PLM系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃、優(yōu)化方法及案例分析（上篇）

PLM系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃、優(yōu)化方法及案例分析（中篇）

6 部署實施及性能調(diào)優(yōu)

    當系統(tǒng)架構(gòu)設計完成，硬件資源采購就位后，即可進行PLM系統(tǒng)部署實施。

    6.1 系統(tǒng)部署實施

    6.1.1 系統(tǒng)部署前準備

    系統(tǒng)部署前準備準要是指為系統(tǒng)部署工作的準備過程，主要包括以下部分內(nèi)容：

    ●準備系統(tǒng)部署操作文檔（手冊）、系統(tǒng)部署計劃表，范例見表3；

    ●檢查硬件環(huán)境是否安裝就位，網(wǎng)絡環(huán)境，磁盤空間是否充足；

    ●檢查操作系統(tǒng)是否安裝到位，補丁是否更新；

    ●檢查操作系統(tǒng)用戶、組織是否設置正確；

    ●檢查服務器端第三方軟件是否安裝就位；

    ●檢查PLM系統(tǒng)許可證是否正確可用；

    ●如果是升級系統(tǒng)，需要同業(yè)務部門溝通好停機時間，并下發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)停機通知；

表3 PLM系統(tǒng)部署檢查表

    6.1.2 系統(tǒng)部署前驗證

    在生產(chǎn)環(huán)境PLM系統(tǒng)部署前，必須經(jīng)歷系統(tǒng)部署實施驗證。一般至少要進行2輪系統(tǒng)部署驗證，并嚴格按照系統(tǒng)部署文檔操作。如果在系統(tǒng)驗證階段出現(xiàn)任何意外的錯誤信息，必須記錄在部署文檔當中，以備排查系統(tǒng)部署錯誤，將有可能存在的問題都一一解決。這樣，在生產(chǎn)環(huán)境正式部署的時候，過程就會比較順利。

    6.1.3 系統(tǒng)部署

    PLM系統(tǒng)部署一般遵循從下至上的原則，即先對底層的支持型組件如數(shù)據(jù)庫、卷服務進行部署安裝，再對擴展型、易用性組件如應用層服務、中間件服務進行安裝部署。對于TC系統(tǒng)而言，一般按照7步走的方式進行：

    ●安裝數(shù)據(jù)庫軟件，建立空白數(shù)據(jù)庫；

    ●安裝基礎版本的TC系統(tǒng)軟件，卷服務器，業(yè)務模型；

    ●安裝TC系統(tǒng)補丁；

    ●安裝企業(yè)服務器及中間件服務器；

    ●安裝分發(fā)服務器及其他擴展應用服務（全文檢索、可視化協(xié)調(diào)、分布式處理等服務）；

    ●部署二次開發(fā)程序；

    ●系統(tǒng)綜合測試

    6.1.4 系統(tǒng)部署后處理

    在生產(chǎn)環(huán)境部署成功后，需要根據(jù)使用環(huán)境，設立不同的計劃任務和警報器。正確合理的設定維護計劃任務，是維持PLM系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵所在。本文列出了幾條關鍵節(jié)點，供讀者參考：

    ●系統(tǒng)定期自動備份腳本；

    ●定期重啟應用層服務的計劃任務；

    ●定期重啟中間件服務的計劃任務；

    ●意外當機后，自動恢復服務的腳本；

    ●故障遷移集群（如存在）的錯誤報警與自動恢復腳本；

    ●PLM系統(tǒng)與上下游數(shù)據(jù)接口錯誤檢查器；

    6.1.5 錯誤處理預案

    部署PLM系統(tǒng)，特別是在原系統(tǒng)基礎上升級部署操作時，可能會遇到不可預料的問題。為了使得PLM系統(tǒng)順利部署成功，需要系統(tǒng)各個層面（各個服務組件）的人員進行緊急磋商，建議至少4人以上參加。對安裝部署錯誤進行分級，討論是否可以在有限的停機時間內(nèi)解決錯誤并完成部署。如能完成，則需做好兩手準備，即分兩組人分別進行錯誤問題處理及系統(tǒng)回退準備。如錯誤無法在停機時間內(nèi)解決，則需要對系統(tǒng)進行回退操作，排查并處理錯誤后，再次尋找停機時間進行系統(tǒng)部署。

    6.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試

    在PLM系統(tǒng)正式上線服務前，需要進行穩(wěn)定性測試。PLM實施工程師應當根據(jù)不同企業(yè)的使用場景，撰寫UAT測試文檔。對于僅支持C/S架構(gòu)的系統(tǒng)，需要組織關鍵用戶，對系統(tǒng)進行全方面的測試。對于具備B/S架構(gòu)的PLM系統(tǒng)而言，除了組織關鍵用戶進行UAT測試外，還需要對其中間件服務進行壓力測試。推薦使用LoadRunner等第三方測試軟件模擬上下班時期用戶登錄、保存操作高峰場景，突發(fā)性大數(shù)據(jù)量讀取，大數(shù)據(jù)量檢索等場景。測試結(jié)果需要記錄備案，作為系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)的設計輸入。

