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、規劃、設計、生產、銷售、運行、使用、維修保養、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)作為企業主要基礎數據，在CAM/PDM/CAPP/MES等PLM關鍵應用分系統的集成中，發揮著至關重要作用。它不僅僅是PLM分系統自身數據的核心，同時也是各個分系統數據集成的紐帶。
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，由于BOM結構復雜、各種BOM的轉化與調整較為頻繁，所以實現不同BOM之間的數據轉換以及數據集成管理是飛機、汽車等行業實施PLM的關鍵所在。文中以企業的產品數據管理系統和工藝管理系統的集成為例，探討了PDM與CAPP兩個異構系統之間的BOM數據交換的實現方式。
2 關鍵技術分析
隨著企業信息化建設的深入，許多企業都逐步建立了各類應用信息系統，由于各個信息系統都是獨立開發的，并且大多數是基于部門需求從單項業務系統開始的，所采用的開發方式和平臺各不相同。設計部門采用的PDM系統大都是基于J2EE架構的Web平臺，具有不同的系統架構和外部接口；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通用的CAPP和PDM系統的集成。
2.1 SOA概述
為了解決企業中由于位置上分散的獨立系統而逐漸形成的“信息孤島”問題，以及更好地重用已有系統的功能模塊、縮短軟件的開發及實施周期，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服務的硬件平臺、操作系統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中的服務可以使用統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務功能，以使其他應用程序可以通過已發布和可發現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)發布(Puhlish)。服務提供者向服務代理者發布服務，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語言的出現以及Web Service等技術的發展，SOA才從概念階段慢慢走入企業的視野，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 具體實現方式
企業中需要工藝管理系統通過“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，所以要求實現產品設計平臺與工藝設計平臺的一體化工藝管理系統中的PBOM在導入的EBOM結構上派生。
3.1 系統集成框架
下面以PTC公司的Windchill PDM系統和開目公司的CAPP工藝管理系統為例，CAPP系統通過WebService接口讀取Windchill PDM系統的EBOM結構設計數據，達到集成Windchill PDM系統的目的。系統集成的框架結構如圖3所示。
圖3 系統集成的框架結構圖
在CAPP系統中基于.NET平臺開發插件并將它作為PDM系統WebService的客戶端，插件程序通過WebService平臺發送XML格式的SOAP消息給PDM應用程序，PDM通過數據交換封裝接口解析XML格式的消息為PDM內部數據格式，在PDM的產品信息數據庫中查找產品的結構樹信息，并且通過數據交換封裝接口把查詢結果由PDM的數據格式轉換成XML格式，然后把XML數據封裝成SOAP消息傳回給CAPP系統的插件應用程序，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，這樣就完成了BOM數據的交換，可以在CAPP系統中查看已傳遞的產品結構樹信息。
3.2 BOM數據的交換格式
CAPP與PDM之間主要交換的數據是結構化的物料清單表，XML提供了一種結構化的數據表示方式，使得數據與結構分離，所以選擇XML作為中間格式并通過SOAP協議傳遞來實現CAPP與PDM之間的數據交換。CAPP可以從PDM中得到設計結構樹和設計節點屬性，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)數據格式的例子：
3.3 系統集成界面
在開目工藝管理系統主框架上有主菜單【WINDCHILL】，選擇該菜單下的【WINDCHILL數據導入】命令，如圖4所示。在點擊菜單后，程序將彈出登錄PDM系統對話框。
圖4 數據導入登錄圖
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系統進行權限驗證。驗證成功后，讀取PDM系統中的產品結構如圖5所示。
輸入查詢條件查詢PDM系統中的EBOM結構信息，選中需要下載至CAPP系統的結構節點，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系統中，用戶可在CAPP系統中的【對象管理】的【數據批量導入】中看到當前導入的結構及其屬性。通過確認EBOM產品結構數據后，點擊【提交】按鈕，將導入的產品結構樹提交為正式的工藝BOM數據。
圖5 查詢獲取BOM信息圖
4 結語
通過結合企業的應用實際，針對現有PDM與CAPP系統，分析并提出了BOM數據集成過程的關鍵點：采用基于SOA的松耦合的集成接口方式，搭建了以產品數據管理(PDM)系統為核心，與工藝規劃管理(CAPP)系統之間的BOM數據集成框架，實現了從EBOM到PBOM的數據傳遞，同時為實現企業各系統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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