基于PLM的工艺准备系统实现

此集成方式具有下面的优点:

(1)工艺准备功能模块以组件方式插入PLM系统中，以PLM系统为统一界面和入口，用户操作简便；

(2)全面集成了文档、用户、过程和数据4个方面的信息，集成性相对紧密；

(3)各类工艺准备系统与PLM系统保留独自的数据库，系统实施难度较低；

(4)采用相互组件调用的方式工作，系统资源占用较少，提高了工作效率。

但也存在系统的开发和实施难度较大，组件接口需要高度的定制，通用性较差。本文为了克服组件接口通用性差的缺点，采用可重用的接口开发方法。工艺准备系统各个需要与PLM交互的功能模块定义一个API，该API能够自动触发某项功能，比如打开一份工艺文档，同时通过API的参数可以控制用户的一些操作权限，比如如果执行的是浏览工艺文档的操作，就限制用户的修改权限。图5-3中描述的工艺准备工具集中的功能均定义各自的API接口，通过一个服务容器管理这些API。服务容器的作用主要体现在以下几个方面:

(1)服务容器建立一个API索引表关联存储API的参数信息；

(2)服务容器定制一个统一的接口供PLM系统调用，接口提取PLM系统的调用参数与索引表中的API参数信息匹配决定调用的API

(3)服务容器还管理调用PLM组件的接口，该接口是工艺准备相关应用系统调用PLM组件的入口。

设计这些API时，充分考虑其通用性和扩展性，同时API的编译应该独立于原来应用系统，这样不仅保证了可以快速定制开发出满足客户特殊需求的功能，而且方便应用软件的升级。详细的开发方法如图5-4所示。

图5-4 集成系统调用方法

实际的项目开发中，PLM系统和工艺准备相关系统相互之间的组件调用采用消息命令以XML文件为参数的调用方式。工艺准备相关系统的功能API采用DLL(DynamicLinkLibrary，动态链接库)的形式编译发布，PLM系统的相关功能组件API以jar包的形式发布，最后开发了一个服务容器封装了这些API。实际应用场景中，用户可以任意的系统为入口，登录后根据任务需要可以调用PLM组件，也可以随时切换到PLM客户端进行其他操作。由于系统之间的独立性，用户可以在工艺准备相关系统中执行多项任务后，统一调用PLM组件进行相关操作。

5.4.3单点登录技术

实现面向PLM的工艺准备管理，需要借助PLM系统整合各类相关的应用系统，比如工艺路线设计系统，工艺定额系统、工艺设计系统、车间制造管理系统等。其中一个很重要的需求就是统一的用户信息管理，主要体现在以下几个方面:

单次登录:用户登录一个系统后，进入其他的系统就不再需要验证；

(1)数据一致性:如果一个员工调离，需要每个应用系统删除或修改其记录，这样不但费时费力，而且会带来严重的安全问题；

(2)统一安全策略:在实施安全控制策略时面临的困难是系统太分散、无法统一实施安全策略。如果单独为每个系统定制访问控制子系统,必然会造成一定程度的重复开发。迫切需要抽取这些系统在访问控制方面的共同点,开发一个统一访问控制系统；

(3)服务容器还管理调用PLM组件的接口,该接口是工艺准备相关应用系统调用PLM组件的入口。设计这些妙I时,充分考虑其通用性和扩展性,同时API的编译应该独立于原来应用系统,这样不仅保证了可以快速定制开发出满足客户特殊需求的功能,而且方便应用软件的升级。详细的开发方法如图5-4所示。

相关的这些系统都在企业中得到一定程度的应用,从实施效率和成本上来说,本文采用单点登陆结合用户组织信息集成的方式实现系统的整合。LDAP(Light directory Access protocol,轻量级目录访问协议)是一种在线目录访问协议,它提供了一种标准的模型和协议。LDAP信息模型定义能够在目录中存储数据类型和基本的信息单位。目录的基本信息单元是条目(Entry),即关于对象的信息集合。LDAP服务器是用来处理查询和更新LD妙目录的,也是一种类型的数据库,但不是关系型数据库,它不具备关系型数据库强大的关系运算处理能力,但本质上属于典型的分布式结构,具有以下的优点:①卓越的检索性能:LDAP服务器在处理大量的用户并发访问问题上优势明显,具有比关系数据库系统更快的响应速度(查询和修改操作比一般是大于10:1)；②完善的安全机制:LDAP服务器通过访问控制列表ACL设置对目录数据的读和写的权限,通过支持基于SSL(Seeure Soekets Layer)的安全机制完成对明文加密,为金融、电信、公安等行业提供更安全的保障；③跨平台支持:由于LDAP Server运行在TCP/IP上层,互联网上的各种应用无论是运行在UNIX下还是Windows下,都可以通过TCP访问LDAP服务器上的目录信息；④同步复制功能:大多数LDAP服务器都内置RePL-ication的功能,它增强了网络应用中数据的安全保障,另外复制还可以使分布在不同地域的服务器保持数据的同步。

