1 前言

    隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)多年蓬勃發(fā)展，工業(yè)4.0的新概念橫空出世，大量企業(yè)意識(shí)研發(fā)過(guò)程管理已經(jīng)成為一種競(jìng)爭(zhēng)力，不變革就意味被淘汰，轉(zhuǎn)變思想，引進(jìn)了先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)。2015年中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新、深化企業(yè)管理的發(fā)展新階段。

    PLM（Product Lifecycle Management）是一個(gè)集成的、信息驅(qū)動(dòng)的方法，涵蓋了從設(shè)計(jì)、制造、配置、維護(hù)、服務(wù)到最終報(bào)廢的產(chǎn)品生命周期的所有方面，是當(dāng)前最為流行的產(chǎn)品生命周期管理方法論。PLM系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程管理的支撐性IT系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中各類數(shù)據(jù)進(jìn)行全生命周期的管理，可以有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)更改中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)同步更改，有效支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享，提高產(chǎn)品研發(fā)工作效率。

    PLM在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，在現(xiàn)有企業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上搭建PLM服務(wù)器群集已成為當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)。每一個(gè)企業(yè)都不是從零開始引進(jìn)PLM系統(tǒng)重新部署內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也就意味在企業(yè)需要在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上部署PLM系統(tǒng)。本文對(duì)企業(yè)內(nèi)部PLM系統(tǒng)服務(wù)器群集搭建方案進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2 PLM系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

    PLM系統(tǒng)的基本功能可分為兩個(gè)層次，一是基本的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理功能，二是建立在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之上的應(yīng)用。如下圖所示：

典型PLM系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu) 放大圖片

圖1 典型PLM系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

    數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是建立在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上的，能對(duì)數(shù)量龐大的圖形、文本、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、存檔等操作的一種數(shù)據(jù)管理技術(shù)。為對(duì)種類繁多、數(shù)量巨大的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，PLM系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的功能。

    PLM系統(tǒng)具有對(duì)各類產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理功能，包括文檔管理、圖檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、生命周期與工作流管理、變更管理、項(xiàng)目管理、可視化管理、零部件分類管理、CAD集成、權(quán)限和配置管理、與其他信息系統(tǒng)集成等。

    作為一個(gè)大型應(yīng)用軟件系統(tǒng)，PLM系統(tǒng)必然與企業(yè)內(nèi)其他IT系統(tǒng)和工具軟件進(jìn)行集成。系統(tǒng)集成將不同用途的IT系統(tǒng)和工具有機(jī)聯(lián)結(jié)起來(lái)，可以更加充分的發(fā)揮IT系統(tǒng)的效能。

PLM系統(tǒng)集成功能 放大圖片

圖2 PLM系統(tǒng)集成功能

    PLM系統(tǒng)提供開發(fā)環(huán)境功能，支持客戶化開發(fā)，通過(guò)PLM系統(tǒng)提供的API，可以根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)要求，對(duì)PLM系統(tǒng)進(jìn)行必要的客戶化開發(fā)工作。

    從IT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，PLM系統(tǒng)一般采用C/S結(jié)構(gòu)或B/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和各種應(yīng)用管理程序在服務(wù)器上，客戶端用戶通過(guò)登錄服務(wù)器應(yīng)用PLM系統(tǒng)。PLM系統(tǒng)支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通訊協(xié)議，以支持本地和異地產(chǎn)品研發(fā)工作。

3 PLM系統(tǒng)基本架構(gòu)理論評(píng)估

    PLM系統(tǒng)定位為企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品生命周期平臺(tái)，支持現(xiàn)有應(yīng)用（文檔管理與CAD數(shù)據(jù)管理）外，還要支持產(chǎn)品BOM管理、產(chǎn)品配置變更管理、工藝流程管理、需求管理、項(xiàng)目管理、知識(shí)信息庫(kù)、信息導(dǎo)航、軟件開發(fā)及代碼管理等。意味著PLM服務(wù)器需要具備可擴(kuò)展、高可靠性，具有良好的容錯(cuò)性能，并要考慮企業(yè)未來(lái)5年內(nèi)隨著業(yè)務(wù)的推廣與深入用戶增長(zhǎng)人數(shù)。評(píng)估后的數(shù)據(jù)作為PLM服務(wù)器群集規(guī)模搭建的依據(jù)。

    當(dāng)前行業(yè)上以并發(fā)連接數(shù)和并發(fā)用戶數(shù)評(píng)估PLM系統(tǒng)壓力。并發(fā)連接數(shù)指的是客戶端向服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，并建立了TCP連接。每秒鐘服務(wù)器鏈接的總TCP數(shù)量；并發(fā)用戶數(shù)是在同一時(shí)刻與服務(wù)器進(jìn)行了交互的在線用戶數(shù)量，體現(xiàn)服務(wù)器Web性能。這里以PTC 的PLM為例。PTC的Hardware Sizing Guidelines 文檔中給出Windchill 10.1系統(tǒng)的并發(fā)用戶數(shù)需求計(jì)算方法：

    ●活躍的CAD用戶數(shù)：Y=0.3×W

    ●活躍的非CAD用戶數(shù)：Z=0.2×X

    ●并發(fā)用戶數(shù)：A=3×Y+Z

    其中，Y——活躍的CAD用戶數(shù)；W——所有CAD用戶數(shù)；Z——活躍的非CAD用戶數(shù)； X——系統(tǒng)用戶數(shù)量；A——并發(fā)用戶數(shù)；

