0 引言

    本項(xiàng)目來源于與某“機(jī)械設(shè)計(jì)研究所”的合作項(xiàng)目。該所歷史上在管理和設(shè)計(jì)模式上采用傳統(tǒng)的層次化垂直結(jié)構(gòu)。但是近年來，隨著用戶對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求越來越快、質(zhì)量要求越來越高，在競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈、外部壓力日益增大的形勢(shì)下，該所在管理模型上重新定位，打破長(zhǎng)久以來形成的垂直結(jié)構(gòu)，形成一種趨向于水平集成的業(yè)務(wù)模型，這就形成了企業(yè)重構(gòu)的趨勢(shì)，使企業(yè)能更專注于自己的業(yè)務(wù)特長(zhǎng)，在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，能更好地利用國(guó)內(nèi)更先進(jìn)的技術(shù)力量，以實(shí)現(xiàn)合作方異地協(xié)同設(shè)計(jì)。

1 合作方的協(xié)同設(shè)計(jì)

    該所以某型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行轉(zhuǎn)型試點(diǎn)，他們選定3家具有資質(zhì)的異地設(shè)計(jì)單位作為合作方（出于保密性要求，本文暫且稱為北京方、上海方和廣州方，以此來突出在地理位置上的分布性，而不特指該城市），利用地域和知識(shí)優(yōu)勢(shì)，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源來設(shè)計(jì)相關(guān)部件，而機(jī)械設(shè)計(jì)研究所負(fù)責(zé)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、過程管理和監(jiān)控等工作。其簡(jiǎn)化的工作模型，如圖1所示：

圖1 合作方協(xié)同設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化工作模型

    這個(gè)模型被稱之為合作方協(xié)同設(shè)計(jì)PCD(Partners Cooperative Design)。為了避免管理方法與業(yè)務(wù)模式的不匹配，機(jī)械設(shè)計(jì)研究所決定建立一套符合目前這種業(yè)務(wù)模式的信息系統(tǒng)。該所已經(jīng)成功地把PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)用到本地產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理中，將產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，按一定模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個(gè)生命周期內(nèi)保持一致和共享，為企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)構(gòu)筑一個(gè)并行產(chǎn)品開發(fā)和管理的環(huán)境。

    但是，現(xiàn)有PDM系統(tǒng)是針對(duì)當(dāng)初封閉的管理模式而設(shè)計(jì)的，無法應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)變更比較頻繁的異地的合作方協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)境。因此，該所要求把原來的系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，在原有系統(tǒng)上增加合作方協(xié)同設(shè)計(jì)能力，搭建基于互聯(lián)網(wǎng)的合作方協(xié)同溝通平臺(tái)，使得部件設(shè)計(jì)合作方能夠在早期就介入產(chǎn)品的研發(fā)過程，及時(shí)獲取產(chǎn)品信息和變更通知，并將相關(guān)的信息及時(shí)反饋到企業(yè)，縮短主要設(shè)計(jì)部門和合作方的溝通時(shí)間，提高合作方在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)各方共贏。

    PDM系統(tǒng)的開放性，將為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的異地、異構(gòu)設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大支持。通過合理利用Web Services技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)源整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)物理位置的透明性，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的二次封裝，有效管理各子系統(tǒng)的信息。通過實(shí)現(xiàn)工程中設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、維護(hù)等職能的綜合考慮，使新產(chǎn)品開發(fā)更加有序和有效。

2 基于Web Services的PDM系統(tǒng)架構(gòu)

    根據(jù)調(diào)研的結(jié)果，PDM系統(tǒng)整體采用基于Web Services的架構(gòu)形式有如下優(yōu)點(diǎn)：

    2.1 有利于協(xié)調(diào)不同的服務(wù)領(lǐng)域間的異構(gòu)數(shù)據(jù)模型

    本PDM系統(tǒng)的合作方協(xié)同設(shè)計(jì)是一些特定領(lǐng)域相關(guān)的服務(wù)集合，在這個(gè)服務(wù)領(lǐng)域中所有服務(wù)應(yīng)該采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行定義。但是，由于合作方業(yè)務(wù)的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)服務(wù)來自不同服務(wù)領(lǐng)域，這就使得模型間語義與結(jié)構(gòu)存在巨大差異，而且具有多點(diǎn)服務(wù)的特質(zhì)。采用基于Web Services的PDM系統(tǒng)，將有利于協(xié)調(diào)不同的服務(wù)領(lǐng)域間的異構(gòu)數(shù)據(jù)模型。

    2.2 便于實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)的集成(SOI)

