e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  PLM综合

面向CIMS并行工程的集成框架关键技术

2010/8/1    来源:e-works    特约撰稿人:朱全敏      
关键字:CIMS  并行工程  CAx  PDM集成  
本文解释了并行工程集成框架技术,说明了产品开发过程建模与过程管理以及面向机械领域的PDM封装技术、机械领域典型工具封装技术等内容。

    并行工程集成框架技术旨在为各种CAx工具提供一个集成的开发运行环境,包括统一的用户界面、产品数据管理(包括产品结构管理、版本管理及配置管理等)、产品开发过程管理、工具客户化和第三方工具集成等。本课题主要研究机械领域框架中的过程建模与过程管理、面向机械领域的PDM封装技术、机械领域典型工具封装技术等,并提供必要的软件辅助工具。

    从现有的各种文献来看,目前各国的学术和工业界已在此方面展开了大量的研究和开发工作。这方面相关的课题有,虚拟制造(Virtual Manufacturing),供应链(supply chain),全球制造(International Manufacturing)等等。为开发具有我国自主知识产权的产品,我们有必要从企业集成的总体设计要求出发,研究面向对象的领域子框架,支持集成化与并行化产品开发,实现企业内各部门之间、同一部门不同设计平台之间的全局信息集成和功能集成。

    (1) 过程建模与过程管理

    并行工程是CIMS发展的新阶段。如果说前期的CIMS研究的重点是信息集成的话,那么并行工程研究的重点则是过程集成。关于过程建模、管理、监控方面的研究目前是软件业研究的重点,也有一些产品问世,如Microsoft项目管理软件Project,SDRC公司用于产品数据管理的软件Metaphase中也有过程管理的功能(生命周期管理)。已有的这些过程管理软件为实现并行工程集成框架奠定了较好的技术基础。但也存在一些不足,如跨平台能力弱、过程监控能力差,数据交换的标准性不足等。因此,针对这些不足,有必要自行开发一个功能更加完备的过程建模、管理监控工具。

    (2) 面向机械领域的PDM封装技术、机械领域典型工具封装技术进行深入的研究

    PDM是并行工程集成框架中不可或缺的要素,在机械领域目前有SDRC公司的产品数据管理软件Metaphase,EDS公司的产品数据管理系统IMAN、CV公司的产品数据管理软件OPTEGRA、PTC公司的产品数据管理软件Windchill等。已有的这些PDM软件为实现并行工程集成框架奠定了较好的技术基础。不足的是,以上提到的这些系统还都是建立在分布式数据库管理模式之上的,虽然有些系统提供了用户二次开发的接口,但要做到设计工具与它们集成,就需要用户开发大量的程序,从分布式数据库中获取数据。20世纪90年代出现的分布式对象技术的出现使得这一问题得以根本解决,分布式对象技术的目的是将通用对象服务从多种独立的语言及某种专用语言的运行环境中独立出来,封装并集成到系统中,以实现异构部件的集成和互操作。关于分布式对象技术标准的研究,近年来已有一些成果,主要有OMG组织的CORBA及Microsoft的OLE/COM。从技术的完整性和连续性的角度讲CORBA优于OLE。因此研究一种通用的封装技术,将这些已有的而PDM软件集成到基于CORBA的“软总线”上是非常必要和有意义的工作。

    1 产品开发过程建模和管理

    整个框架的实现总体结构见图1,在CORBA的软总线上封装了过程建模工具、过程执行和管理工具、产品数据管理、组织管理、资源管理以及其他设计工具。这一分布式体系结构中,过程(包括活动模型、状态等对象)、产品数据、组织、资源和工具在CORBA/ORB支持下成为一个相互作用的对象集合,通过ORB,用户实现了各对象间的透明互操作。

    在建模时,过程建模工具通过ORB调用产品数据管理对象服务,得到产品结构树,供用户浏览和选择,从而建立活动和产品数据间的联系;通过ORB调用组织管理工具和资源管理工具的对象方法,建立活动与组织、资源的关系。

    在过程执行和管理中,过程管理工具通过ORB向产品数据管理系统提交数据,并通知产品数据项的状态改变;通过ORB向组织管理系统请求对象服务,完成对用户登录权限的验证;通过ORB向资源管理系统是实时地申请资源、释放资源;通过ORB实时激活插在软总线上的设计工具。

    系统的实现语言采用Java语言,其开发环境选用Borland公司已发布的JBuilder Professional,这里我们主要利用Java语言跨平台、网络操作简单、开发效率高的特点。另外,软件系统数据库设计采用多层结构,Java作为数据库前端,目前后端数据库选用Oracle,通过JDBC中间件进行数据库操作。

    整个过程工具软件用Java语言实现,具体方法是:

    (1) 采用O-O分析及设计方法,以Rational公司软件ROSE/SODA为CASE工具,完成过程建模工具软件的设计。

    (2) 深入研究基于JAVA的软件开发技术,包括JAVA图形交互技术、JAVA与C++联编技术、JAVA数据库操作技术(JDBC)。

    (3) 利用Orbix及ORBUS,撰写基于C++的请求及服务程序。

基于CORBA的过程建模和管理系统的实现

图1 基于CORBA的过程建模和管理系统的实现

    2 在PDM封装方面:

    (1) 深入研究Metaphase的对象组织及管理机制;

    (2) 深入研究Metaphase API,实现对象的存取;

    (3) 深入研究Metaphase版本管理,权限管理以及配置管理的有关内容,实现机械领域的产品数据管理(PDM);

    (4) 开发接口程序维护产品视图(Production View)和组织视图(Organization View)中的对象与Metaphase相应对象视图的一致性。

    3 课题成果应达到的技术水平和具体目标

    (1) 过程视图软件工具采用可在不同硬件平台上运行。

    (2) 过程视图工具可实现分布式建模、管理、及监控。

    (3) 过程视图提供基于CORBA的基本服务,通过ORBUS与其它视图进行信息交互。实现过程视图“即插即用”。

    (4) 利用Metaphase提供的API,遵循CORBA标准,实现Metaphase CORBA Gateway,从而完成对Metaphase的产品结构,设计数据、组织权限等的透明存取。

    (5) 协助项目总体组,以航天部二院某复杂结构件为例,完成本领域框架的应用验证。

    4 研究成果应用、推广的前景预测及分析

    对以上研究成果的推广应用将分两步进行:

    第一步,结合机械领域的应用情况,在某复杂结构件的设计过程中对研究成果进行验证。

    第二步,将结合“并行工程集成框架技术”的推广,在更多的企业中应用这一研究成果。

    并行工程集成框架作为并行工程实施的核心技术之一,将对提高我国制造业水平、提高企业新产品开发能力,增强企业在国际上的竞争能力,起到积极的推动作用,产生显著的经济效益。

    过程集成是并行工程的主要标志之一,为企业提供一套完整的过程定义、管理、监控的工具将为企业提高管理水平提供有力的技术支持。

    PDM是并行工程集成框架中的不可缺少的组成部分。基于CORBA的PDM是解决企业多平台数据集成的必由之路。通过研发Metaphase Gateway,将为基于CORBA的PDM的封装提供一条完整的技术路线。

责任编辑:黄菊锋
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