隨著信息技術的不斷發展和企業業務的多樣化，企業為了增強自身的競爭優勢，在信息化建設中投入了大量的資金和人力。企業使用的軟件及擁有的內部系統越來越多，比如PDM系統、CAPP系統、ERP系統等，這些系統之間相互交叉，有著重復的信息和數據，這便催生了EAI(EntERPrise Application Integration)即企業應用集成的產生。其中，PDM和CAPP之間的集成作為企業應用集成的重要組成部分越來越被企業所重視。
傳統PDM和CAPP集成方式不外乎點對點集成和基于中間件的集成。點對點集成方案的基礎架構較為脆弱，每一個連接都需要單獨開發相應的接口程序，缺少靈活性，并且很難保證數據的及時傳遞和一致性，這種解決方案只能構建在各自系統中，應用之間的藕合度較高，實際應用范圍較為狹窄。基于中間件的PDM和CAPP集成在靈活性和擴展性方面都較點對點集成好，利用分布式對象技術也能很好地實現分布式計算，而且也取得了相當大的收益。但是在Internet環境下，由于不同廠商提供的組件各自有一套獨立體系結構和私有協議，不同組件之間無法進行直接的數據交換和數據共享，因而組件之間互操作十分不便，實施起來通常會涉及到使用私有集成適配器，這必將導致更高的費用和復雜的連接性，從而限定了它們在Intemet下的廣泛應用。
傳統的PDM和CAPP集成成本高，而且不具備靈活性，另外，該集成方法也不能很好地支持企業應用系統隨著業務需求的變化而自由調整。在不改變原有企業PDM和CAPP應用系統的基礎上，基于面向服務架構(SOA)的企業應用集成方案開始為越來越多的IT人員所青睞，本文結合筆者在某航空企業所做的PDM和CAPP集成工作來具體闡述這一方案。
1 基于SOA的PDM/CAPP系統集成架構
SOA的核心理念就是服務，是組織服務的一種架構模式。SOA通過應用組件和傳輸協議的松散耦合（服務的傳輸協議透明化），服務的即時綁定（服務位置的透明化），從而實現業務組件虛擬化，造就一個虛擬集成架構或者集成平臺服務總線，這樣使服務集成不受任何限制，可以以服務組件形式同時集成現有PDM和CAPP系統的各個功能模塊，以及集成將來開發的其它新功能模塊，同時也可以根據企業的需求隨時更換這些服務組件。
為了解決CAPP的某些管理功能與PDM的管理功能之間存在的重疊和沖突，CAPP保留工藝設計、工藝知識管理、工藝過程管理等一些原有功能，而將剩余管理功能部分與PDM系統進行集成，充分利用PDM系統完備而強大的管理功能，在傳統PDM和CAPP系統集成的基礎上，提出了如圖1所示的CAPP與PDM的SOA集成解決方案。
實現基于SOA框架下的PDM和CAPP系統集成，需要在分析企業相關需求的前提下，經過一定量的定制，構建滿足企業實際要求的集成架構。基于SOA的PDM/CAPP集成架構需要解決以下幾個關鍵問題：
圖1 CAPP與PDM集成的SOA解決方案
(1)CAPP系統需要及時從PDM系統獲得產品的結構信息。目前多數企業都是以BOM的形式來描述產品結構，因此CAPP系統需要根據PDM系統BOM的變化及時更新自己的BOM。在之前的CAPP與PDM集成系統當中，CAPP與PDM系統間有特定的接口，一旦PDM系統發生變化，CAPP與PDM系統之間的接口也要根據PDM系統的變化進行相應的修改，繁瑣而復雜。采用SOA解決方案以后，CAPP系統要獲取PDM系統中的產品BOM，所做的工作就是通過企業的私有服務中心來查找PDM系統發布的產品結構信息服務，然后訪問PDM系統的相關模塊，并把得到的BOM信息導入到自己的系統中，PDM系統內部的變化不會牽扯到CAPP系統的改變。