    6.3 系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)

    PLM性能調(diào)優(yōu)主要包括服務器性能調(diào)優(yōu)和客戶端性能調(diào)優(yōu)兩方面，本文主要針對TC四層環(huán)境系統(tǒng)進行說明。

    6.3.1 服務器端性能調(diào)優(yōu)

    以TC系統(tǒng)四層架構(gòu)為例，服務器端性能調(diào)優(yōu)應當按順序注重以下幾點：

    1)數(shù)據(jù)庫參數(shù)優(yōu)化：SGA大小、Process數(shù)、Open_course大小、Session數(shù)等；

    2)數(shù)據(jù)庫索引優(yōu)化：包括定期執(zhí)行數(shù)據(jù)庫動態(tài)性能分析（ADDM）服務，定期檢查并更新數(shù)據(jù)表索引等；

    3)優(yōu)化FMS服務器：最大化利用內(nèi)存來做FSC組件的高速緩沖，合理配置FMS啟動參數(shù)，讓客戶端連接網(wǎng)絡路徑最短的FSC服務器；

    4)應用服務器系統(tǒng)IO參數(shù)優(yōu)化，JAVA啟動參數(shù)優(yōu)化（如基于JAVA環(huán)境），關閉調(diào)試信息日志及調(diào)整池服務管理器的暖進程數(shù)量和縮短進程最短響應時間；

    5)調(diào)優(yōu)中間件服務：使用64位Jrockit JAVA虛擬機，合理分配JAVA虛擬機的Heap大小，設置并行GC策略并設置GC為吞吐量優(yōu)化；

    6)調(diào)整TC系統(tǒng)參數(shù)：關閉TC_SLOW_SQL分析，設置XML消息回傳消息為最大值，提高tcserver進程自動內(nèi)存回收閘值；

    6.3.2 客戶端性能調(diào)優(yōu)

    TC四層客戶端包括B/S架構(gòu)的客戶端和C/S架構(gòu)的客戶端。

    ●B/S架構(gòu)性能主要取決于瀏覽器解析能力，推薦使用Chrome或FireFox來代替IE瀏覽器，已獲得更高的性能；

    ●C/S架構(gòu)客戶端性能優(yōu)化要點：

    1)提高JAVA虛擬機的Heap大小，并將Xmx和Xms設置為相同值；

    2)調(diào)整GC策略，將Java GC時間間隔延遲至3600s；

    3)經(jīng)常整理磁盤碎片，保持系統(tǒng)可用內(nèi)存在2G以上；

    4)安裝經(jīng)官方認證的顯卡驅(qū)動程序；案例分析

7 項目情況

    7.1 項目簡介

    某知名客車企業(yè)為了滿足更大的業(yè)務需求，從2013年開始，深化擴展PLM系統(tǒng)應用，并對PLM系統(tǒng)進行大版本升級。由原TC8.1+Oracle11g+Weblogic11g升級為TC8.3+Oracle11gR2+Weblogic12c的平臺。在現(xiàn)有PLM系統(tǒng)架構(gòu)上，又增加了負載均衡集群、故障遷移集群的功能。系統(tǒng)功能上，增加了全配置BOM，平臺化設計等功能模塊。系統(tǒng)接口上，增加了與RCC、ERP、SRM系統(tǒng)的接口。

    7.2 需求整理

    PLM實施人員按照本文提出的需求分析方法對未來業(yè)務場景做了系統(tǒng)需求分析整理。發(fā)現(xiàn)原PLM系統(tǒng)經(jīng)過2年的運行，數(shù)據(jù)庫及卷文件已包含大量垃圾數(shù)據(jù)，并且基礎架構(gòu)有諸多不合理之處。同時，考慮到人服務器與主要用戶群在異地，網(wǎng)絡通過專線光纖，因此需要對系統(tǒng)資源進行重新調(diào)配。需求調(diào)研的主要參數(shù)詳見表4：

表4 某公司主要需要參數(shù)

    7.3 原系統(tǒng)架構(gòu)解析

    為應對TC版本升級及大量新業(yè)務引入對系統(tǒng)性能的沖擊，實施人員對原PLM系統(tǒng)基礎架構(gòu)進行分析。原系統(tǒng)架構(gòu)圖請參見圖8。

圖8 某公司原PLM系統(tǒng)架構(gòu)

    從架構(gòu)圖中可以看出，原系統(tǒng)雖采用TC四層架構(gòu)，但是中間層和應用層和分發(fā)服務放在同一臺硬件服務器上，缺少負載均衡和故障遷移集群。實際使用過程中，中間件經(jīng)常因IO錯誤中斷，導致控制臺無法登陸，客戶端響應緩慢等問題。經(jīng)過SPEC查詢，TCapp1和TCDBsvr兩臺IBM X3850 X5的SiR均為334。但是根據(jù)每用戶的SDR來看，tcapp1硬件服務器的處理能力遠遠超過所需的SDR值，但是因架構(gòu)不合理，資源使用情況不足，網(wǎng)絡和磁盤IO負載巨大，造成應用服務的瓶頸。并且，由于缺少高可用性集群，一旦任何應用層的服務組件出現(xiàn)問題，即會造成生產(chǎn)環(huán)境停機。

