上构造产品信息模型。解决产品模型在低层次上的异构问题，在元模型层构造统一的产品定义信息模型并建立不同阶段产品定义信息的关联。1.31.3 产品多视图管理技术和语义网络驱动模型产品多视图管理技术和语义网络驱动模型从空间上通过产品多视图解决产品定义不同阶段的信息建模和个性化操作问题，从时间上通过语义视图网络解决产品族进化过程中的变更控制和知识管理问题。PLM 系统需要管理企业全生命周期中的数据，通过产品多视图管理技术和语义网络驱动模型将存在复杂层次化关联语义的企业数据组织管理起来。1.41.4 基于因特网的基于因特网的 PLM

8、SPLMS 体系结构与运行模型研究体系结构与运行模型研究针对扩展企业动态构造和演化特点，结合计算机网络和软件技术的发展趋势，探讨适合产品全生命周期管理的网络化体系结构模型，构件表示模型、构件交互模型，满足网络化扩展企业的节点自治、节点交互和节点协同的需求。1.51.5 支持产品全生命周期管理的协同工程支持产品全生命周期管理的协同工程协同工程是一种支持扩展企业合作伙伴以及不同层次的应用系统间的信息共享、交流、协调、集成和一致性控制的方法。实现协同工程的支撑技术包括贯穿产品全生命周期的事件通道、事件捕捉和触发机制，以及产品变更信息的捕捉、定制、分发、通知、存储和管理技术。2 2 产品全生命周期管理

9、系统的体系结构产品全生命周期管理系统的体系结构2.1 PLM2.1 PLM 功能结构功能结构 PLM 系统在功能上划分为3 个集中式管理服务构件集和一个资源集成与信息服务平台。3 个构件集包括：信息服务构件集，资源管理构件集和过程监控构件集。这3 个服务构件集分别从信息、资源和过程 3 个方面为扩展企业提供产品全生命周期管理所涉及到全部核心功能和应用功能，而资源集成与信息服务平台为以上3 个构建集提供信息集成的网络平台。信息服务构件集。为扩展企业提供基础信息服务，如模型服务、视图管理和知识管理等，同时还提供一些基本的领域应用信息服务，如电子仓库、目录服务、零件分类服务、产品结构等。除此之外，信

10、息服务构件集还为资源管理构件集、过程监控构件集提供系统信息和过程信息服务，为资源部署与信息网格平台提供资源连接和汇集方面的信息服务。资源管理构件集。为扩展企业提供一个资源集成环境，并对所有被集成到资源部署与信息网格平台上的资源进行管理。主要功能包括：资源部署、资源配置、资源定制、动态联盟和系统安全等功能。过程监控构件集。为扩展企业提供协同工作的环境，监控资源的运行过程和状态。主要功能包括生命周期管理、工作流管理、变更控制、项目管理等。资源集成与信息服务平台。在三个服务构件集的基础上，基于xML 的信息网格协议(如 SOAP，WSDL，UDDI 等)包装、发布、组织和管理扩展企业的资源和信息，实

11、现扩展企业资源的动态部署、连接和信息交换。扩展企业资源和信息沿时间和空间两个方向展开，构成一个逻辑上的网格。扩展企业的资源和信息部署在网格结点上，网格结点之间的连线表示扩展企业资源之间的相互关系。资源部署与信息服务平台的作用主要包括两个方面：一方面，通过在标准的信息网格协议的基础上，采用松耦合的方式，动态地建立和维护核心企业与各协同企业间面向产品价值链的资源和信息关联关系；另一方面，部署在网格平台上的各个结点也是企业提供信息服务的入口。2.2 PLM2.2 PLM 软件体系结构软件体系结构 PLM 系统的软件体系结构设计需要能够支持在异构环境下基于容器的构件化设计，且具有跨平台能力，而 RML

12、/J2EE 平台作为 PLM 系统技术支撑平台目前为多数系统所采用。支持 J2EE 的商业平台较多，如 BEA 的 webb 西 c，IBM 的 Websphere 等，技术也相对成熟，并且 J2EE 平台和 CORBA 能通过 RML/IIOP 进行互联，这也为支持扩展企业应用系统的集成提供了基础。WebLogic 是最新一代的 Web 应用服务器，完全遵循最新的 J2EE 标准，100的 Java实现，不仅具备EJB(企业 Java Beans)，RMI(远程方法调用)，JMS(基于 Java 的可靠消息传输)，JDBC(数据库访问)，SERVLETS/JSP(动态页面生成)，事件发布和订

