什么是全生命周期管理

　　產(chǎn)品全生命周期管理( Product lifecycle management, PLM)是指管理產(chǎn)品從需求、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)銷、運(yùn)行、使用、維修保養(yǎng)、直到回收再用處置的全生命周期中的信息與過(guò)程。它既是一門技術(shù), 又是一種制造的理念。它支持并行設(shè)計(jì)、敏捷制造、協(xié)同設(shè)計(jì)和制造, 網(wǎng)絡(luò)化制造等先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

　　系統(tǒng)框架

　　產(chǎn)品全生命周期系統(tǒng)框架分成數(shù)據(jù)建模層、技術(shù)支持層、領(lǐng)域接口層、應(yīng)用系統(tǒng)層等4 層結(jié)構(gòu)。如圖所示：

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　建模

　　產(chǎn)品全生命周期建模目的是建立面向產(chǎn)品全生命周期的統(tǒng)一的、具有可擴(kuò)充性的能表達(dá)完整信息的產(chǎn)品模型, 該產(chǎn)品模型能隨著產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程自動(dòng)擴(kuò)張, 并從設(shè)計(jì)模型自動(dòng)映射為不同目的的模型, 如可制造性評(píng)價(jià)模型、成本估算模型、可裝配性模型、可維護(hù)性模型等, 同時(shí)產(chǎn)品模型應(yīng)能全面表達(dá)和評(píng)價(jià)與產(chǎn)品全生命周期相關(guān)的性能指標(biāo), 產(chǎn)品全生命周期模型如圖所示：

　　ST EP 標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)自動(dòng)化中關(guān)于產(chǎn)品描述的標(biāo)準(zhǔn), 從多種角度對(duì)產(chǎn)品的綜合屬性進(jìn)行定義, 包括產(chǎn)品的技術(shù)性能、生產(chǎn)制造工藝、結(jié)構(gòu)形狀等屬于產(chǎn)品全生命周期中全部的相關(guān)信息。由于STEP中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品整個(gè)生命周期信息進(jìn)行完整一致的描述, 因此提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個(gè)生命周期中信息共享的基礎(chǔ)。ST EP 體系結(jié)構(gòu)可以看作3 層: 應(yīng)用層, 邏輯層, 物理層。系統(tǒng)中產(chǎn)品信息建模參照ST EP 標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu), 并遵循STEP 的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。ST EP 體系中的應(yīng)用層, 采用UML 對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行全生命周期建模, 邏輯層采用STEP 標(biāo)準(zhǔn)中的EXPESSX語(yǔ)言描述應(yīng)用協(xié)議和集成資源, 物理層采用XML 對(duì)交換文件進(jìn)行描述, 如上圖所示。

　　集成數(shù)據(jù)環(huán)境

　　產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩艚�立個(gè)集成的數(shù)據(jù)環(huán)境( Integ rated data environment) , 在虛擬企業(yè)環(huán)境下, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性管理。如圖：

在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境下, 產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)分開存放, 系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的聯(lián)邦機(jī)制, 分散在網(wǎng)絡(luò)上的用戶在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取時(shí), 所有數(shù)據(jù)對(duì)用戶都應(yīng)是透明的, 這種位置上的透明性可用電子倉(cāng)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子倉(cāng)庫(kù)對(duì)分散在虛擬企業(yè)中的數(shù)據(jù)建立一個(gè)統(tǒng)一索引, 指定數(shù)據(jù)單元存放的具體物理空間, 并能對(duì)數(shù)據(jù)的增刪和修改操作進(jìn)行動(dòng)態(tài)的維護(hù)。在產(chǎn)品全生命周期管理體系中, 電子倉(cāng)庫(kù)應(yīng)能保持?jǐn)?shù)據(jù)的惟一性和一致性, 惟一性指不同的用戶在對(duì)同一數(shù)據(jù)單元進(jìn)行操作時(shí), 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)據(jù)的映像或者是一種參照關(guān)系, 而不是通過(guò)復(fù)制和拷貝生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)單元; 一致性指數(shù)據(jù)單元的變更能及時(shí)通知到有關(guān)的工作結(jié)點(diǎn), 并且在數(shù)據(jù)變更時(shí), 提供一種加解鎖機(jī)制, 保證數(shù)據(jù)版本的統(tǒng)一。

