1 前言

    隨著中國經濟持續多年蓬勃發展，工業4.0的新概念橫空出世，大量企業意識研發過程管理已經成為一種競爭力，不變革就意味被淘汰，轉變思想，引進了先進的產品研發技術。2015年中國已經進入產品研發創新、深化企業管理的發展新階段。

    PLM（Product Lifecycle Management）是一個集成的、信息驅動的方法，涵蓋了從設計、制造、配置、維護、服務到最終報廢的產品生命周期的所有方面，是當前最為流行的產品生命周期管理方法論。PLM系統是產品研發過程管理的支撐性IT系統，對產品研發過程中各類數據進行全生命周期的管理，可以有效實現設計更改中的產品數據同步更改，有效支持產品設計過程中的產品數據共享，提高產品研發工作效率。

    PLM在國內發展迅速，在現有企業網絡基礎上搭建PLM服務器群集已成為當今發展趨勢。每一個企業都不是從零開始引進PLM系統重新部署內部網絡，也就意味在企業需要在現有網絡的基礎上部署PLM系統。本文對企業內部PLM系統服務器群集搭建方案進行重點研究。

2 PLM系統的功能結構

    PLM系統的基本功能可分為兩個層次，一是基本的數據倉庫管理功能，二是建立在數據倉庫之上的應用。如下圖所示：

圖1 典型PLM系統功能結構

    數據倉庫是建立在數據庫管理系統之上的，能對數量龐大的圖形、文本、結構化數據等各種數據進行分類、存檔等操作的一種數據管理技術。為對種類繁多、數量巨大的產品數據進行管理，PLM系統具備數據倉庫的功能。

    PLM系統具有對各類產品數據的管理功能，包括文檔管理、圖檔管理、產品結構管理、生命周期與工作流管理、變更管理、項目管理、可視化管理、零部件分類管理、CAD集成、權限和配置管理、與其他信息系統集成等。

    作為一個大型應用軟件系統，PLM系統必然與企業內其他IT系統和工具軟件進行集成。系統集成將不同用途的IT系統和工具有機聯結起來，可以更加充分的發揮IT系統的效能。

圖2 PLM系統集成功能

    PLM系統提供開發環境功能，支持客戶化開發，通過PLM系統提供的API，可以根據企業產品研發和產品數據管理業務要求，對PLM系統進行必要的客戶化開發工作。

    從IT系統結構來看，PLM系統一般采用C/S結構或B/S結構，數據倉庫和各種應用管理程序在服務器上，客戶端用戶通過登錄服務器應用PLM系統。PLM系統支持局域網和廣域網通訊協議，以支持本地和異地產品研發工作。

3 PLM系統基本架構理論評估

    PLM系統定位為企業級的產品生命周期平臺，支持現有應用（文檔管理與CAD數據管理）外，還要支持產品BOM管理、產品配置變更管理、工藝流程管理、需求管理、項目管理、知識信息庫、信息導航、軟件開發及代碼管理等。意味著PLM服務器需要具備可擴展、高可靠性，具有良好的容錯性能，并要考慮企業未來5年內隨著業務的推廣與深入用戶增長人數。評估后的數據作為PLM服務器群集規模搭建的依據。

    當前行業上以并發連接數和并發用戶數評估PLM系統壓力。并發連接數指的是客戶端向服務器發起請求，并建立了TCP連接。每秒鐘服務器鏈接的總TCP數量；并發用戶數是在同一時刻與服務器進行了交互的在線用戶數量，體現服務器Web性能。這里以PTC 的PLM為例。PTC的Hardware Sizing Guidelines 文檔中給出Windchill 10.1系統的并發用戶數需求計算方法：

