（机械制造及其自动化专业论文）基于bom的制造信息系统集成的研究.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 基于b o m 的机械制造信息系统集成的研究 摘要 目前，c a d 、c a p p 、p d m 、m r p i i e r p 等信息系统在机械制造业中广泛地应用， 并且在一定程度上取得了显著的成效。但由于这些系统分属不同的专业领域，并且在 功能和结构上，最初不是为与其他的系统协同工作而设计的，各系统的数据相互独立， 彼此不能实现信息交换和共享，导致本来可以并行的工作只能串行处理，很大程度上 降低了企业运营的效率。建立企业各应用系统的集成平台，实现各系统的无缝集成， 达到数据和信息的高度共享，是一种必然的趋势。 本文首先分析了机械制造信息系统在我国的应用发展情况，并概述了机械制造信 息系统集成的方法。分析了b o m 在产品全生命周期中的不同表现形式，并提出了b o m 的单多层结构和数据表示。并结合沈阳电机股份有限公司的实际情况，建立了基于 p d m 的企业信息系统集成框架，设计了数据库系统集成模型和共享信息的数据格式。 本文采用c s 平台模式，通过o d b c 作为各子系统数据库的中间访问途径，实现 企业数据的流动更新；通过结合机械制造企业的应用实际，利用b o m 在各个子系统 中的集成和管理的基础上，开发了集成产品开发( i p d ) 平台，实现了以p d m 为源头， 以c a p p 为信息桥梁，再结合m r p i i e r p 系统的多系统整体集成。 最后本文对集成产品开发( i p d ) 平台开发中的相关关键问题进行了研究。详细 讲解了多用户下基于角色的访问控制权限管理，设计了b o m 的结构，并给出了产品 结构树的生成算法，同时介绍了对产品结构树的相应操作。 关键词：信息系统：系统集成；b o m ：i p d i i 查些垄兰堡主兰堡垒查 一一一坠坚! 生 t h er e s e a r c ho fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u i n g i n f o r m a t i o ns y s t e m i n t e g r a t i o nb a s e do nb o m a b s t r a c t n o w , t h ea p p l i c a t i o ns y s t e m o fc a d 、c a p p 、p d m 、m r p i i e r pa r eu s e di n m e c h a n i c a lm a n a f a c t u r i u ge n g i n e e r i n gw i d e l y w h i l et h es y s t e m sb e l o n gt ot h ed i f f e r e n t s p e c i a lf i e l d s ，f u n c t i o n a l l ya n ds t r u c t u r a l l y , t h e ya r en o td e s i g h e dt ow o r kt o g e t h e rw i t ht h e o t h e rs y s t e m sa tt h eb e g i n n i n g d i f f e r e n t es y s t e mh a v ed a t a ，t h e r e f o r et h e yc a l l te x c h a n g e a n ds h a r ei n f o r m a t i o n ，w h i c hi n d u c e st h ew o r kd o n ep a r a l l e l l yc a r lo n l yb ef i n i s h e do n eb y o n e i tb r i n g st h er u n n i n ge f f i c i e n c yo fc o m p a n i e sd e c r e a s e dl a r g e l y w i t ht h ed e v e l o p m e n t o fb u i l d i n gt h ei n t e g r a t i o np l a t f o r mo fe n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ns y s t e m ，i ti sat r e n dt or e a l i z e t h ea p p l i c a t i o ns y s t e mi n t e g r a t i o na n ds h a r e dt h ed a t aa n di n f o r m a t i o n t h et h e s i sa n a l y z e dt h ea p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n to ft h em e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g