　　PLM 系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)對(duì)象由數(shù)據(jù)建模中的邏輯層進(jìn)行定義, 保證數(shù)據(jù)模型的一致性。在數(shù)據(jù)建模中, 表示層和邏輯層采用面向?qū)ο蟮姆椒? 在邏輯層生成數(shù)據(jù)單元的對(duì)象模型, 這些對(duì)象模型作為數(shù)據(jù)集成平臺(tái)下的管理對(duì)象, 納入到PLM 系統(tǒng)的管理體系中。對(duì)象模型可以通過(guò)數(shù)據(jù)建模工具進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展, PLM 提供對(duì)數(shù)據(jù)模型動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的支持。PLM 作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái), 提供對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期有關(guān)過(guò)程的控制, 如版本管理、一致性維護(hù)、出入庫(kù)操作等, 對(duì)于具體的數(shù)據(jù)屬性信息并不加以限制, 這種結(jié)構(gòu)保證數(shù)據(jù)模型的可擴(kuò)展性。

　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)上, 一種存放在文件數(shù)據(jù)庫(kù)中, 另一種存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。文件數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)文件管理引擎對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理, 這些數(shù)據(jù)包括圖紙、文檔、三維模型、工藝文件等類型的數(shù)據(jù), 這類文件信息量較大, 占用的存儲(chǔ)空間較多, 一般可以作為獨(dú)立的信息單元進(jìn)行處理, 并可以存放在不同的存儲(chǔ)設(shè)備上, 在管理中用XML 對(duì)其進(jìn)行封裝。對(duì)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)化信息采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理, 在PDM 系統(tǒng)中, 需要建立對(duì)象模型到關(guān)系模式的映射機(jī)制, 將數(shù)據(jù)屬性信息保存到關(guān)系表的對(duì)應(yīng)字段中。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可以選擇各種主流商品化產(chǎn)品, 如MS SQL Ser ver, Oracle, Sybase, DB2等。

　　設(shè)計(jì)制造協(xié)同

　　異地設(shè)計(jì)與制造是指在異地異時(shí)、異構(gòu)系統(tǒng)、異種平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地設(shè)計(jì)和制造, 它是在企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)聯(lián)盟中進(jìn)行產(chǎn)品全生命周期管理的重要支持手段。在系統(tǒng)中, 設(shè)計(jì)與制造協(xié)同更多地表現(xiàn)為一種設(shè)計(jì)理念和制造指導(dǎo)思想, 它的實(shí)現(xiàn)需要許多相關(guān)技術(shù)的支持, 體現(xiàn)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、分布式計(jì)算、工作流管理以及產(chǎn)品統(tǒng)一建模的實(shí)施過(guò)程中。在產(chǎn)品全生命周期的管理支持下產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)與制造體系結(jié)構(gòu)如圖5所示：

　　該體系結(jié)構(gòu)在物理邏輯上分為用戶工作站和PLM 服務(wù)器。聯(lián)盟企業(yè)用戶通過(guò)用戶工作站參與整個(gè)協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程, 而PLM 服務(wù)器為整個(gè)環(huán)境提供協(xié)同管理、工具服務(wù)、資源管理、數(shù)據(jù)服務(wù)等支持。在PLM 服務(wù)器端提供符合CORBA 規(guī)范的多種服務(wù), 這些服務(wù)分別由產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、項(xiàng)目管理、工作流管理等分系統(tǒng)提供。

　　協(xié)同管理服務(wù): 負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)參與協(xié)同開發(fā)各用戶的行為, 目的是將各用戶的工作有機(jī)集成, 最終獲得滿足要求的產(chǎn)品。協(xié)同管理包括任務(wù)分配、過(guò)程監(jiān)控、沖突檢查等, 這些服務(wù)由工作流管理系統(tǒng)中的服務(wù)提供。

　　工具服務(wù): 為客戶端特定的工具請(qǐng)求提供服務(wù), 使它們?cè)诳傮w上形成一種群體工具, 為協(xié)同開發(fā)人員提供協(xié)同工具, 以提高用戶的協(xié)同工作效率。工具服務(wù)包括產(chǎn)品的可視化工具、批注圈閱工具、視頻會(huì)議、共享白板、文件傳輸、電子郵件等工具。其中, 可視化工具、批注圈閱工具由產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供, 視頻會(huì)議、共享白板、文件傳輸、電子郵件等工具由工作流管理系統(tǒng)提供。

　　資源管理服務(wù): 為開發(fā)人員提供有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)資源的信息, 輔助產(chǎn)品開發(fā)人員進(jìn)行資源的選擇。同時(shí)對(duì)資源的使用情況和狀態(tài)變化進(jìn)行管理, 當(dāng)資源發(fā)生意外情況時(shí)可以主動(dòng)通知相關(guān)的客戶端進(jìn)行處理。資源管理服務(wù)由項(xiàng)目管理分系統(tǒng)提供。

