并行工程理论与实践答辩

1、并行工程理论与实践熊光楞张和明范文慧清华大学自动化系二。&年十二月第八章并行工程集成框架第八章并行工程集成框架8.1并行工程对集成框架的需求分析8.2并行工程集成框架的结构与特点8.3 CORBA技术规范8.4 并行工程集成框架实例-CEIF?¥台，工具软件与集成框架呼台:一般来说，各种计算机资源、操作一般来说各种计算机资源操作系统、网络、数据库管理系统被统称为平台0工具软件:基于这些平台上实现某一特定任务的软件被称为工具软件。戈成框架:各工具集成软件或更高层集成的软件被统称为集成框架(Framework。联行工程对集成框架的需求并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：与

2、!，以信息集成为基础实现产品开发过程的第一以信息集成为基础实现产品开发过程的集成；二,复杂产品开发所涉及领域之间的集成；第二复杂产品开发所涉及领域之间的集成嚼!三，并行工程对产品生命周期提出的要求。由息集成-过程集成最近二、三十年，随着计算机技术的应用，在制造业中出现了许多自动化系统，如CNC,制造业中出现了许多自动化系统如FMS,CAD/CAPP/CAM,MRPII,PDM等。个品生命周期中的自动化系统2000BPRSC（供应链企业集成（年AM:VE/VMERP并行工程:IPT,DPR,PDM,DFX过程集成1990信息集成综合自动化CIMS1980CAPP/PPC三维CADCAD/CAPP

3、/CAM自动化孤岛MRPIIFMS机器人CAPPCAMCAE报价系统有限元分析MRPIPPC立体仓库加工中心市场需求概念设计初步设计详细设计工艺设计生产计划生产销售维护1970二维CADNC（产品生命周期幻IMS解决了企业自动化孤岛”中的信息集成问题，包括市场分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规划、加工制造、市场销售等企业活动的信息集成。CE是以CIMS信息集成技术为基础；幻E是并行地设计产品及其相关过程的系统化方法，在设计过程中考虑产品的可制造性、可装配性、可测试性，以减少设计过程中不必要的返工，力争产品设计开发一次成功；成功幻E通过组成多学科小组（teamwork,实现设计过程的集成，将

4、串行的过程并行起来,以及由CAx/DFx技术支持并行工程的实施。8.1并行工程对集成框架的需求分析概念设计详细设计过程设计原型制造及测试生产制造修改反馈频繁（a用行开发流程概念设计对结构和功能的减（b并行开发流程详细设计产品结构、配置、功能、规范改进意见几何、特征、可加工性、经济性、评估意见少反馈次过程设计原型制造及测试生产制造精度工艺过程、NC程序、装夹方案定位装夹、可行性评估意见数从传统的申行产品开发流程转变成集成的、并行的产品开发过程。并行过程不仅是活动的并发更主要的是下游过程在产品开发早期参与设计过程另个方面则是缩短的产品开发时间产品生命周期活动的并发，更主要的是下游过程在产品开发早期

5、参与设计过程；另一个方面则是过程的精减，使信息流动与共享的效率更高。8.1并行工程对集成框架的需求分析印行工程特点：产品开发过程重组从传统的申行产品开发流程转变成集成的队、并行的产品开发过程。并行过程不仅是活动的并发更主要的是下游过程在产品开发动的并发，更主要的是下游过程在产品开发早期参与设计过程；另一个方面则是过程的«j并行工程对集成框架的需求分析cA精减，使信息流动与共享的效率更高并行二程对集成框架的需求并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：第二，复杂产品开发涉及多领域之间的集成;第.二7井仃工程对尸”品生命周期提出的要求嘲纪M34UPopIk8.1并行工程对集成框架的需求

6、分析0A企业枢架共性中件脚络.数JR库计算机，操作系统2fUI-ni8.1并行工程对集成框架的需求分析多领域系统组成- 弹总体分系统- 结构分系统- 电子分系统（SPAA）- 以计划调度为主要功能的院、所两级结合的项目管理分系统- 具有先进调度、管理、监控功能的结构件数控加工制造分系统- 支撑分系统：以分布式网络、数据库、集成框架为基础的，具有C/S及B/S结构、开放式的支持团队工作的信息与过程管理分系统2011-01-018.1并行工程对集成框架的需求分析某电子产品对象描述号理线信处系多路接受机.自适应DBF多路接受机琮合冠显控系统动系统主控计算机2011-04-04HA并行工程对集成框架的

