21世紀以來，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(product data management，PDM)系統(tǒng)在我國中小企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，成為制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計部門不可或缺的利器。隨著技術(shù)的發(fā)展，如今一個完整產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、制造和裝配不可能在一個車間完成，往往需要跨部門、跨企業(yè)、跨地區(qū)的協(xié)同作業(yè)，企業(yè)希望PDM系統(tǒng)既能與企業(yè)內(nèi)部ERP、CAD、CAM等集成，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同管理；另一方面，在網(wǎng)絡(luò)時代PDM系統(tǒng)還要向Web技術(shù)發(fā)展，能在跨地區(qū)、跨國的大型企業(yè)中實現(xiàn)異地分布式產(chǎn)品設(shè)計、協(xié)同制造和協(xié)同工作，從而實現(xiàn)企業(yè)級的管理。
但是，目前企業(yè)內(nèi)外PDM系統(tǒng)的協(xié)作存在如下弊端：①企業(yè)內(nèi)部PDM系統(tǒng)與ERP、CAD、CAM等系統(tǒng)不能很好地集成，相互之間資源不能很好地共享；②企業(yè)間設(shè)計部門溝通不便，各企業(yè)的PDM系統(tǒng)形成信息孤島，無法實現(xiàn)信息資源的共享；③各企業(yè)設(shè)計標準不同，產(chǎn)品編碼、圖紙編碼等不統(tǒng)一，導(dǎo)致產(chǎn)品整合困難；④異地PDM系統(tǒng)非松散耦合集成，相互依賴性較強；⑤沒有通用的PDM系統(tǒng)開發(fā)平臺。為了解決這些問題，本文提出了基于面向服務(wù)架構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)的2層PDM協(xié)同系統(tǒng)來實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外的信息共享和業(yè)務(wù)整合。
1 基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)框架
為了實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的信息共享和業(yè)務(wù)整合，本研究采用SOA思想重新包裝企業(yè)的各個系統(tǒng)，即將PDM作為企業(yè)的服務(wù)提供者，把ERP、CAD、CAM等作為服務(wù)使用者，在企業(yè)內(nèi)部建立本地UDDI服務(wù)注冊中心實現(xiàn)服務(wù)的查詢和發(fā)布。另一方面，在企業(yè)之間如果建立基于SOA的異地協(xié)同PDM系統(tǒng)，它們普遍采用點對點的方式進行服務(wù)的互相調(diào)用，但是由于每個企業(yè)既是服務(wù)提供者，又是服務(wù)使用者，當協(xié)同站點達到一定數(shù)量時就會產(chǎn)生網(wǎng)狀分布的繁雜連線，造成結(jié)構(gòu)混亂，難以管理．為了避免這種情況，我們在企業(yè)之間采用面向SOA的企業(yè)服務(wù)總線(SOA-oriented enterprise service bus，s-ESB)技術(shù)來實現(xiàn)企業(yè)間協(xié)同PDM系統(tǒng)。基于以上思想，圖1給出了基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)框架。框架主要由企業(yè)內(nèi)部的SOA封裝模塊和面向SOA的ESB組成，其中ESB內(nèi)部主要由一個公共UDDI注冊中心、服務(wù)組件引擎及服務(wù)訪問組件組成。
圖1 基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)框架
1.1 面向SOA的ESB
建立在SOA基礎(chǔ)之上的企業(yè)服務(wù)總線(ESB)的解決方案通過使用簡單的標準適配器和接口，來完成粗粒度應(yīng)用（服務(wù)）和其他組件之間的互操作，能夠滿足大型異構(gòu)企業(yè)環(huán)境的集成需求，它將使企業(yè)應(yīng)用集成更加方便、靈活、可靠，伸縮性也更強．ESB內(nèi)部主要有3個組成部分（見圖1）。