i n f o r m a t i o ns y s t e mi no u rc o u n t r y , s u m m a r i z e dt h et e c h n i q u eo fs y s t e mi n t e g r a t i o nf o r m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n a n di te x p o u n d e dt h ed i f f e r e n tv i e wo fb o mi n p r o d u c tl i f e c y c l e a n d t h es i n g l e l a y e ra n dm u l t i l a y e rb o mm o d e l s s t r u c t u r ea n d i m p l e m e n t a t i o n sa r ed i s c u s s e di nr e l a t i o n a ld a t a b a s e a c c o r d i n gt o t h er e q u i r e m e n to f s h e n y a n gm o t o rc o r p o r a t i o n ，t h et h e s i se s t a b l i s h e dt h ef r a m eo fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n s y s t e mi n t e g r a t i o nb a s e do np d m ，d e s i g n e dt h ei n t e g r a t i o nm o d u l eo f d a t a b a s es y s t e ma n d t h ed a t af o r mo ft h es h a r e di n f o r m a t i o n t h es y s t e mu s e dc sp l a t f o r mm o d u l e ，a n du s e do d b ca sc o n n e c t i o nb e t w e e nt h e c h i l ds y s t e ma n dt h ed a t a b a s et or e a l i z et h eo n l i n er e f r e s ho ft h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n b y c o m b i n i n gw i t ht h er e q u e s to ft h em e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ea n du s i n gb o m s i n t e g r a t i o na n dm a n a g e m e n ti ne v e r ys u b s y s t e m ，i td e v e l o p e dt h ei p dp l a t f o r ma n d r e a l i z e d t h em u l t i s y s t e mi n t e g r a t i o n ，w h i c ho r i g n a t e dp d ms y s t e ma n du s e dt h ec a p ps y s t e ma st h e b r i d g eo fi n f o r m a t i o na n d c o n n e c t e dt h ee r w m r p i i t h et h e s i sp r o p o s e da n de x p l a i n e ds e v e r a li m p o r t a n tp o i n t si nt h ei p dp l a t f o r ma tl a s t i t i m p l e m e n n t e dt h em u l t i u s e r sr i g h tm a n a g e m e n tb yu s i n gt h e r o l e - b a s e da c c e s s c o n t r 0 1 t h es t r u c t u r ed e s i g no ft h eb o ma n dc r e a t i o no ft h ep r o d u c ts t r u c t u r et r e e ， i n t r o d u c e dt h es t e pt oo p e r a t et h ep r o d u c ts t r u c t u r et r e e k e yw o r d s ：i n f o r m a t i o ns y s t e m ；s y s t e mi n t e g r a t i o n ；b o m ；i p d i i i 独创性声明 本人声明呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研 究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名：镶喜鸯 日 期：卯p o 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 本人签名 签字日期 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 机械制造企业信息化的内涵和现状 1 1 1 机械制造企业信息化的内涵 信息技术的飞速发展及其对各行各业的覆盖、渗透，日新月异地改变着人们原来 所熟悉的一切，并将世界带入了经济全球化的新时代。