PLM集团化跨地域应用集成的研究与实践.docx

PLM集团化跨地域应用集成的研究与实践摘要：信息孤岛的形成是因为各应用系统分别建立在不同的数据模型之上，难以实现系统间的数据共享与信息集成。通过对系统集成架构及关键技术的研究分析，找到一条适合XX集团应用集成的方法，并经过XX集团基于Extech PLM系统的项目实施，建立起了一个以PLM为核心并包括各个应用软件集成在内的、集团化跨地域统一的产品研发管理系统平台。通过该系统平台，对各个应用软件产生的数据进行规范定义，做到数据结构全局一致，标准统一，全局共享。从而达到各应用软件依托PLM系统展开集成应用，在XX集团实现了集团化跨地域的研发系统管理。1 引言建立一个集团化跨地域的数字化产品开发协作环境和可重用企业知识库的技术管理平台，通过有效的产品开发过程管理和产品信息管理，缩短产品设计周期，提高设计质量，提高新产品开发过程中集团化跨地域各部门之间协作的效率，提高集团各部门之间信息传递的准确性和真实性，提高产品系列化、零部件通用化和标准化，降低产品成本，保证产品开发的效率、质量，为生产制造提供准确的数据，是企业实施信息化战略的重要目标。企业在产品开发过程中必然要使用CAD软件进行产品的数字化设计，使用CAPP软件进行工艺设计，使用Office软件编制研发项目的各类文档，使用Project软件编制新品研发项目计划，使用PLM软件对研发全过程进行管理，使用ERP软件对销售生产过程进行管理。但如何实现这些应用软件的集成，如何提供正确的产品数据，如何解决应用软件之间的数据共享，如何才能提供唯一的数据源，如何最好建立起企业产品信息集成架构平台，却是摆在企业面前必须认真考虑和解决的问题。通过对信息系统集成架构及关键技术的分析和探索，找到一条适合XX集团的应用集成的发展道路，并经过基于Extech PLM系统的项目实施，建立起了一个以PLM为核心并包括各个应用软件集成在内的、集团化跨地域统一的产品研发管理系统平台，实现了以PLM为核心的企业集团化跨地域的应用集成，满足了集团对产品数据信息整合共享，研发流程集中管控的管理要求。2 实现集成架构的主要关键技术分析信息集成的理论基础实际上是工程思想和系统思想的结合，企业对先进信息技术的应用，关键在于要实现设计信息、制造信息、管理信息的有效整合。随着企业的不断发展，跨地域研发格局形成，应用规模的扩大，在研发部门使用的软件越来越多，目前包括三维设计软件Inventor、二维设计软件AutoCAD、工艺设计软件CAPP，办公软件Office，项目管理软件Project，PDF制作软件，即时通讯软件RTX，ERP软件，并且所有这些软件的应用几乎都是相互关联的，其中尤其还面临三维CAD、二维CAD、CAPP、PLM的之间的应用集成最大的难题。要解决不同厂家这些软件的集成问题，需要通过PLM来构建应用集成架构平台。所谓集成架构平台，可以理解为向企业提供集成的基础结构和支持工具的软件系统，通过它可降低软件应用集成的复杂程度，提供系统的开放性和标准化，使用该平台既能保护企业已有的投资，又能快速引进新的应用，降低对企业系统的维护和技术支持费用，实现集团化跨地域的对企业使用的各种软件所产生的数据和文档进行有效管理和软件之间的信息共享和应用集成。Extech PLM系统平台建立在一组公共的体系结构层和技术层上，而这些层设计为配合工作都通过了相应的测试，以确保数据无缝地流动并共享；同时建立在行业标准上的系统完全基于 Internet，可让全球各地的用户轻松访问完整的数字化产品数据，这些先进的技术架构为XX集团跨地域的应用集成部署提供了坚实的基础。为实现应用集成，一些关键技术的采用是不可或缺的，下面对在企业级的PLM系统集成中主要采用的关键技术进行研究分析。2.1 面向对象的集成技术面向对象的开发说它是一种程序设计方法，还不如说它是一种思维方式，其最大优点可以帮助我们清楚地表达抽象概念、互相交流和信息通信，使用对象作为系统的概念进行建模，并可以将对象的行为和方法进行封装，增强软件的可重用性。采用面向对象的建模方式，将彻底解决企业个性化需求与标准软件的矛盾系统完全采用面向对象的建模方式，提供管理对象、管理对象的关系、管理对象的功能和界面对象完整建模，保证了管理范围随需而变，解决管理系统在满足个性化需求的同时带来系统升级困难的问题。2.2 Web service技术Web service技术是一个平台独立的，松耦合的，自包含的、易部署的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序。它能使运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件， 就可相互交换数据或集成。