PDM和PLM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

協(xié)同設(shè)計基礎(chǔ)核心平臺（PDM/PLM）介紹

大多數(shù)特殊行業(yè)企業(yè)在其設(shè)計和生產(chǎn)過程中已經(jīng)大規(guī)模使用CAD、CAM等技術(shù)，新技術(shù)的應(yīng)用在促進生產(chǎn)力發(fā)展的同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。對于特殊行業(yè)而言，雖然各單元的計算機輔助技術(shù)已經(jīng)日益成熟，但都自成體系，彼此之間缺少有效的信息共享和利用，形成所謂的“信息孤島”。并且，隨著計算機應(yīng)用的飛速發(fā)展，隨之而來的各種數(shù)據(jù)也急劇膨脹。數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)據(jù)重復(fù)冗余、數(shù)據(jù)檢索困難、數(shù)據(jù)的安全性及共享管理等問題對企業(yè)的相應(yīng)管理形成巨大壓力。

由前文所述，特殊行業(yè)的每個裝備型號都是由多家成員單位共同研制開發(fā)而成，而中國的特殊企業(yè)地理位置分散，不同單位之間的協(xié)同設(shè)計問題非常突出。以傳統(tǒng)的艦船研發(fā)模式為例，艦船研發(fā)工作中會有一個總體設(shè)計單位承擔(dān)總體設(shè)計工作，由其他單位進行船體、動力、光電、通訊、聲納、火控等分項設(shè)計，最終由船廠進行生產(chǎn)制造和總裝；在總體設(shè)計單位的設(shè)計工作中，包括船廠在內(nèi)的其他單位都需要派人到總體設(shè)計單位進行相關(guān)的設(shè)計配合工作，這種研發(fā)方式效率低下，無法充分利用各單位的研發(fā)數(shù)據(jù)，研發(fā)周期長、成本高。

協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）或產(chǎn)品生命周期管理(product lifecycle management，PLM)為核心，利用各個特殊行業(yè)企業(yè)現(xiàn)有的廣域網(wǎng)系統(tǒng)，將原有的總體設(shè)計單位、分項設(shè)計單位、各生產(chǎn)配套單位、生產(chǎn)總裝廠互聯(lián)，構(gòu)建一個協(xié)同設(shè)計制造平臺。打破現(xiàn)有的各單位信息孤島，將各個單位的研發(fā)數(shù)據(jù)最大化的有效利用，形成科學(xué)的裝備研制過程管理，提升研發(fā)效率、縮短定型時間。

1.應(yīng)用范圍PDM/PLM軟件一般包括包括文檔管理、工作流和過程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、查看和批注、掃描和圖像服務(wù)、設(shè)計檢索和零件庫、項目管理、電子協(xié)作、工具與“集成件”功能。凡是最終可以轉(zhuǎn)換成計算機描述和存儲的數(shù)據(jù)，PDM/PLM軟件都可以一概管之，例如：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置、零件定義及設(shè)計數(shù)據(jù)、CAD繪圖文件、工程分析及驗證數(shù)據(jù)、制造計劃及規(guī)范、NC編程文件、圖像文件（照片、造型圖、掃描圖等）、產(chǎn)品說明書、軟件產(chǎn)品（程序、庫、函數(shù)等“零部件”）、各種電子報表、成本核算、產(chǎn)品注釋等、項目規(guī)劃書、多媒體音像產(chǎn)品、硬拷貝文件、其電子數(shù)據(jù)等。

2. PDM與PLM帶來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計需求

特殊行業(yè)客戶由于其行業(yè)特殊性，其網(wǎng)絡(luò)必須通過分級保護測評。特殊行業(yè)客戶的網(wǎng)絡(luò)主要包括集團廣域網(wǎng)與成員單位局域網(wǎng)兩個部分。

集團廣域網(wǎng)主要負責(zé)將本集團內(nèi)的成員單位互聯(lián)，其應(yīng)用系統(tǒng)主要以視頻會議、公文流轉(zhuǎn)為主。由于其業(yè)務(wù)單一，所以集團廣域網(wǎng)在成員單位內(nèi)部以單點或者部分節(jié)點（一般不超過10臺PC）接入為主，成員單位的辦公局域網(wǎng)基本不接入到廣域網(wǎng)中。