经济全球化对企业的直接影响 是：市场竞争更加激烈，产品更新换代的周期更短，技术含量更高，质量更好，价格 更便宜，围绕着产品服务的要求也越来越高。作为社会基本产品主要提供者的传统制 造企业，如果不能适应这种变化趋势，就会在严峻的市场竞争中处于被动的劣势地位。 现代制造业企业是一个复杂的组织系统。它具有生产制造、技术工程、经营管理、 销售服务、物资准备、仓储流转、设备保障、人力调配、财会核算等各种部门，分别 承担从市场研究、产品开发、采购供应、产品制造、储存运输、产品销售、用户服务、 市场开拓、成本控制、资金运作、管理控制等各种对内、对外的业务活动，每个环节 都需要大量的信息支撑，也产生大量的相关信息。这些业务活动不是孤立进行的，它 们所需信息不但取自业务环节的内部，而且取自系统内的其它环节和系统外部的有关 信息渠道。对于机械制造行业来说，只有抓住信息化带来的机遇，加快产业结构调整 和升级，增强机械企业的技术创新和管理创新能力，提高企业的核心竞争力，才能在 激烈的竞争中立于不败之地。推进机械制造企业信息化，既是企业广泛采用现代信息 技术和装备的过程，也是开发利用信息资源的过程，同时还是实现企业管理信息化、 促进现代企业制度建设、全面实现企业现代化的过程，在中国已经加入w t o 的形势 下，能否积极地应对信息时代经济全球化趋势的挑战，是关系到制造企业生死存亡的 严重问题。 所谓信息技术，主要是指计算机技术、网络技术、通信技术和微电子技术。运用 信息技术来改造传统制造企业，就是要将这些技术有效地应用到企业产品的制造、经 营、管理、服务等各个方面，提高企业的综合竞争力。机械制造信息化就是将信息技 术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，带动产品设计方法和工具的创新、 企业管理模式的创新、企业间协作关系的创新，实现产品设计制造和企业管理的信息 化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化、咨询服务的网络化，从而全面提升 我国机械制造业的竞争力。其中主要内容是要实现或者抓好数字化设计、数字化生 产、数字化装备和数字化管理技术的开发和应用，并在这四个数字化的基础上，通过 集成创新，在我国形成一批有影响的、效益好的数字化企业，提高它们的综合竞争力。 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 2 机械制造企业信息化现状 l 根据巾国机械工业联合会对机械制造业1 6 6 家机械制造企业调查统计结果，我国 骨干企业有7 0 已应用c a d 技术；“九五”期间5 9 家示范企业的c a d 应用普及率已 达9 3 ，主导产品c a d 的出图率达9 8 。行业内多数企业在单项业务方面己实现了 计算机管理，如办公、财务、人事、库存等都建立了自己的计算机信息管理系统，相 当一部分企业已开始应用m r p i u e r p 软件，数控装置、l 一业机器人、激光加工机、快 速原型技术及装置、自控系统以及具有一定智能的高档农业机械和工程机械等含有较 高信息技术含量的产品，已开始批量生产，并正在进入市场。柔性生产线、自动化生 产线、自动检测线、现代物流系统及立体仓库等制造过程自动化，在基础条件好的企 业已有一定的应用”j 。 1 2 机械制造信息系统的应用发展情况 i 2 1 c a d 技术的应用 我国c a d 的应用始于上个世纪7 0 年代后期，首先在航空工业中应用，包括总体 设计、动力分析、结构设计、结构分析、数控编程等应用、船舶工业c a d ，汽车、模 具的c a d c a m 也开始了应用。8 0 年代后期，微机性能接近3 2 位c a di 作站水平， 而且解决了汉字处理，价格又能为中小企业接受，微机c a d 得到大量发展，微机c a d 软件得到大量应用。其软件包括：机械零部件设计系统、冷冲模c a d c a m 系统、机 械传动系统设计系统，后来又发展了有限元分析、机械零部件优化计算、计算方法软 件、数控加工软件及开发工具、报表生成软件，并且推出了自主版权微机c a d 软件， 正是这些适应我国国情软硬件技术的发展，在9 0 年代中期国家提出了c a d 应用工程， 使c a d 技术得到了普及，8 0 的企业实现了“甩图板”。试点的1 3 8 家企业中7 6 的 设计周期缩短，9 6 的设计质量提高，7 2 的降低成木，为进一步开展c a d 的应用打 下了基础。