基于XML的異構(gòu)PDM平臺數(shù)據(jù)交換技術(shù)

趙振杰　閆月輝　王浩　王錦程

在多廠所、跨域聯(lián)合進(jìn)行航天產(chǎn)品的協(xié)同研制模式下，基于異構(gòu)PDM有效管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)放及接收，很好地解決了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在不同設(shè)計(jì)部門、設(shè)計(jì)與制造部門間流轉(zhuǎn)過程中的技術(shù)狀態(tài)控制難題。本文基于XML、WebService等技術(shù)，通過PDM平臺的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了在異構(gòu)PDM平臺下的數(shù)據(jù)交換。

一、引言

航天產(chǎn)品的研制涉及預(yù)研、設(shè)計(jì)、制造、測試和發(fā)射等眾多環(huán)節(jié)，具有研制周期短、產(chǎn)品質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，單純依靠某一單位很難在短時(shí)間內(nèi)完成需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品測試和產(chǎn)品交付等整個(gè)研制過程，需要基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多專業(yè)、多領(lǐng)域協(xié)作完成。由于航天產(chǎn)品研、制分離的獨(dú)特模式使得各專業(yè)群體往往分布在不同的部門、不同的地區(qū)，因此必須采用研究所與企業(yè)聯(lián)合研制的模式，充分發(fā)揮各自的專業(yè)特長，異地設(shè)計(jì)、制造、管理與協(xié)同工作模式是未來我國航天產(chǎn)品研制發(fā)展的必然趨勢。要實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)品協(xié)同研制，首要的就是要解決設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享與管理問題。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）以產(chǎn)品為核心，以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)建一個(gè)并行化的協(xié)同工作環(huán)境，它提供了產(chǎn)品全生命周期的信息化管理，實(shí)現(xiàn)了對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程和資源一體化的集成管理。隨著型號產(chǎn)品三維研制模式的逐步推廣，越來越多的企業(yè)使用PDM平臺對產(chǎn)品全生命周期進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本的目標(biāo)。但由于不同的企業(yè)往往選用不同的PDM系統(tǒng)，造成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在協(xié)同研制過程中流轉(zhuǎn)不暢，技術(shù)狀態(tài)難以控制等問題。一直以來，采用異構(gòu)PDM平臺的廠所間的數(shù)據(jù)交換往往依靠手工來完成，這種手工傳送的方式常常帶來數(shù)據(jù)傳送不及時(shí)、數(shù)據(jù)安全性和一致性不能充分保證、數(shù)據(jù)交換無法完整記錄等問題，一旦數(shù)據(jù)源出現(xiàn)問題，輕者產(chǎn)品重修，重者產(chǎn)品報(bào)廢，給航天產(chǎn)品研制帶來無法挽回的損失。本文在結(jié)合目前廠所間選用不同PDM平臺的應(yīng)用現(xiàn)狀，采用XML、PDM平臺二次開發(fā)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在廠所不同PDM平臺間的可控發(fā)放和接收，為航天產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多廠所協(xié)同研制過程中數(shù)據(jù)源有效控制提供解決方案。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1.XML技術(shù)

XML（eXtensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）是W3C（互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組織）發(fā)布的一種標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)允許信息提供者提供根據(jù)需要自行定義標(biāo)記及屬性名，亦可包含描述法。因此，XML為基于Web的應(yīng)用提供了一個(gè)描述數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)的有效手段。XML的優(yōu)勢在于其應(yīng)用的跨平臺性及可擴(kuò)展性，跨平臺性決定了它是作為數(shù)據(jù)交換格式的最佳選擇，可擴(kuò)展性保證了XML語言對于各種不同應(yīng)用系統(tǒng)的適應(yīng)性。

2.DOM4J技術(shù)

目前用于處理XML文檔的方式主要有DOM、SAX、JDOM和DOM4J幾種。DOM（Document Object Model）是W3C處理XML的標(biāo)準(zhǔn)API，它是許多其它與XML處理相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，不僅是JAVA，其它諸如Javascript、PHP和MS.NET等語言都支持該標(biāo)準(zhǔn)，成為應(yīng)用最廣泛的XML處理方式。SAX使用了最少的系統(tǒng)資源和最快速的解析方式對XML處理提供了支持，它在一些需要處理大型XML文檔以及性能要求較高的場合起了十分重要的作用。JDOM，DOM4J是對DOM接口功能的擴(kuò)充，保留了很多DOM API的特性，尤其是DOM4J是一個(gè)十分優(yōu)秀的Java XML API，具有性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大和極其易使用的特點(diǎn)。

由于目前國內(nèi)外主流PDM平臺（Windchill、Teamcenter等）均是基于Java進(jìn)行二次開發(fā)，因此本文在處理XML時(shí)采用DOM4J技術(shù)。

3.WebService技術(shù)

WebService是一種Web服務(wù)，它可以通過輕量級的、與廠商無關(guān)的通信協(xié)議從其他的系統(tǒng)跨網(wǎng)絡(luò)接受XML格式的請求。WebService使用XML語言提供了平臺和語言無關(guān)性，并且提供了標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口，各個(gè)WebService間具有高度的低耦合性，非常適用于應(yīng)用集成。

4.SFTP技術(shù)

