基于SmarTeam的企业信息集成系统应用分析

　　0 引言

　　企业推广应用信息技术，开发利用信息资源，目的是提高企业的经济效益和增强竞争能力。企业内部各部门按各自应用的需要建立了各种信息系统，如计算机辅助设计CAD ( Computer Aided Design)、产品数据管理PDM ( Product Data Management )、计算机辅助工艺规划CAPP ( Computer Aided Process Planning)、企业资源计划ERP(Enterprise Resources Planning)等，但信息系统之间不能实现有效的信息共享，出现所谓的“信息孤岛”现象，降低了信息化应有的效率。企业要进一步提升响应速度与整体竞争能力，只有加快信息在企业中的流动，因此系统集成技术便成为企业信息化道路上一个核心问题。目前，集成技术的研究大多属于单一地分析两系统的集成，如PDM与CAD , PDM与CAPP , PDM与E RP之间的系统集成，缺乏以企业的运作流程为基础，将各部门的信息系统整合在一起的集成研究。

　　厦门某电器设备公司的主要产品是设计和销售开关柜，其在工程设计部门中采用AutoCAD二维和SolidWorks三维设计软件，在工艺设计部门采用TH一CAPP智能工艺设计管理平台，其他部门均是以OA办公软件为主要操作平台。在实施信息系统集成之前，销售部、项日管理部、工程部、生产计划部、工艺设计部以及组装车间部门间的信息传递主要通过纸质文件传递、邮件传递和人为沟通，不仅工作量大、传递速度慢而且准确性低，企业运作流程效率低。为了提高信息共享的程度和企业的效率，该公司先后于2005年和2007年开始实施PDM产品数据管理系统和ERP企业资源计划系统，综合考虑了系统集成开发技术和经济性方面，分别采用了SmarTeam和SAP R3系统，建立了基于SmarTeam的企业信息集成系统。实践证明，实施新的信息系统后，企业原有的运作流程发生了变化，各部门间的信息传递都建立在同一数据源基础上，工作量减少、传递速度快且准确性高，公司的效率得到了很大的提高。本文即以该公司的运作流程为例，提出基于SmarTeam的企业信息集成系统的框架，并从系统集成技术的角度出发，分析SmarTeam与CAD , CAPP以及SAP R3系统间的集成接口和方法，并进一步展望未来企业在广域网上的信息集成系统和集成技术的发展趋势。

　　1 基于SmarTeam的企业信息系统集成框架

　　图1是基于SmarTeam的企业信息集成系统的框架。设计人员在CAD系统中进行产品设计，产品数据存入PDM系统进行管理;工艺设计人员通过PDM调用信息后，通过CAPP系统进行工艺卜片编制等工艺设计，并将结果信息存入PDM ; PDM将工程物料清单BOM ( Bill of Material )、工艺BOM,物料主数据等信息传递给ERP系统，由ERP对制造资源的相关数据(库存信息、成本信息、制造BOM等)进行管理。其中PDM可视为是一个企业信息集成框架(Framework)的枢纽，各种应用程序诸如CAD , CAPP , ERP , EDA , OA等通过各种方式与PDM集成，使得分布在企业各个部门各个应用中的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组。

图1基于SmarTeam的企业信息集成系统的框架

Fig.1 Framework for the enterprise information integrated system based on SmarTeam

　　PDM是管理所有与产品相关的信息和过程的技术，包括零部件信息、结构配置文件、CAD文档、审批信息、工作流程、信息的审批和发放、工程更改跟踪等。目前国内外已有多个PDM产品，如Metaphase , Winchill , Product Manager , SmarTeam , IntePDM等。其中SmarTeam具有开放性较好、二次开发功能较强的特点，成为很多国内制造型企业的优先选择对象。SmarTeam完全为Windows环境和Java平台而设计，充分利用了对COM(Component Object Model，组件对象模型)，DCOM(Distrib-uteri COM，分布式组件对象模型)，OLE(Object Linking&Embedding，对象连接与嵌入)，ActiveX和ODMA(Open Document Management Application Programming Interface，开放式资料管理应用编程接口)等技术的支持，给用户提供了强大的二次开发接口其提供的集成模块，能同基于OLE的Window软件进行紧密的集成;其自身的C/S体系结构，支持当前各种关系型数据库如(Oracle , Microsoft SQL server等;其基于文件夹的文档管理模式可以方便地实现属性的映射;其支持多格式文档的内嵌浏览器方便用户能在SmarTeam环境中直接浏览文件内容。

