（计算机科学与技术专业论文）基于产品生命周期的中小型企业数据集成系统的研究.pdf

基于产品生命周期的中小型企业数据集成系统的研究 摘要 随着企业信息化和电子商务知识的普及，众多中小企业已经充分认识到利 用网络开展信息化，对节约龛业成本和达到有效管理的重要性。但随着企业实 施的计算机应用软件的不断增多、范围逐渐扩大，随之而来的问题是多年来分 散建设的信息系统，相互之间不能信息芙享，业务流程不畅，形成许多“信息 孤岛”，因此企业中各个系统应用集成( e a i ) 成为当前企业的一个重要课题，也 是最近国内外研究的一个十分活跃的领域。 本文围绕数据集成管理系统的开发对企业数据集成系统的策略、方式、系 统地架构以及实现系统的关键技术进行了分析和综述。依托于合肥海德数控液 压设备有限公司信息化建设项目，深入海德公司进行细致的调研，并对公司运 营中的数据进行深入的分析，建立产品数据模型。通过产品结构树将有关产品 的全部数据有机地组织在一起，使整个企业数据成为一个有机整体。可做到数 据的一次输入、一次存储，实现企业数据的集成和一致性控制。对企业常用的 c a d c a m c a e 进行更紧密的集成。构建企业数据集成系统模型。运用面向对象 的建模技术，以三层c s 模型为参考，在n e t 平台下，采用v c + + m f c 构架， 进行了基于产品配置的数据集成管理系统的开发，实现了合肥海德公司企业数 据集成系统中产品数据管理子系统的构建。 关键字：e a i 数据集成c s 结构产品生命剧期b o m r e s e a r c ho fd a t ai n t e g r a t e ds y s t e mo i lm i d d l e & s m a l ls i z e d e n t e r p r i s eb a s e d o nt h el i f tc y c l eo ft h ep r o d u c t s a b s t r a c t a st h ep o p u l a r i z a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n i q u e sa n de l e c t r o n i ck n o w l e d g ei n b u s i n e s se v o l v i n g ，m a n ym e d i u ma n ds m a l ls i z ec o r p o r a t i o n sh a v ec o m et o 是l 玲 r e a l i z et h a tn e t w o r ki n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti ss i g n i f i c a n to nr e d u c t i o no fc o s ta n d m o r oe f f e c t i v eo r g a n i z i n g h o w e v e r ，l o t so fi n f o r m a t i o ns y s t e m w h i c hn e i t h e rs h a r e i n f o r m a t i o nn o rw o r km u t u a l l y , h a v eb e e ne s t a b l i s h e ds e p a r a t e l yf o ry e a r sb e c a u s e o ft h ei n c r e a s i n g l yn e wd e v e l o p e ds o f t w a r ei nv a r i o u sc a t e g o r i e sw i t hd i f f e r e n t e x t e n t i ti s i m p o r t a n tt od e v e l o pe n t e r p r i s ea p p h c a t i o ni n t e g r a t i o n ，a n da l s oa n a c t i v et o p i cb o t hi n - c o u n t r ya n da b r o a d t h ed i s s e r t a t i o ns u l n l t l a r i z e st h er e s e a r c hd a t ai n t e g r a t i o nf o r m a t ，s y s t e m a t i c i n t e g r a t i o nf r m n e w o r ka n dk e yt e c h n i q u eo fi m p l e m e n to fd a t ai n t e g r a t i o n s e t t i n g t h ed a t ai n t e g r a t i o np r o j e c ti nh a i d el t d 。