    如某企業(yè)PLM用戶人數(shù)為10000進(jìn)行計(jì)算：

    系統(tǒng)用戶數(shù)量X=10000；所有CAD用戶數(shù)W＝1600，其中活躍的非CAD用戶數(shù)Z=3000；

    并發(fā)用戶數(shù)：A = 3×Y+Z=3×0.3×W+0.2×X=3440

    以上計(jì)算是采用PTC PLM基本架構(gòu)的硬件評(píng)估，A>=2000，需要采用雙機(jī)熱備方案。

4 PLM服務(wù)器集群部署方案

    PLM系統(tǒng)一般采用三層體系結(jié)構(gòu)，這樣可以確保系統(tǒng)應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)傳輸更新，以Web瀏覽器作為客戶端訪問入口便于用戶操作使用，三層架構(gòu)支持動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，提高系統(tǒng)可靠性，便于硬件更改管理。

    客戶端：用戶創(chuàng)建、讀取或更新數(shù)據(jù)的圖形界面。

    服務(wù)器端：基于業(yè)務(wù)邏輯的進(jìn)程數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)庫(kù)端：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與維護(hù)。

    考慮企業(yè)PLM系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能停機(jī)，需要采用群集（雙機(jī)熱備）部署方案，采用兩臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器+磁盤陣列柜，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)故障轉(zhuǎn)移群集，以證企業(yè)服務(wù)不中斷，當(dāng)提供服務(wù)器的Master主機(jī)宕機(jī)或因其他原因不能連接時(shí)，Slave備份會(huì)及時(shí)在線接替服務(wù)，客戶端不會(huì)察覺到服務(wù)中斷。

PLM服務(wù)器集群部署方案 放大圖片

圖3 PLM服務(wù)器集群部署方案

    負(fù)載均衡器：具有負(fù)載均衡、應(yīng)用交換、會(huì)話交換、狀態(tài)監(jiān)控、智能網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換、通用持續(xù)性、響應(yīng)錯(cuò)誤處理、IPv6網(wǎng)關(guān)、高級(jí)路由、智能端口鏡像、SSL加速、智能HTTP壓縮、TCP優(yōu)化、內(nèi)容緩沖、內(nèi)容轉(zhuǎn)換、連接加速、高速緩存、Cookie加密、選擇性內(nèi)容加密、應(yīng)用攻擊過(guò)濾、拒絕服務(wù)(DoS)攻擊和SYN Flood保護(hù)、防火墻包過(guò)濾、包消毒等功能。

    Master/Slave服務(wù)器：使用2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器群集實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，安裝PLM前端應(yīng)用，支撐大量并發(fā)請(qǐng)求，如并發(fā)請(qǐng)求量過(guò)大，可增加多臺(tái)Slave服務(wù)器。

    可視化工作站：對(duì)MCAD和ECAD進(jìn)行可視化發(fā)布。

    中間發(fā)布器：PLM系統(tǒng)與企業(yè)內(nèi)其他系統(tǒng)之間存在信息傳遞，先將PLM數(shù)據(jù)發(fā)布至中間發(fā)布器，再通過(guò)中間發(fā)布器與企業(yè)內(nèi)部其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

    SAN（Storage Area Network，存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)）將存儲(chǔ)設(shè)備、連接設(shè)備和接口集成在一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)。SAN本身就是一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)，SAN網(wǎng)絡(luò)與LAN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)相隔離，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流不會(huì)占用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬。

    DB服務(wù)器：安裝Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，搭建Oracle RAC。這里DB服務(wù)器采用采用雙機(jī)群集方式，保障在大數(shù)據(jù)量訪問和存儲(chǔ)過(guò)程中數(shù)據(jù)層的高可靠性能，如果不采用這種配置方式，當(dāng)DB Server1出現(xiàn)宕機(jī)或損壞時(shí)，PLM系統(tǒng)平臺(tái)則需要在手動(dòng)修復(fù)和恢復(fù)后方可繼續(xù)使用，期間用戶將無(wú)法在平臺(tái)上工作直至數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)。

    磁盤陣列柜：企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)FC交換設(shè)備加入SAN網(wǎng)絡(luò)。

5 總結(jié)

    企業(yè)在沒有采用PLM系統(tǒng)之前，往往使用多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理不同種類的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，如以CAD系統(tǒng)為基礎(chǔ)的文檔圖紙管理系統(tǒng)、BOM管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)分散在多個(gè)系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)間難以同步，數(shù)據(jù)更改難以管理，容易出現(xiàn)修改了BOM但沒有修改圖紙等問題；同時(shí)存在多個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)系統(tǒng)入口，難以被研發(fā)工程師掌握和使用。

    PLM系統(tǒng)部署需要因地制宜，針對(duì)每一個(gè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境單獨(dú)建設(shè)。PLM系統(tǒng)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理理論的支撐性IT系統(tǒng)，除了部署系統(tǒng)本身，還需要掌握現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理方法。PLM系統(tǒng)蘊(yùn)含了先進(jìn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理思想、原理和方法，采用PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面都會(huì)取得巨大收益。