9 0 年代后期，我国c a d 技术的应用向纵深发展，一是由使用二维绘图c a d 软件向使用三维设计软件发展，二是由零部件设计向整机设计发展，三是由单独运行 向应用p d m 技术向集成运行发展。 1 2 2 c a p p 技术的应用 我国院校、研究设计单位和企业在2 0 世纪8 0 年代初开始c a p p 的应用研究与跟 踪世界这一技术的发展，近2 0 年在理论上和实践上均取得了重大成就，结合中国国情 掌握了c a p p 的原理与方法，在各类机械企业进行了应用实践。目前c a p p 的内容已 从单一的机械加工发展到锻造、焊接，而向装配c a p p 发展，将包容机械制造工艺的 整个领域；从零件加工发展到整机产品的工艺信息：从工艺设计发展到工艺信息的管 整个领域；从零件加工发展到整机产品的工艺信息：从工艺设计发展到工艺信息的管 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 2 机械制造企业信息化现状 根据中国机械工业联合会对机械制造业1 6 6 家机械制造企业调查统计结果，我国 骨干企业有7 0 已应用c a d 技术；“九五”期间5 9 家示范企业的c a d 应用普及率己 达9 3 ，主导产品c a d 的出图率达9 8 。行业内多数企业在单项业务方面已实现了 计算机管理，如办公、财务、人事、库存等都建立了自己的计算机信息管理系统，相 当一部分企业已开始应用m r p i i e r p 软件，数控装置、工业机器人、激光加工机、快 速原型技术及装置、自控系统以及具有一定智能的高档农业机械和工程机械等含有较 高信息技术含量的产品，已开始批量生产，并正在进入市场。柔性生产线、自动化生 产线、自动检测线、现代物流系统及立体仓库等制造过程自动化，在基础条件好的企 业已有一定的应用 2 1 。 1 2 机械制造信息系统的应用发展情况1 3 1 2 1 c a d 技术的应用 我国c a d 的应用始于上个世纪7 0 年代后期，首先在航空工业中应用，包括总体 设计、动力分析、结构设计、结构分析、数控编程等应用、船舶工业c a d ，汽车、模 具的c a d c a m 也开始了应用。8 0 年代后期，微机性能接近3 2 位c a d 工作站水平， 而且解决了汉字处理，价格又能为中小企业接受，微机c a d 得到大量发展，微机c a d 软件得到大量应用，其软件包括：机械零部件设计系统、冷冲模c a d c a m 系统、机 械传动系统设计系统，后来又发展了有限元分析、机械零部件优化计算、计算方法软 件、数控加工软件及开发工具、报表生成软件，并且推出了自主版权微机c a d 软件， 正是这些适应我国国情软硬件技术的发展，在9 0 年代中期国家提出了c a d 应用工程， 使c a d 技术得到了普及，8 0 的企业实现了“甩图板”。试点的1 3 8 家企业中7 6 的 设计周期缩短，9 6 的设计质量提高，7 2 的降低成木，为进一步开展c a d 的应用打 下了基础。9 0 年代后期，我国c a d 技术的应用向纵深发展，一是由使用二维绘图c a d 软件向使用三维设计软件发展，二是由零部件设计向整机设计发展，三是由单独运行 向应用p d m 技术向集成运行发展。 1 2 2 c a p p 技术的应用 我国院校、研究设计单位和企业在2 0 世纪8 0 年代初开始c a p p 的应用研究与跟 踪世界这一技术的发展，近2 0 年在理论上和实践上均取得了重大成就，结合中国国情 掌握了c a p p 的原理与方法，在各类机械企业进行了应用实践。目前c a p p 的内容已 从单一的机械加工发展到锻造、焊接，而向装配c a p p 发展，将包容机械制造工艺的 整个领域；从零件加工发展到整机产品的工艺信息；从工艺设计发展到工艺信息的管 2 东北大学硕士学位论文第一章绪论 理；从研究开发专用系统，发展到研究开发工具，到应用原型化的设计方法开发通用 原型系统。另外，工艺标准化工作也向纵深发展，提出了工艺标准化的原理、方法与 发展方向，将系统工程、成组技术、组合化模块化定为工艺标准化的原理与方法，提 出建立工艺标准体系，并指明计算机技术的应用是工艺设计管理的发展方向，陆续制 定和修订机械行业标准。这些标准和专著大大促进了工艺标准化工作的发展，也进一 步推动了c a p p 应用的研究。在9 0 年代中提出了c a p p 开发工具的研究；充分利用已 标准化的成果，用原型化设计的方法开展c a p p 的应用：保讲c a p p 软件的应用和商 品化。9 0 年代后期受所谓“放下图版”的c a d 活动影响，出现了模仿交互式计算机 绘图的计算机辅助工艺设计系统，这系统只能用计算机代替手写、描图的作用，被称 为“甩钢笔”，没有起到优化、标准化工艺设计的作用。所以严格的说不能成为c a p p ， 只是工艺信息系统中工艺信息汇总、查询某功能的工艺信息管理系统的一个模块。 1 2 3 计算机辅助企业管理m r p i i e r p 的应用 作为现代生产管理中发展最快、最具代表性的管理思想和方法，我国自1 9 7 9 年沈 阳鼓风机厂从美国i b m 公司引进c o p i s ( 面向通讯的生产信息管理系统) 与1 9 8 1 年 沈阳一机床从德国工程师协会引进第一套m r p i i 软件以来，m r p i i e r p 在中国的应用 与推广经历了2 0 年的风雨历程，目前约有一千多家企业购买或使用了m r p i i e r p 软 件，然而其应用效果却大相径庭。