    ●活躍的CAD用戶數：Y=0.3×W

    ●活躍的非CAD用戶數：Z=0.2×X

    ●并發用戶數：A=3×Y+Z

    其中，Y——活躍的CAD用戶數；W——所有CAD用戶數；Z——活躍的非CAD用戶數； X——系統用戶數量；A——并發用戶數；

    如某企業PLM用戶人數為10000進行計算：

    系統用戶數量X=10000；所有CAD用戶數W＝1600，其中活躍的非CAD用戶數Z=3000；

    并發用戶數：A = 3×Y+Z=3×0.3×W+0.2×X=3440

    以上計算是采用PTC PLM基本架構的硬件評估，A>=2000，需要采用雙機熱備方案。

4 PLM服務器集群部署方案

    PLM系統一般采用三層體系結構，這樣可以確保系統應用程序動態傳輸更新，以Web瀏覽器作為客戶端訪問入口便于用戶操作使用，三層架構支持動態負載平衡，提高系統可靠性，便于硬件更改管理。

    客戶端：用戶創建、讀取或更新數據的圖形界面。

    服務器端：基于業務邏輯的進程數據。

    數據庫端：數據存儲與維護。

    考慮企業PLM系統出現故障不能停機，需要采用群集（雙機熱備）部署方案，采用兩臺或多臺服務器+磁盤陣列柜，構成數據庫故障轉移群集，以證企業服務不中斷，當提供服務器的Master主機宕機或因其他原因不能連接時，Slave備份會及時在線接替服務，客戶端不會察覺到服務中斷。

圖3 PLM服務器集群部署方案

    負載均衡器：具有負載均衡、應用交換、會話交換、狀態監控、智能網絡地址轉換、通用持續性、響應錯誤處理、IPv6網關、高級路由、智能端口鏡像、SSL加速、智能HTTP壓縮、TCP優化、內容緩沖、內容轉換、連接加速、高速緩存、Cookie加密、選擇性內容加密、應用攻擊過濾、拒絕服務(DoS)攻擊和SYN Flood保護、防火墻包過濾、包消毒等功能。

    Master/Slave服務器：使用2臺應用服務器群集實現負載均衡，安裝PLM前端應用，支撐大量并發請求，如并發請求量過大，可增加多臺Slave服務器。

    可視化工作站：對MCAD和ECAD進行可視化發布。

    中間發布器：PLM系統與企業內其他系統之間存在信息傳遞，先將PLM數據發布至中間發布器，再通過中間發布器與企業內部其他系統實現數據傳遞。

    SAN（Storage Area Network，存儲局域網絡）將存儲設備、連接設備和接口集成在一個高速網絡中的技術。SAN本身就是一個存儲網絡，承擔了數據存儲任務，SAN網絡與LAN業務網絡相隔離，存儲數據流不會占用業務網絡帶寬。

    DB服務器：安裝Oracle數據庫系統，搭建Oracle RAC。這里DB服務器采用采用雙機群集方式，保障在大數據量訪問和存儲過程中數據層的高可靠性能，如果不采用這種配置方式，當DB Server1出現宕機或損壞時，PLM系統平臺則需要在手動修復和恢復后方可繼續使用，期間用戶將無法在平臺上工作直至數據庫恢復。

    磁盤陣列柜：企業級數據存儲設備，通過FC交換設備加入SAN網絡。

5 總結

    企業在沒有采用PLM系統之前，往往使用多個計算機系統管理不同種類的產品數據，如以CAD系統為基礎的文檔圖紙管理系統、BOM管理系統、項目管理系統。產品數據分散在多個系統中，造成系統間難以同步，數據更改難以管理，容易出現修改了BOM但沒有修改圖紙等問題；同時存在多個產品數據系統入口，難以被研發工程師掌握和使用。

    PLM系統部署需要因地制宜，針對每一個企業內部網絡運行環境單獨建設。PLM系統是產品數據管理理論的支撐性IT系統，除了部署系統本身，還需要掌握現代企業產品數據的管理方法。PLM系統蘊含了先進的產品數據管理思想、原理和方法，采用PLM系統實現統一數據源、數據關聯，企業在產品研發和產品數據管理方面都會取得巨大收益。

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本文標題：基于PLM系統的服務器群集環境研究

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