7、需求分析QA某电子产品并行开发过程IC1'8.1并行工程对集成框架的需求分析联行工程对集成框架的需求并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：与!，以信息集成为基础实现产品开发过程的第一以信息集成为基础实现产品开发过程的集成；二,复杂产品开发所涉及领域之间的集成；第二复杂产品开发所涉及领域之间的集成嚼!三，并行工程对产品生命周期提出的要求。8.1 并行工程对集成框架的需求分析PDM:ProductDataManagement1995年2月，CIMdata总裁EdMiller对PDM定义如下：PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术；T产品相关白所有信息，包括零部件

8、信息、结构配置、文件、CAD文档、审批信息等；置文件CAD文档审批信息等T产品相关白所有过程，包括过程的定义与监控。cPDM:collaborativeProductDefinitionManagementpPDm主要是指虚拟企业范围内贯穿产品定义全生命周期的协同产品定义管理；pPDm是基于成功实践的各种技术发展起来的，这些技术包括产品数据管理、协作、可视化、协作产品商务、企业级应用集成、组件供应商管理等等；pPDm可以使企业在不断发展的电子商务世界中，充分开以使企业在不断发展的电子商务世中充分发扩展企业的创新能力、对市场迅速做出反应，从而把创新性和高利润的产品推向市场。?cPDM:PDMPD

9、企业范围内cPDm扩展企业，强调协同产品研发领域产品定义全生命周期8.2 并行工程集成框架的结构与特点小行工程集成系统的组成并行工程集成系统的体系结构由七层结构组成，分别为:计算机及操作系统层；网络数据库层共性中件层（如JAVAROSE等据库层;共性中件层（如JAVA,ROSE等;企业框架;领域框架;应用支撑软件；用户层。8.3 并行工程集成框架的结构与特点联行工程集成系统体系结构应用（用户领域集成环境（领域框架应用支撑软件并行工程集成框架网络数据库共性中件支撑分系统网络、数据库计算机、操作系统并行程集成框架的定义我们认为集成框架是联行工程集成框架的定义：使企业内各类应用进行信息集成、功能集成

10、和过程集成的软件系统。集成框架系统是一个软件系统，它提供一种即插即用的软总线环境，能够集成已有的传统应用软件,并能够支持多厂商、多平台、异构网络和不同的操作系统。并行程集成框架括下几个层次联行工程集成Ig架包括以下：戈成框架环境层系统平台层皿用系统层作业活动层联行工程集成框架应用系统的层次结构经营管理产品开发制造过程企业活动层管理信息CAD/CAMPDM过程管理应用系统层系统系统系统程管系统集成接口与系统平台系统平台层面向对象集成框架环境层客户/服务器技术技术8.2并行工程集成框架的结构与特点管理与监控仿真与优化DFASTEP分析BPR协同工作环境CAFDCAPPMPS微波CADQFD质量管理

11、CADCAECAMZCAEEDACATCAD计算应用支撑软件层制造机械框架（PDM电子框架弹总体框架管理框架设计并行工程集成框架层并行工程集成框架（企业框架并行工程集成框架（企业框架计算机和操作系统层网络和数据库层网络和数据库计算机和网络（UNIX,Windows8.2并行工程集成框架的结构与特点管理信息CAD/CAMPDM过程管理经营管理产品开发制造过程企业活动层应用系统层集成接口与系统平台系统系统系统系统系统平台层辣成框架环境层集成框架环境层提供以面向对象技术集成框架环境层客户/服务器技术系统集成的技术规范和标准，以支持异构环境和系统的集成与互联。它是整个集成框架实现的技术基础和环境集成框

12、架支撑环境是架实现的技术基础和环境。集成框架支撑环境是面向对象的处理服务层，其目的是将通用对象服务从多种语言的运行环境中独立出来封装并集成到系统中语言的运行环境中独立出来，封装并集成到系统中，以实现异构部件的集成和互操作。戈成框架环境层的重要支撑技术就是客户机/服务器技术和面向对象技术，二者的结合就形成了分布式对象技术。8.2并行工程集成框架的结构与特点段成框架环境层的重要支撑技术方布式对象技术始于90年代初，目前已经发展成为分布异构环境下建立应用系统集成框架和标准构件的核心技术，已经在企业集成、集成化的分布式环境管理、软件构件技术等方面发挥重要作用。恢现应用系统集成和即插即用的一个关键是系统