Web Service技术可为企业内部、企业之间的业务流程集成提供了一个通用机制。在依据Web Service规范实施的各个应用系统之间， 相互交换数据时与各应用的开发语言、系统平台以及硬件无关。同时应用Web Service技术可有效减少应用接口的花费，减轻项目实施风险。这些特性使得Web service成为比较理想的管理系统集成技术。2.3 Internet/Intranet集成技术Internet跨平台的特点与开发性使其得到广泛的应用与发展，如今企业越来越多的应用需要通过Intranet技术来实现企业的信息传输与处理，特别是在Web应用中嵌入ActiveX、Java及数据库技术，由于PLM要考虑到产品开发过程跨地域分布特性、多应用主体参与以及多应用领域集成等要求，因此通过Internet/Intranet技术架构本协同工作集成平台已成为企业采用Intranet技术来实现内部信息的集成应用的必然选择。2.4 基于XML集成技术随着信息技术应用的发展，XML技术已被广泛应用到数据集成领域。XML（可扩展性标记语言）这一作为世界通用的开发环境语言，目前已经成为Web上重要的信息发布标准和表示技术之一，越来越多的应用之间通过XML技术进行交换，以XML为通用协议保证应用无限扩展确保系统跨平台、跨地域的数据交换和应用集成，为应用系统的发展做了最充分的准备。XML具有如下特点：结构清楚、语意明确、交互性好、易于处理、平台独立性等。使用XML不仅可以指定关系数据结构，也可以将非关系数据表示成为结构，如文档结构等，也可以将不同的元素合成为其他元素。XML可以配置适合当前解决方案的文件格式，也可以将XML中的数据标记为可配置的文本格式，它将用户界面和结构数据相分离，XML使用诸如“扩展样式(XSL)”和层叠样式表等来表示浏览器中的数据，XML将数据从表示和处理中分离出来，可以将如BOM结构的数据来源转换为中间层上的XML，当XML到达到用户系统中时，可以将该XML进行编辑、处理和表示。因此XML可以轻而易举的合并不同来源的数据，便于信息的高度集成。3 XX集团PLM应用集成的具体实现方法集团化跨地域应用集成实现是通过实施PLM系统来搭建集成架构，通过一系列的技术和规范将基于各种不同平台、用不同方案建立的异构应用进行集成。通过PLM平台来完成联系横贯整个企业的异构系统、应用，从而建立起集团单一数据源，完成在企业内部的各应用系统间无缝地共享和交换数据的需要。下面对XX集团以PLM为核心的应用集成的主要实现方法加以介绍。3.1 集团化跨地域的应用集成部署XX集团跨地域的布局范围包括贵阳、上海、苏州、杭州、北京等地，目前各地之间通过是租用电信2M专线进行连接，考虑到PLM系统均需要在这几个地方开展应用，经过前期对应用架构部署的认真研究分析和实验设计，决定采用数据库集中部署在贵阳，各地文件服务和应用服务各地分布式部署的架构模式（见图1）。这种部署解决了因2M带宽不足对文件传递的问题，满足了XX集团集团化跨地域的开展协同工作、信息共享、标准统一的应用集成需求，并且这种应用集成架构模式还满足可扩展性、安全性等基本要求。图1XX集团PLM系统部署示意3.2 集团化统一应用环境集成平台 PLM本质是以信息换时间和空间，从而达到降低成本，提高效益的目的。要实现这个目标就必须在集团内以PLM系统为核心构建统一的基础环境应用集成平台，建立集团单一的数据源。PLM系统提供了与国内外主流设计工具的集成以保证数据源头的准确；提供与CAPP、ERP、MES等管理系统的集成，从而打通了从设计到工艺再到制造的信息流，实现设计与工艺、生产准备、采购同步或并行工作，提高数据质量、缩短生产准备时间，最大限度地利用不同系统优势、不同地域资源优势，实现系统的高效率、低成本运作。图2XX集团应用环境集成框架在应用环境集成的基础上再构建统一的应用环境规范，实现了集团统一的组织机构与用户信息管理、统一的消息管理、统一的编码管理、统一的工作流任务管理、统一搜索引擎管理。集团化统一组织机构与用户信息平台：通过数据库统一数据平台同步组织集团内部各部门与用户人员信息，实现了单点登录，统一权限管理；系统提供统一目录管理和访问服务，为用户对各业务系统提供了统一的信息访问服务。集团化统一消息平台： 通过PLM与即时通信软件RTX的集成，实现了集团化应用信息系统间、应用系统与客户端用户之间的实时的消息通知，包括协同过程中产生的消息传递及消息通知、新任务提醒等，并系统将通过消息平台对集团化用户进行主动消息推送。集团化统一编码管理平台：在贵阳总部设置一个统一的编码数据库，定义了各个地方所有的编码规则，各个地方人员统一调用该编码规则库生产数据。