　　2 CAD与SmarTeam的集成

　　2.1 CAD与SmarTeam系统的功能集成框架

　　CAD系统产生的所有设计文件信息、设计数据、产品模型和其他技术文档在以往的企业系统中均放在Access2000数据库进行管理，不仅安全性差，而且查看和统一管理很不方便。而SmarTeam采用的COM/API(Application Programming Interface应用编程接口)技术，可与多CAD系统(如Solidworks、CAXA、CATIA、AutoCAD)实现嵌入式无缝集成，对上述信息进行高效的结构化管理。CAD与SmarTeam系统的功能集成框架如图2所示，客户端的产品设计信息文件与SmarTeam系统的集成功能模块主要包括:保存模块、检入模块、检出模块和发布模块等。当用户完成CAD设计文档后，调用保存功能模块将文档保存到SmarTeam数据库中，此时文档处于"New"版本状态，仍可编辑。为了保证信息的安全性，用户进一步调用检入功能模块将文档检入到SmarTeam的电子仓库中，此时文档处于“Checked”版本状态，未经检出除系统管理员外其他用户无权更改。如果设计内容需要编辑修改，则调用检出功能模块，将文档检出到相应的外部应用程序中进行再编辑。最后产品设计通过审核后，则可调用发布功能模块将文档发布，此时文档处于“Released”状态。

　　2.2 CAD与SmarTeam的集成接口及数据结构

　　CAD与SmarTeam间的集成要用到COM组件技术。COM是广泛使用的组件软件，使应用程序间能够进行通信。CAD设计平台可分为两种，一种是CAD系统本身提供了(COM接口，如AutoCAD的ACAD。 TLB;另一种是基于COM组件技术的软件系统，如CAXA , Solidworks , CATIA等。CAD与SmarTeam的集成模式有应用封装、接口交换和紧密集成三种。综合考虑使用性、开发技术要求、维护等方面，通常采用接口交换集成模式。首先需将进行集成的两系统的COM对象库加载到集成接口程序中，如AutoCAD中的ACAD。 TLB , Solidworks中的API , CAXA中的IronCAD 7. 0 Object Lihrary , IronCAD Attribute 1. 0 Tupe Library以及SmarTeam系统的SmApplic Library , SmRecList Library ,SmCadInterfaceLih Library和SmGUISrv Library等。然后在集成接口程序中根据功能模块直接调用这些COM对象库中的类和函数，如CAXA中的Pale和Shape类，SmarTeam中的Save , CheckIn , Checkout和Approve函数，等等。此外在进行2. 1所述各集成功能模块开发前，均需先创建SmarTeam引擎(SmApplic与SmEngine)和SmarTeam进程(ISmSession )，然后才创建各个项日对象和功能模块开发，进而实现两个系统信息、功能和过程的集成。

　　SmarTeam数据结构可为不同的产品设计环境定制不同的数据库模板，具有特定的数据结构。以与Solidworks集成为例，首先需修改SmarTeam系统的SmartDB数据库的数据结构，在超类Documents下增加一个Solidworks类，在其下增加Solid Part , Solid Assembly和Solid Drawing三个子类并进行属性定义;接着利用SmarTeam的Integration Tool Setup,增加一个Solidworks集成，并将上述的三个子类添加到Supproted component types下，再进行其他属性定义，这样即可获得一个符合Solidworks实际设计系统的数据库。

