引言
為了充分利用計算機技術和網絡技術的資源，企業呈現出分布化、集團化和專業化的趨勢，以及異地設計與制造、動態聯盟、虛擬企業等新的組織和合作方式，要求企業或其聯合體充分利用科技、資源(包括人力、物力)優勢，形成超越空間約束、靠電子手段聯系、統一指揮、協調運行的經營實體。要實現在企業聯盟中快速、低成本、高質量地開發產品，各個企業除了要有高素質的員工和先進的開發工具外，更需要有對產品開發項目進行合理規劃、管理和反饋控制的過程管理能力。這種能力是否能夠在產品全生命周期中得到體現，關鍵是要建立一個適合多個企業聯盟的虛擬集成產品開發環境。
目前，以PDM系統為集成框架已經成為CIMS應用的一個方向，PDM集成框架能夠很好地支持企業產品開發的全生命周期，對各階段、各種活動和各類應用(包括設計、制造和經營管理)等進行信息、應用和過程的集成，能夠支持不同規模的企業和多種多樣的企業信息環境，適合在多廠商網絡和平臺上運行應用軟件，具有良好的可伸縮性。
但在分布式企業PDM之間的信息集成與協作上，原有PDM集成框架技術和方法很難滿足要求。具體體現在：
①系統集成的耦合度由緊密集成趨向于松散集成；
②由于企業組織之間的利益制約、潛在的競爭和系統安全性問題，故也不希望企業與企業的應用之間的聯系過于緊密；
③目前流行的集成框架技術與產品，基本上是基于局域網Intranet這種網絡環境，但分布式企業集成是基于Internet環境，網絡安全和帶寬的限制是必須面對的一大問題。
1 分布式PDM系統集成框架的體系結構
本文結合PDM框架技術和Web技術，提出一個基于web的分布式企業PDM集成框架，在企業內部以PDM為集成框架，集成CAD／CAM／CAPP等應用系統；在企業與企業之間，以web和J2EE技術為集成框架，以信息交換為主要形式，構造一個支持產品開發全過程的虛擬集成環境，如圖1所示。
圖1 基于Web的分布式企業PDM集成框架
分布式PDM系統集成框架能夠為分布式PDM系統提供一個集成的信息平臺。所有的企業PDM系統，通過相應的PDM系統接口，利用集成信息平臺提供的數據服務功能，實現不同企業間的產品信息交換。通過一個統一的數據交換渠道，或稱“數據交換機”的機制，可以對整個協同系統中的各個節點企業之間的信息交互進行管理與控制，從而使整個系統能夠協調地工作。
分布式PDM系統集成框架是集硬件網絡、軟件應用和服務于一體的應用服務體系框架，它可為企業與企業之間提供基于產品數據管理的信息交換。該框架分為三層結構：支撐環境層、業務邏輯層和應用服務層，如圖2所示。
圖2 分布式PDM系統集成框架體系結構
(1)支撐環境層
它的文件系統和數據庫系統存儲框架系統的管理對象和業務數據，Web服務器、郵件服務器和應用服務器是整個框架系統基于Internet實現的技術架構，系統應用程序接口(API)為業務邏輯層對象的持續化提供編程接口。
(2)業務邏輯層
它是整個框架系統的核心，它為具體業務應用提供業務處理組件，包括系統驗證和授權，以及為分布式企業協作產品開發過程中所遇到的通訊問題、交流問題、數據傳輸問題及數據標準與一致性等問題提供特定領域的邏輯處理接口，圖3描述了模塊之間的依賴關系。
圖3 業務邏輯層模塊圖
(3)應用服務層
它一方面為最終用戶提供分布式產品協作的功能服務，包括在線交流服務、產品數據傳輸及發布服務、數據格式轉換服務等；另一方面為系統管理者提供系統管理功能，包括用戶注冊信息的審定、企業節點及企業節點關系的建立、產品結構及產品結構樹與企業節點關系的定義等。
2 集成框架業務邏輯層對象模型
2.1 注冊管理與權限控制模塊
(1)注冊管理