13、集成标准规范和相应的支持软件。-目前,几种流行的分布式对象标准和具体化模型及其支持环境主要有：对象管理组织OMG(ObjectMangementGroup的CORBA(CommonObjectRequestBrokerArcMtechture、Microsoft公司的OLE/COM、DEC公司的ObjectBroker、旧M公司的SOM(SystemObjBkSObjectModel及DSOM(DistributedSOM等。其中CORBA已成为集成框架的主流标准规范。为集成框架的主流标准规范8.2 并行工程集成框架的结构与特点CAD/CAM经营管理产品开发制造过程企业活动层集成接口与系统平台

14、管理信息系统C/C系统PDM系统过程管理系统应用系统层系统平台层?面向对象技术集成框架环境层客户/服务器技术系统平台层系统平台层基于集成框架环境层所提供的技术支持，提供软硬件支撑平台和集成软件接口，建立各分系统之间信息集成与共享、过程集成和生命周期数据管理的软总线，使各应用工具按照面向对象的思想能够方便地即插即用。戈成框架环境层中的技术规范与标准是系统平台层的软总线实现的基础的用系统层皿用系统层按照企业集成框架的国际标准，提供基于软总线的应用系统，为企业活动服务。它包括管理信息系统、CAD/CAM系统等多种应用系统。心业活动层作业活动层包括经营管理、产品开发、产品制造等三企业活动层包括经营管理

15、产品开发产品制造等三种活动，这是并行工程集成框架所最终支持的活动。作为一个完整的并行工程集成框架应用系统，应用系统层和企业活动层是其中的重要组成部分。是其中的重要组成部分并行程集成框架由于采用新的集成思想和技联行工程集成框架由于采用新的集成思想和技术，具有以下特点：对有效地保护企业已有投资和积累。对于已有系统，只要按照规定的格式进行封装，就能方便地加入到集成框架系统中，实现与系统其他部分的合作工作，而无需重新开发。市于采用软总线的集成技术，所构建的集成框架系统具有良好的可伸缩性，应用系统可以做到即插即用，企业可以按照自身的需要构建集成框架系统。心于软总线的通用性和开放性，对可集成的应用软件和系

16、统没有任何的限制晚成框架技术现状戈成框架技术是八十年代中期出现的，它首先是由电子设计自动化（EDA领域的应用和开发提出的，的应用和开发提出的它为各种电子CAD工具提供一个集成的运行开发环境。包括统一的用户界面、设计数据的管理（包括版本管理、配置管理等、设计方法和设计过程的管理、工具客户化和第三方工具集成的扩展语言等。"EDA领域有Mentor公司的FalconftViewlogic公司的Openview等集成框架产品。陈成框架技术发展融入九十年代后，集成框架在方法、技术和应用上都有很大的发展。市研究和开发的深度方面，出现了基于面向对象技术和客户机/服务器计算模式的软总线，以及分为应用

17、系统、领域层框架和企业层框架的多层次框架体系结构。随着Internet/Intranet技术的研究和应用的飞速发展，人们又开始考虑采用基于Internet的企业集成框架和集成系统。市应用的广度方面，出现了支持机械设计制造业领域的集成框架和支持经营领域的集成框架。丈国Wright-Patterson空军基地的Wright实验室在1987年4月到1990年12月期间研究开发了用于宇航子类集成的集成框架分别开发了适用和电子类企业集成的集成框架，分别开发了适用于这两类企业的集成信息系统（IISS;Wright实验室在987年9月到99年7月期间研究、开发了适用19871991于企业内部和企业之间信息集

18、成的集成框架一一工程信息、系统（EIS,并于1995年底之前完成了电子、软件和机械工程环境下应用演示。美国国防部认为其规范、样机及演示成果将推动相应的信息模型、框架和工程环境的开发。在机械产品方面有公司开-CAD/CAPP/CAM方面，有SDRC发了产品数据管理软件MetaphaseEDS公司开发了产品数据管理系统IMAN、CV公司开发了产品数据管理软件OPTEGRA、PTC公司开发了产品数据管理软件Pro/PDM和WindChill等。在电子产品设计方面P/PDMWidChill等在电子产品设计方面，美国加州大学Berkeley分校的工程系统研究中心于1995年开发了支持电子产品并行设计的电

19、子、机械CAD系统并行设计制造的集成框架原型系统DUCADE。陈成框架的发展趋势1重视支持企业中组织和人的集成，支持多用户的交互操作，支持信息集成、功能集成和过程集成。2针对一定的应用领域，如宇航、机械、电子等领针对定的应用领域如宇航机械电子等领域。3采用面向对象技术和客户机/服务器体系结构，努实现线式力实现能够做到即插即用的软总线式的集成环境。4强调保护已有投资，支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络和数据库,以及不同应用系统的数据集成基础上的过程集成和过程优化。5注重开放性、可重用性、可扩充性和应用的透明性及互操作性。6考虑不同标准和规范间的集成，如集成软件规范CORBA、COM/O