　　2.3 CAD零部件关系与SmarTeam的产品结构

　　产品实体的零部件关系、零件的属性、图纸的标题栏与材料明细栏在CAD设计时已确定，如何确保这些信息能与SmarTeam中的产品结构关系、产品属性相一致是系统信息集成的关键。定义产品结构是根据企业的管理模式和产品零部件关系，构造产品结构树。针对产品结构关系，首先构造一个获得CAD零部件装配关系的递归函数Save Component以供接口程序调用，然后利用SmarTeam API的OdmaSave保存函数、TreeLinks增加树链接函数建立相应的产品结构树。而对于AutoCAD的装配图，其零部件间的关系体现在材料明细栏中，则需通过二次开发的方法映射到SmarTeam系统中建立相应的产品结构。针对零件的属性、图纸的标题栏等，均可以通过直接映射或简单二次开发工具实现与SmarTeam中类属性的一一对应甚至是双向映射。如图3中的a)和b)分别是厦门某电气设备公司的开关柜产品在SmarTeam系统中的文档结构图和产品结构图。

　　图2 CAD与SmarTeam系统的功能集成框架

　　Fig.2 Integrated function framework between CAD and SmarTeam system

图3 Smar丁eam系统中的文档结构图和产品结构图

　　Fig.3 Documentation structure and product structure in SmarTeam system

　　3 CAPP与SmarTeam的集成

　　CAPP系统与SmarTeam系统的集成日标是:工艺设计人员先从SmarTeam系统获得产品结构、工程BOM,设计图纸、零件属性等各种信息，然后利用CAPP系统进行工艺规程的编制(包括生成工艺BOM、排定工艺路线、统计工时定额、编制与审核工艺文件、生成工艺信息汇总文件等)，最后将工艺信息汇总等文件保存到SmarTeam服务器上实施变更管理和版本生效控制机制。项日管理者可以通过设制产品项日管理规则，利用SmarTeam的工作流程管理进行工艺设计过程管理。

　　CAPP与SmarTeam系统之间的信息集成要求是双向交换的，鉴于SmarTeam系统支持Java技术并提供了API编程接口，可采用不涉及底层数据结构的中间文件(XML格式)接口交换方式进行集成。CAPP通过内嵌的集成菜单执行批处理文件，调用SmarTeam服务器端COM/ API功能函数进行功能开发，而信息属性的对应关系可以采用配置文件的方式解决。这种方法日前常用的形式是利用Web Services，通过一系列标准和协议来实现程序间的动态连接:CAPP和SmarTeam系统用Facade模式将各自的底层接口封装成Web Service，以Web Service为平台，以SOAP ( Simple Object Access Protocol,简单对象存取协议)进行通信;二者互为Web Service的客户端和服务器端，互相调用所需要的API接口;两个系统之间交换的数据全部封装成XML格式，通过各自的数据交换封装接口进行XML格式和内部数据格式的互相转换。图4描述了CAPP与SmarTeam的集成接口。

图4 CAPP与SmarTeam的集成接口

Fig.4 Integrated interface of CAPP and SmarTeam

　　4 SAP R3与SmarTeam的集成

　　随着Internet时代的到来，ERP的管理领域早已超出了企业内部资源计划与管理的范畴，已经步入了电子商务环境下企业间协同管理的阶段，并将最终导致面向全球化生产体系的新一代ERP系统的出现和发展。SAP R3(以下简称SAP)是一个基于客户/服务机构和开放系统的、集成的典型的企业资源计划系统。由SAP NetWeaver驱动的mySAP，日的就是为了将企业的业务流程通过Internet真正实时地整合，并将ERP环境系统打一展为一个真正意义上的协作环境。随着系统的开发和功能的扩大，SAP和PDM的数据对象和功能出现重叠(如物料清单、零件分类、组件信息、配置管理、业务流程、产品结构等)，因此需要进行系统集成实现产品数据及相关信息的同步和共享，这对优化设计、制造生产和管理过程来说是至关重要的。这里就针对SAP和SmarTeam间的集成进行讨论。

　　4.1 SAP与SmarTeam的集成内容

　　SAP与SmarTeam的集成可分为数据集成和流程集成，数据集成即是将SmarTeam中的物料主数据Master Data、工程设计清单Engineering BOM或计划清单Planning BOM等信息实时自动传递到SAP,形成初步的生产清单Manufacturing BOM;流程集成则是SmarTeam产生工程变更时会自动激活相应的流程并传递给SAP来完成后续变更。

　　4.2 SAP与SmarTeam的集成模式

　　SAP与SmarTeam的集成模式日前有以下5种:

