1 前言

    隨著中國經濟持續(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)意識研發(fā)過程管理已經成為一種競爭力，不變革就意味被淘汰，轉變思想，引進了先進的產品研發(fā)技術。2015年中國已經進入產品研發(fā)創(chuàng)新、深化企業(yè)管理的發(fā)展新階段。

    PLM（Product Lifecycle Management）是一個集成的、信息驅動的方法，涵蓋了從設計、制造、配置、維護、服務到最終報廢的產品生命周期的所有方面，是當前最為流行的產品生命周期管理方法論。PLM系統(tǒng)是產品研發(fā)過程管理的支撐性IT系統(tǒng)，對產品研發(fā)過程中各類數(shù)據(jù)進行全生命周期的管理，可以有效實現(xiàn)設計更改中的產品數(shù)據(jù)同步更改，有效支持產品設計過程中的產品數(shù)據(jù)共享，提高產品研發(fā)工作效率。

    PLM在國內發(fā)展迅速，在現(xiàn)有企業(yè)網絡基礎上搭建PLM服務器群集已成為當今發(fā)展趨勢。每一個企業(yè)都不是從零開始引進PLM系統(tǒng)重新部署內部網絡，也就意味在企業(yè)需要在現(xiàn)有網絡的基礎上部署PLM系統(tǒng)。本文對企業(yè)內部PLM系統(tǒng)服務器群集搭建方案進行重點研究。

2 PLM系統(tǒng)的功能結構

    PLM系統(tǒng)的基本功能可分為兩個層次，一是基本的數(shù)據(jù)倉庫管理功能，二是建立在數(shù)據(jù)倉庫之上的應用。如下圖所示：

典型PLM系統(tǒng)功能結構 放大圖片

圖1 典型PLM系統(tǒng)功能結構

    數(shù)據(jù)倉庫是建立在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上的，能對數(shù)量龐大的圖形、文本、結構化數(shù)據(jù)等各種數(shù)據(jù)進行分類、存檔等操作的一種數(shù)據(jù)管理技術。為對種類繁多、數(shù)量巨大的產品數(shù)據(jù)進行管理，PLM系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)倉庫的功能。

    PLM系統(tǒng)具有對各類產品數(shù)據(jù)的管理功能，包括文檔管理、圖檔管理、產品結構管理、生命周期與工作流管理、變更管理、項目管理、可視化管理、零部件分類管理、CAD集成、權限和配置管理、與其他信息系統(tǒng)集成等。

    作為一個大型應用軟件系統(tǒng)，PLM系統(tǒng)必然與企業(yè)內其他IT系統(tǒng)和工具軟件進行集成。系統(tǒng)集成將不同用途的IT系統(tǒng)和工具有機聯(lián)結起來，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PLM系統(tǒng)提供的API，可以根據(jù)企業(yè)產品研發(fā)和產品數(shù)據(jù)管理業(yè)務要求，對PLM系統(tǒng)進行必要的客戶化開發(fā)工作。

    從IT系統(tǒng)結構來看，PLM系統(tǒng)一般采用C/S結構或B/S結構，數(shù)據(jù)倉庫和各種應用管理程序在服務器上，客戶端用戶通過登錄服務器應用PLM系統(tǒng)。PLM系統(tǒng)支持局域網和廣域網通訊協(xié)議，以支持本地和異地產品研發(fā)工作。

3 PLM系統(tǒng)基本架構理論評估

    PLM系統(tǒng)定位為企業(yè)級的產品生命周期平臺，支持現(xiàn)有應用（文檔管理與CAD數(shù)據(jù)管理）外，還要支持產品BOM管理、產品配置變更管理、工藝流程管理、需求管理、項目管理、知識信息庫、信息導航、軟件開發(fā)及代碼管理等。意味著PLM服務器需要具備可擴展、高可靠性，具有良好的容錯性能，并要考慮企業(yè)未來5年內隨著業(yè)務的推廣與深入用戶增長人數(shù)。評估后的數(shù)據(jù)作為PLM服務器群集規(guī)模搭建的依據(jù)。

