1 引言
產品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是指管理產晶從需求、規(guī)劃、設計、生產、銷售、運行、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)主要基礎數(shù)據(jù)，在CAM/PDM/CAPP/MES等PLM關鍵應用分系統(tǒng)的集成中，發(fā)揮著至關重要作用。它不僅僅是PLM分系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)的核心，同時也是各個分系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的紐帶。
在產品生命周期的不同階段，由于產品結構關系的不同，存在著各種不同的BOM，如設計BOM(Engineering BOM：EBOM)、工藝BOM(Plan BOM：PBOM)和制造BOM(Manufacturing BOM：MBOM)等。在飛機、汽車等制造與裝配行業(yè)，由于BOM結構復雜、各種BOM的轉化與調整較為頻繁，所以實現(xiàn)不同BOM之間的數(shù)據(jù)轉換以及數(shù)據(jù)集成管理是飛機、汽車等行業(yè)實施PLM的關鍵所在。文中以企業(yè)的產品數(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兩個異構系統(tǒng)之間的BOM數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)方式。
2 關鍵技術分析
隨著企業(yè)信息化建設的深入，許多企業(yè)都逐步建立了各類應用信息系統(tǒng)，由于各個信息系統(tǒng)都是獨立開發(fā)的，并且大多數(shù)是基于部門需求從單項業(yè)務系統(tǒng)開始的，所采用的開發(fā)方式和平臺各不相同。設計部門采用的PDM系統(tǒng)大都是基于J2EE架構的Web平臺，具有不同的系統(tǒng)架構和外部接口；由于工藝編制界面多樣，工藝部門采用的CAPP系統(tǒng)采用微軟的技術平臺，也具有多樣性與異構性的特點，因此必須采用基于平臺無關的技術來實現(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)及實施周期，一種面向服務的體系結構SOA(Service Oriented Architecture)的軟件設計方法被提了出來。相對于面向對象和基于構件的軟件復用方法，SOA提供了構建松散耦合的分布式系統(tǒng)的方法，能夠達到更高的復用度和更好的擴充性。
2.2 SOA體系結構
SOA是一種基于組件模型的面向服務的軟件體系結構，它通過服務間定義的透明接口，將應用程序的不同功能單元的服務(Service)連接集成起來，同時，接口采用獨立于具體實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)平臺和編程語言的中立方式進行定義，使得構建在這樣的系統(tǒng)中的服務可以使用統(tǒng)一和標準的方式進行通信。簡單來講，SOA能夠以程序化的、可訪問軟件服務的形式公開業(yè)務功能，以使其他應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。
SOA模型中共有3種不同角色的關系（服務代理者、服務提供者和服務消費者），如圖1所示。
圖1 SOA體系結構圖
(1)服務提供者(Service Provider)。發(fā)布自己的服務，并且對使用自身服務的請求進行響應。
(2)服務代理(Service Broker)。注冊已經發(fā)布的服務提供者，對其進行分類并提供搜索服務。
(3)服務請求者(Service Requester)。利用服務代理查找所需的服務，然后使用該服務。
SOA體系結構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種基本操作進行相互作用：
(1)發(fā)布(Puhlish)。服務提供者向服務代理者發(fā)布服務，注冊自己的功能及訪問接口。
(2)查找(Find)。服務請求者通過服務代理查找特定種類的服務。
(3)綁定(Bind)。服務請求者能夠真正使用服務提供者。
2.3 實施SOA的關鍵技術
直到XML語言的出現(xiàn)以及Web Service等技術的發(fā)展，SOA才從概念階段慢慢走入企業(yè)的視野，從理論逐漸轉向于實際應用。實施SOA的關鍵技術如Web服務棧結構如圖2所示，其中涉及的主要技術包括以下幾個：XML(Extensible Mafkup Language，一種擴展性標識語言)、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服務棧結構圖
3 具體實現(xiàn)方式
企業(yè)中需要工藝管理系統(tǒng)通過“結構快照”表示PBOM(包括工藝BOM和裝配BOM)，可以按照生產和裝配的需要改變這些BOM的結構，但不會影響設計BOM的完整性，如在裝配BOM的結構中可增加虛擬件、拆分零件等，所以要求實現(xiàn)產品設計平臺與工藝設計平臺的一體化工藝管理系統(tǒng)中的PBOM在導入的EBOM結構上派生。
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結構設計數(shù)據(jù)，達到集成Windchill PDM系統(tǒng)的目的。系統(tǒng)集成的框架結構如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)集成的框架結構圖
在CAPP系統(tǒng)中基于.NET平臺開發(fā)插件并將它作為PDM系統(tǒng)WebService的客戶端，插件程序通過WebService平臺發(fā)送XML格式的SOAP消息給PDM應用程序，PDM通過數(shù)據(jù)交換封裝接口解析XML格式的消息為PDM內部數(shù)據(jù)格式，在PDM的產品信息數(shù)據(jù)庫中查找產品的結構樹信息，并且通過數(shù)據(jù)交換封裝接口把查詢結果由PDM的數(shù)據(jù)格式轉換成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格式的結果轉換成CAPP系統(tǒng)內部的數(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)中查看已傳遞的產品結構樹信息。
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)是結構化的物料清單表，XML提供了一種結構化的數(shù)據(jù)表示方式，使得數(shù)據(jù)與結構分離，所以選擇XML作為中間格式并通過SOAP協(xié)議傳遞來實現(xiàn)CAPP與PDM之間的數(shù)據(jù)交換。CAPP可以從PDM中得到設計結構樹和設計節(jié)點屬性，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品結構樹(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【WINDCHILL】，選擇該菜單下的【WINDCHILL數(shù)據(jù)導入】命令，如圖4所示。在點擊菜單后，程序將彈出登錄PDM系統(tǒng)對話框。
圖4 數(shù)據(jù)導入登錄圖
在對話框中輸入用戶名和密碼，點擊【確定】按鈕后，程序調將用PDM的集成插件，PDM系統(tǒng)進行權限驗證。驗證成功后，讀取PDM系統(tǒng)中的產品結構如圖5所示。
輸入查詢條件查詢PDM系統(tǒng)中的EBOM結構信息，選中需要下載至CAPP系統(tǒng)的結構節(jié)點，點擊【確定】按鈕。該零部件結構以及相關的零部件屬性將自動傳遞到CAPP系統(tǒng)中，用戶可在CAPP系統(tǒng)中的【對象管理】的【數(shù)據(jù)批量導入】中看到當前導入的結構及其屬性。通過確認EBOM產品結構數(shù)據(jù)后，點擊【提交】按鈕，將導入的產品結構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 結語
通過結合企業(yè)的應用實際，針對現(xiàn)有PDM與CAPP系統(tǒng)，分析并提出了BOM數(shù)據(jù)集成過程的關鍵點：采用基于SOA的松耦合的集成接口方式，搭建了以產品數(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，實現(xiàn)了從EBOM到PBOM的數(shù)據(jù)傳遞，同時為實現(xiàn)企業(yè)各系統(tǒng)之間的綜合集成奠定了基礎。
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本文標題：基于SOA技術的BOM集成研究
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