实际应用中,采用了LDAP服务器管理企业的所有应用系统的用户信息,相关工艺准备应用系统借助PLM/Windchill系统提供的接口实现基于LDAP的统一验证。作者开发了工艺设计系统与LDAP服务器的集成接口。工艺设计系统访问控制的体系结构如图5-2所示。结构的顶层是用户层,工艺设计系统用户输入验证信息,系统首先调用PLM/Windehin系统的接口,接口解析登录信息,通过PLM/Windchill服务器进一步处理用户信息,调用访问控制系统的API,进而调用LDAP服务实现对目录的访问。LDAP Client包括访问控制系统接口模块和LDAP接口模块,前者提供在各种操作系统下的动态链接库,后者提供采用LDAP的协议标准接口函数,保证了可移植性和可扩展性,实现了对LDAP服务器的数据访问。最底层是LDAP服务器,是用户信息的物理存储层,通过LDAP API访问该层,对实际的目录对象进行操作,并返回操作结果。

5-2统一访问控制体系结构

工艺设计系统采用消息调用的方式,以XML文件作为消息的载体,调用PLM/Windchill系统的用户登录API,通过判断API的返回值,提示用户登录成功与否。工艺设计系统本身的用户组织信息由LDAP服务器导出的用户XML文件构建,修改用户信息统一在PLM/Windchill系统中进行,修改成功后, PLM/Windchill方法服务器自动触发工艺设计系统提供的API修改工艺设计系统中的用户信息。

5.5本章小结

本章在前面研究工作的基础上,结合某企业PLM项目的需求,搭建了基于PLM/Windchill的工艺准备系统,描述了系统体系结构,设计了系统功能模块,并对系统开发的几个关键技术:数据交换、单点登录、和集成接口开发,进行了深入的研究与开发。系统的应用,很好的解决了企业之前工艺信息化的瓶颈。

第六章结束语

6.1论文工作总结

作者在完成某企业PLM/CAPP系统的开发过程中，通过深入分析和系统研究，试图全面分析产品全生命周期中工艺准备的业务逻辑，综合运用己有的PLM技术和软件技术，结合工艺准备业务流程再造，经过科学、系统的完善和整合，形成实用的面向PLM的工艺准备管理。

本文主要进行了四方面的研究内容。首先分析现有的PLM技术，重点研究面向PLM的项目管理技术特点和运用现状，结合当前制造企业工艺信息化的应用环境，提出基于项目管理思想、面向PLM的工艺准备管理解决方案。其次综合已有的软件技术和面向PLM的工艺准备管理方案，构建数据模型、过程模型、组织模型和任务模型，并分析它们之间的关系，为实现面向PLM的工艺准备管理系统奠定基础。再次分析目前制造企业实际的工艺准备业务流程及相关信息系统的应用现状，采用BPR技术结合PLM技术对工艺准备业务流程进行系统化改造。最后依据面向PLM的工艺准备管理技术方案，结合该企业实际业务需要，构建面向PLM的工艺准备系统体系结构，设计了系统功能模块，并对系统实现的几个关键技术进行了研究开发。作者提出了以下具有一定指导意义的成果:

(1)基于项目管理技术的工艺准备方法

分析PLM技术中的项目管理方法，并建立项目管理模型，结合产品工艺准备业务特点，提出了基于PM的工艺准备整体解决方案。为后面系统模型建立、系统开发以及应用实施指明了思路。

(2)面向PLM的工艺准备系统建模

利用现有的一些实用的建模技术，建立了面向PLM的工艺准备数据模型、过程模型、组织模型和任务模型。开放的系统模型为保证实现面向PLM的工艺准备整体解决方案实现奠定了基础。

(3)面向PLM的工艺准备业务流程再造

制造企业传统的产品工艺准备业务流程，已经无法适用PLM技术的实施应用，反而制约着先进制造技术在企业的实际应用，本文初步探讨了面向PLM的工艺准备业务流程再造。新的工艺准备业务流程，解决了面向PLM的工艺准备系统的应用实施与现有业务规则产生的冲突。

(4)系统集成接口开发技术

本文采用组件封装，构建工艺准备管理工具集的思想开发系统集成接口，并开发出具体的应用实例。此项开发技术有良好的扩展性，不仅很好的解决了具体企业的实际需求，而且也为通用系统的开发指明了方向。另外，对集成系统单点登录和基于XMI的工艺数据交换技术进行了研究，为其他企业实施开发面向PLM的工艺准备系统提供了参考。

6.2进一步研究展望

随着PLM技术和企业管理模式的不断发展，如果能充分利用这些技术满足企业信息化的需求，必然会对工艺信息化的应用效果带来较大的提升。作者认为以下几个方面是本文需要继续研究的几个方向:

(1)工艺标准化

工艺标准化有利于提高企业工艺工作的科学化、规范化水平，有利于推广先进的工艺技术和实现批量生产的专业化、自动化，从而缩短产品开发周期，提高质量，降低产品成本。工艺标准化的研究己经取得成效，但是面向PLM的工艺数字化要求该项工作持续开展下去。

(2)信息技术、管理技术与工艺准备工作紧密结合

微电子、计算机、自动化技术与工艺工作结合，形成多项制造自动化单元技术，PLM技术的发展为产品的不断创新奠定了基础。管理技术的发展要适应信息技术的更新，不断调整组织结构和管理模式，探索新型生产组织方式，以提高先进制造技术的应用效果，提高企业的竞争力。

(3)系统运行过程控制

面向PLM的工艺准备管理策略，通过PLM系统整合了产品工艺准备相关的各类应用子系统，新产品工艺准备工作的周期一般较长，整个系统涉及大量的信息流和过程流，迫切需要对系统整体运行过程控制机制的研究。

(4)系统实施策略

实施PLM解决方案是个复杂的系统工程，需要科学的实施策略作为指导方针，针对企业、供应商和软件在实施过程中各自的定位，研究出一套科学、实用、有效的实施方法。