隨著信息技術的發(fā)展，制造企業(yè)也在發(fā)生巨大的變化。目前，制造企業(yè)所使用的應用軟件越來越多，像CAX （CAD、CAM、CAPP和CAE）、PLM和ERP技術也得到不斷地推廣和應用。這些應用系統(tǒng)具有異構環(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網(wǎng)絡實現(xiàn)各企業(yè)應用系統(tǒng)的集成，進行企業(yè)間信息的共享與集成。但是各個企業(yè)的信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫不盡相同，這樣就對信息的共享與交換帶來了問題。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，來實現(xiàn)企業(yè)問信息的共享與集成。

1 基于PLM實現(xiàn)應用系統(tǒng)集成的必要性

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

首先，在產(chǎn)品的全生命周期中各個系統(tǒng)的側重點不同，CAx系統(tǒng)主要用于產(chǎn)品的設計、分析與制造，PLM系統(tǒng)用于管理與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)和過程，而ERP系統(tǒng)則側重于實現(xiàn)管理企業(yè)的人、財、物、信息等企業(yè)資源；其次，由于這些系統(tǒng)的應用范圍和側重點不同，其信息模型的不一致從而造成了各應用系統(tǒng)之間的“信息孤島”，沒有實現(xiàn)企業(yè)信息資源最大限度的重用和共享，從而對企業(yè)來說是一種信息資源的浪費；最后，企業(yè)實現(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。現(xiàn)有的任何一個單一的系統(tǒng)都無法完成制造企業(yè)的整個產(chǎn)品生命周期管理，因而需要利用企業(yè)的現(xiàn)有信息資源進行系統(tǒng)集成，這也是一種經(jīng)濟可行的實現(xiàn)途徑。

2 基于PLM應用系統(tǒng)集成框架

2.1 系統(tǒng)集成需要考慮的問題

企業(yè)對應用系統(tǒng)進行集成時，不僅要考慮現(xiàn)有系統(tǒng)的技術因素，更要考慮企業(yè)組織結構、人員配備、技術條件以及企業(yè)所能承擔的集成費用等。集成度越高，費用支出也將越高，同時對企業(yè)相關業(yè)務部門的沖擊也越大?？偟膩碚f，系統(tǒng)集成需要幾個方面的考慮：首先是要定義某一對象的數(shù)據(jù)，在不同的應用系統(tǒng)中所進行的信息定義和描述方式并不相同，需進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一定義和描述；其次是數(shù)據(jù)的控制問題，即哪些數(shù)據(jù)是由哪些人員產(chǎn)生的。以及由誰來控制需要共享的信息資源；最后是異構計算機應用系統(tǒng)集成的實現(xiàn)問題。

2.2 系統(tǒng)集成的結構框架

根據(jù)系統(tǒng)集成方式的不同，本文提出PLM的PLM應用系統(tǒng)集成框架。下面對本系統(tǒng)框架進行詳細說明。

CAX系統(tǒng)具有多樣性與異構性的特點，并且現(xiàn)有的不同PLM系統(tǒng)也是采用不同的系統(tǒng)架構和外部接口，因此必須采用基于Web的平臺無關的技術來實現(xiàn)通用的CAX和PLM系統(tǒng)的集成。由于WebService是完全與Web平臺無關的，它定義應用程序在Web上的互相通信，而與各應用程序的底層實現(xiàn)無關，因此選擇Web Service平臺實現(xiàn)CAX和PLM 系統(tǒng)的集成。對于平臺無關性的要求使得我們必須屏蔽不同系統(tǒng)的底層實現(xiàn)細節(jié)，不同的系統(tǒng)對外提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，F(xiàn)acade設計模式恰恰具有上述優(yōu)點，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web互相調(diào)用，關系是對等的。PLM系統(tǒng)和CAX系統(tǒng)互為Web Service的客戶端和服務器端，客戶端和服務器之間用SOAP協(xié)議通信。兩個系統(tǒng)之間采用XML格式進行信息交換，各自通過數(shù)據(jù)交換封裝接口把各自的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式轉換成XML數(shù)據(jù)格式發(fā)送請求，收到XML格式的數(shù)據(jù)之后也是通過數(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，一個產(chǎn)品要經(jīng)過工程設計、工藝設計、生產(chǎn)制造才能最終形成產(chǎn)品，BOM表在此設計過程中也由工程物料清單EBOM到制造物料清單MBOM的轉變，在PLM中，BOM以產(chǎn)品結構樹的形式進行表達，主要包括物料信息和產(chǎn)品結構信息，這些都是PLM需要向ERP導入的數(shù)據(jù)。在ERP中，BOM的最根本作用是進行物料需求、成本、能力等方面的計算。進行統(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、專用工具以及技術文件等。由于PLM和ERP往往出自不同的生產(chǎn)廠商，應用XML進行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)需要提供的信息導入或導出，將其轉換成統(tǒng)一的XML文件進行信息的傳遞。

