目前我國正在開展制造業信息化工程，對PLM技術和系統進行系統研究，尤其為廣大中小型制造企業研究開發先進實用的PLM系統，將有助于提高我國制造業企業的產品持續創新能力，進一步提升我們國家的制造業技術水平。

雖然產品全生命周期管理PLM得到了國內外學術界和企業界的廣泛重視，但對PLM還沒有一個能被廣泛接受的統一定義。

實際上，產品全生命周期管理PLM是指對產品從市場預測、產品規劃、概念設計、詳細設計、制造、裝配、分銷、供貨、售后服務到最終報廢/回收處理的全生命周期進行管理和提供服務支持的技術。因此，PLM是PDM技術在生命周期上的全面擴展，在技術層次上的進一步深化。

1 PLM系統體系結構的演化

PLM系統的體系結構在很大程度上決定了該系統的性能特點。當前在制造業企業中應用較成功的PLM系統可以分為兩類:C/S結構的PLM系統和B/S結構的PLM系統。

1. 1 C/S結構的PLM系統

C/S結構即兩層C/S模型，該種體系結構采用面向對象技術，以網絡和數據庫技術為文撐，在一定程度上解決了制造業企業信息共享程度低、反饋速度慢，產品設計重用度差，產品開發方式主要以申行方式為主等問題C/S結構的PLM系統體系結構包括二層:應用層和數據層。

但由于C/S結構上的缺陷。使得許多PDM /PLM系統難以有效融人新技術和充分利用網絡資源，因而限制了它們的使用效率和擴展性;同時也難以有效地統一管理分布于各個企業的產品數據，不能實現異地產品并行設計和協同制造。

1. 2 B/S結構的PLM系統

B/S結構即三層C/S模型，該種體系結構基于Web，將商業邏輯從客戶端分離出來集中在中間層服務器上，以瀏覽器為客戶端，從而形成B/S模式。它包括三層:用戶層(表示層)、中間層(邏輯層)和數據層。這種結構通過中間層服務器，實現了數據、數據處理邏輯的完全分離。其特點體現在:客戶端使用通用的瀏覽器，不需要任何維護工作;系統的擴展性好，只要安裝了瀏覽器就可以隨時連接到系統中;信息共享程度高，開放性好，能夠方便地提供廣域網支持。因此，B/S結構的PLM系統可以滿足新一代制造模式下企業間并行設計和協同制造的需要。但也存在一些問題和挑戰:(1)技術難度較大。目前基于Web的分布式技術仍不太成熟，瀏覽器功能不夠完善，單純以瀏覽器作客戶端難以完全實現PDM/PLM系統環境所需的復雜操作。(2)應用工具的網絡支持不夠普遍。

PDM/PLM系統必須實現對一些應用工具，如GAx、DFx等應用系統的集成，但就目前情況而言，這些工具還不能普遍支持網絡文件即時傳輸。(3)對網絡管理、服務器負載平衡和錯誤的承受力提出了更高的要求。

綜上所述，必須尋求一種更新的PLM系統的體系結構，基于新體系結構的PLM系統應能夠支持廣域網.具備擴展性好、信息共享程度高、互操作能力強、資源共享程度高、軟件維護方便、使用簡單和信息安全程度高的特點;能夠在分布式、多用戶的網絡協作環境中實現統一的數據管理功能，同時充分利用現有企業網絡和原來的系統功能，盡可能保護企業已有投資，便于應用系統集成。

2 PLM系統體系結構模型

2. 1 PLM系統的功能模型

作為全面支持擴展企業應用的軟件集成平臺和工具集，PLM系統應用功能的范圍和系統的體系結構都表現的參差不齊。根據對幾種主流PLM系統和專門從事PLM和CIM 相關技術咨詢業務的國際公司(CIMdata公司)的研究報告，我們認為PLM 系統應包括下列核心功能:([)金生命周期模型管理;(2)電子倉庫/文銷管理;(3) 產品結構與配置管理;(4) 工作流/過程管理; (5)產品零部件分類管理;(6)項目管理; (7)工程變更管理; (8) 協同設計與制造;(9) 瀏覽與圈閱; (10) 系統定制與集成工具。該PLM 系統功能模型如圖l 所示。

