软件体系结构是软件开发中第一类重要的设计对象,一方面,它在软件需求与软件设计之间架起了一座桥梁,为软件开发人员提供了共同交流的语言,体现了系统早期的设计决策,并为实现框架和构件的共享与复用、基于体系结构的软件开发提供了有力支持;另一方面,软件的体系结构在一定程度上决定着软件的功能和风格,是软件系统取得长远成功的关键因素。对软件体系结构设计的决策取决于并影响着系统硬件结构模型。
PDM系统的作用是将产品生命周期中所有与产品有关的数据和过程集成在一起,并为所有相关用户提供最新数据信息。作为企业级的管理工具,PDM系统必须要具有一个开放、灵活的体系结构,支持异地、异构的软硬件环境。PDM体系结构是随着计算机软硬件技术的发展而日益优化的,并一直伴随着PDM发展和应用。
根据PDM的系统需求,PDM体系结构一般被划分为用户界面层、核心功能层、框架核心层和系统支持层四个层次,体系结构如图1-4所示。
图1-4 C/S结构的PDM体系结构
向用户提供交互图形界面,包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等,用于支持命令的操作与信息的输入/输出。通过PDM提供的图视化用户界面,用户可以直观方便地完成管理整个系统中各种对象的操作。它是实现PDM各种功能的手段、媒介,处于最上层。
涉及 PDM 系统软件的核心功能模块,包括文档管理、产品结构管理、零件分类管理与检索、工作流管理、用户管理以及系统集成等功能。
实现PDM各种功能的核心结构与架构,由于PDM系统的对象管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性,用户在应用 PDM 系统的各种功能时,实现了对数据的透明化操作、应用的透明化调用和过程的透明化管理等。
以关系数据库系统为PDM的支持平台,通过关系数据库提供的数据操作功能支持PDM系统对象在底层数据库的管理。
当前先进的PDM系统普遍采用Web技术及大量的业界标准,基于C/B/S结构,软件的体系结构如图1-5所示。整体可分为5层:底层平台层、核心服务层、应用组件层、应用工具层和实施理念层。
图1-5 基于C/B/S结构的PDM体系结构
PDM软件体系结构逻辑层功能描述如下。
主要指异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信协议、数据库、中间件等支撑环境。当前的 PDM 软件底层平台的发展主要有两个特点:一是适应能力不断扩展,能够支持越来越多的软硬件环境。PDM厂商一直致力于推出适应更多平台的PDM系统,在硬件环境中,从最简单的用户终端、PC到高端的工作站和服务器都可以运行相应的PDM系统。二是底层平台朝廉价方向发展。在操作系统上,Unix依然是大多数PDM系统主要使用的平台,但由于PC/Windows具有成本低廉、界面友好、操作方便等优势,PC/Windows也正在悄然进入这一领域。虽然很多大型PDM,如Metaphase、Teamcenter、PM等其服务器端还运行在 Unix 环境下,但都相继推出了各自的微机版。而像 Windchill 等新生贵族更是首先以PC/Windows为主要平台,然后才推出Unix版本。
由于企业级 PDM 系统具有庞大的数据量和较高的性能要求,因此,底层数据库几乎都集中于Oracle、SQL Server、Sybase等大型数据库上,尤其Oracle是很多PDM系统的首选或独选数据库。此外,PDM软件几乎都支持TCP/IP、IIOP、NetBIOS、HTTP等局域网和广域网标准协议。
PDM软件一般指的就是其核心服务层和应用组件层。在C/S结构下,核心服务层一般是指服务器端,而客户端软件属于PDM 的应用组件;在C/B/S 结构下,二者都运行在服务器端,但在软件产品购买安装等方面会有所不同,核心服务是必需的,而应用组件是可选的。比如Metaphase的对象管理框架、Windchill的Windchill Foundation、Teamcenter的eServer等都属于各自的核心服务层。
核心服务层实际上就是一组对象模型,它主要完成三个功能:一是向下连接并操纵数据库;二是向上为 PDM 应用组件提供基本服务;三是为应用软件提供应用编程接口(API),以集成应用软件。此外,有些PDM软件在核心层中还加入了Web处理机制。
PDM的应用组件层实际上是由调用PDM基础服务的一组程序(界面)组成并能完成一定应用功能的功能模块。如工作流管理应用组件,就是由工作流定义工具、工作流执行机、工作流监控工具等组成的、完成工作流程管理的功能模块。各 PDM 厂商都在不断丰富自己的应用组件,像Metaphase提供了包括生命周期管理器、更改控制管理器、产品结构管理器、产品配置管理器、零部件族管理器以及用于同 CAx/DFx/ERP/CrM/EC/SCM 等应用软件集成的Metaphase应用集成接口、可视化工具、协同设计支持工具、数字样机等大量丰富的应用组件。
统一的用户界面也归入了应用组件层,几乎所有的PDM都支持通过Web方式访问和操纵PDM,较新的如eMatrix、Windchill等C/B/S结构的PDM都是以Web浏览器为客户端,而Metaphase、Teamcenter等也相继推出了各自基于Web的客户端产品。
应用工具主要指CAx/DFx等工程设计领域软件、Word等办公用软件以及所有PDM以外的其他应用软件,PDM通过多种方式与这些应用软件实现集成。
PDM归根结底不是企业的经营管理模式,而只是一种软件工具,这种软件工具只有在先进的企业运作模式下才能发挥作用,因此,PDM的实施几乎都离不开CE(并行工程)、CPC (协同产品商务)、VM(虚拟制造)、SCM(供应链管理)、ISO 9000等先进的管理理念和质量标准。只有在这些先进思想的指导下,PDM的实施才能确保成功,并发挥出较大的作用。另一方面,PDM的实施又是这些先进理念得以成功贯彻的最有效的工具和手段之一。
PDM软件厂商在推销其软件产品的同时也在推销它的理念,如PTC倡导CPC、Metaphase倡导它的4C理念等。而PDM软件又是一种只有通过实施才能完美地与企业结合并体现其价值的软件,因此,实施理念被列在了PDM体系结构的最上层。