，a sa ne x a m p l e ，i tk sb e e np u ti n t oac l o s e l y d a t aa n a l y s i sa n dp r o d u c td a t am o d e lb u i l d i n g r e o r g a n i z i n gt h er e l a t i o no fav a r i e t y d a t a ，a n db u i l d i n gaw e l l s t r u c t u r e dp r o d u c t sd a t at r e ew h i c hi n t e g r a lt ow h o l e e n t e r p r i s ed a t as y s t e m s ot h a tt h ee n t i r ed a t as y s t e mo ft h ee n t e r p r i s ec a nb e c o n s i s t e n t l yc o n t r o l l e di nao n et i m ee n t e ra n ds a v ew a y t h ec a d c a m c a e c a l l b em o r e c o m p a c t l yi n t e g r a t e d ，a n d d a t a s y s t e m a t i c m o d e li sb u i l t 。t h e o b j e c t o r i e n t e dt e c h n i q u ei su t i l i z e di nm o d e lb u i l d i n gp r o j e c tt oa c t u a l i z et h ed a t a s t r u c t u r em o d e l so fp r o d u c tt e c h n i c s ，t h ec ss t r u c t u r e n e ta n dv c + + m f c t h a t w a yi e 。p d mc a l lb ec o n s t r u c t e d 。 k e yw o r d s ：e a i ，d a t ai n t e g r a t e d ，c ss t r u c t u r e ，l i f ec y c l eo f p r o d u c t ，b o m 图表目录 图1 1 数字化管理技术的发展过程示意图 图2 1 表示集成原理图 图2 2 数据集成原理图， 图2 3 功能集成原理图， 图2 4 采用专用格式文件的集成方式原理图 图2 5 采用标准格式文件的集成方式原理图 图2 6 以数据为中心的集成方式原理图 图2 7 产品生命周期中的各种b o m 图， 图2 8 基于p d m 框架的数字化管理集成体系图， 图2 9 三层c s 结构示意图 图2 1 0m f c 类库基本层次结构图 图3 1 配置管理中产品结构的多视图转换图 图3 2 产品配置管理模型图 图3 3 产品全生命周期概念模型图 图3 4 以产品数据为数据源的企业数据b o m 体系的概念模型图 图3 5 面向产品的企业数据b o m 体系关联模型图 图3 6 面向产品的企业数据b o m 生成过程模型图 图3 7 系统顶层用例图 图3 8 系统数据用例图 图3 9 产品结构树模型图 图3 1 0 系统处理流程图 图4 1 产品数据管理总体框架图 图4 2 产品结构管理模块图 图4 3 单层b o m 表示的数据库表结构图 图4 4 产品配置管理模块用例图 图4 5 产品配置管理界面图 图4 6 文档浏览界面图 图4 7b o m 数据生成界面图 图4 8 四件清单输入到e x c e l 界面图 图4 9 工艺数据b o m 图， 图4 1 0 工艺数据管理模块用例图 图4 1 1 ( a ) 产二品工艺数据管理模块图， 图4 1 1 ( 1 3 ) 产品工艺卡片设计图 图4 12 系统参数设置管理模块用例图 ：，0 0加加呓坞匏拍凹盯勰约弘m如驵虬北北鹳躬舭甜蛎蛎惦 独创性声明 本人声明所早交的学位沦文是本人在导师指导f 进行的研究1 作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得合肥上业人学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同丁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。 学位论文作者签名 签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒壁王些盔鲎有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权金 鲤：i 些盔堂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，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位沦文作者签名：毋知 签字日期： 年月甲日 学位论文作者毕业后去向 i 。