它用于對框架系統中不同企業及企業用戶的身份驗證。作為一個框架系統提供的所有服務功能，只有在企業機構以及該企業的用戶在系統中被注冊，才能夠登陸框架系統，并獲取相應的授權后，方可使用被授權的合法功能。另外，它為系統服務使用中涉及的一般用戶提供身份驗證，如在線交流服務中參與人的登陸身份驗證等。
(2)權限控制
它是實現框架系統功能，對已注園冊的企業用戶進行使用權限的分配和驗證。為了實現框架系統使用功能的權限分配和驗證，需要完成下列功能：注冊系統功能、定義系統功能角色、將系統功能角色分配給企業用戶、用戶在功能調用時進行權限驗證。
在實際情況下，注冊企業用戶不是通過用戶身份來使用框架系統提供的系統功能，而是通過授權的角色來使用系統功能。角色由系統管理員定義，它是一組功能實體的集合，角色成員和角色對應的系統功能的增減也由系統管理員來執行。系統管理員有權定義和分配角色，企業用戶注冊后，與系統使用功能無直接聯系，他只有通過角色才享有該角色所對應的權限，從而訪問相應的系統功能。注冊與權限控制對象模型如圖4所示。
圖4 注冊與權限控制對象模型
2.2 節點與節點關系管理模塊
從具體應用領域的角度來看，框架系統中的企業節點和企業用戶不再是一個只有簡單注冊信息和授權信息的普通對象，還擁有領域內所賦予的許多特殊屬性。節點管理功能模塊的目的就是進一步提供對企業和企業用戶的這些特殊屬性的管理。在分布式企業產品開發過程中，通常存在一個稱為“盟主”的核心企業，它是整個產品結構及其數據信息的最終擁有者，是節點管理中的一個特殊節點，同時，在一個產品開發項目中(或工作區中)只能有一個盟主節點企業。
節點管理模塊約束了分布式產品開發過程中參與的企業節點和企業用戶的特征，為節點關系管理以及應用層功能提供了必要的管理和實現的基礎。節點關系對象反映的是作為框架系統中各個企業節點之間建立的一種產品數據交換渠道，為框架系統企業節點關系對象的建立、使用和維護提供服務。
在分布式企業產品開發過程中，企業之間的數據交換是頻繁和動態變化的，傳統的點對點直接數據傳輸方式，無法實現整個系統數據傳輸的有效組織和管理，更談不上相互之間協同工作了。通過在節點關系對象中定義相應的產品數據對象，不但規范了傳輸方式，而且規范了傳輸的對象，保證了正確的數據，通過正確的“道路”傳輸到正確的接收者手中。節點與節點關系管理對象模型如圖5所示。
圖5 節點與節點關系管理對象模型
2.3 產品結構管理模塊
為了實現產品結構管理，首先要創建產品零件結構樹，它由產品裝配系統圖、產品零部件明細表(包括通用件、標準件、自制件、外購件、外協件和原材料)所產生，并用樹狀方式進行描述，樹中的各個節點(即ITEM)分別表示部件或組件，葉節點表示零件。采用產品結構樹來組織從許多數據源得到的那些互不相關的產品數據，使不斷變化、非常復雜的產品數據在邏輯上能夠保持一致，并且使企業的每個使用者都能夠理解。
產品結構管理以材料清單(BOM)為組織核心，它是若干ITEM的有序集合體。通過BOM的樹形結構，把定義最終產品的所有工程數據和文檔聯系起來，以實現對產品數據的有效組織、控制和管理，它是目前企業產品開發中最實用的技術，也是PDM系統中的重要管理數據對象。
在分布式企業產品開發模式中，各個企業圍繞統一的產品結構來協同完成產品的開發工作。其中，盟主企業是主要產品結構的定義者，也是整個產品數據信息的最終擁有者，其他節點企業被定義為部分產品結構的使用者，在被定義的產品結構范圍內擁有數據的組織和管理的權力。
產品結構管理模塊的主要目的是管理產品結構樹和為協作節點企業定義部分產品結構使用權限。主要功能有：產品結構BOM的初始化、產品結構BOM的維護、產品結構BOM向節點企業授權等。產品結構管理對象模型如圖6所示，其中節點產品結構類依賴于盟主產品結構類，在實現過程中體現為產品結構的授權過程。