　　通訊服務(wù): 專門負(fù)責(zé)服務(wù)器與用戶工作站之間的通訊, 這是分布式計(jì)算平臺(tái)的基本功能。

　　數(shù)據(jù)服務(wù): 包括產(chǎn)品信息模型及其管理、共享數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理。產(chǎn)品信息模型表達(dá)了產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的各種信息, 包括數(shù)據(jù)、文件、圖形、圖像等多種數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)源, 包含了從概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造、售后服務(wù)等的數(shù)據(jù),分布在網(wǎng)絡(luò)不同的節(jié)點(diǎn)上, 信息模型的管理負(fù)責(zé)信息模型的建立、維護(hù)、信息抽象等工作。

　　工作流管理技術(shù)

　　在分布式異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中, 為提高相互關(guān)聯(lián)任務(wù)的執(zhí)行效率, 企業(yè)管理提出了“業(yè)務(wù)過(guò)程”(Business process) 的概念, 即要實(shí)現(xiàn)“業(yè)務(wù)過(guò)程自動(dòng)化”(Business process automation) 和“業(yè)務(wù)過(guò)程重組”(Business pro cess re-eng ineering ) , 工作流管理技術(shù)可完成這個(gè)任務(wù)。工作流管理的主要內(nèi)容是工作任務(wù)的整體處理過(guò)程和工作組成員之間依照一組已定義的規(guī)則及已制定的共同目標(biāo)所交換的文本文件、各種媒體信息或任務(wù)。

　　工作流管理必須具備3 個(gè)關(guān)鍵要素:

　　( 1) 流轉(zhuǎn)路徑的智能化: 能夠根據(jù)定義的規(guī)則自動(dòng)選擇路徑, 確保信息的正確流轉(zhuǎn)。

　　( 2) 提供跟蹤與監(jiān)控信息: 必須能夠隨時(shí)跟蹤和監(jiān)控信息的流轉(zhuǎn), 從而進(jìn)行必要的操作, 如催辦、雙驅(qū)動(dòng)等, 保證信息流轉(zhuǎn)暢通;

　　( 3) 與應(yīng)用結(jié)合的能力: 具有較強(qiáng)的應(yīng)用結(jié)合能力, 才能得到廣泛的應(yīng)用。

　　參考模型中將工作流分為2 個(gè)階段( 設(shè)計(jì)、運(yùn)行階段)、3 個(gè)部分( 定義、控制、交互) 。工作流設(shè)計(jì)提供的功能包括: 圖形化設(shè)計(jì)工作流網(wǎng)絡(luò)圖; 能夠基于工作性質(zhì)、用戶名或上下級(jí)關(guān)系將有關(guān)信息沿特定的路徑傳遞; 監(jiān)控工作流狀態(tài); 動(dòng)態(tài)地改變工作流; 完善的日志管理。工作流運(yùn)行環(huán)境由工作流模板設(shè)計(jì)器(Wo rkFlow designer ) 、工作流客戶端節(jié)點(diǎn)( Wor kFlow client ) 、工作流流程控制器(Wor kFlow manag ement ) 等幾個(gè)主要部分組成。

　　工作流管理實(shí)現(xiàn)的機(jī)制主要有兩種: 基于數(shù)據(jù)庫(kù)和基于電子郵件。基于數(shù)據(jù)庫(kù)主要依賴數(shù)據(jù)共享來(lái)實(shí)現(xiàn)工作流管理, 在開發(fā)上只需借助數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)技術(shù)即可, 其優(yōu)點(diǎn)是工作流和應(yīng)用系統(tǒng)緊密結(jié)合,缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)廣域范圍的工作流很難。基于電子郵件只需利用電子郵件的編程接口即可, 其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的工作流比較容易, 缺點(diǎn)是應(yīng)用系統(tǒng)和工作流的分離。

　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　分布式計(jì)算

　　在分布式計(jì)算環(huán)境中, 異構(gòu)性是一個(gè)十分明顯的特點(diǎn)。在異構(gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)信息和軟件資源的共享是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn), 而CORBA 則可以提供有力的支持。各種軟件通過(guò)封裝都可以作為CORBA 軟總線上的組件實(shí)現(xiàn)即插即用, 從而實(shí)現(xiàn)信息和過(guò)程的共享。

　　對(duì)象管理體系結(jié)構(gòu)( Object manag ement architecture,OMA) 就是OMG 組織作為分布對(duì)象計(jì)算的參考模型, 如圖所示。