你尊位： 通讯地卅： 导师签 纪弓 签字日期：) 即6 年月7 日 i u i 邮编 致谢 首先感谢我的导师袁兆l “教授。从论文的选题、撰写、修改剑最终的完稿， 袁兆山老师都给予了我精心的指导，使我能把理论与实践结合起来。焱老师的 谆谆教导，镬我受益粪浅，终身难忘。袁老 琴严谨、求实静治学精毒枣粒为天舞 表的品德风范，是我今后学习和工作的榜样。 感谢合肥工业大学计算机与信息学院的各位老师。三年来对我的辛勤培育， 嫒蔑骞幸玲褥各经老爨、专家瓣论点臻蠢导，这黯我笺沦文写作套极大的蓑蘩。 特别感谢研究生办的徐静老师，从入学到毕业设计阶段”“直在积极的帮助我联 系老师、安排课程，使我得以顺利进行毕业设计。 戆落我熬各位爨学在我溺罐时给予豹嫠瓒。霜露毽黪潦绘予我各种豢蘩的 老师、亲人、朋友们，没有他们，我的论文不可能顺利出稿。 在论文写作过程中，我翻阕了大量的文献资料，有些文献给了我很大的启 发，在魏对这些俸学一著表示熊落。 李鑫 2 0 0 6 年5 月2 2 秭 第一章概述 1 1 研究背景 中小企业在经济发展过程中是一支非常重要的力量，但是在竞争激烈的市 场中，大多数中小氽业在规模、管理、业务发展上和大型企业相比，都存在着 较大的差距。中小企业要想在竞争激烈的市场中生存下来，必须比人企业更加 灵活、高效、创新。随着近两年来对企业信息化和屯了商务知识的普及，众多 中小企业已经充分认识到利用网络丌展信息化，对节约企业成本和达到有效管 理的重要性。但随着企业实施的计算机应用软件不断增多、范围逐渐扩大，随 之而来的问题是多年来分散建设的信息系统，相互之问不能信息共享，业务流 程不畅，形成许多“信息孤岛”。因此企业中各个系统应用集成( e n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) 成为当前企业的一个主要问题，也是最近国 内外研究的一个十分活跃的领域。 1 2 企业应用集成概念及原理 1 2 1 企业应用集成概念 据b u t l e rg r o u p 的定义，e a i 是“将异构系统及其模块的功能性行企业规 则和数据集成为满足企业的新流程“。 来自g a r t n e rg r o u p 对应用平台套件( a p p l i c a t i o np l a t f o r ms u i t e ) 的 描述则是目前为i 从技术角度最为全面和权威的描述。“。 主要包含以f 几个组成部分： $ 交易处理应用服务器：承载电信企业海量和高性能的交易处理引擎； $ 应用集成的集成代理器：包含了消息处理、数据映射、流程管理、适配 器技术等完整的集成代理技术； 用户交互的门户集成平台：承载多渠道、多协议、多人群的访问平台； 共享的中问件基础设施，提供s o a 、e d a 的支持； 共享元数据管理、数据共享模型和实现平台； $ 集成的企、p 管理平台，支撑运营和管理； 女集成的开发部并平台，提供从门户、消息、数据转换、适配器、工作流、 交易处理的集成丌发、部署环境。 通过卜 述7 部分纽成一个完整的分业e a i 的基础架构。 1 2 2 企业集成管理的原理 对于集成，人们从各自个同的出发点分别提m 不同的定义。美网j d c 公司 认为：集成是将软件、硬件和通信技术组合起来为用户解决信息问题的业务； i b m 公司把集成定义成为：将信息技术、产品1 川髓务结合起来是实现特定功能 的业务；美国i n p u t 公司认为：集成是由一家厂商全面承包用户的大型复杂企 业信息系统，负责系统设计，利用硬件、软件与通信技术，实施包括资源调查、 文档管理、用户培训与运行支持在内的全面项目管理”1 。在这里我们把集成定 义为：个整体的各个部分之间能彼此有机地和协调地t 作，以发挥整体效益， 达到整体优化的目的。 企业数字化集成管理是集成定义、系统科学、信息科学以及管理科学等相 结合的体现，集成化管理思想同传统的系统工程方法不同，它更强调企业管理 的协调，在更大的思维空间和时域空间进行资源的优化配置和生产管理决策”1 。 企业数字化集成管理定义包括三部分内容：管理对象、管理手段和管理方法。 首先，企业数字化集成管理的管理对象是企业信息，包括企业产品信息、人事 信息、财务信息以及市场信息等；其次，企业数字化集成管理是借助于现代网 络技术、数据库技术以及通讯技术等的各种数字化技术：最后，企业数字化集 成管理利用集成的方法，把企业各个管理系统有机地集合起来，将企业的各种 信息放在一个整体系统中进行管理。 1 3 企业数字化集成管理研究现状及发展趋势 1 3 1 企业数字化管理发展历程 在2 1 世纪，企业管理的核心必然是围绕信息管理来进行的。最近几年，技 术创新成为企业改革的最主要形式，而i t 的发展直接影响企业改革和管理的成 败。不管是计算机集成制造( c i m ) 、电子数据交换( e d i ) 、计算机辅助设计( c a d ) ， 还是制造业执行信息系统( e x e c u ti v ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，信息技术革新都 已经成为企业组织变化的主要途径。