(1)公共UDDI服務(wù)注冊中心 這是不同企業(yè)PDM系統(tǒng)集成框架的核心，為各個PDM系統(tǒng)信息資源提供者提供快速的服務(wù)注冊和發(fā)現(xiàn)功能。標準的UDDI(統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議)是一套基于Web的、分布式的、為Web Service提供的信息注冊中心的實現(xiàn)標準規(guī)范，它擁有一套標準的XML Schema定義、發(fā)布和搜索的編程規(guī)范。各企業(yè)PDM系統(tǒng)以Web服務(wù)的形式把需要協(xié)同共享的信息發(fā)布到公共UDDI服務(wù)注冊中心，請求服務(wù)的各企業(yè)就能通過服務(wù)訪問組件搜索獲取自己所需的信息。
(2)服務(wù)組件引擎 在公共UDDI服務(wù)注冊中心的支持下，提供面向信息資源的智能搜索功能。該搜索機制與傳統(tǒng)UDDI服務(wù)的不同之處在于，它支持平臺最終需要的資源信息本身，而不僅是作為其傳輸媒介的Web服務(wù)。
(3)服務(wù)訪問組件 為各企業(yè)PDM系統(tǒng)提供Web服務(wù)的訪問功能。其內(nèi)部包括傳輸適配器、數(shù)據(jù)適配器等，以便將不同企業(yè)PDM系統(tǒng)提供的Web服務(wù)轉(zhuǎn)化為目標系統(tǒng)可以訪問的格式，以便不同行業(yè)、不同企業(yè)、不同系統(tǒng)平臺的服務(wù)請求者能根據(jù)需要獲得相應(yīng)的訪問功能，從而獲得有用的信息。
1.2 企業(yè)內(nèi)部PDM
SOA使用戶可以不受限制地重復(fù)使用軟件把各種資源互聯(lián)起來，只要IT人員選用標準接口包裝舊的應(yīng)用程序，把新的應(yīng)用程序構(gòu)建成服務(wù)，那么其他應(yīng)用系統(tǒng)就可以很方便地使用這些功能服務(wù)。圖1中企業(yè)通過利用SOA思想重新包裝PDM、ERP、CAD等系統(tǒng)接口，從而實現(xiàn)它們之間的通信和整合。
SOA目前最流行的實現(xiàn)方法是Web Service技術(shù)，它使用一系列標準和協(xié)議實現(xiàn)相關(guān)的功能，其中XML作為Web Service技術(shù)的基礎(chǔ)，是開放環(huán)境下描述數(shù)據(jù)和信息的標準技術(shù)。在企業(yè)內(nèi)部，PDM系統(tǒng)作為企業(yè)服務(wù)提供者可以用WSDL(Web服務(wù)描述語言)描述Web服務(wù)，然后用UDDI向本地UDDI服務(wù)注冊中心發(fā)布和注冊Web服務(wù)，服務(wù)請求者（企業(yè)內(nèi)部用戶層ERP、CAD、CAM、PDM等）通過UDDI進行查詢，找到所需的服務(wù)后，利用SOAP（簡單對象協(xié)議）來綁定、調(diào)用這些服務(wù)。
1.3 企業(yè)間協(xié)同PDM
如圖1，通過采用ESB總線，使不同行業(yè)的企業(yè)將其提供的服務(wù)發(fā)布到公共UDDI服務(wù)注冊中心，當企業(yè)要使用其他企業(yè)PDM系統(tǒng)提供的服務(wù)時，先在公共UDDI服務(wù)注冊中心中查找服務(wù)，如果不存在這項服務(wù)，將“無此項服務(wù)”的信息傳遞給服務(wù)請求者。如果存在這項服務(wù)，就觸發(fā)服務(wù)組件引擎進行智能搜索，找到該服務(wù)組件，然后檢測Web服務(wù)的訪問功能是否存在，若存在則直接發(fā)回公共UDDI服務(wù)注冊中心提供給企業(yè)服務(wù)請求者；若不存在則利用服務(wù)訪問組件傳輸適配器和數(shù)據(jù)適配器，將Web服務(wù)訪問接口轉(zhuǎn)換為企業(yè)所需要的格式，然后將Web服務(wù)訪問功能傳遞給公共UDDI服務(wù)注冊中心提供給企業(yè)服務(wù)請求者。企業(yè)收到所需服務(wù)的“有這項服務(wù)”和Web服務(wù)訪問功能后利用SOAP來綁定、調(diào)用服務(wù)。
2 評述基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)框架
2.1 基于SOA的協(xié)同PDM系統(tǒng)的特點
2.1.1 在企業(yè)內(nèi)部建立基于SOA的系統(tǒng)框架
在企業(yè)內(nèi)部，將PDM系統(tǒng)作為企業(yè)內(nèi)部信息服務(wù)提供者，從而實現(xiàn)與ERP、CAD、CAM等的協(xié)同，這能帶來的好處在于；①通過將PDM系統(tǒng)內(nèi)部各種服務(wù)封裝，并采用標準接口為企業(yè)內(nèi)其他系統(tǒng)提供服務(wù)，使企業(yè)能專注于產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的共享和利用，而不是關(guān)注PDM系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如何兼容的問題。②ERP、CAD、CAM系統(tǒng)能有效地利用PDM系統(tǒng)內(nèi)部的各種服務(wù)，而不用建立自己的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，減少企業(yè)內(nèi)部信息的存儲冗余。