(2)CAPP系統還需要及時從PDM系統獲得用戶信息，以便約束特定用戶對CAPP的操作權限。CAPP系統通過企業的私有服務中心來查找PDM系統發布的用戶信息服務，然后訪問PDM系統的相關模塊，并把得到的用戶信息導人自己的系統中。
(3)PDM系統需要及時獲取CAPP編輯好的工藝文件的信息，例如工藝文件編號，以便更系統地管理CAPP生成的工藝文件。PDM系統根據自己所需通過企業私有服務中心來查找CAPP系統發布的工藝文件信息服務，然后通過該服務訪問CAPP系統以獲取工藝文件信息。
經過上述分析后，基于SOA來集成PDM和CAPP所做的主要工作就是創建產品結構信息服務、用戶信息服務、工藝文件信息服務3個服務模塊，然后將這3個模塊以“插拔式”方式加入服務總線，給PDM或者CAPP系統調用即可。由于3種服務都是以“插拔式”的方式加入服務總線，所以可以隨時更新這些服務。
2 基于XML的BOM描述
PDM和CAPP系統集成需要交互各自的BOM信息，事實上在產品的全生命周期中，BOM貫穿了企業生產活動的始終，通過BOM將同產品相關的數據、過程、人員組織起來，就可以將產品生命周期中不同的階段和過程進行連接并實現信息和過程的集成。因此，BOM不僅是連接CAPP和PDM系統的橋梁和紐帶，而且是制造企業的基礎數據，是PDM和CAPP信息集成的主要環節，BOM集成完善以后，剩余的工藝文件信息以及用戶信息等，可以根據BOM表輕而易舉地組織起來。
BOM是以數據格式來描述產品結構的文件，是定義產品結構的技術文件。PDM系統和CAPP系統有各自的BOM，存在形式不一樣，不可能直接拿來交互，為此必須選擇一種中間文件作為BOM信息的載體。XML語言由于其良好的靈活性以及獨立于具體的操作平臺和應用系統，成為了BOM信息載體的首選。選用XML作為BOM信息的數據載體，PDM和CAPP系統各自把自己的BOM數據轉換成XML格式，通過集成框架進行數據交換，從而實現CAPP系統與PDM的數據集成。在某航空企業以XML語言書寫的BOM結構樹導出文件如下：
產品BOM一個典型的特點是其具有層次性，在傳統的關系型數據庫中存儲起來相當復雜，存在大量冗余數據，并且難以保證數據的一致性和完整性，而用XML語言來存儲BOM信息就不一樣了，XML語言的層次性正好和產品BOM的層次性對應起來，可以保證產品BOM信息的一致性和完整性。用XML語言來存儲產品BOM信息時擴充和修改起來也非常方便，因此選用XML語言作為產品BOM信息的載體。
3 基于Web Service和XML的BOM轉換模型
將BOM信息用XML語言的形式來表示，解決了在PDM和CAPP系統之間進行BOM交互的基本問題，而SOA是一個概念，一種理念，一種模型，要實現該模型則需要一種與之相對應的技術手段。使用標準XML協議的Web Services技術使服務平臺、語言和發布者能夠互相獨立，并以一種高度靈活和自動化方式組織交互活動，建立起基礎牢固的系統應用集成，是系統集成解決方案的一個理想的選擇。這也符合SOA的初衷，很好地屏蔽了兩種平臺的技術細節，實現業務和技術的解耦，PDM與CAPP集成方案中基于Web Service和XML的BOM轉換模型如圖2所示。
圖2 基于Web Service和XML的BOM信息交互模型
為實現BOM信息在PDM系統和CAPP系統之間的交互，需要對PDM系統和CAPP系統的產品結構模塊進行Web Service封裝，用Web服務描述語言對PDM系統所提供的API接口服務進行描述，形成WSDL接口文件，并將其發布到服務注冊中心。