2 0 世纪7 0 年代以来，随着企业规模的不 断扩大和信息技术的高速发展，数字化管理技术也在不断的发展，当前对企业 数字化管理技术影响较大的当数物料需求计划( m r p ) 、制造资源计划( m r p i i ) 、 企业资源计划( e r p ) 和供应链管理等，图1 1 表明了这些技术的发展过程”1 。 蚓li 数字化管理技术的发展过群示意幽 早期的物料需求计划( m r p ) 是基于物料库存计划管理的牛产管理系统，主 要用于订货管理和库存控制。到2 0 世纪7 0 年代形成了闭环的m r p 系统，它把 财务子系统和生产子系统结合成一体，采用计划一执行反馈的管理逻辑，有效 地对生产的各项资源进行规划、控制和管理。7 0 年代的m r p 系统通常是基于主 机系统实现的。到2 0 世纪8 0 年代，m r p 的信息共享程度提高，逐步形成了制 造资源计划m r p i i ，在m r p i i 中，一切制造资源( 包括人员、物料、设备、能源、 市场、资金和时间等) 都被统一地加以规划、控制和管理。但8 0 年代的m r p i i 系统通常是基于小型计算机系统的。随着经济一体化的浪潮席卷全球，企业规 模的4 ；断扩大和竞争对手差异化竞争的f 1 趋缩小，社会化生产与地域资源优势 的整合，对企业质量管理结构和质量管理体系运行效率提出了越来越高的要求。 信息技术的迅猛发展给企业质量管理模式的转变带来新的革命。企业信息化分 为数字化设计、数字化制造和数字化管理。对于制造业目前应用最广泛、研究 最深入、效益最明显的领域是设计数字化技术。企业通过c a d 、c a m 、c a p p 等软 件平台的建设，实现了产品设计手段与设计过程的数字化和智能化，缩短了产 品开发周期。从产品数据管理( p d m ) 到产品生命周期管理( p l m ) 等系统的建 设，为全面提高企业系统性的创新能力打下了坚实的基础。企业通过办公自动 化( o a ) 系统、企业资源计划( e r p ) 等系统的建立实现了企业办公管理和资源 管理的信息化改造，尤其是对企业进、销、存等主要管理业务过程和财务系统 进行了重点地建设。企业间的协作不断加强，逐渐形成了供应链管理( s c m ) 系 统、客户关系管理( c r m ) 系统和供应商关系管理( s r m ) 系统、企业资源计划 ( e r p ) 系统等，企业资源的优化配置与计划控制也由企业内部转向企业外部。 另外，电子商务的迅速发展进一步扩大了管理技术的覆盖范围，使数字化管理 技术覆盖范围由企业内部扩大到企业外部乃至全球范围。 1 3 2 企业数字化集成管理研究现状 在国外，有关企业数字化集成管理的思想研究主要集中在集成管理的概念、 作用、优点以及集成原理等方面，如d a v i d g l e n 对中小企、l k 的集成化的管理进 行了分析；h u a i z e ul i 等对产品制造过程的集成系统的概念进行了阐述：e u i c a 1s e n e 对企业中集成战略、集成技术、集成过程及企业集成的合作机制进行了 探讨。 近年来，我国学者在管理集成理论研究方面也取得了重要进展，其中，最 具代表性的是中国人民大学工商管理学院的李宝山教授的专著集成管理一高 科技时代的管理创新，专著通过对国内外有关集成管理研究成果的归纳、评述， 对集成管理的内涵实质、理论框架、运行机制、系统设计、应用思路进行了全 面的探讨“。清华大学的范苄顺教授也从c i m s 晌角度详细分析了研究现状和发 展趋势，并提出了现代企业集成管理的整体角犁决方案。”。展望2 1 世纪，随着 先进的制造技术、网络技术和信息技术的普及，实现管理集成已经成为企业改 善管理，提升核心竞争力的基础和保证。 1 3 3 企业数字化集成管理的发展趋势 根据现代企业管理技术与先进制造模式的发展趋势，数字化集成管理系统 将在企业中起着越来越大的作用，纵观国内外相关数字化集成管理的现状以及 研究热点，数字化集成管理将有以下几种发展趋势。 1 基于w e b 的企业数字化集成管理“1 。通过w e b 提供的统一网络访问接口， 可以实现用户的实时访问，使得不同部门、不同地域的人和组织可以方便地实 时协同，实现网络环境下企业间的大范围集成管理。 2 面向产品全生命周期管理的数字化集成管理。将产品的设计、制造与营 销作为一个统一的过程，用一组一致的业务解决方案覆盖产品从概念到消亡整 个生命周期的数据管理，支持人、过程和信息的集成。 3 采用中间件的数字化集成管理。中i 叫件就是位于系统平台( 硬件和操作 系统) 和应用软件之间的通用服务“。目前比较有名的中间件有o m g 的c o r b a 、 m i c r o s o f t 的d c o m 和s u n 的r m i “。使用中划件为数字化集成管理系统提供了 更加柔性的集成机制。 4 采用标准化数据接口的数字化集成管理。采用标准化数据接口的数字化 集成管理系统能够实现异构产品或数据信息的统一形式化描述，便于企业在更 宽更深的范围内信息共享和集成。当前比较流行的标准化数据接1 ：3 有s t e p “、 e d i 、s g m i ，和x m l ”3 等。 