有些企业则由于实施周期长、难度大等一系列实际 问题，经过了较长的磨合过程才得到回报；还有些企业半途而废，不了了之。这种现 象与国外先进工业国家实施m r p i i e r p 的效果相比，存在着较大的差距，在一定程度 上影响了m r p i i e r p 在我国的发展应用以及我国企业管理现代化的进程。 我国m r p i i e r p 和应用和发展过程，大致可分为三个阶段：启动期、成长期、成 熟期。 ( 1 ) 启动期。这一阶段几乎贯穿了整个8 0 年代，其主要特点是立足于m r p i i 的 引进、实施及部分应用阶段，其应用范围局限在传统的机械制造和汽车制造等行业， 做了勇敢的探索。由于受多种条件的制约，应用效果有限，被人们称为“三个三分之 一论”阶段：即“国外的m r p i i 的软件三分之一可以用、三分之一修改后可以用、三 分之一不能用”。为了改善这种落后的状况，机械行业的一些机床厂、汽车厂先后从国 外引进了m r p i i 软件。作为m r p i i 在中国的先驱者，由于条件的制约，他们曾走过 了一段坎坷而曲折的道路。 首先是管理软件本身存在的技术问题。当时引进的国外软件大都是运行在大、中 型计算机上，多数是相对封闭的专用系统，开放性、通用性差且操作复杂，在中国仅 有少数能够使用与掌握。而且国外软件进中国以后并没有完成本地化工作，同时又缺 少相应配套的技术支持与服务；其次，存在着缺少m r p i i 应用与实施的经验问题。人 们对如何应用和实施系统的认识停留在初级阶段，缺少整体的经验和技术，基础差， 3 东北大学硕士学位论文 第一辛绪论 - _ _ _ _ _ _ _ h _ _ - _ - - - _ _ _ - - _ _ - _ h _ - _ _ _ _ _ _ _ 只能是边学边干，在许多环节和功能上还要进行二次开发：第三，存在着思想认识上 的障碍问题。因此这一阶段实际上是一个探索阶段，部分企业获得了些效益。 ( 2 ) 成长期。这一阶段大致是从1 9 9 0 年至1 9 9 6 年，其重要特征是m r p i i 在中 国的应用与推广取得了较好的成绩。随着改革开放的不断深化，对传统的管理方式提 出了严峻的挑战，这阶段的管理软件体制仍主要还是定位在m r p i i e r p 软件的推广与 应用上，然而涉及的领域已突破了机械行业，而扩展到航空航天、电子家电、制药、 军工等行业。如有的机床厂的管理信息系统实现了以生产管理为核心，联接物资供应、 生产、计划、财务等各职能部门，可根据市场变化和用户要求迅速调整计划，平衡能 力；某飞机公司在实施优化管理后，仅在进日器材管理方面就节约了3 0 0 万元资金， 库存下降2 0 ，生产调度会减少1 3 ，加班减少l 3 ，生产周期缩短了l 1 0 ，纸片信息 单据减少了5 0 ：一汽集团根据汽车市场的要求，将少品种、大批量生产方式转变为 多品种、小批量的生产方式，采用先进的e r p 管理模式和工具后，企业从制度上规范 了公司的各个环节，改善了企业的经营决策能力，采购计划的及时性库存量降低， 生产计划安排合理，均衡了生产，稳定了质量，跟踪市场更加灵敏，提高了企业的应 变能力和竞争能力，从而使企业在市场上获得了更高的声誉，整体运营水平大大提高； 还有企业的m r p 项目经美国a p i c s ( 美国生产与库存管理协会，a m e r i c a n p r o d u c t i o na n di n v e n t o r yc o n t r o l s o c i e t yi n c ) 的专家认定达到了a 级应用水平。之所以 有所突破，主要原因在于：一是计算机技术基础为m r p i i 软件应用提供了更为宽广的 舞台。二是由于中国企业已进入体制转变和创新阶段，革新企业管理制度和方法，采 用新的管理手段来增强企业的综合实力已越来越受到政府部门和企业界的高度重视， 已成为我国广大企业的当务之急。三是更多的外国m r p i 浇r p 软件公司进入7 中国， 一些国外的软件公司已完成了木地化的工作，其产品的开放性和通用性方面也有了许 多改善，同时我国的财务制度和市场机制也逐渐向国际化靠拢，再就是一些国内公司 对国外软传经过二次开发和改装后形成了国内版木的软件并将其推向市场，使中国企 业有了更广的范围来选择适合自己企业的软件产品。四是人们在经过段学习和探索 之后，在观念上开始转变，一方面对各种商业软件有了进一步了解，另一方面对自己 企业的需求也有了明确的认识并从前人的应用经验中得到了借鉴。 虽然取得了一定的成绩，但也存在着许多不足之处，主要有：其，企业在选择 应用m r p i i 时缺少整体的规划。其二，应用范围的广度不够，局限在制造业内。由于 起源于机械行业，虽然在制造业中已被认同，但在其它行业却鲜为人知，同时也缺少 其它行业的解决方案，所以应用的范围狭窄。其三，管理的范围和功能只局限于企业 内部，尚未将触角伸向市场，而处身于信息化经济中的中国企业已逐渐将自己的产品 线延伸到了产品的销售市场，企业仅仅依靠削减成木和缩短生产周期是很不够的，更 需要加强的是企业外部的管理，是如何跟踪和监控市场的信息和变化实施以客户为 中心的战略。