1 引言
產(chǎn)品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是指管理產(chǎn)晶從需求、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、運(yùn)行、使用、維修保養(yǎng)、直到回收再用處置的全生命周期中的信息與過程。BOM(Bill of Material，物料清單)作為企業(yè)主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在CAM/PDM/CAPP/MES等PLM關(guān)鍵應(yīng)用分系統(tǒng)的集成中，發(fā)揮著至關(guān)重要作用。它不僅僅是PLM分系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)的核心，同時(shí)也是各個(gè)分系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的紐帶。
在產(chǎn)品生命周期的不同階段，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系的不同，存在著各種不同的BOM，如設(shè)計(jì)BOM(Engineering BOM：EBOM)、工藝BOM(Plan BOM：PBOM)和制造BOM(Manufacturing BOM：MBOM)等。在飛機(jī)、汽車等制造與裝配行業(yè)，由于BOM結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各種BOM的轉(zhuǎn)化與調(diào)整較為頻繁，所以實(shí)現(xiàn)不同BOM之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)集成管理是飛機(jī)、汽車等行業(yè)實(shí)施PLM的關(guān)鍵所在。文中以企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和工藝管理系統(tǒng)的集成為例，探討了PDM與CAPP兩個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)之間的BOM數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)方式。
2 關(guān)鍵技術(shù)分析
隨著企業(yè)信息化建設(shè)的深入，許多企業(yè)都逐步建立了各類應(yīng)用信息系統(tǒng)，由于各個(gè)信息系統(tǒng)都是獨(dú)立開發(fā)的，并且大多數(shù)是基于部門需求從單項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)開始的，所采用的開發(fā)方式和平臺(tái)各不相同。設(shè)計(jì)部門采用的PDM系統(tǒng)大都是基于J2EE架構(gòu)的Web平臺(tái)，具有不同的系統(tǒng)架構(gòu)和外部接口；由于工藝編制界面多樣，工藝部門采用的CAPP系統(tǒng)采用微軟的技術(shù)平臺(tái)，也具有多樣性與異構(gòu)性的特點(diǎn)，因此必須采用基于平臺(tái)無關(guān)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)通用的CAPP和PDM系統(tǒng)的集成。
2.1 SOA概述
為了解決企業(yè)中由于位置上分散的獨(dú)立系統(tǒng)而逐漸形成的“信息孤島”問題，以及更好地重用已有系統(tǒng)的功能模塊、縮短軟件的開發(fā)及實(shí)施周期，一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA(Service Oriented Architecture)的軟件設(shè)計(jì)方法被提了出來。相對于面向?qū)ο蠛突跇?gòu)件的軟件復(fù)用方法，SOA提供了構(gòu)建松散耦合的分布式系統(tǒng)的方法，能夠達(dá)到更高的復(fù)用度和更好的擴(kuò)充性。
2.2 SOA體系結(jié)構(gòu)
SOA是一種基于組件模型的面向服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)，它通過服務(wù)間定義的透明接口，將應(yīng)用程序的不同功能單元的服務(wù)(Service)連接集成起來，同時(shí)，接口采用獨(dú)立于具體實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)和編程語言的中立方式進(jìn)行定義，使得構(gòu)建在這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通信。簡單來講，SOA能夠以程序化的、可訪問軟件服務(wù)的形式公開業(yè)務(wù)功能，以使其他應(yīng)用程序可以通過已發(fā)布和可發(fā)現(xiàn)的接口來使用這些服務(wù)。
SOA模型中共有3種不同角色的關(guān)系（服務(wù)代理者、服務(wù)提供者和服務(wù)消費(fèi)者），如圖1所示。
圖1 SOA體系結(jié)構(gòu)圖
(1)服務(wù)提供者(Service Provider)。發(fā)布自己的服務(wù)，并且對使用自身服務(wù)的請求進(jìn)行響應(yīng)。
(2)服務(wù)代理(Service Broker)。注冊已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)提供者，對其進(jìn)行分類并提供搜索服務(wù)。
(3)服務(wù)請求者(Service Requester)。利用服務(wù)代理查找所需的服務(wù)，然后使用該服務(wù)。
SOA體系結(jié)構(gòu)中的組件必須具有上述一種或多種角色。在這些角色之間通過使用3種基本操作進(jìn)行相互作用：
(1)發(fā)布(Puhlish)。服務(wù)提供者向服務(wù)代理者發(fā)布服務(wù)，注冊自己的功能及訪問接口。
(2)查找(Find)。服務(wù)請求者通過服務(wù)代理查找特定種類的服務(wù)。
(3)綁定(Bind)。服務(wù)請求者能夠真正使用服務(wù)提供者。
2.3 實(shí)施SOA的關(guān)鍵技術(shù)
直到XML語言的出現(xiàn)以及Web Service等技術(shù)的發(fā)展，SOA才從概念階段慢慢走入企業(yè)的視野，從理論逐漸轉(zhuǎn)向于實(shí)際應(yīng)用。實(shí)施SOA的關(guān)鍵技術(shù)如Web服務(wù)棧結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中涉及的主要技術(shù)包括以下幾個(gè)：XML(Extensible Mafkup Language，一種擴(kuò)展性標(biāo)識語言)、SOAP(Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議)、WSDL(Web Service Description Language)、和UDDI(Universal Description Discovery and Integration)等。