5 处理与控制功能相结合的数字化集成管理。未来的数字化集成管理系统 不仅能够通过集成实现各个实体之间信息流的畅通性，对企业数据进行有效地 管理，还能够提供对所有应用系统的运行管理与监控，确保企业运营达到整体的 协调与优化。 1 4 本文研究的意义 企业应用集成主要是解决横亘于企业的“信息孤岛”问题“，顺畅企业的 信息流程。以产品信息为核心的产品全生命周期管理( p l m ) 作为整个企业生 产经营服务的信息系统被提出，它为企业了提供一种从整体上实现对产品生命 周期中各个阶段的相关信息、过程和资源进行优化管理的解决方案。本文基于 产品牛命周期全过程中产品配置数据对制造业中小企业应用集成系统进行研 究，为企业信息系统应用集成探索实施思路，为中小企业建立一个高效可用的 信息集成系统提供借鉴。是非常具有现实意义的。 1 5 课题研究的主要内容及全文框架 随着全球化知识经济时代的来临，企业运作过程中的信息技术同益走向复杂 和综合集成，对于制造企业而者，虽然各单几的计算机辅助技术已经成熟，但 各自动化单元自成体系，彼此之间缺乏有效的信息沟通与协调，即所渭的“信 息孤岛”现象。本课题主要研究解决企业内部不同平台上的数据沟通和信息流 动的问题，即“信息孤岛”现象。以制造业中中小企业数据集成管理平台为实例， 探讨基于产品生命周期的企、l k 数据集成管理系统，实现企业数据( 包括产品设 计数据、工艺数据、制造数据、生产数据、市场销售数据等) 多层次、多视角 的集成和共享。企业数据集成管理甲台以整个企业为着眼点，它涉及到的内容 有各种各样，包括氽业的产品丌发、人事管理以及资源管理等等，因此，建立 一个整体管理平台，是+ 个系统而又复杂的工程。它需要研究的内容也是错中 复杂的。这里，我们就以理清企业数据为基础，根据数据的分类为线索，提出 以下几点研究内容： ( 1 ) 数据分析： 对企业进行细致的调研，并对企业数据进行深入的分析，使得整个企业数据 完整、准确、及时、唯一。 ( 2 ) 数据模型构建： 建立产品数据模型。个复杂的产品是由多个专- 业科室共同完成的，每个 专业可以根据其专业特点使用不同的应用软件，无形中形成了1 个个的信息孤 岛。本系统对企业常用的c a d c a m c a e 进行更紧密的集成，如从c a d 文档中直 接提取数据。通过产品结构树可以将有关产品的全部数据有机地组织在一起。 理顺不同数据间的关联关系，使整个企业数据成为一个有机整体，并尽可能做 到数据的一次输入、一次存储，实现企业数据的集成和一致性控制。 ( 3 ) 系统模型构建 根据以上数据的分类，把整个系统分为产品配置数据管理、产品工艺数据 管理、产品结构管理。在系统实现中运用面向对象的建模技术，构建这三个数 据管理模块的实现模型，并在模型中体现出各个数据管理模块问的数据关联关 系。 ( 4 ) 根据上述模型，实现合肥海德公司企业数据集成系统中产品数据管理 子系统( i e p d m ) 的构建。 全文共分五章 第一章概述 本章简单介绍了企业数据集成的研究背景、发展历程、研究现状及发展趋 势，并论述了全文研究的主要内容、意义。 第二章企业数据集成系统研究 本章介绍了实现企、| p 数据集成系统的整体集成策略、数据集成方式、系统 集成框架以及实现系统集成的相关技术。 第三章基于，“品1 1 i 命倒期的企业数据集成系统设计 本章分析了制造、 j 小企、i k 特点及中小企、j k 数据集成管理中的面向产品特 性分析，并在此基础上提出基于产品生命周期的巾小企业数据集成系统设计方 案。 第四章产品数据管理子系统模块实现 本章针对合肥海德公司的现状，以公司产品为导向，着h 艇于产品全生命周 期，对企业数据资源的采集、加l 、存储、利用和处理方法进行全面的规划， 将整个产品作为对象，考虑到产品的全生命周期和产品的装配特性、生产属性、 品质特性等，以产品配置关系为显性引导源，将产品全生命周期中各类型数据 和属性值动念绑定在一起，按文中所述系统设计方案实现企业数据集成系统中 产品数据管理子系统( i e p d m ) 的构建。 第五章结束语 总结全文，提出不足之处。 第二章企业数据集成系统实施技术 通过以上对企、眦数据集成系统的现状分析和基本功能概述，可以看出 企、业要想解决内部不| 亓：j 平台上的数据沟通和信息流动的问题，即“信息孤岛”现 象，使得企业信息化架构完整清晰，是一个系统而又复杂的工程。它需要研 究的内容也是错中复杂的。本章详细介绍了当前企业数据集成系统实施技术。 2 1 整体集成策略、集成方式 2 1 1 整体集成策略 整体集成是指系统间集成的集成点的选择，在现有的集成系统中，不同的 应用程序中存在三种可能的集成点：显示界面、数据库和软件功能。根据这三 个集成点，分别制定了整体集成的三种策略：表示集成、数据集成和功能集成 1 表示集成 表示集成是最简单的集成，这种集成方式，集成的结果是形成一个新的、 统一的现实界面。新的现实界面看起来好像是一个单一的管理软件系统，但实 际上却只是调用几个遗留管理软件系统。这种集成将现有的显示界面作为集成 点来指导用户进行互动操作，并在用户操作与相应软件之间进行通信，然后再 把不同的管理软件系统产生的结果综合起来。