　　OMA 體系結(jié)構(gòu)的核心是對(duì)象請(qǐng)求代理( Objectrequest bro ker, ORB) , 它支持對(duì)象服務(wù)、通用設(shè)施、領(lǐng)域接口和應(yīng)用接口之間的交互和通信。在OMA 參考模型的接口層示意圖中, 對(duì)象服務(wù)( Object Services) 是獨(dú)立于應(yīng)用領(lǐng)域、為各種分布式對(duì)象軟件提供的一組基本服務(wù)的接口, 如名錄服務(wù),事件服務(wù)等。通用設(shè)施( Common Facilit ies) 是向終端用戶應(yīng)用提供的一組服務(wù)接口, 如組合文檔等。領(lǐng)域接口( Domain Interfaces) 是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域( 如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM) 而提供的服務(wù)接口。應(yīng)用接口( Applicat ion Interfaces) 是特定的高層應(yīng)用的對(duì)外接口。

　　在產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)框架中, CORBA產(chǎn)品的應(yīng)用, 重點(diǎn)是在一個(gè)CORBA 產(chǎn)品平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能, 實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能的CORBA 封裝。在功能的集成上, 參照領(lǐng)域接口層定義的集成框架, 用IDL 把各分系統(tǒng)需要交互操作的接口定義出來(lái), 所有接口封裝為CORBA 對(duì)象。CORBA 軟總線系統(tǒng)作為復(fù)雜產(chǎn)品異地協(xié)同開發(fā)工具集的基礎(chǔ)支撐技術(shù), 與Web 技術(shù)、計(jì)算機(jī)安全技術(shù)及計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作等其他技術(shù)一起,構(gòu)成分布、安全、開放和互操作的支撐平臺(tái), 為項(xiàng)目管理、文檔管理以及各種應(yīng)用系統(tǒng)的集成提供支持。

　　基于Web 技術(shù)

　　為支持異地協(xié)同設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的需要,產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)應(yīng)提供Web 客戶端�；�于CORBA 開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)IIOP ( Internet inter-ORB pro to col ) 協(xié)議, 可以比較方便地在瀏覽器中地實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器端CORBA 對(duì)象的狀態(tài)查看及方法的調(diào)用。

　　CORBA 與WWW 結(jié)合, 構(gòu)架出真正的3 層體系結(jié)構(gòu)。這種3 層的體系結(jié)構(gòu), 以分布對(duì)象技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)架, 增加了應(yīng)用層, 將客戶層與資源層隔開, 降低了Web 服務(wù)器的負(fù)載, 避免了Web 服務(wù)器的性能缺陷對(duì)整體性能的影響, 并且具有連接緩沖、負(fù)載均衡、安全管理等功能, 從而提高了Web應(yīng)用整體的靈活性、可伸縮性和可擴(kuò)展性。

　　在這種3 層體系結(jié)構(gòu)中, CORBA 客戶方程序從Web 服務(wù)器下載執(zhí)行, 與應(yīng)用服務(wù)器上的CORBA 應(yīng)用對(duì)象通過(guò)IIOP 協(xié)議進(jìn)行通訊, 調(diào)用指定的操作。CORBA 應(yīng)用對(duì)象首先對(duì)客戶的請(qǐng)求進(jìn)行認(rèn)證和解釋, 根據(jù)客戶請(qǐng)求的內(nèi)容, 或是直接訪問(wèn)資源層的數(shù)據(jù)庫(kù), 或是與網(wǎng)絡(luò)上的其他CORBA對(duì)象交互, 共同完成客戶請(qǐng)求。CORBA-Web體系與ActiveX, Jav a RMI( Remote method invo-cat ion) 比較起來(lái), 有明顯優(yōu)勢(shì)。

　　意義

　　產(chǎn)品全生命周期管理是企業(yè)信息化的關(guān)鍵技術(shù)之一, PLM 可以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力, 也提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)是一個(gè)采用了CORBA 和WEB 等技術(shù)的應(yīng)用集成平臺(tái)和一套支持復(fù)雜產(chǎn)品異地協(xié)同制造的的, 具有安全、開放、實(shí)用、可靠、柔性等功能, 集成化、數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的支撐工具集。它拓展了PDM 的應(yīng)用范圍, 支持整個(gè)產(chǎn)品全生命周期的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)、制造和管理, 從概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造、售后服務(wù)等整個(gè)過(guò)程的產(chǎn)品全生命周期的管理。

[什么是全生命周期管理]

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