2. 2產品全生命周期模型-RCEMS模型

為了建立統一、高效的產品全生命周期模型，基于我們以前的研究進展，離散制造企業的產品全生命周期應劃分為下列5個階段:產品需求分析、概念設計、詳細設計、制造和瞥后服務支持階段。與之相對應的產品模型分別為:產品需求模型(product Require model-R)、產品概念模型(product Conception model--C )、產品設計模型(product Engineering model-E)、產品制造模型(product Manufacturing model---M)和產品服務模型(product Service model-S)。

因此，我們將此產品全生命周期模型體系稱為RCEMS模型。該RCEMS模型間的轉化和映射主要通過產品配置、相應的BOM及相關文檔來實現。

2. 3 PLM系統的體系結構模型

對于面向并行設計和協同制造的PLM系統，使用J2EE.Web/Web Service，及其相關技術構建多層模型是一種可行的方案，因為該模型是基于可在廣泛平臺實現的開放標準和協議。

這種PLM系統的體系結構模型如圖2所示，該模型包括7層:數據層、執行層、功能層、網絡層轉換層、工具層和用戶層。

數據層:采用UML作為建模語言，使用集成的圖形化建模工具Rational Rose或ARIS對產品全生命周期中的信息和過程進行建模。數據邏輯層的數據結構采用STEP標準中的EX-PRESS語言進行表達，定義產品數據的應用解釋模型。在數據模型的物理層描述方面，利用XML作為中間文件交換格式。實現面向并行設計和協同制造的虛擬企業各應用系統之間的數據傳遞與解析。該層包含與產品全生命周期過程相關的各種數據庫、知識庫、資源庫和模型庫等。對于異地分布的企業或動態聯盟企業，這里的數據庫通常指的是分布式數據庫。

作為全面支持擴展企業應用的軟件集成平臺和工具集，PLM 系統應用功能的范圍和系統的體系結構都表現的參差不齊。根據對幾種主流PLM 系統和專門從事PLM和CIM相關技術咨詢業務的國際公司(CIMdata公司)的研究報告，我們認為PLM 系統應包括下列核心功能:(1)金生命周期模型管理;(2)電子倉庫/文銷管理;(3) 產品結構與配置管理;(4) 工作流/過程管理; (5)產品零部件分類管理;(6)項目管理; (7)工程變更管理; (8) 協同設計與制造;(9) 瀏覽與圈閱; (10) 系統定制與集成工具。該PLM 系統功能模型如圖1所示。

網絡層:包括Internet /lntranet/extranet.分布式計算標準與協議，如Web/Web Services,CORBA/IIOP等o Web Service，采用面向對象技術包裝數據，通過簡單對象訪間協議SOAP實現基于Web的不同應用的訪問。

事實上，這個訪問過程就是通過遠程調用各種目標系統的不同信息和行為。Web Services及其相關標準協議，包括XML,SOAP, WSDL, UDDf和WSFL等，是Web應用的更高級形式。Web Service，是自包含、自描述和模塊化的應用，可以發布和定位，并通過Web調用。Web Service，一旦部署之后，其他WebServices應用程序可以發現并調用它部署的服務。

轉換層:針對不同用戶對產品數據的使用情況，采用不同建模語言及轉換標準。對于設計合作者《即設計工程師)，通常情況下是使用自己所熟悉的CAD系統進行產品設計，作為設計結果的CAD文件按照STEP標準可以被轉換成STEP格式，并存儲在數據庫中;對于需要對產品數據進行操作的其他設計合作者或設計協作者，需要將STEP文件轉換為XML文件.以便于進行網絡傳輸;實際使用時又需將XML文件轉換為STEP文件，以實現并行設計和協同開發;對于產品客戶或不需要對產品數據進行操作的 設計協作者(如一些產品管理人員)，只需要將STEP文件轉換VRML文件形式，以便使用瀏覽器瀏覽、查閱即可。