表示集成原理如图2 1 所示。 表示集成只是一种轻度集成，它易于实现，并可以相对较快地完成。但另 一方面，表示集成所集成的内容只是用户的界而，而且表示集成可能会成为系 统性能的瓶颈。 t w e b 浏览器 sg u i h2l 表示集成原理幽 2 数据集成 数据集成的基本思想是对各种管理软件系统的数据存耿进行集成。数据集 成原理如图2 2 所示。通过这种集成方式，用户在存取数据时就可以绕过相应 的软件，直接获取i 亥软件所创建并存储的相应信息，呵以解决数据的分布性和 异构性问题。 数据集成比表示集成更加灵活，它能提供更广泛的数据访问。但数据集成 的前提是被集成的系统必须公开数据结构，即公丌表结构、表蒯关系、编码的 含义等“。另外由于备系统是不断演变的，因而其维护成本较高。 器 g u i 图2 2 数据集成原理幽 3 功能集成 功能集成是在代码级上实现管理软件集成，这种集成的目的在于从其他的 软件中调用现有功能，这种集成可以通过软件接口来实现。比如我们可以通过 访问订单和账单系统来更新从第三方系统传来的用户地址信息。功能集成原理 如图2 3 所示。 幽23 功能集成原理幽 问件 术 器 在三种集成策略中，功能集成提供了最强的集成能力，解决问题的方法也 最灵活。它可以用来解决表示集成和数据集成的问题。但它需要在业务层进行 集成，增加了集成的复杂度。另外，在某些软件中，你可能根本没有源代码或 a p i 可供使用，因此业务逻辑是难以访问的。因此，目前系统集成一般采用数据 集成策略。 2 1 2 数据集成方式 企业数字化集成管理中的集成并非是各个系统叠加式的组合，而是通过不 同数据结构的映射与数据传递实现各系统间的信息顺畅流动和高度共享，从而 完成那些分散的、孤岛式的管理系统的集成。下面就介绍一下目前系统构建过 程中常用的数据集成的具体思路和解决途径。 1 重新进行企业信息集成统一规划和构思 重新进行企业信息集成统一规划和构思，形成企业信息集成模型和规范， 在保证各个数据流畅通的前提下，达到消除“信息孤岛”，实现各个子系统的 高速、高效互联，达到信息共享和网上数据交换，提高信息传递效率。 2 企业的数据流合理化 企业信息系统中数据处理的准确性、及时性和可靠性是以各业务环节中数 据的完整和准确为基础的。信息系统的实施是建立在完善的基础数据之上的， 而其成功运行则是基于对基础数据的科学管理。因此，使企业数据流合理化是 企业信息化建设成功的关键之一。企业信息化就是利用技术的手段将先进的企 业管理思想融入企业的经营管理中，在这个过程中将最终实现对财务、物流、 业务流程、成本核算、客户关系及供应链等各个环节的科学管理。这就需要明 确部门间的哪些数据需要共享，哪些数据要上报企业领导，哪些部门需要获取 外部的知识或信息，企业的哪些数据需要对外发布和宣传，哪些数据需要保密， 子公司要与总公司交换哪些数据等等。只有数据流被理顺后，企业信息的集成 才成为可能。 3 通过专用数据格式文件交换信息进行集成 这种集成方式是系统集成发展初期所采用的，是最低水平的集成方式。在 相同的开发和应用环境下，经过子系统间相互协调确定数据格式，形成专用数 据文件，系统在文件层次上实现系统间的瓦联。但在不同的丌发环境下，则需 要在子系统与专用数据之问开发转换接 _ | 进行前置或后置处理。其集成方式如 图2 4 所示。该集成方式兀法实现广泛的数据共享，数据的安全性和可维护性 较差。 4 通过标准数据格式文件交换信息进行集成 在这种集成方式中，系统中存在个与各应用系统无关的标准格式，如s t e p 标准。以这一标准格式建立中性文件，并用一个通用的数据库管理接l 来解决 系统间数据的输出输入问题。其实现方法如图2 5 所示。在这种集成方式- p ， 每个子系统只与标准格式文件打交道，无需知道别的系统细节，减少r 集成系 统的转换接口数，并降低了接口维护难度，便_ r 应用系统的，l ：发和使用。但由 于各系统彳i 能直接从数据库中存取数据，而必须通过各种接口束进行数据交换， 使得其运行效率较低，同时电影响数据的可靠性和一致性，并町能产生数据冗 余。 图24 采用专用格式文件的集成方式原理图 fr 图25 采川标准格式文件的集成方式原理图 5 以数据库为中心的系统集成 以数据库为中心的数据共享和集成方式是当前最常用的集成方式。该方式 通过共享数掘库将各子系统连起来。因此，共享数据库要求信息源的唯一性， 即所有源信息“一次一处”地进入系统。通过这种集成方式，各予系统可以通 过用户接口按数据库要求直接存取数据或操作数据库。它不需要通过接口进行 数据交换，不仅加快了集成系统的运行速度，而且也提高了系统的集成程度。 采用这种集成方式，既实现了各子系统之问的直接信息交换，又使得集成系统 达到真正的数掘致性、准确性、及时性和共享性。该集成方式如图2 6 所示。 此外，近年来随着高速信息网络的应用和虚拟设计、虚拟制造环境的建立， 以及网络数掘库的出现，为以数据库为中心的集成方式提供了异地系统间共享 数据信息资源的技术支持。 蚓2 6 以数据为中心的集成方式原理图 6 根据产品的生命周期从产牛信息的源头开始为下游提供信息共享 以物料清单( b o m ) 为信息源头。