    當前行業(yè)上以并發(fā)連接數(shù)和并發(fā)用戶數(shù)評估PLM系統(tǒng)壓力。并發(fā)連接數(shù)指的是客戶端向服務器發(fā)起請求，并建立了TCP連接。每秒鐘服務器鏈接的總TCP數(shù)量；并發(fā)用戶數(shù)是在同一時刻與服務器進行了交互的在線用戶數(shù)量，體現(xiàn)服務器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進行計算：

    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

    以上計算是采用PTC PLM基本架構的硬件評估，A>=2000，需要采用雙機熱備方案。

4 PLM服務器集群部署方案

    PLM系統(tǒng)一般采用三層體系結構，這樣可以確保系統(tǒng)應用程序動態(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，三層架構支持動態(tài)負載平衡，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。

    服務器端：基于業(yè)務邏輯的進程數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)庫端：數(shù)據(jù)存儲與維護。

    考慮企業(yè)PLM系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能停機，需要采用群集（雙機熱備）部署方案，采用兩臺或多臺服務器+磁盤陣列柜，構成數(shù)據(jù)庫故障轉移群集，以證企業(yè)服務不中斷，當提供服務器的Master主機宕機或因其他原因不能連接時，Slave備份會及時在線接替服務，客戶端不會察覺到服務中斷。

PLM服務器集群部署方案 放大圖片

圖3 PLM服務器集群部署方案

    負載均衡器：具有負載均衡、應用交換、會話交換、狀態(tài)監(jiān)控、智能網絡地址轉換、通用持續(xù)性、響應錯誤處理、IPv6網關、高級路由、智能端口鏡像、SSL加速、智能HTTP壓縮、TCP優(yōu)化、內容緩沖、內容轉換、連接加速、高速緩存、Cookie加密、選擇性內容加密、應用攻擊過濾、拒絕服務(DoS)攻擊和SYN Flood保護、防火墻包過濾、包消毒等功能。

    Master/Slave服務器：使用2臺應用服務器群集實現(xiàn)負載均衡，安裝PLM前端應用，支撐大量并發(fā)請求，如并發(fā)請求量過大，可增加多臺Slave服務器。

    可視化工作站：對MCAD和ECAD進行可視化發(fā)布。

    中間發(fā)布器：PLM系統(tǒng)與企業(yè)內其他系統(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，再通過中間發(fā)布器與企業(yè)內部其他系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

    SAN（Storage Area Network，存儲局域網絡）將存儲設備、連接設備和接口集成在一個高速網絡中的技術。SAN本身就是一個存儲網絡，承擔了數(shù)據(jù)存儲任務，SAN網絡與LAN業(yè)務網絡相隔離，存儲數(shù)據(jù)流不會占用業(yè)務網絡帶寬。

    DB服務器：安裝Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，搭建Oracle RAC。這里DB服務器采用采用雙機群集方式，保障在大數(shù)據(jù)量訪問和存儲過程中數(shù)據(jù)層的高可靠性能，如果不采用這種配置方式，當DB Server1出現(xiàn)宕機或損壞時，PLM系統(tǒng)平臺則需要在手動修復和恢復后方可繼續(xù)使用，期間用戶將無法在平臺上工作直至數(shù)據(jù)庫恢復。

    磁盤陣列柜：企業(yè)級數(shù)據(jù)存儲設備，通過FC交換設備加入SAN網絡。

5 總結

    企業(yè)在沒有采用PLM系統(tǒng)之前，往往使用多個計算機系統(tǒng)管理不同種類的產品數(shù)據(jù)，如以CAD系統(tǒng)為基礎的文檔圖紙管理系統(tǒng)、BOM管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)。產品數(shù)據(jù)分散在多個系統(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；同時存在多個產品數(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，針對每一個企業(yè)內部網絡運行環(huán)境單獨建設。PLM系統(tǒng)是產品數(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)產品數(shù)據(jù)的管理方法。PLM系統(tǒng)蘊含了先進的產品數(shù)據(jù)管理思想、原理和方法，采用PLM系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)關聯(lián)，企業(yè)在產品研發(fā)和產品數(shù)據(jù)管理方面都會取得巨大收益。