2.1.2 在企業(yè)間采用基于SOA的ESB，實現(xiàn)協(xié)同PDM系統(tǒng)
ESB提供了一種開放的、基于標準的消息機制，它可以消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運作，實現(xiàn)了不同服務(wù)之間的通信與整合。通過使用ESB，可以在幾乎不更改代碼的情況下，以一種無縫的非侵入方式使企業(yè)已有的PDM系統(tǒng)具有全新的服務(wù)接口，并能夠在部署環(huán)境中支持任何標準。更重要的是緩沖器ESB(負責在諸多服務(wù)之間轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)格式)與服務(wù)邏輯相分離，從而使得不同的應(yīng)用程序可以同時使用同一服務(wù)，而不必在應(yīng)用程序或者數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改動服務(wù)代碼。由此，基于ESB的協(xié)同PDM系統(tǒng)能解決下列問題：①在不改變原有結(jié)構(gòu)的情況下，實現(xiàn)了企業(yè)間不同PDM系統(tǒng)的通信與整合，解決了企業(yè)間PDM系統(tǒng)“信息孤島問題”；②對企業(yè)已有的PDM系統(tǒng)提供全新的服務(wù)接口，支持不同標準，從而解決了各企業(yè)設(shè)計標準不統(tǒng)一導(dǎo)致的產(chǎn)品整合困難問題；③在ESB中采用SOA思想實現(xiàn)了各企業(yè)PDM系統(tǒng)的松散耦合集成，實現(xiàn)了系統(tǒng)之間的獨立性；④充當緩沖器ESB與服務(wù)邏輯相分離，從而使得不同的應(yīng)用程序可以同時使用同一服務(wù)，而不須變更代碼，從而實現(xiàn)PDM系統(tǒng)平臺無關(guān)性。
2.2 基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)評述
系統(tǒng)采用企業(yè)內(nèi)部和外部2層PDM系統(tǒng)，兩者分開管理，使得協(xié)同管理更安全、更有效。一方面能有效地管理企業(yè)內(nèi)部涉及企業(yè)商業(yè)秘密信息的PDM系統(tǒng)，防止企業(yè)內(nèi)部商業(yè)秘密的泄露，增強可靠性、可操作性、安全性及容錯性；另一方面，將與企業(yè)協(xié)同的服務(wù)信息發(fā)布到公共UDDI服務(wù)注冊中心，使不同企業(yè)能更好地共享PDM信息，有利于企業(yè)之間協(xié)同設(shè)計、協(xié)同生產(chǎn)及協(xié)同制造等，更有益于提高企業(yè)競爭力。
3 結(jié)語
本文僅給出了基于SOA的2層PDM協(xié)同系統(tǒng)來實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外的信息共享和業(yè)務(wù)整合的基本思想，包括面向SOA的ESB、企業(yè)內(nèi)部的PDM和企業(yè)間協(xié)同PDM。對于制造業(yè)來說，基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)還有待深入研究，目前的研究有基于SOA的多層PDM協(xié)同系統(tǒng)的應(yīng)用，但理論探討的較多，尚有待實際系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。要真正實現(xiàn)基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)是有一定難度的，不僅在技術(shù)上、方法上、工具上要集成，還有標準化的問題，在管理上要有新思路，要改造傳統(tǒng)的管理模式，使企業(yè)的服務(wù)功能更具體、更完善。應(yīng)該看到，基于SOA思想的PDM系統(tǒng)也帶來了一些新的問題，如企業(yè)不愿意共享內(nèi)部PDM系統(tǒng)信息、增加了構(gòu)建SOA服務(wù)接口的成本、如何防止黑客利用協(xié)同系統(tǒng)獲取企業(yè)商業(yè)秘密等，這些都是下一步亟需解決的問題。不管怎樣，基于SOA的PDM協(xié)同系統(tǒng)的應(yīng)用前景是相當廣闊的。
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本文標題：基于SOA的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM協(xié)同系統(tǒng)研究
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