其四，部分企业在上项目时对软件的功能和供应商的售后服务技术支持 4 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 未作详细和全面的考察，所选择的软件系统并不适合本企业的实际情况，或是无法对 企业进行全面管理，需要相当长的时间来修改程序和二次开发，造成实施周期长，效 果欠佳等缺陷，或是根木无法使用，不得不重新购买其他软件，造成不必要的浪费。 ( 3 ) 成熟期。该阶段是从1 9 9 7 年开始至今，其主要特点是e r p 的引入并成为主 角；应用范围也从制造业扩展到第二、第三产业，应用效果有了明显提高，因而进入 了成熟阶段。e r p 是一种面向企业供应链的管理，在计算机技术上e r p 还为用户提供 了图形用户界面、关系数据库结构、客户机服务器体系，面向对象技术、开放和可移 植性，第四代语言和用户开发工具等，为企业的科学管理开辟了新的天地。 随着市场经济的发展，我国的经济体制正与国际经济接轨，经济发展的国际化、 信息化为必然趋势，企业面临的是一个越来越激烈的竞争环境，经济增长方式的根木 改变成为企业的最大课题。中国企业原有的那种只重生产和产量、缺乏经营创新观念、 资木运营观念、市场导向观念、经营风险观念的橄榄型管理已无法适应当前的形势， 必须把自己融入社会化大生产中，从单纯的生产经营变为资木经营，在提高产品的品 牌和质量、实现技术和服务的创新上下功夫，迅速增强市场竞争能力，用新型的哑铃 型管理来确立自己的竞争优势。为此传统的m r p i i 无法满足这种要求，而e r p 却由 于具有更多的功能而逐渐被企业所接受，它为企业提供了投资管理、风险分析、销售 分析、市场预测、决策信息分析、促销与分销、售后服务与维护、全面质量管理、运 输管理、人力资源管理、项目管理以及利用i n t e m e t 实现电子商务等功能，企业利用 这些工具扩大了经营管理范围，紧跟瞬息万变的市场动态和国际大市场的竞争，获得 了丰厚的回报。 1 2 4 产品数据管理系统( p d m s ) 的应用 p d m 技术传入我国始于2 0 世纪9 0 年代初，当时北京第一机床厂、济南第二机床 厂、北京人民机器厂及山西经维纺织机器厂引进加拿大i n f o r o w e n m r p i i 软件中已 有p d m 模块，但这仅是对产品属性数据及产品结构数据的管理，没有图形文档资料 的管理功能，也没有与c a d c a p p 集成的接口，二十世纪九十年代中期，s d r c 公司 的m e t a p h a s e ，e d s 公司i m a n ，i b m 公司的p m 进入我国，由于我国企业计算机的应 用深化，各系统的集成已成为继续发展的瓶劲，企业已有需求，另一方面各大院校， 软件公司开始研究开发自己的p d m 系统，至今已有七、八年历史。由于当时应用都 是第一代产品，应用以图档管理为主，只在c a d 系统内应用没有解决企信息的集成， 所以在实施过程中效果不佳，即使使用第二代产品，由于使用单位没有应用 c a p p m r p e r p ，或c a p p m r p e r p 应用都处于初级阶段，对企业信息化没有全面应 用规划，系统目标不明确，因此也没有起到p d m 应有的作用。 5 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 3 机械制造企业信息系统集成概述 1 - 3 1 基于传统e d i 的资源集成 e d i 是为支持事务处理而在异构的系统间用电子格式进行数据交换的一种集成方 式。通常e d i 用于传统商业数据，包括订单、发票、计划编制信息、发货提货通知等。 控制e d i 文档和交易的格式有两种标准：a n s i x 】2 标准，用于北美地区；饥w e d ! f a c t 标准，世界通用。标准根据企业的业务规则定义了事物类，事物集中定义了字段的长 度和顺序。企业间根据标准推荐的方案制定协议和开发专门接口，将不同公司的业务 数据集成在一起。e d i 是一项成功技术，已经应用了3 0 年，但是也存在一些问题。因 为基于e d i 的数据交换采用专用接口，遵循企业私有协议当有业务调整或新企业加 入时，接口都要重新编写【4 】。 1 3 2 基于分布式对象协议的资源集成 分布式对象协议将面向对象的编程思想扩展到了网络环境，通过使用分布式对象， 实现了对象位置的透明性，任何对象只要利用接口定义语言对其接口参数进行定义和 说明，就可以集成到分布式系统中。主流的分布式对象协议包括o m g 的c o r b a 技 术，微软的c o m 技术和s u n s y s t e m 公司的j a v a r m i 。其中c o r b a 技术出现最早， 理论最完备，这里主要对它进行讨论。 c o r b a 的体系结构主要由三个关键部分组成： ( i ) 作为分布式对象通信基础设施的对象o r b 的体系结构； ( 2 ) 接口定义语言i d l 的语法和语义以及到各种程序设计语言的映射： ( 3 ) 保证可操作性的标准o r b 间通信协议g i o p i i o p 。 c o r b a 技术可以实现跨平台跨语言的集成，这是通过定义对象接口来实现的， 对象接口其实是客户端和服务端就服务的具体内容订立的协议，更具体地说，接口中 定义了一些数据类型和远程方法以及远程方法的参数类型和传递方向。