　　1)统一数据模型的模式。这种模式是基于SAP与SmarTeam皆为关系型数据库系统，或者使二者数据库的数据模型统一，通过各自开发的数据库访问工具对对方数据库进行访问;或者是建立统一的数据库，即建立一致的标准化产品结构和配置管理，两个系统直接对统一数据库的数据进行操作。这种模式对集成技术的要求较高。

　　2)中间文件(XML格式)的接口交换模式。即SAP与SmarTeam先建立起统一的数据结构或文件接日标准，通过各自开发的脚本对传输数据按标准进行整理，定时调度侦听程序处理中间表或中间文件里的数据。这种方法的同步性受到限制，解决方案是在SmarTeam中开发一个数据同步服务器Gateway，利用SAP DOOM Component Connector等技术把产品数据的变化(如工程变更等)同步地传输到SAP中，实现两个系统数据的同步无缝集成。目前这种集成技术发展越来越快，应用也比较广泛。

　　3)应用系统的封装模式。即把对象的属性和操作方法同时封装在所定义的对象中，当程序设计改变一个对象类型的数据结构内部表达时，不必改变在该对象类型上工作的任何程序。封装系统可以满足以文件形式生成的所有数据的应用系统的集成需求，但集成技术难度较大。OMG ( Object Management Group，对象管理组织)日前正为制造业制定一个规范，即PDM使能部件(PDM Enahler )。使能部件指的是实现或者支持一种特定的抽象处理过程的物理实体，通过提供共享产品数据的灵活方式来增强产品开发的效率。PDM使能部件规范完成之后，可以增强PDM产品的可打一展性，增强其与ERP系统或者制造业其他应用系统的集成能力，遵循该规范的PDM应用系统能够管理ERP系统或者其他系统的数据。同时，该规范定义的统一的对象界面方便CAD , CAPP等调用相关服务而不必关注对应的具体产品，从而极大地方便系统的集成。

　　4)互操作级系统集成模式。即直接利用SmarTeam(或SAP)自身提供的S - C(服务器一客户端)通讯机制来接收到来自SAP(或SmarTeam)的操作指令。此时SmarTeam(或SAP)相当于对方系统的一个普通客户端，通过脚本程序和接日函数向本系统传递生成业务数据的参数，类似于在本系统客户端创建一个业务数据。但由于SAP与SmarTeam隶属不同的厂商，这种集成实现起来比较困难。

　　5)B API(Busiss Application Programming Interface，业务应用程序接口模式。BAPI是外程序访问SAP内部数据和程序的标准方式，在SAP中以Function Module方式实现。SmarTeam可通过以下方式访问BAPI:一种是通过面向对象的方法调用BAPI;另一种是通过RFC(Remote Function Galls，远程过程调用)接口协议直接访问BAPI下层的Function Module。另外通过借助于BAPI ,用户还可以通过浏览器、Exchange电子邮件来使用SAP系统。

　　5 结语

　　在制造型企业信息化过程中，如何保证产品数据的有效性、完整性、唯一性、最新性及共享性，是集成系统的核心问题。基于SmarTeam的企业信息集成系统的核心即是建立企业级的单源产品数据库，就是把产品相关所有数据(从市场开发到设计、制造、销售，一直到服务整个产品生命周期的数据)放入统一数据库中，供各业务部门使用，达到数据共享的日的。日前，基于SmarTeam的企业信息集成系统已经在多个制造型企业中成功实施。实践证明，通过选择合适的信息平台和集成开发技术，基于SmarTeam的信息集成系统使得企业运作流程更科学，企业的效率得到显著提高。

　　随着Internet的不断发展，信息系统的发展趋势是网络化，面向Weh服务的信息系统也是基于SmarTeam的企业信息集成系统的发展趋势和方向。系统集成采用XML Weh Service的方式，即直接采用广域网上的高层协议，企业只需要在内部Weh服务器上部署用于集成的Weh Service接口，而集成过程则通过信息系统之间互相调用Weh Service完成。这种集成技术避免了因异构系统的不一致性带来的集成开发问题，非常适合未来企业在广域网环境下的集成，实现信息共享。

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