|
PDM/PLM/CAPP |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
|
查看本类全部文章 |
| |
|
|
|
|
柔性PLM系统的模型化分析与设计 |
|
|
作者：曲阜师范大学 夏小娜 曹宝香 |
|
一、 引言
产品生命周期管理(PLM-Product Lifecycle Management)涉及产品从需求、规划、设计、生产、销售、运行、使用、维护、直到回收再用处置的全生命周期中的信息与过程。既是技术，又是制造理念。支持与产品相关的协作 研发、管理、分发和使用产品定义信息，研究和开发产品全生命周期管理系统具有重要意义。
随着管理全球化的深入和网络技术的发展，开发出与平台无关、支持分布式技术、面向对象、基于Web技术、自适应性强的软件系统是PLM发展的方向。
柔性软件系统(FSS-Flexible Software System)是指在一定范围内能够满足和适应用户不断变化的需求的应用软件系统，在使用环境和用户需求发生变化时，不修改或者稍加修改就能满足用户的新需求，这些特性与PLM系统的要求不谋而合。因此，开发出基于柔性软件理论与技术的PLM系统具有广阔前景。
本文结合软件柔性理论，对基于工作流的柔性PLM系统作模型化的分析与设计。
二、 柔性软件的体系结构
依据柔性软件系统的定义，我们不难得出这个体系结构的要求，应该是面向对象的、构件支持的、层次化的框架式管理，此框架的层次逻辑模型分为：环境层、环境层、环境抽象层、业务抽象层、应用层、表示层等。在这几个层次中，上层是下层的客户，下层是上层服务的提供者，如图1。
从图1流程看出，柔性软件体系结构(FSSA)的主要特征为：
(1) FSSA的组成成分为对象、构件和框架。
(2) FSSA是层次化体系结构，不同层次是整个系统的功能抽象。
(3) FSSA是一种半层次化体系结构。除应用层可实现跨层交互以外，其他层只能做到与相邻层的交互，并且每层只可以从下层得到服务并向上层提供服务。
(4) 层次的交互机制采用消息发送机制、BS模式。
(5) 各层内部采用框架结构为基础，以对象指导、以构件为部件的方式进行构造。
(6) 从各个角度采用面向对象的技术。一般地，一个软件在逻辑上可划分为三层，即表示层、业务逻辑层和数据层。在FSSA中，业务逻辑层被划分成业务抽象层、业务层、应用层，数据层变成环境层的一部分，并由环境抽象层封装。这种多层结构模式突破了两层模式和三层模式的限制，具有良好的可伸缩性。
依据FSSA开发的柔性软件，应具有如下特点：
(1) 快速建模性
FSSA对业务领域进行了深入分析，创建了具有柔性业务领域的构架，因此用户业务领域的要求很容易与FSSA构架匹配，统筹UML和petri建模特性，快速完成软件建模。
(2) 快速动态配置性
在FSSA中引入了柔性软件系统操控平台(FSSCP)，用户和开发人员都可以完成调整和配置操作，使柔性软件的适应过程需要的时间缩短。
(3) 可重构性
FSSA采用多层框架结构为核心的构件构建方式开发软件，使开发人员变动软件功能和结构变得容易。
(4) 可集成性
FSSA采用了环境抽象层，使处于不同运行环境和开发环境的软件组合在一起成为可能。
注：LU-Low-level User HU-High-level User DU-Developing-level User
三、 柔性PLM系统体系结构
PLM在PDM的基础上进行了拓展，从产品的整个全生命周期去考虑。本文在传统PLM体系结构基础上，运用图1软件柔性体系结构理念，提出了基于STEP标准和工作流技术的产品全生命周期模型。整个框架主要分为四层结构：建模层、支持层、接口层、应用层。如 图2，每层在功能实现上对应于图1相应层。
应用层：对应于图1应用层，包括CAX系统、办公自动化系统、SCM(供应链管理)、CRM(客户关系管理)、ERP等。运用CORBA技术，集成为一个流程化管理体系，可以方便的在不同子系统间进行互操作。
接口层：对应于图1业务层，包括应用层中子系统中的集成框架。这些框架的实现已有应用系统封装集成，支持各子系统内的定义、开发与管理，同时实现不同子系统间信息过程的集成。
支持层：对应于图1业务抽象层。这里所涉及的是产品信息的数据管理。主要是借助PDM(产品数据管理)的使能器来完成。实现DM(文档管理)、PM (项目管理)、PCM/PSM(产品控制/结构管理)、SM(软件系统管理)的功能，PM还可以作为一个独立的个体成为支持层的另一部分，这里主要是体现PDM在产品数据的无缝管理而成为PDM使能器中的一部分。另外，在该层还提供一定量的应用开发工具。
建模层：对整体系统框架、数据流程进行模型化分析与设计，这里运用UML语言。数据逻辑层的数据结构采用STEP的EXPRESS语言进行表达，数据物理层采用XML作为中间文件交换格式。
工作流管理平台在整个数据管理中起到了柔性中心枢纽的作用，CORBA等集成技术则是对环境抽象层的具体粒化和应用。它们是以上四层的基础。
图2 柔性PLM系统体系结构图
四、 技术支持
1、 J2EE技术
J2EE(Java 2 Platform,Enterprise Edition)能满足互联网在智能化Web服务方面对分布性、开放性和平台无关性的要求，支持四层体系结构软件的开发与设计，完全支持与平台和语言无关、在数据交换、显示、分布式计算等方面有很大优势的XML技术，在柔性PLM开发中拟充分采用J2EE组件技术，构建出一个多层BS模式的PLM体系。
J2EE在巩固JAVA 2平台标准版优点的同时，开发平台还具如下优势：