o m g 组织的 接口定义语言为o m gi d l ，它采用类似于c h 的语法规则和预处理特征，包括模块 的声明、类型声明、常量声明、异常声明、接口声明和值类型声明等内容。由i d l 描 述的接口，经i d l 编译器处理，可以映射到特定的语言和系统平台，即产生对应于某 一平台和编程语言的源程序文件，在客户端引用的源程序文件称为i d l 桩，客户程序 正是通过i d l 桩调用远程对象的。在服务端引用的源文件中包含一些虚基类，称为框 架类，对象实现通过继承框架类，并重载其中的虚函数来实现服务程序。 在基于c o r b a 的集成系统中，可能会用到不同供应商的o r b 产品，为了实现不 同的o r b 产品间的互操作性，必须制订一套传输请求的统一标准，规定传输底层数 据的表示方法和消息格式。o m g 制定了通用o r b 间协议g i o p ，还制定了以i c p i p 6 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 协议作为传输层协议时更具体的g i o p 协议，称为因特网o r b 间协议h o p 。 基于c o r b a 的资源数据集成的主要工作是以c o r b a 标准开发或封装数据处理 逻辑，以及为客户端开发数据操作界面。目前，c o r b a 技术在解决异构性以及已有 系统的集成上具有明显优势，因此在资源信息集成领域得到了广泛应用。但是c o r b a 规范冗长而复杂，并且基于c o r b a 的集成是紧偶合，需求变动适应性差，再者使用 c o r b a 技术难以穿越防火墙，这些缺点也限制了它进一步推广。 1 3 3 基于x m l 的资源信息集成 可扩展标记语言x m l 是一种用来描述结构化数据，实现异构系统间的数据交换 的标记语言，它是w w w 联合会( w 3 c ) 于1 9 9 2 年制定的一种通用语言规范，是适于 i n t e r n e t 应用而优化的s g m l 的子集。 x m l 文档的逻辑结构分为四部分：声明、元素、属性、注释。声明中定义文档类 型，即文档的元素类型集合。元素是x m l 文档的基本单元，包括一个起始标记、一 个结束标记以及两者之间的数据，元素具有属性建立各种相互关联。正是用这种相互 关联的元素集，x m l 文档能描述复杂的结构化数据。但是与其他编程语言定义的数据 结构不同，他们使用存储结构、指针、数组下标等方法，对平台依赖性强，不能跨平 台交换数据。而使用x m l 定义的结构化数据，全部字符串化，在任何平台上都可以 处理，且字符串易于通过网络传输。 当两台计算机使用x m l 文档交换数据时，他们不需要知道对方的数据格式，而 只是把自己的数据转换为x m l 文档，传递给对方。收到x m l 文档的一方，对文档进 行解析，提取有用的信息，构造出自己格式数据即完成了交换。解析x m l 文档就是 按照文档声明中定义的自描述信息把x m l 文档中的字符串转换为一定结构的数据。 这一过程使用x m l 解析器，w 3 c 已经标准化了x m l 解析器的应用程序接口( a p i ) 。 称之为文档对象模型( d o m ) 。d o m 独立于平台和编程语言。通过d o m ，应用程序可 以动态修改x m l 文档的内容和结构。 总结起来，可扩展标记语言x m l 具有以下特点和优点： ( 1 ) x m l 是不同数据结构的文本描述语言，甚至借助类似于x m l 编译器的工 具，可使文档在文本和二进制形式之间互相转换。 ( 2 ) 适于异构应用系统闻的数据共享，适于通过网络传输。 ( 3 ) 可扩展性好，x m l 中的标记不是预先定义的，使用者可根据需要设计标记。 ( 4 ) 开放性好，x m l 独立于系统平台和编程语言，很多公司的产品都支持x m l 应用。 ( 5 ) x m l 定义的是数据本身，而不是显示特性，这与h t m l 不同。显示特性可 以由样式表来定义。 运用x m l 集成企业资源信息时，要在原有系统中增加一层x m l 服务器，位于应 - 7 - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 用程序和数据库之间。x m l 服务器除了完成数据格式转换功能外，还执行业务逻辑a 1 3 4 其他相关技术以及多种技术的综合 ( 1 ) j a v a 与移动代理技术 移动代理时适应于基于i n t e m e t 的分布式计算环境的一种技术，它可以克服网络 低带宽、延时和连接不可靠的缺点。移动代理是一个独立的程序，通常用j a v a 语言实 现。由于j a v a 也是面向i n t e m e t 应用的，j a v a 语言程序编译成字节码，可运行在任何 安装了j a v a 虚拟机的平台上，并且字节码可沿网络传输。因此由j a v a 实现的移动代 理可根据需要在i n t e m e t 上迁移，寻找合适的计算资源和信息资源，代表用户完成特 定的任务。一个企业成企业联盟可能跨越多个地域。当借助i n t e m e t 对跨地域企业信 息资源进行集成时，运用j a v a 和移动代理技术可以提高整个系统的效率和可靠性【5 】。 ( 2 ) c o r b a 与x m l 及j a v a 的综合应用 基于c o r b a 的集成主要是应用c o r b a 协议封装数据处理逻辑，其程序接口往 往很复杂，要描述较多的操作和复杂的数据类型，这会造成程序各模块间紧偶合、需 求变动适应性差，但是可利用x m l 技术对c o r b a 程序的接口定义统一数据接口。 x m l 语言语义丰富，描述能力强，由x m l 定义统一数据接1 ：3 ，而c o r b a 接口只要 传递和返回字符形式的x m l 文档，服务端收到x m l 文档后，对其进行解析，按文档 语义来执行必要的操作。 c o r b a 与j a v a 的集成也是近年来研究较热的一种解决方案，这两种技术有很强 的互补性。c o r b a 协议在集成现有程序方面有优势，因为c o r b a 的接口定义几乎 可以映射到所有常用编程语言，包括c 和p a s a c a l 等非面向对象的语言，许多较早 开发的软件正是用这类语言编写的。但c o r b a 技术主要用于c s 架构的程序，对 w e b 应用这样b s 架构的程序支持较弱。而这方面正是j a v a 技术的强项，实现c o r b a 和j a v a 集成，使用户从浏览器也可以访问c o r b a 服务。 1 4 本课题研究的主要内容 本课题以机械制造业企业信息系统集成为主要研究目标。分析了b o m 在机械制 造企业信息系统集成中的关键作用。对b o m 在产品全生命周期的各种视图进行了阐 述。实现了一个以b o m 为主线的集成产品开发( i p d ) 平台，并对其相关的关键技术 进行研究与实现。 整篇论文共分为六章。第一章是绪论部分，主要介绍了机械制造企业信息化的内 涵、现状以及制造信息系统在我国的发展概况，并阐述了企业信息系统集成的方法。 第二章是b o m 相关理论的研究。主要介绍了b o m 的概念、内容和作用。并对b o m 在产品全生命周期内的各种表现形式进行了分类，建立了b o m 的单多层结构和数据 表。同时对b o m 与企业信息流集成进行了研究。第三章主要讨论了应用系统的集成， 8 东北大学硕士学位论文第一章绪论 建立了基于p d m 系统的集成框架，分析了信息系统集成的几种模式，并对相关的支 撑技术进行了研究。第四章是基于b o m 的i p d 环境集成框架与实现，介绍了相应的 功能模块。第五章是系统集成相关关键技术的研究与实现。详细介绍了系统的安全管 理、产品b o m 在数据库系统中的二维存储以及产品结构树的生成算法实现。第六章 对全文进行了总结和展望。 9 东北大学硕士学位论文 第二章b o m 理论基础 第二章b o m 理论基础 b o m 为英文b i l lo fm a t e r i a l 的缩写，翻译成中文的意思是物料清单。在某些工 业业领域，可能称为“配方”、“要素表”或其他名称，狭义的理解就是材料清单和产 品结构。而随着企业制造信息化的发展，它的内涵有了很大程度的变化，而不仅仅是 简单的物料清单罗列，在不同的制造信息系统中有不同的形式，表现为不同的视图， 这是扩展的b o m 。因此，b o m 数据成为企业制造信息的基础数据之一，b o m 在 c a d p d m c a p p e r p 等关键企业信息化应用分系统的中也发挥着愈来愈为重要的作 用，它不仅仅是各个分系统自身数据组织的核心，同时也是各个分系统数据集成的纽 带，通过b o m 可以将各个系统的产品数据信息有机的组织起来，形成一个联系的整 体，从时间空间和信息流的角度充分把企业的产品数据关联起来，对企业的经营和决 策带来有益的帮助。本文讨论的就是扩展的b o m ，简单的理解可为产品结构加工艺 流程。 2 1 8 0 m 概述 2 1 1 b o m 的概念 物料清单b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ) 是计算机可以识别的产品结构数据文件，是产品结 构的数据格式，通常是一种树状的数据结构，反映父子关系，支持任意层次的查询、 展开与汇总 6 - 7 o 同时，它也是- - e e 描述装配件的结构化的零件表，其中包括所有的 子装配件、零件、原材料的清单，以及制造一个装配件所需物料的数量，以及相关的 工时、材料、设备、工装、车间等制造信息。要想用计算机来管理企业的这些繁多而 又关联的物料，首先要使系统能够知道企业制造的产品结构和所有要使用到的物料， 为了便于计算机识别，必须把产品结构图转换成规范的数据格式，这种用规范的数据 格式来描述产品结构的文件就是物料清单。有的人甚至认为b o m 不仅仅反映产品结 构中组件与零件的自身信息、组件与零件的相关信息以及组件和零件所涉及的外部资 源的信息，还可以是能量、人员和资金等与产品相关的信息。此外，b o m 视图( b o m v i e w ) 在产品全生命周期中，对应于不同的应用领域，产品b o m 数据的数据子集，称 为b o m 试图。 2 1 2 b o m 的作用 在通常情况下，一个企业产品b o m 信息首先是在产品设计阶段生成，然后并行 或先后地由其他部门( 如工艺设计、生产、采购、成本核算、销售等部门) 进行相应 补充、改变或使用，从而其形成不同部门的不同形态和各自