SFTP（Secure File Transfer Protocol）即SSH文件傳輸協(xié)議是一個(gè)在安全殼密碼保護(hù)下提供文件傳輸和文件管理的文件訪問網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。與傳統(tǒng)的FTP協(xié)議相比，因?yàn)樵诜?wù)器和客戶端之間的數(shù)據(jù)是經(jīng)過加密之后在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，所有具有高度可靠的安全性。再加上其支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能，因此適用于在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行具有較高密級要求的航天產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳送。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于XML的異構(gòu)PDM平臺數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由PDM平臺（發(fā)送）、中間服務(wù)器和PDM平臺（接收）三部分組成。PDM平臺（發(fā)送）負(fù)責(zé)接收并受控由其它應(yīng)用軟件（Office、NX、Creo等）產(chǎn)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，再由單位檔案人員收集所需發(fā)放的數(shù)據(jù)并創(chuàng)建分發(fā)流程，流程簽署完畢后，通過PDM平臺（發(fā)送）二次開發(fā)程序自動將發(fā)送的數(shù)據(jù)打包并以SFTP方式上傳至中間服務(wù)器，同時(shí)在中間服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫表中增加數(shù)據(jù)包的發(fā)送記錄。中間服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲交換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包以及記載發(fā)送記錄。PDM平臺（接收）負(fù)責(zé)定時(shí)以WebService方式訪問中間服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有新的發(fā)送記錄時(shí)以SFTP方式將數(shù)據(jù)包從中間服務(wù)器下載至本地，并對數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析及檢查，檢查通過后，自動啟動PDM平臺（接收）的二次開發(fā)導(dǎo)入程序?qū)?shù)據(jù)包導(dǎo)入，接收方的檔案人員對接收數(shù)據(jù)核對無誤后通知使用人員開展后續(xù)業(yè)務(wù)工作。

2.數(shù)據(jù)發(fā)送接口模塊

通過對PDM平臺（發(fā)送）進(jìn)行二次開發(fā)，當(dāng)發(fā)送流程簽署完畢后，平臺自動將所需發(fā)送的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包包含信息如下：零組件屬性信息、BOM結(jié)構(gòu)及BOM行屬性信息、三維設(shè)計(jì)模型或二維工程圖和設(shè)計(jì)文檔。

二次開發(fā)程序在本地生成rar或zip格式的數(shù)據(jù)包后，調(diào)用SFTP程序?qū)?shù)據(jù)包上傳至中間服務(wù)器，再以WebService方式在中間服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中新增一條記錄，用于接收方查詢是否有新數(shù)據(jù)包生成。生成的數(shù)據(jù)包包括數(shù)據(jù)規(guī)格描述文件（XML格式）和用于存放各類設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的文件夾，數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如圖2所示。

數(shù)據(jù)規(guī)格描述文件用于記錄數(shù)據(jù)包中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的屬性、版本、數(shù)量和BOM結(jié)構(gòu)等詳細(xì)信息，由二次開發(fā)程序采用DOM4J技術(shù)生成，一般包括零組件（或文檔）屬性描述文件和BOM結(jié)構(gòu)描述文件。

（1）屬性描述文件。

此文件用于記錄PDM系統(tǒng)中零組件（或文檔）節(jié)點(diǎn)的屬性及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集信息，可以包含多條記錄，頂層節(jié)點(diǎn)以開頭，以結(jié)束，其它節(jié)點(diǎn)以開頭，以結(jié)束。每條記錄中包括節(jié)點(diǎn)的ID、名稱、材料屬性等信息，格式如圖3所示。

（2）BOM結(jié)構(gòu)描述文件。

此文件用于記錄PDM系統(tǒng)中BOM結(jié)構(gòu)及BOM行屬性信息，父級以開頭，以結(jié)束，子級以開頭，以結(jié)束，格式如圖4所示。

3.中間服務(wù)器

中間服務(wù)器用于部署數(shù)據(jù)交換記錄數(shù)據(jù)表、SFTP及WebService服務(wù)，數(shù)據(jù)庫表記錄數(shù)據(jù)包的編號、所屬產(chǎn)品代號、上傳時(shí)間、下載時(shí)間、接收單位和數(shù)據(jù)包狀態(tài)等關(guān)鍵屬性，如表1所示。SFTP服務(wù)提供安全的數(shù)據(jù)包上傳、下載服務(wù)，WebService服務(wù)為雙方PDM平臺通過Web方式訪問數(shù)據(jù)表以記錄數(shù)據(jù)交換狀態(tài)。

4.數(shù)據(jù)接收接口模塊

PDM平臺（接收）定時(shí)以WebService方式訪問中間數(shù)據(jù)庫表，如有新數(shù)據(jù)包自動啟動SFTP服務(wù)將數(shù)據(jù)包下載至本機(jī)，并在數(shù)據(jù)庫表相應(yīng)字段中填寫下載記錄，通過二次開發(fā)程序?qū)?shù)據(jù)包進(jìn)行解析并對數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容如下：數(shù)據(jù)包中的零組件（文檔）是否存在多版本；數(shù)據(jù)包中是否缺少模型（文檔）物理文件；數(shù)據(jù)包中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)記錄完整，包括父子關(guān)系、數(shù)量和是否借用等。

數(shù)據(jù)包檢查通過后，導(dǎo)入程序通過創(chuàng)建零組件（文檔）節(jié)點(diǎn)、導(dǎo)入屬性信息、創(chuàng)建BOM結(jié)構(gòu)和導(dǎo)入物理文件等步驟將數(shù)據(jù)包中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完整無誤的導(dǎo)入到PDM平臺（接收）中。