各地使用者都可以通过统一编码管理服务器申请编码，系统会自动保证编码在集团化应用的唯一性。集团化统一工作流平台：我们对XX集团的产品研发流程进行统一的梳理和优化，在PLM系统中提供了集团化统一的工作流引擎，对优化后的流程进行了固化，实现了跨系统、跨地域、跨部门的业务流程整合、流程审批和监控管理。集团化统一搜索引擎平台：实现了对应用系统结构化数据与非结构化数据以及信息的搜索和权限控制，提供对系统进行自定义配置。3.3 面对对象的数据组织PLM系统中通过主要两种类型的对象对企业产品研制过程中涉及到相关的工程数据进行抽象：Part（零件对象）和Document（文档对象）。Part对象是对产品、部件、零件、标准件、电子元器件、材料等的抽象，每个Part对象不仅定义有公共的属性，如产品代号、产品型号、零（部）件图号、名称、版本号、数量、材料、类型（自制件、外购件）等等；每个Part子对象还定义有自己专有的属性，如对于刚性插针定义对象长度、前端外径、尾端外径、尾端内径等属于自己的专有的属性。Document对象包括在产品全生命周期过程中产生的通过Office软件产生的文档如研制任务书、实施方案、设计开发计划、详细规范、研制总结报告等，通过CAD软件产生的文档如三维模型、二维工程图、技术通知单等，通过CAPP产生的文档如装配工艺、零件工艺、材料消耗定额等。当用户通过各种应用软件（如CAD）创建Part（零件对象）和Document（文档对象）时，系统会通过集成菜单在PLM中自动对Part（零件对象）和Document（文档对象）进行关联，并且系统自动对这两类关联的生命周期进行同步操作，以保持一致。3.4 集团化统一编码在企业生产中出现的很多问题，比如物料管理混乱、成本过高、生产周期过长等都与零部件数量过多、零部件编码不正确有关。比如常见的一物多码，一码多物等。要解决这些问题就必要要有企业级的统一编码系统，同时采用符合产品系统列化、组合化、模块化管理的科学的编码体系，而不是传统的隶属制编码。根据XX集团的实际情况，我们在系统中采用了平行编码方法，一组编码规则由分类码、识别码和视图码组成。在建立了较完善的编码体系的同时也建立了完善的编码申请、使用流程。图3 XX集团统一编码3.5 PLM与三维CAD软件的应用集成在PLM与各应用软件的集成中，PLM系统与三维CAD软件集成的难度最大，因此PLM与三维CAD软件的应用集成是PLM研究和实施及开发的重点内容。PLM与三维CAD软件的集成目前主要有封装模式、接口模式、紧密集成这三种方式。紧密集成模式一种是最好的集成方式，PLM与三维CAD之间不仅可以共享数据，还可实现相互调用有关服务，执行相关操作，包括面向应用的数据、特征的数据进行全自动的双向交换功能，真正实现设计与管理一体化。但这种实现方式仅掌握在国外拥有高端三维CAD的PLM厂商手中，价格昂贵，也不对外开放，因此这种方式对我公司目前暂时无法实现。对于封装模式，可实现从三维CAD里获取如名称、图号、设计人员、设计时间、路径等信息，由于这种模式相对容易开发、实现简单，为大多PLM集成所采用。但是这种模式却存在PLM中的产品结构树与CAD中BOM数据不完全对应、内部没有直接关联、在CAD中设计中已填入的一些参数还需要在进入PLM时还需要重新填写等问题，因此这种模式对航天电器不应采纳。对于接口模式，不仅PLM可自动获取三维CAD中的数据，而且还解决了从三维CAD中的装配树BOM中自动获取零部件的描述信息及结构信息，形成PLM中的设计BOM信息，并且在入PLM库时自动获取相关信息，而无需再次填写重复的信息，但这种模式需要PLM软件公司大量开发才能实现。因此从以上三种集成方式，我公司采用了接口模式来实现应用集成是最可行的方式，并最终通过实施和软件开发实现了PLM与三维CAD软件的应用集成。对三维模型，只要指定其产品或部件的装配文件，系统自动逐级搜索下级零部件对应的文件，提取三维CAD模型中的文件属性和装配关系信息，生成零部件对象和产品结构，如果是系列件，自动生成零部件族和参数表。同时PLM自动将三维模型和二维工程图纸文件保存到数据库中，与零部件对象相关联。在实施过程中更强调数据源头的重要性，保障数据源头的质量，而通过技术手段实现数据信息的自动传递和集成。为此，我们提出“从绘图开始保证数据源头的准确性”的管理理念，从设计开始，就尽可能做到数据的准确一致，从而减少由于后续数据维护所带来的出错情况，也可以减少后续数据维护的工作量。图4是经实施后设计人员在三维设计中，PLM与三维CAD应用集成的实例。图4三维设计中通过集成应用特征参数化的查询界面找到所需的