比如制造业信息系统中，以e b o m ( 设计b o m ) 为信息源头，工艺部门根据企业的加工水平和能力，以e b o m 为依据，制定p b o m ( 工艺b o m ) ，根据已经生成的p b o m ，对工艺装配步骤进行详细设计后得到m b o m ( 制造b o m ) ，最后系统对p b o m 和m b o m 中的相关数据进行计算自动生成c b o m 或采购b o m 。 上述几种b o m 在产品生命周期中的关系如图2 7 所示： 图2 7 产品生命周期中的各种b o m 幽 2 2 系统集成框架 随着企业数字化管理系统集成度的不断提高，采用各个单元系统直接集成 的方法已经难以适应集成的需要。因此，围内外许多企业提出了关于数字化集 成管理系统的集成框架研究。所谓“集成框架”，是在异构、分布式计算机环 境中使企业内各类应用系统实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统”。 p d m 是目前国内讨论最多的数字化管理集成框架“o ”1 。利用p d m 集成框架能 够很好地支持企业产品丌发的全过程，对各阶段、各种活动和各类应用等进行 信息、应用和过程的集成。基于p d m 框架的数字化管理集成体系如图2 8 所示。 p d m 作为集成框架具有以下优点： 1 以各个应用系统为数据源，以网络为支撑，以数据库为核心，把各个 应用系统有机地结合在一起； 2 能够实现在分向式环境中群体活动的信息交换与共享； ：3 可以支持多种数据库( o r a c l 0 、s y s b a s e 、s q ls e r v e r 等) ，结合a d o 、 o d b c 等技术，客户端用户可同时对多种数据库进行操作“。 但是它也存在以下不足： 1 对企、l k 产品开发、制造等的过程数据管理不力，尤其是产品丌发，因为 产品开发是一个分阶段，逐步逼近的过程”“，这就要求系统能够很好地管理产 品开发过程数据； 2 对动态的权限分配显得无能为力。 卜c a d e r ps c mc r m $ p 集成框架l 伟 接口( a d o ，o d b c 等) 据库( s q ls e v e r ，o r a c l e ，s y s b a s w 等) 持环境i n t e n l e t i n 仃a n e t 硬件平台和操作系统( d o s ，u n i x ，w i n d o w s 等) 8 基于p d m 框架的数字化管理集成体系图 2关键技术简介 1 分布式数据库技术 数据库d d b ( d is t i b u t e dd a ab a e ) 是在传统的集中式数据库技术 成基础上，由计算机网络技术的引入而发展起来的。简言之，ddb是以分布 处式所支持的一种数据库，是建立在计算机网络各个节点上的若干数据库 的。通常，在分布式数据库中，不是将全部数据存储在一个地区的一台计 算，而是使数据物理地分布在地理上的不同位置，并使这些数据成为逻辑 上一体。其中，构成分布式数据库系统的、分散存计算机网络上不同节点 或物理位置上的计算机上的数据库，称为局部数据库或本地数据库 l(local d a ab a e ) ，每个局部数据库都有它自己的局部数据模型和局部数据 库系统。ddb将剐络或分布式系统内的各个数据库组合起来进行合理的数 据j，从而叮供处于不同地理位置l：的各地的许多用户能更加灵活方便地使 用，减少数掘的茸日传输，提高系统的效率，以达到最人眼度地共享数据。 数据库与集中式数据桐比较存在着许多方面的一致性，但前者有两 个明显的特点：+ 是物理f ：的分布性。分布式数据不是数据的集中驻留在某 处的计算机上，而是将其分别存放在汁算机网络的不同解节点上。_ 一是逻辑上 的关联性。分布式数据不是多个独立的分散在多台计算机上的数据库与网络的 简单组合，应根据分布在网络上各点的数据库所具有的某些特征，利用逻辑关 系将相关数据联系起来，使计算机网络上的数据有机集成为一个整体”“。 2 3 2 三层c s 软件体系结构 c s 软件体系结构。，即c i i e n t s e r v e r ( 客户机n 务器) 结构，是基于资 源不对等，且为实现共享丽提出来的，是i n t e r n e t 中重要的应用技术之一，c s 结构将应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据管理，客户机( 前台) 完成与 用户的交互任务。c s 体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思 想简单，易于人们理解和接受。三层c s 结构是将应用功能分成表示层、功能 层和数据层三个部分，如图2 9 所示。 客户端 ( 、桃交互 业务规则、 界面、输入 _ k 数据访问、 a h 数据、显示 、r 合法日燃 数据库 n， 数据) 等工作 表示层业务逻辑层数据库服务层 l 刳2 9 二层c s 结构不蒽矧 表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用问的对话功能。