产品全生命周期管理( ProductL ifecycleManagement, PLM)是继ERP, CRM和SCM之后的又一重要的企业应用系统,它包括了对产品需求、产品设计、产品制造、产品销售与使用等各阶段的集成管理。PLM系统关注产品从需求分析到设计、制造、销售、使用、报废的整个过程,围绕产品这个核心进行信息管理,能有效提高企业的竞争能力,从而成为企业信息化领域新的突破点。在PLM中强调信息的集成,即产品的信息能贯穿产品生命周期的各阶段,并方便各阶段不同类型工作的使用。PLM系统的核心是PDM ( Product Data Management,产品数据管理)系统, PDM系统管理与产品相关的信息和与产品相关的过程,主要涉及到产品的分析、设计与制造。
因此在进行PLM系统开发时,最关键的问题就是PDM系统与其他系统的信息集成问题。然而目前的CAD, CAPP, CAM等系统各有不同的数据存储和表现格式。CAD系统具有相似的软件结构和界面,能够提供一个统一的接口,比较容易实现;而CAPP系统则主要是企业定制的,不同的CAPP由于其使用层次及涉及的数据不同,其软件结构也有很大的不同,并且每个企业具体的工艺流程、工艺库不同,其CAPP系统也不同,可以说每个企业的CAPP系统都不同,如果PDM对每一个CAPP系统都做一个专用集成接口,那么对每一种集成接口都要专门进行维护,这样维护成本极其昂贵,并且专用集成接口的可移植性较差,导致每做一个不同的集成接口开发成本较高。为了解决上述问题,提出了一个可扩展的通用CAPP和PDM系统的集成框架,此框架是平台无关的,具有较好的可维护性和可移植性。
1 集成的系统框架
CAPP系统具有多样性与异构性的特点,并且现有的不同PDM系统也是采用不同的系统架构和外部接口,因此必须采用基于Web的平台无关的技术来实现通用的CAPP和PDM系统的集成。由于Web Service平台是完全与平台无关的,它定义应用程序在Web上的互相通信,而与各应用程序的底层实现无关,因此选择Web Service平台实现CAPP和PDM系统的集成。对于平台无关性的要求使得我们必须屏蔽不同系统的底层实现细节,不同的系统对外提供统一的调用接口, Facade设计模式恰恰具有上述优点,因此CAPP和PDM系统的底层接口分别用Facade模式封装成Web Service,以对外部屏蔽各自的底层接口,只暴露互相调用所需要的API, PDM系统可以通过Web调用封装了CAPP接口的Web Service。反之CAPP也可以调用PDM的Web Service,两者通过Web互相调用,关系是对等的。PDM系统和CAPP系统互为Web Service的客户端和服务器端,客户端和服务器之间用SOAP协议通信。两个系统之间采用XML格式进行信息交换,各自通过数据交换封装接口把各自的内部数据格式转换成XML 数据格式发送请求,收到XML格式的数据之后也是通过数据交换封装接口把收到的XML数据解析为各自的内部格式。
此集成框架的Web Service是与底层实现无关的,因而是通用的,做不同CAPP和PDM系统集成的时候只需要做与底层实现有关的数据交换封装接口,把底层接口用Facade模式封装成统一的集成接口,不同的CAPP系统( PDM系统)对外提供的是相同的接口函数,实现了集成框架的通用性(图1)。
下面举例说明:假如CAPP系统需要从PDM中取得设计BOM,此时CAPP作为PDM系统Web Service的客户端会通过Web Service平台发送XML格式的SOAP消息给PDM的WebService应用程序,Web Service应用程序通过数据交换封装接口解析XML格式的消息为PDM内部数据格式,查找PDM的产品信息数据库,并且通过数据交换封装接口把查询结果由PDM的数据格式转换成XML 格式,然后把得到的XML 数据通过Web Service封装成SOAP消息传回给CAPP系统的Web应用程序, CAPP系统通过数据交换封装接口把得到的XML格式的结果转换成CAPP 系统内部的数据格式, 此时可以在CAPP 系统中查看查询结果。反之如果PDM 系统需要从CAPP系统中得到工艺BOM, 则PDM 作为CAPP 系统Web Service的客户端也通过上述过程调用Web Service得到符合要求的数据。
2 相关技术的讨论
2. 1 XML技术
由于各个CAPP系统的数据格式不尽相同,显然不可能对每个CAPP和PDM系统之间都做一个集成接口,这样不仅浪费人力物力,系统的可移植性也很差或者说几乎不可移植,因此必须提供一种中间的通用数据格式来实现两个系统之间的信息集成。
XML作为一种高效、简单且具有高度开放性、兼容和跨平台性能的数据存储和数据交换标准,越来越显示出其强大的优越性。XML的优点主要有: ①可扩展性。XML 允许用户创建自己的DTD或者Schema,有效地创建可被用于多种应用的可扩展的标志集。②灵活性。XML提供了一种结构化的数据表示方式,使得用户数据与结构分离。CAPP与PDM之间主要交换的数据是结构化的BOM表, XML 表示BOM表具有天然的优越性。③自描述性。XML 文档一般会包含文档类型声明,因此XML语言是自描述性的。XML 独立于具体的操作平台和应用系统,具有很强的可重用性。由于XML具有如此多的优点,选择XML作为中间格式实现CAPP与PDM之间的数据交换。CAPP和PDM系统各自把自己的数据转换成XML这种中间格式,通过集成框架实现数据交换,实现了集成框架的平台无关性和强大的可移植性。
CAPP系统和PDM系统之间主要的交换数据是BOM(Bill Of Material,物料清单)表,CAPP从PDM中得到设计BOM和设计属性, PDM从CAPP中得到工艺BOM和装配BOM,产品结构树是BOM表的中心内容。下面给出一个用XML实现的产品结构树例子:
< ? xml version = " 1. 0" ? >
<变速箱>
<箱体>
<名字>箱体1 < /名字>
<齿轮>
<名字>齿轮1 <名字>
<类型>大齿轮< /类型>
< /齿轮>
<齿轮>
<名字>齿轮2 <名字>
<类型>大齿轮< /类型>
< /齿轮>
<轴承>
<名字>轴承1 < /名字>
<类型>一轴< /类型>
< /轴承>
< /箱体>
< /变速箱>
两个系统之间交换的数据全部封装成XML格式,通过各自的数据交换封装接口进行XML格式和内部数据格式的互相转换。