    SOI是使用Web Services進(jìn)行的集成，通過使用Web Services來解決集成與互操作的問題。本項(xiàng)目的Web Services平臺(tái)為完成相似項(xiàng)目將需要提供多種選擇，必須選擇一種標(biāo)準(zhǔn)化的契約(WSDL)來提供服務(wù)，利用WSDL可以達(dá)到如下目的：

    a、適應(yīng)當(dāng)前集成項(xiàng)目：改進(jìn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)模型，以適應(yīng)當(dāng)前集成項(xiàng)目。

    b、創(chuàng)建新服務(wù)：根據(jù)服務(wù)契約對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行包裝，創(chuàng)建當(dāng)前系統(tǒng)集成所需要的新服務(wù)。

    c、跨越不同數(shù)據(jù)領(lǐng)域邊界：定義用于“進(jìn)行不同數(shù)據(jù)模型的映射”的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以便數(shù)據(jù)能夠跨越不同的數(shù)據(jù)領(lǐng)域邊界。

    d、實(shí)施企業(yè)級(jí)的服務(wù)質(zhì)量：為Web服務(wù)平臺(tái)配置執(zhí)行環(huán)境，以支持并實(shí)施企業(yè)級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。

    本項(xiàng)目Web Services所提供的服務(wù)，是把各個(gè)合作方本身異構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過Web Service中的XML層，轉(zhuǎn)換為通用的XML形式，然后由PDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，這樣就形成一個(gè)在項(xiàng)目?jī)?nèi)共享的數(shù)據(jù)總線。在這個(gè)過程中，WSDL在服務(wù)契約的定義擔(dān)任了關(guān)鍵角色。這種技術(shù)路線的優(yōu)勢(shì)在于，各合作方的數(shù)據(jù)服務(wù)是獨(dú)立而且異構(gòu)的，采用Web Services技術(shù)就能夠提供一種快速集成方案，項(xiàng)目將關(guān)注共享數(shù)據(jù)與可重用的服務(wù)，而不是專有的集成產(chǎn)品，因此能夠更快、更輕松地確保IT投入與企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃保持一致。

    在系統(tǒng)中采用XML格式可能會(huì)有效率問題，但是，本項(xiàng)目大量的工作是用于合作設(shè)計(jì)過程控制與管理，產(chǎn)品本身設(shè)計(jì)過程利用內(nèi)部原有的處于封閉狀態(tài)的PDM系統(tǒng)，因此，大部分相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸速率應(yīng)該在可接受范圍內(nèi)的。至于少量大型工藝文件，考慮到合作方協(xié)同設(shè)計(jì)主要是在里程碑點(diǎn)上的傳輸，而不是日常的頻繁傳輸，所以，速率問題不大。

    在這個(gè)架構(gòu)中，合作方本身工作模型并沒有改變，合作方的Web Service服務(wù)器只是為了建立數(shù)據(jù)總線的通訊，與合作有關(guān)的數(shù)據(jù)將直接保留在本地?cái)?shù)據(jù)庫相應(yīng)的區(qū)中，這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)將直接與Web Service服務(wù)器有關(guān)應(yīng)用程序相連。其他的數(shù)據(jù)將與這個(gè)服務(wù)器絕緣，以保護(hù)本地?cái)?shù)據(jù)的安全。

    項(xiàng)目要求與合作協(xié)同設(shè)計(jì)有關(guān)的業(yè)務(wù)，通過瘦GUI Web客戶端程序或者瀏覽器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。在設(shè)計(jì)的初始方案中有4個(gè)關(guān)鍵問題需要解決：第一，這個(gè)系統(tǒng)如何來處理以協(xié)同設(shè)計(jì)為特征的業(yè)務(wù)模型工作流：第二，在PDM處理工藝圖紙的時(shí)候，由于文件體積龐大，需要重點(diǎn)解決文件存放結(jié)構(gòu)與調(diào)用方法的問題；第三，互聯(lián)網(wǎng)上信息傳輸?shù)牟话踩�性，是設(shè)計(jì)本身需要重點(diǎn)考慮的問題；第四，Web Services技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程中需要處理哪些問題。

    設(shè)計(jì)要求各合作方的Web Service組件只處理與合作項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)和文件，所有合作方均通過中心服務(wù)器使用數(shù)據(jù)和功能。所有傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議一律采用XML，不需要改變合作方內(nèi)部的任何工作方式。包括應(yīng)用層和傳輸層兩個(gè)方面的安全機(jī)制需要仔細(xì)考慮，以保證各方商業(yè)秘密的安全性。

3 PDM體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    3.1 高層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    本項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)共分成3個(gè)子系統(tǒng)，它們是：