圖2 Web服務(wù)棧結(jié)構(gòu)圖
3 具體實(shí)現(xiàn)方式
企業(yè)中需要工藝管理系統(tǒng)通過“結(jié)構(gòu)快照”表示PBOM(包括工藝BOM和裝配BOM)，可以按照生產(chǎn)和裝配的需要改變這些BOM的結(jié)構(gòu)，但不會(huì)影響設(shè)計(jì)BOM的完整性，如在裝配BOM的結(jié)構(gòu)中可增加虛擬件、拆分零件等，所以要求實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)與工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)的一體化工藝管理系統(tǒng)中的PBOM在導(dǎo)入的EBOM結(jié)構(gòu)上派生。
3.1 系統(tǒng)集成框架
下面以PTC公司的Windchill PDM系統(tǒng)和開目公司的CAPP工藝管理系統(tǒng)為例，CAPP系統(tǒng)通過WebService接口讀取Windchill PDM系統(tǒng)的EBOM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，達(dá)到集成Windchill PDM系統(tǒng)的目的。系統(tǒng)集成的框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)集成的框架結(jié)構(gòu)圖
在CAPP系統(tǒng)中基于.NET平臺(tái)開發(fā)插件并將它作為PDM系統(tǒng)WebService的客戶端，插件程序通過WebService平臺(tái)發(fā)送XML格式的SOAP消息給PDM應(yīng)用程序，PDM通過數(shù)據(jù)交換封裝接口解析XML格式的消息為PDM內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，在PDM的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫中查找產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹信息，并且通過數(shù)據(jù)交換封裝接口把查詢結(jié)果由PDM的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成XML格式，然后把XML數(shù)據(jù)封裝成SOAP消息傳回給CAPP系統(tǒng)的插件應(yīng)用程序，CAPP系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換封裝接口把得到的XML格式的結(jié)果轉(zhuǎn)換成CAPP系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式，這樣就完成了BOM數(shù)據(jù)的交換，可以在CAPP系統(tǒng)中查看已傳遞的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹信息。
3.2 BOM數(shù)據(jù)的交換格式
CAPP與PDM之間主要交換的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的物料清單表，XML提供了一種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)表示方式，使得數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)分離，所以選擇XML作為中間格式并通過SOAP協(xié)議傳遞來實(shí)現(xiàn)CAPP與PDM之間的數(shù)據(jù)交換。CAPP可以從PDM中得到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)樹和設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)屬性，PDM則可以從CAPP中得到工藝BOM和裝配BOM。下面給出用于傳遞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(EBOM)數(shù)據(jù)格式的例子：
3.3 系統(tǒng)集成界面
在開目工藝管理系統(tǒng)主框架上有主菜單【W(wǎng)INDCHILL】，選擇該菜單下的【W(wǎng)INDCHILL數(shù)據(jù)導(dǎo)入】命令，如圖4所示。在點(diǎn)擊菜單后，程序?qū)棾龅卿汸DM系統(tǒng)對話框。
圖4 數(shù)據(jù)導(dǎo)入登錄圖
在對話框中輸入用戶名和密碼，點(diǎn)擊【確定】按鈕后，程序調(diào)將用PDM的集成插件，PDM系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證。驗(yàn)證成功后，讀取PDM系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖5所示。
輸入查詢條件查詢PDM系統(tǒng)中的EBOM結(jié)構(gòu)信息，選中需要下載至CAPP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊【確定】按鈕。該零部件結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的零部件屬性將自動(dòng)傳遞到CAPP系統(tǒng)中，用戶可在CAPP系統(tǒng)中的【對象管理】的【數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入】中看到當(dāng)前導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)及其屬性。通過確認(rèn)EBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊【提交】按鈕，將導(dǎo)入的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹提交為正式的工藝BOM數(shù)據(jù)。
圖5 查詢獲取BOM信息圖
4 結(jié)語
通過結(jié)合企業(yè)的應(yīng)用實(shí)際，針對現(xiàn)有PDM與CAPP系統(tǒng)，分析并提出了BOM數(shù)據(jù)集成過程的關(guān)鍵點(diǎn)：采用基于SOA的松耦合的集成接口方式，搭建了以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)為核心，與工藝規(guī)劃管理(CAPP)系統(tǒng)之間的BOM數(shù)據(jù)集成框架，實(shí)現(xiàn)了從EBOM到PBOM的數(shù)據(jù)傳遞，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)企業(yè)各系統(tǒng)之間的綜合集成奠定了基礎(chǔ)。
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本文標(biāo)題：基于SOA技術(shù)的BOM集成研究
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