圖6 產品結構管理對象模型
3 集成框架的應用服務
在分布式工作情況下，設計人員、管理人員分別處在不同的企業、不同的地域，使用不同的相互獨立的應用系統，不可能做到任何問題都能面對面的交流，相互的產品數據也無法共享。所以，需要一個虛擬的工作環境，它是基于一個相互連接的網絡，利用網絡提供的各種集成應用服務，統一管理分散的資源(包括人、工具、數據等)，使其成為一個為實現特定目標而相互協作的有機的工作平臺。為了實現這種虛擬的工作環境，信息系統應該能夠提供以下支持：
①對通訊的支持。如電子郵件、電子會議、電子白板等；
②在基本通訊之上，對設計數據交換與共享的支持，如CAD設計的零件圖、產品結構以及配置數據、各種分析軟件產生的數據等；
③在數據交換與共享之上，對異地產品B0M數據合成、更改的支持。為了解決上述問題，提出了在線交流管理、數據傳輸管理、數據標準化管理和數據一致性控制服務等。
3.1 在線交流管理
在線交流服務為分布式企業在產品概念設計階段提供一個討論與決策的工具，以協調參與設計各方盡快達成統一、準確的設計準則和初始產品結構同時，在詳細設計階段以及制造階段可能發生的沖突，為相關各方提供一個協調的交流手段，如果必須進行修改，它將是工程更改(EC)的原始依據。
3.2 數據傳輸管理
數據傳輸服務為分布式企業提供有序的、可管理的產品數據輸出與輸入功能。需要數據輸出的企業，首先向框架系統申請數據輸出服務，上傳要輸出的產品數據文件，并向數據接收方發出接收通知；數據接收企業收到通知后，可直接從框架系統下載相應的產品數據。框架系統將對輸出與輸入產品數據的企業，以及具體交換的產品數據進行管理和驗證只有建立了合法的企業節點關系，以及合法的產品交換數據，這種數據傳輸服務才能夠成功地進行。
3.3 數據標準化管理
數據標準化管理為分布式企業提供與產品信息相關的數據標準服務。由于每個企業使用的PDM系統不同，或客戶化時產品屬性不同，一個企業不能直接使用另一個企業的產品數據。框架系統提供的數據標準服務，將使用標準的產品數據規范，為分布產品開發的企業之間建立產品數據交換標準。
3.4 數據一致性控制服務
數據一致性服務保證分布式企業之間使用產品數據的完整性和一致性。在產品的異地協作開發中，各成員企業都安裝并定義了自己內部的一套完整的PDM系統。這些PDM系統可有效地進行內部的文檔管理、產品B0M管理，以及工程更改的管理。通過集成框架系統，使得不同企業之間可以使用對方的產品數據，但在產品開發進程中，產品數據可能經常發生工程更改或者更新換代，這樣，可能導致一個企業在使用另一個企業的產品數據時，由于對方數據發生更改，導致產品數據不一致的情況，從而引起整個產品數據管理混亂。通過在框架系統中建立產品數據交換的監視進程，可以記錄產品數據版本的變化，從而采取相應的控制策略，以保證數據的一致性。
4 結束語
本文提出的分布式企業PDM系統集成框架能夠充分利用PDM系統和Web平臺的優異性能，克服了點對點通信的缺陷，減少了系統配置的工作量，提高了分布式企業協作的效率，具有結構穩定、功能可擴展性強、使用方便等特點，保證了系統的平穩發展。為了實現分布式PDM協作的高級功能，提出了框架系統需要的在線交流、數據傳輸、數據標準化以及數據一致性四大應用服務，以滿足分布式企業產品協作開發的需要。在航空“九五”CIMS應用項目中，利用該集成框架的思想，實現了多廠所對飛機油箱的異地聯合設計與制造。
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