    項(xiàng)目管理與過程管理子系統(tǒng)(Project Management and Process Management，PM&PM)。

    工程圖檔與文檔管理子系統(tǒng)(Engineering Drawing and Document Management，ED&DM)。

    配置管理與變更管理子系統(tǒng)(Configuration Management and Change Management，CM&CM)。

    各子系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)成具有獨(dú)立系統(tǒng)架構(gòu)的完整系統(tǒng)，為了減少子系統(tǒng)之間的耦合并增加子系統(tǒng)的內(nèi)聚度，項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求各子系統(tǒng)之間不得直接交互，它們只能通過共享的數(shù)據(jù)總線(Data Bus)進(jìn)行交互，從而減少了開發(fā)、集成、調(diào)試、維護(hù)以及后期升級(jí)的難度。系統(tǒng)的整體體系結(jié)構(gòu)關(guān)系，如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)整體體系結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線通過Web Services技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，隔離了遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)的物理位置、數(shù)據(jù)格式等信息，把本地?cái)?shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)結(jié)合起來，使用者并不需要知道這些遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)源的具體情況。系統(tǒng)還提供了公用的數(shù)據(jù)格式與交換、緩存和安全機(jī)制，提高了模塊的可復(fù)用性。

    系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用垂直分層，水平分模塊，力爭(zhēng)結(jié)構(gòu)清晰。垂直方向基本按照表示層、業(yè)務(wù)層和持久化3個(gè)層次劃分，使關(guān)注點(diǎn)分離功能分割清晰，而且通過接口分解了模塊之間的耦合性，便于系統(tǒng)維護(hù)。

    在表示層，按垂直方向分離了用戶接口組件和用戶接口過程組件；在業(yè)務(wù)層，按照統(tǒng)一的接口對(duì)外，水平分離了業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)組件和業(yè)務(wù)實(shí)體；在持久化層，水平分離了數(shù)據(jù)訪問組件以及服務(wù)代理，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)總線機(jī)制，使整個(gè)體系結(jié)構(gòu)清晰度得以提高。

    3.2 子系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)要求子系統(tǒng)是具有獨(dú)立體系架構(gòu)的系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間只能通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行交互，這種規(guī)定確保了子系統(tǒng)的獨(dú)立性，下面簡(jiǎn)要介紹各個(gè)子系統(tǒng)的高層體系結(jié)構(gòu)。

    3.2.1 項(xiàng)目管理與過程管理子系統(tǒng)(PM&PM)

    本子系統(tǒng)需要對(duì)項(xiàng)目合作方進(jìn)行統(tǒng)一無縫的項(xiàng)目管理與監(jiān)控，所以具備一般PDM系統(tǒng)所不具備的功能。子系統(tǒng)的下層分為模塊，也就是獨(dú)立的業(yè)務(wù)單元。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)則要求，各模塊是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，模塊之間不能直接交互，而只能通過接口用規(guī)則的方法交互，項(xiàng)目的這個(gè)要求，確保了模塊的高內(nèi)聚與低偶合，也確保了后期的升級(jí)和維護(hù)成本比較低。該子系統(tǒng)的項(xiàng)層體系結(jié)構(gòu)，如圖3所示：

圖3 項(xiàng)目管理與過程管理于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    3.3 工程圖檔與文檔管理子系統(tǒng)(ED&DM)

    工程圖檔與文檔管理子系統(tǒng)是這個(gè)項(xiàng)目的重要部分，也是PDM系統(tǒng)的核心功能，主要用于檢索，修改、變更工藝過程中所需要的各類設(shè)計(jì)文檔與圖形文檔，其中可能還包括三維演示視頻文檔，本子系統(tǒng)的頂層體系結(jié)構(gòu)，如圖4所示：

圖4 工程圖檔與文檔管理子系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    3.4 配置管理與變更管理子系統(tǒng)(CM&CM)

    本子系統(tǒng)主要用于處理整個(gè)工程文檔的演化與版本控制，其中包括可視化的版本跟蹤，企業(yè)編碼的生成與應(yīng)用，批次文檔的查詢與組合，以及產(chǎn)品零部件的配置等重要信息處理。PDM文件處理只有和配置管理系統(tǒng)結(jié)合起來，才可能發(fā)揮相應(yīng)的作用，而變更管理是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與發(fā)布的重要一環(huán)。本子系統(tǒng)的頂層體系結(jié)構(gòu)，如圖5所示：

圖5 配置管理與變更管理子系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

    本PDM系統(tǒng)應(yīng)用Web Services的重要目的是綜合各個(gè)合作方的數(shù)據(jù)，通過隔離合作方不相關(guān)數(shù)據(jù)，保證合作方本身內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全。PDM系統(tǒng)綜合各方數(shù)據(jù)以后，將把這些異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式(XML)的信息，便于各方面的應(yīng)用。由于采用Web Services技術(shù)，各種異構(gòu)數(shù)據(jù)和異構(gòu)平臺(tái)的整合變得可行，就為系統(tǒng)下一步的發(fā)展，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：企業(yè)重構(gòu)趨勢(shì)下的PDM體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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