    7.4 系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化設計

    配合某企業(yè)虛擬化的進程，同時，考慮到未來人員、數(shù)據(jù)增長對系統(tǒng)性能可能帶來的沖擊。新系統(tǒng)架構(gòu)設計初期，就以具備高可用性及故障遷移的四層結(jié)構(gòu)為基礎，測試將其中一臺X3850服務器增加內(nèi)存，并劃分為3臺虛擬服務器（分別為tcapp1、tcapp2、tcweb）。優(yōu)化后的系統(tǒng)架構(gòu)詳見圖9。

圖9 優(yōu)化設計后的系統(tǒng)架構(gòu)

    經(jīng)測試，基于虛擬化的服務器平臺，系統(tǒng)IO速度較硬件服務器環(huán)境快40%左右。因此將虛擬化的tcapp1與tcapp2作為應用服務器，并在其上分別對等的布置有weblogic集群服務和應用層服務器，利用weblogic提供的集群和TC EntERPrise服務器提供的TreeCache技術，實現(xiàn)高可用性集群和故障遷移能力。未來還可以根據(jù)資源負載情況，不斷增加tcapp3、tcapp4...等虛擬服務器加入集群，在不停機的情況下就能滿足業(yè)務增長的需要。

    tcweb則作為weblogic集群的統(tǒng)一入口點，并架設有tc分發(fā)服務器及weblogic、應用服務器的管理控制臺程序。tcdbsvr及tcvolsvr服務器因資源充裕負載較小，保留不變。

    另外，主要設計人員和服務器分別架設在異地廠區(qū)。雖然中間網(wǎng)絡使用千兆專線光纖鏈接，但是卷文件傳輸還是會受到光纖轉(zhuǎn)發(fā)器性能瓶頸的影響，造成文件傳送延遲，打開大文件反應慢的問題。未解決此問題，實施人員在設計人員所在廠區(qū)的局域網(wǎng)內(nèi)，加設一臺FSC Cache服務器，提供卷高速文件緩存服務。對于中間層數(shù)據(jù)而言，均為輕量化的數(shù)據(jù)流且對數(shù)據(jù)實時性準確率要求較高，不加設緩存服務。

    7.5 系統(tǒng)部署實施

    通過部署測試結(jié)果分析，系統(tǒng)升級停機時間需要30小時。經(jīng)與業(yè)務部門溝通，PLM項目組將系統(tǒng)停機時間安排在周六下班后進行。由PLM實施顧問，實施工程師，IT技術人員，硬件維護人員連夜奮斗，共同在周日20點完成系統(tǒng)部署。經(jīng)過一個月的運行，系統(tǒng)狀態(tài)良好（見圖10、圖11）。

圖10 應用層服務器負載均衡運行狀態(tài)良好

圖11 中間件服務負載均衡、高可用性運行狀態(tài)良好

8 結(jié)論

    本文介紹的PLM系統(tǒng)架構(gòu)設計方法，包括需求分析，架構(gòu)設計，服務器資源分配，硬件采購，部署實施及性能優(yōu)化等一系列辦法。為企業(yè)順利實施PLM項目提供了詳細的可操作說明，值得在其他PLM項目中推廣應用

    名詞解析：

    [1]PLM：(product lifecycle management)產(chǎn)品生命周期管理。根據(jù)業(yè)界權威的CIMDATA的定義，PLM是一種應用于在單一地點的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個地點的企業(yè)內(nèi)部，以及在產(chǎn)品研發(fā)領域具有協(xié)作關系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應用的一系列應用解決方案，它能夠集成與產(chǎn)品相關的人力資源、流程、應用系統(tǒng)和信息。

    [2]TeamCenter系統(tǒng)：Teamcenter軟件提供了一整套全方位的數(shù)字化生命周期管理解決方案，使您能最大限度地發(fā)揮您的產(chǎn)品知識，并利用它在產(chǎn)品生命周期中的每一個階段提高盈利能力和生產(chǎn)效率。Teamcenter 將人員、流程與知識有機地聯(lián)系起來，從而激發(fā)創(chuàng)造力并提高生產(chǎn)效率。Teamcenter 在開放式PLM基礎架構(gòu)之上，為數(shù)字化生命周期管理提供了一整套完善的解決方案。

    [3]SOA：SOA(Service-Oriented Architecture)，面向服務架構(gòu)，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用。服務層是SOA的基礎，可以直接被應用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。

    [4]SDR：Server Demand Rate，服務器性能需求參數(shù)；

參考文獻：

    [1]Teamcenter Deployment Guide 8.3，Manual Revision J，2010．

    [2]Siemens TeamCenter Help 8.3

    [3]龍永義，大型復雜PLM系統(tǒng)性能及穩(wěn)定性優(yōu)化策略與案例分析，西門子2013年會內(nèi)部資料

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