13、阅，零客户管理、SSL、X.509、ACL 安全控制和文件服务等功能，更支持wML 和 xML 等最新的 Internet 应用技术。Webhgic Server 是业界公认最开放、性能最好、功能最强大的电子商务运行平台，也是市场上占据第一位的Java 应用服务器。除此之外，webLogic Server 还能够支持基于CORBA 和 DCOM 的分布式构件的集成，能够成为为扩展企业提供完整解决方案的应用服务器平台。经过比较，作者拟选用BEA 公司的 WebLogic Server 作为 PLM 系统的运行环境。基于J2EE的PLM系统网络结构及软件体系结构与传统的客户/服务器(C/S)模型和

14、基于 Web 的浏览器/服务器(B/S)模型不同，它是一种包括客户层、中间层和企业信息层的多层结构。中间层建立在 J2EE 平台上，企业信息层建立在基于CORBA 的基础信息平台上。中间层被分为表示逻辑层和业务逻辑层，这种分层方法可以将企业业务逻辑与客户视图分开，极大地增强了企业应用系统的扩展性、健壮性和可维护性，使得开发者能迅速改变原有的企业应用逻辑，并将新的应用系统插入到该平台中，从而使得企业能适应迅速发展的业务环境。表示逻辑层。表示逻辑层负责产生PLM 系统的用户视图，并为浏览器客户提供相应的页面显示、定制和用户交互。表示层包括各种显示模块，如权限和用户视图、产品文档数据视图、产品配置视

15、图等。表示层并不实现企业的实际业务逻辑，只是作为用户和业务之间的纽带，为用户生成用户视图和交互界面。企业业务逻辑的实现是在业务逻辑层完成的。业务逻辑层。在业务逻辑层，通过开发各种分布式软件构件来实现PLM 系统在业务逻辑上的需求，这些构件覆盖了PLM 系统各个功能层次上的全部功能设计。J2EE 平台本身提供支持基于构件分布式计算所需要的各种公共对象服务，并通过构件容器的帮助建立和协调各构件之间运行时的相互关系。企业信息层。企业信息层包括数据库系统、扩展企业信息系统，如CAD，CAPP，MRP/ERP，SCM，CRM 等。PLM 系统与扩展企业其他信息系统的集成既可以在数据级，也可以在应用级。应

16、用级的系统集成可以先通过CORBA 进行包装，然后再通过 RMI/IIOP 协议在J2EE 构件和 CORBA 构件之间进行通信，以实现信息和功能的集成。3 PLM3 PLM 系统的总体层次结构系统的总体层次结构 PLM 系统在软件总体设计上分为6 个层次，它们是通信层、对象层、基础层、核心层、应用层和方案层，如图1 所示。图 1 PLMS 的总体层次结构图通信层和对象层的作用是为PLM 系统提供一个在网络环境下的面向对象的分布式计算基础环境。中间 3 个层次包括基础层、核心层和应用层，是PLM 系统实现的主要内容。基础层是建立在对象分布式计算平台之上，以规范化的构件服务接口形式为PLMS的其

17、它功能构件提供基础信息服务，是实现 PLMS 的关键。它包括模型管理、生命周期管理、多视图管理、协同工作环境和扩展企业组织、权限与安全管理等功能模块。核心层包括支持产品全生命周期各阶段对数据和过程的基本操作功能，其功能模块以构件 API 的形式向上层提供服务，也可以直接服务于最终用户。它包括电子仓库管理、工作流程管理、基于主题的知识管理框架、零件分类管理和产品结构管理等功能模块。应用层是为支持扩展企业构建与特定业务需求相关的解决方案而提供的一组应用工具集。它包括系统定制工具、二次开发工具、面向全生命周期的变更管理、项目与计划管理、面向全生命周期的配置管理、分类编码管理和协同设计工具等。方案层支持扩展企业构建与特定产品需求相关的解决方案。