CAPP系統想要從PDM中獲取設計BOM，首先要到企業私有服務注冊中心查找并發現PDM系統發布的信息服務，此時CAPP作為PDM系統Web Service的服務請求方，通過Web Services平臺發送XML格式的SOAP消息給PDM的Web Services平臺，PDM的Web Services平臺通過數據交換封裝接口解析CAPP系統傳遞過來的XML格式的消息，并轉換為PDM內部數據格式，PDM系統根據得到的數據來查找PDM的產品信息數據庫，然后通過數據交換封裝接口把查詢結果由PDM系統內部的數據格式轉換成XML格式，并把得到的XML數據通過Web Services封裝成SOAP消息傳回給CAPP系統的Web Service平臺，CAPP系統通過數據交換封裝接口，把得到的XML格式的結果轉換成CAPP系統內部的數據格式，此時即得到了CAPP系統所需的設計BOM。反之，PDM要獲取CAPP的工藝BOM與制造BOM時也是同樣的原理，這樣就實現了CAPP與PDM在BOM數據上的集成。
4 企業服務總線(ESB)技術
Web Service技術為實現基于SOA的PDM和CAPP的集成提供了一個堅實的基礎，然而Web Service技術僅僅是實現了PDM系統和CAPP系統之間服務請求者和服務提供者之間點對點的連接。
圖3所示是一種點到點的交互方式，雖然這有別于傳統集成的點到點集成方式，克服了傳統點到點集成方式耦合度高等缺點，但是在一個擁有多個服務請求者和服務提供者的PDM和CAPP集成系統環境當中，這種點對點的連接方式使集成架構脆弱，靈活性也不高。因此在用SOA架構實現PDM和CAPP系統之間的集成時，還需要一個中間層，它能夠幫助實現在SOA架構中不同服務之間的智能化管理，即企業服務總線(ESB)技術，如圖4所示。
圖3 直接連接
圖4 使用ESB連接
ESB在本質上就是一種可以提供可靠的、有保證的消息技術的新型中間件技術。更重要的是，充當“緩沖器”的ESB負責在諸多服務之間轉換業務邏輯和數據格式，這種功能使服務邏輯與服務本身之間相分離，從而使不同的應用程序可以同時使用同一服務，不用在應用程序或者數據發生變化時，改動服務代碼。ESB在該集成架構中主要完成以下幾件工作。
(1)PDM系統和CAPP系統之間相關服務的消息路由，以請求到正確的服務提供者。
(2)對服務提供者進行注冊命名，對服務請求者進行尋址管理。
(3)服務請求者與服務之間傳輸協議的轉換。
(4)服務請求者與服務之間消息格式的轉換。
(5)處理各自來自不同業務模塊的事件。
(6)保證服務質量的安全可靠。
ESB為PDM和CAPP在SOA環境下集成提供了與企業需要保持一致的基礎架構，通過ESB，PDM和CAPP之間并不直接交互服務，而是通過一個總線交互，該總線提供虛擬化和管理功能來實現和擴展SOA。結合筆者在某航空企業基于SOA集成PDM和CAPP所做的工作，ESB的基本功能模型如圖5所示。
圖5 ESB的基本功能模型圖
ESB就是在SOA架構中實現服務間智能化集成與管理的中介，它的出現改變了直接連接的PDM和CAPP系統的集成架構，又可以提供比傳統中間件產品更為廉價的解決方案，同時還可以消除PDM和CAPP系統之間的技術差異，實現了不同服務之間的通信與整合。
5 結束語
本文針對傳統PDM和CAPP集成解決方案中的不足，基于SOA思想，提出了一種面向服務的PDM和CAPP系統集成架構。該架構具有SOA的松散耦合、可重用和高度可集成等特征，能有效地集成企業現有資源，提高業務敏捷能力和消除“信息孤島”。SOA技術架構是企業應用需求和信息化發展的必然產物，其表現出來的靈活性與優越性毋庸置疑，它也是新興的PDM和CAPP集成技術方案。
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