(1) 提供多层分布式框架结构
这种结构支持分布计算，服务器应用程序和客户端之间实现松耦合。
(2) 支持容器组件技术
容器透明地提供了事务管理、安全检查、资源缓冲、底层整体视图等服务，简化组件开发技术。
(3) EJB技术
提供了一个框架开发和实施分布的业务逻辑，保证系统的稳定性和扩展性等基础服务。
2、 XML技术
针对PLM系统的动态性、实时性和互操作性，在J2EE基础上，引进XML技术处理相关数据。
XML(Extensible Markup Language，可标记扩展语言)成为数据交换的标准，大大超越HTML，实现跨平台的数据交换和操作。具有开放性、表达效果丰富、易读、网络传输方便等的特点，在数据描述及分布式计算上具有明显优势。
PLM管理着产品全生命周期内的所有相关信息和过程，在其功能模块中必包含着大量的描述、显示以及存取这些信息的处理过程，采用XML技术处理这些信息，可以最大程度的实现信息的利用和共享，这是开发中必然的选择。
3、 软件代理技术、构件技术和软总线集成技术
代理技术可以为处于分离状态的软件系统，实现高层次的构件间的互操作支撑。同时，可对以多层BS方式的PLM系统中的应用构件提供智能服务，具有动态执行方式，可以不经过网络传输而直接同服务源进行交互。
构件是按照规范设计、定义良好的软件模块，对外具有一致的接口，在解决对象接口的标准化问题提高软件复用性和系统集成性方面有很好的支持。
在柔性PLM体系设计上，采用了基于工作流集成的设计方案，工作流在系统的运行中起到"总线"的作用，即软总线集成技术。这使集成的应用软件和系统没有任何限制，并支持并行工程的过程集成，实现企业生产和管理层次上的优化组合。
因此，采用代理技术、构件技术和软总线集成技术解决PLM柔性问题的关键技术。
4、 建模技术
在采用软构件技术、总线集成技术的PLM系统开发中，需要在物理文件、二进制文件、可执行文件、可执行文件和库文件中清楚地将软件代码表示出来，还要进一步确定如何部署软件代码才能取得最佳效果，这需要为组件建模。在这里，考虑使用UML。
UML(Unified Modeling Language 统一建模语言)可为软件开发的每个步骤，从对需求的分析到技术规范，再到结构设计及配置提供模型化可视化支持。不仅为软件系统建模中基本的构建块提供标准化标记法，还为基本构建块中的复杂关系提供表达方法。
在UML模型图表达组件的基础上，可进一步开发出组件图中的组件。J2EE应用程序中提供了组成企业级应用的所有不同成分，在这其中，包含了Web组件和EJB组件，UML提供了类别模板《file》这种扩展机制，应用中可具体化成两种模板，分别为：
《WebComponent》：用于由servlet和JSP组成的Web组件；
《EJBComponent》：用于Enterprise JavaBean(EJB)组件。
Java程序包含的jar(Java Archive File)文件、EJB的jar文件可以分别表示为带有《javaArchiveFile》、《EJBjarFile》模板化的包；java的类文件组件模板化为《javaClassFile》； 包含JSP.servlet和 HTML包的Web archive file表示为《WebArchiveFile》的模板化包；借助于这些模板化组件结构，表达软件的层次将是很容易的一件事情。图3为组件图中的Web组件描述图，其他的描述形式从略。
整个系统是基于工作流技术的，对于工作流逻辑上的建模与验证，这里建议采用扩展UML机制和PETRI相结合。借助UML扩展机制建立图形化的流程模型，借助petri从数学理论角度验证其合理性，这里不再详述整个过程。
五、 总结
产品全生命周期管理是企业信息化的关键技术，设计出合理有效的PLM系统，在一定程度上可以达到提高市场竞争力、提高产品质量和竞争力的目标。奠于这种企业信息化要求，本文提出以工作流技术为系统管理总线、柔性理论贯穿整个数据控制流程的产品全生命周期管理系统，并对所相关的建模与开发技术作了描述与分析，随着开发技术与软件体系的进一步提高与完善，这种设计思想可为如火如荼的产品管理软件开发提供一定借鉴意义。
参照文献
1、 基于J2EE/XML的产品生命周期管理系统体系结构[J] 葛杏卫、段国林、陶利波、丁银周 河北工业大学学报October 2004 Vol.33 No.5
2、 柔性软件开发技术[M] 申利民 国防工业出版社 2003年9月
3、 产品全生命周期管理系统框架及关键技术研究[J] 沈建新、周儒荣 南京航空航天大学学报 Vol 35 No 5 Oct.2003
4、 J2EE结合UML在企业级系统中的应用[J] 宁波 计算机工程与科学 Vol 26，No.3，2004
5、 并行环境下的柔性PDM系统框架研究[J] 李炜、张利、张建军 合肥工业大学学报 Vol.27 No.4 Apr.2004
6、 基于Web的协同设计环境下产品生命周期管理系统研究[J] 计算机辅助工程 谢久红 刘延林 谢建平 No.2 Jun.2003
7、 产品生命周期管理(PLM)技术研究[J] 电气技术与自动化 耿翠霞 傅铅生 姚雄 Oct 2004,33(5)
8、 产品生命周期管理的内涵和技术架构[J] 中国机械工程 第15卷第6期 2004年3月下半月(end)
|
|
| 文章内容仅供参考
(投稿)
(如果您是本文作者，请点击此处)
(3/15/2006) |
对 PDM/PLM/CAPP 有何见解？请到 PDM/PLM/CAPP论坛 畅所欲言吧！
|