工具層:包括統計分析工具、設計創新工具、CAx/DFx 、三維圖襠瀏覽工具和管理信息系統等。統計分析工具包括AHP( 層次分析法)、QFD( 質量功能展開)等;設計創新工具包括TRIZ 或其他專用設計軟件; CAx/ DFx 包括CAD 、CAE 、CAPP、CAM ，DFM 、DFA、DFC 、DFE 等;三維圖擋瀏覽工具一般是在通用瀏覽器中安裝VRML 插件以實現產品三維圖擋的瀏覽;管理信息系統主要包括ERP， SCM 和CRM 等。

用戶層:包括設計合作者、設計協作者和客戶。設計合作者一般是指設計工程師。設計協作者包括制造工程師、質檢工程師、標準化工程師、生產管理人員、采購"銷售·供應人員、技術服務人員等?？蛻粢话惴譃橹覍嵖蛻?、一般客戶和潛在客戶等。

3、PLM系統實現策略及工程應用實例

3.1 PLM系統實現策略

為了滿足廣大中小型制造企業適應在動態聯盟的環境中對產品全生命周期數據管理的需求，協調產品開發進程.充分利用成員企業的軟硬件資源，為產品開發團隊提供異地產品開發的并行設計和協同開發工作環繞， PLM 系統應采用局部自治、全局共享的系統實現策略。

為實現PLM系統軟件的可重構，在系統實現方面采用面向對象技術和組件技術，并參照"Product Data Management Enablers進行系統的模塊化設計。在協同設計可視化方面，可以集成典型的商用系統，如Autovue,ConceptWorks, Alibre Design, Onespace, 3Space Assistants from Template Graphics Software，Solid Views from Solid Concepts 。

為了實現設計信息的自動更新、自動獲取以及產品全生命周期數據管理及過程的自動化，可以采用多仰望技術(Multi - agents)。由于Web/Web Se凹ic曲技術使用了標準的Web 協議(HTTP，SMTP等)和一系列其他的標準協議(XML、SOAP、WSDL，UDDI和WSFL等)而具有良好的跨越網絡防火墻的能力，對于虛擬企業之間應用系統的集成，應采用Web Services技術將各應用系統封裝為Web Services組件，并在Web seRVices服務中心進行注冊， Web servic回請求者使用查找操作到Web services 服務中心搜索服務描述，然后使用服務描述與Web services 提供者進行綁定，可以直接詞用Web serices 提供者部署的服務。

因此，基于J2EE 規范和Web/Web Services 技術的PLM系統體系結構及其解決方案為實現動態聯盟企業的信息集成、過程集成和企業集成提供了堅實的技術支撐;同時也為企業應用集成提供了一種嶄新的集成方法。

3.2 系統實現與應用

根據上述的系統實現策略和提出的PLM系統的體系結構，我們采用Java語言、J2EE技術標準、Tomcat5. 0 , Jbuilder8. 0和SQL Sever2000 等工具開發了一套基于Web 的產品全生命周期數據管理系統，該系統包括系統管理、組織管理、產品結構管理、文檔管理、流程管理和售后服務管理等模塊，該系統目前正在沈陽東方欽業有限公司使用，應用效果良好。

4、結語

本研究針對離散制造業中的中小型企業，在參考當前國內外知名PDM/PLM軟件供應商和研究機構研究成果的基礎上，提出了一種適合并行設計和協同制造的PLM系統體系結構；給出了PLM系統實現策略，采用WEB技術、Java語言和基于J2EE體系系統結構開發了一個基于WEB的面向廣大中小型制造企業的PLM系統;并在試點企業中進行了應用，取得了較好的效果。