它用 于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进 行操作，一般要使用图形用户接口，操作简单、易学易用。在变更用户接口时， 只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于 数据的形式和取值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。 功能层相当于应用的奉体，它是将具体的、【k 务处理逻辑编入程序中。足在 客户端与数据库之间加入了一个“巾白j 层”，也叫组件层。例如，在制作订购合 同时要计算合同金额，按照定好的格式配置数据、打印订购合同，而处理所需 的数据则要从表示层或数据层取得。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能 简洁。例如，用，- 检索数据时，要设法将有关检索要求的信息一次性地传送给 功能层，而由功能层处理过的检索结果数据也一次性地传送给表示层。通常， 在功能层中包含有确认用j 1 对应用和数据库存取权限| e f 勺功能以及址录系统处理 同志的功能。功能层的程序多半是用i u 视化编桴工具外发的，也有使用c o b o l ， 矛口c 语言的。 数据层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数擀的读写。数据库管理 系统必须能迅速执行大量数据的更新和检索。因此，一般从功能层传送到数据 层的要求大都使用s q l 语言。 三层c s 的解决方案是：对这三层进行明确分割，并在逻辑上使其独立。 原来的数据层作为数据库管理系统已经独立出来，所以，关键足要将表示层和 功能层分离成各自独立的程序，并目还要使这两层问的接口简洁明了。一般情 况是只将表示层配置在客户机中，如果连功能层也放在客户机中，与二层c s 结构相比，其程序的可维护性要好得多，但是其他问题并未得到解决。客户机 的负荷太熏，其业务处理所需的数据要从服务器传给客户机，所以系统的性能 容易变坏。 如果将功能层和数据层分别放在不同的服务器中，则服务器和服务器之间 也要进行数据传送。但是，由于在这种形态中i 层是分别放在各自不同的硬件 系统上的，所以灵活性很高，能够适应客户机数目的增加和处理负荷的变动。 例如，在追加新业务处理时，可以相应增加装载功能层的服务器。因此，系统 规模越大这种形态的优点就越显著。 2 3 3 中间件技术 随着计算机和网络技术的飞速发展，许多软件需要在不同厂家的硬件平台、 网络协议异构环境下运行，应用的规模从局域网发展到广域网，应用范围面向 三层和多层体系结构的分布式环境，在分布式环境中，无论是硬件平台还是软 件平台都不可能做到统一，而大规模的应用软件通常要求在软硬件各不相同的 分布式网络上运行。开发者不得不直接面对许多复杂棘手的问题，如操作系统 的多样性、繁杂的网络程序设计和管理、复杂多变的网络环境、数据分散处理 带来的不一致性问题等等，这些与用户的业务没有直接关系，但又必须解决， 耗费了大量的时间和精力，因此丌发者迫切需要一种基于标准的、独立于计算 机硬件以及操作系统的开发和运行环境，于是，中间件技术应运而生。 i 、中间件的概念 中间件的定义很多，其中i d c 给出描述是：中间件是一种独立的系统软件 或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之问共享资源：中怄j 件位丁客户机h h 务器的操作系统之卜，管理计算资源和网络通信。i d c 对中间 件的定义表明，中问件是一类软件，而非一种软件；中间件是介于操作系统( 包 括底层通信协议) 和各种分布式应用程序之问的一个软件层。总的作用是建立分 布式软件模块之间互操作的机制，屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性，为 处于自己l 层的应用软件提供运行与丌发环境，帮助用户灵活、高效地开发和 集成复杂的应用软件。在具体实现上，中f i _ | f f l 是一个用应用程序接口定义的分 御式软件管理框架，具有强大的通信能力和良好的可扩展性。 2 、中i 嘲件的分类 4 按照i d c 的分类方法，中间件可分为六类。分别是数据访问中问件、远程 过程调用中间件、消息中间件、交易中问件、对象中间件等。 数据访问中间件：是为了建立数据应用资源互操作的模式，对异构环境下 的数掘库实现联接或文件系统实现联接的中问件： 远程过程调用中间件：通过这种远程过程调用机制，程序员编写客户方的 应用，需要时可以调用位于远端服务器上的过程； 消息中间件：用来屏蔽掉各种平台及协议之间的特性，进行相互通信，实 现应用程序之间的协同； 交易中涮件：是在分布、异构环境下提供保证交易完整性和数据完整性的 一种环境平台； 对象中间件：在分布、异构的网络计算环境中，可以将各种分布对象有机 地结合在一起，完成系统的快速集成，实现对象重用。 其中面向对象的中间件是对象技术和分布式计算发展的产物，是今后中间 件发展的主流方向，它提供一种通讯机制，透明地在异构的分布计算环境中传 递对象请求，而这些对象可以位于本地或者远程机器。