20、LE、产品数据交换标准STEP等之间的集成。7将企业计算环境中的资源与Internet集成在一起。以Internet/Intranet技术为核心的应用系统集成技术成为新热点。8.3 CORBA技术规范CORBA规范的产生2OIHM4M«.3CORBA技术规范-公共对象请求代理体系结构CORBA(ConionObjectRequestBrokerArchitecture)是由对象管理组织OMG(ObjectManagenentGroup)制定的一个面向对象的集成软件工业规范，是前主流的软件集成标准规范。它综合和继承了客户机/服务器技术和面向对象技术，可以有效构成集成框架环境层，是并行1

21、：程集成框架的一种重要的支撑技术。-OMG是1989年由600多个信息系统厂商、软件开发商和用户组成的非高利性国际组织，-OMG组织的中心任务是开发实用的分布式对象技术及其对象管理规范，建立应用系统的通用集成框架,基于实用的面向对象技术，建立一个体系结构和一组规范，在分布式环境下实现应用软件的集成，使得基于对象的软件成员在分布异构环境中可重用、可移植和可互操作。8.3CORBA技术规范8.3CORBA技术规范-OMG于1991年提出了对象管理体系结构ONIA(ObjectManagementArchitecture),发表了对象请求代理器ORB(ObjectRequestBroker)的技术标

22、准CORBA1.0,1994年发表了CORBA2.0。OMG成员纷纷推出遵循CORBA的初级产品，包括IBM的DSOM、DEC的ObjectBro的r、HP的HP-DOMS、SUN的NEO和IONA的Orbix等，并开始应用于企业应用系统集成和管理。-CORBA规范是分布式计算技术和面向对象技术发展到一定阶段的产物。-CORBA规范将面向对象的概念结合到分布式计算中,定义了一组与实现无关的结构方式，引入代理机制分离了客户机和服务器，使得CORBA规范成为开放的、基于客户机/服务器模式的、面向对象的分布式计算的工业标准。客户机_.代灯讥.，服务器392OII-4M4M8.3CORBA技术规范0*

23、»分布式计算技术一分相式计算般是基于客户机/服务器体系结构。客户机软件提出服务请求,服务器软件则提供所需的服务。-客户机/服务器软件系统的主要优点有：(1)可以实现资源的共享：(2)可以实现计免负我的平衡：(3)可以实现应用软件系统灵活的结构配置。2OIIMM-O4«.3CORBA技术规范CORBA在C/S基础上的一些关键性改进措施Pipe401)在客户机与服务器之间加入了代理器(Broker),这样客户机与服务器间的关系变得更加灵活；2)允许服务器内存在多个进程，满足多进程应用程序的需求：3)支持客户机与服务器间的同步及异步两种通信形式；4)提供了软件总线机制。任何应用程

24、序或软件系统只要具有与CORBA接口规范相符合的接口定义，就能方便地集成到CORBA系统中，而这个接口规范独立于任何实现语言和环境.把一个应用程序加入到CORBA系统中，只需要包装该应用程序，让代理器把它看成是服务器上的一个CORBA实现就可以了，然后每个客户机就可以对这个实现进行请求Pace4120IHMXM8.3CORBA技术规范Ok面向对象技术-面向对象(Objccl-Orictcd)技术是CORBA所采用的重要技术基础，它是CORBA所遵循的重要设计思想。-面向对象程序设计(OOP:Object-OrieledProgramming)的主要特点是以对象作为基本的逻辑构造，用类来描述具有

25、相同特征的一组对象，以继承性作为共享机制，共享类中的方法和数据，8.3CORBA技术规范CORBA中分布式计算与面向对象技术的结合-OOP的基础构件是对象和类，基本机制则是方法、消息和继承性。-CORBA是分布式计算技术与面向对象技术的紧密结合。-在CORBA规范中，应用程序的集成是基于面向对象模型的.该模型提供分析、设计和实现技术来构造可扩展的、可重用的软件。-由于CORBA使用了对象模型，CORBA把CORBA系统中的所有应用程序都看成是对象及其相关操作的集合.这样网络中应用程序所在的位置及其运行的操作系统对客户机来说是透明的。CORBA的面向对象模型提供了许多优点，使应用程序更易集成到一个分布式系统中。2011-08.3CORRA技术规范对象服务(1)对象请求代理器ORB(ObjectRequestBr