3 實現(xiàn)系統(tǒng)集成的關鍵技術

3.1 Web Service技術

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

1） 完好的封裝性，對于使用者而言，它能且僅能看到該對象提供的功能列表。

2） 松散耦合對于松散耦合而言，尤其是在Internet環(huán)境下的Web服務而言，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） 軟件平臺無關性，高度可集成能力。

選擇Web Service平臺作為PLM和其它系統(tǒng)集成框架的集成平臺。該平臺是通過一系列標準和協(xié)議來保證程序之間的動態(tài)連接。其中最基本的協(xié)議包括：SOAP，WSDL，UDD I。SOAP（Simple Object Access Protocol簡單對象存取協(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服務定義語言，用來說明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)、說明和集成）用于集中存放和查找WSDL描述文件，起著目錄服務器的作用。對底層接口封裝之后，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)接口進行交互，因此可以編寫通用的Web Service服務程序應用于不同CAPP和PDM 系統(tǒng)的集成。通過對PLM和其它系統(tǒng)分別編寫通用的Web Service應用程序，在Web上進行各自web Service的調(diào)用，實現(xiàn)PDM 和其它系統(tǒng)的無縫集成。

3.2 XML技術

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)格式來實現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間的信息集成。

XML作為一種高效、簡單且具有高度開放性、兼容和跨平臺性能的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)交換標準，越來越顯示出其強大的優(yōu)越性。XML的優(yōu)點主要有：

（1）良好的數(shù)據(jù)格式便于設計與特定領域相關的標記語言，同時又利于在異構系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換。

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

（3）便于網(wǎng)絡傳輸XML的壓縮性能好，不會給網(wǎng)絡傳輸增加太大的負擔。

（4）文檔高度結構化XML通過自定義標識，將文檔分解為有一定含義的標記表達的元素，并可給每個元素附帶額外的信息（屬性），由此成為層次分明的數(shù)據(jù)結構。由于XML具有如此多的優(yōu)點，選擇XML作為中間格式實現(xiàn)PLM應用系統(tǒng)集成之間的數(shù)據(jù)交換。每個獨立的系統(tǒng)各自把自己的數(shù)據(jù)轉換成XML這種中間格式，通過集成框架實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與信息的共享，實現(xiàn)了集成框架的平臺無關性和強大的可移植性。我們以CAPP與PLM系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換為例來說明：CAPP與PLM系統(tǒng)是以BOM的形式進行數(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中得到設計BOM和設計屬性，PDM從CAPP中得到工藝BOM和裝配BOM，產(chǎn)品結構樹是BOM表的中心內(nèi)容。下面給出一個用XML實現(xiàn)的產(chǎn)品結構樹例子：

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

4 結語

隨著信息化的進一步發(fā)展，制造業(yè)的信息集成將成為勢在必行的發(fā)展趨勢，充分利用有限的企業(yè)資源，使各項資源達到最大限度的利用，也是每個設計者以及企業(yè)管理者的心愿。本文通過基于PLM的企業(yè)應用集成，把設計、分析、制造以及管理各個環(huán)節(jié)有機的結合起來，達到一定程度的信息共享與交換。由于系統(tǒng)的復雜性，此方案還有一些方面如服務安全性等需進一步深入探討和研究。