成員單位局域網(wǎng)建設(shè)情況多種多樣，雖然大部分成員單位通過了分級保護測評，但安全防護水平與集團的要求尚有差距。

集團層面的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)平臺的要求體現(xiàn)在廣域網(wǎng)改造、集團數(shù)據(jù)中心建設(shè)、成員單位局域網(wǎng)改造三個方面。廣域網(wǎng)改造

廣域網(wǎng)的改造主要在鏈路帶寬擴容與路由器設(shè)備升級上。協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)中需要傳輸大量的成員單位4C系統(tǒng)（CAD/CAPP/CAM/CAE）數(shù)據(jù)，并且在3D設(shè)計系統(tǒng)逐漸普及的今天，一張3D設(shè)計圖紙的大小要以G為單位進行衡量。傳統(tǒng)的特殊行業(yè)廣域網(wǎng)主要傳輸視頻會議與辦公公文，其業(yè)務(wù)帶寬要求較小，一般為2-4M，協(xié)同設(shè)計的高數(shù)據(jù)量傳輸要求對廣域網(wǎng)帶寬進行升級，常規(guī)的協(xié)同設(shè)計單位對廣域網(wǎng)帶寬要求在30M以上。特殊行業(yè)企業(yè)廣域網(wǎng)建設(shè)的時間都比較早（一般在2002年前后），在協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)出現(xiàn)之前，由于其業(yè)務(wù)單一，路由器設(shè)備的升級需求并不強烈。大部分特殊行業(yè)企業(yè)的集團層面協(xié)同設(shè)計需求是近幾年才出現(xiàn)的，廣域網(wǎng)路由器也到了設(shè)備報廢時間。因此，部署集團層面的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)，要求對廣域網(wǎng)路由器設(shè)備進行升級改造。

表1 廣域網(wǎng)改造規(guī)模

特殊行業(yè)企業(yè)廣域網(wǎng)的邊界還需要部署防火墻產(chǎn)品：數(shù)據(jù)中心廣域網(wǎng)邊界1-2臺、每個成員單位廣域網(wǎng)邊界1臺。網(wǎng)絡(luò)防火墻產(chǎn)品目前資質(zhì)齊全，除了項目必備的涉密產(chǎn)品認(rèn)證資質(zhì)以外，還有 EAL3、銷售許可證、國家信息安全產(chǎn)品型號證書等資質(zhì)證書。廣域網(wǎng)邊界防火墻在承擔(dān)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包過濾的職責(zé)以外，還可配置蠕蟲病毒防護策略，提升廣域網(wǎng)邊界的防護水平和防護層次。

中國共有11個特殊行業(yè)，以一個特殊行業(yè)為例，廣域網(wǎng)改造規(guī)模如表1：集團PDM系統(tǒng)要求參與協(xié)同設(shè)計的成員單位將大量的設(shè)計文檔、數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊瘓F的協(xié)同設(shè)計數(shù)據(jù)中心。而且要求包括設(shè)計全過程的文檔和數(shù)據(jù)，這就要求在集團層面建設(shè)數(shù)據(jù)中心，用以存儲不同裝備型號的協(xié)同設(shè)計研發(fā)數(shù)據(jù)。

由于特殊行業(yè)客戶涉密的業(yè)務(wù)特點，對數(shù)據(jù)中心交換機的各種云計算和數(shù)據(jù)中心特性區(qū)別對待：

以太網(wǎng)光纖通道（Fibre Channel over Ethernet，簡稱FCoE）：特殊行業(yè)客戶對FCoE持接受的態(tài)度，在特殊行業(yè)目前已經(jīng)有了的FCoE成功案例。

虛擬以太網(wǎng)端口聚 合 器（Virtual Ethernet Port Aggregator，簡 稱VEPA）：在前幾年，出于安全的考慮，特殊行業(yè)客戶的涉密網(wǎng)中不允許使用服務(wù)器虛擬化軟件。但是隨著國內(nèi)服務(wù)器虛擬化廠商的發(fā)展，部分客戶已經(jīng)開始準(zhǔn)備部署使用國內(nèi)廠商的產(chǎn)品；還有一部分客戶目前持觀望態(tài)度。從我們與特殊行業(yè)客戶交流的情況來看，大部分客戶從節(jié)省成本和簡化運維角度出發(fā)，希望能在涉密網(wǎng)中部署使用服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品。

某特殊行業(yè)企業(yè)的協(xié)同設(shè)計廣域網(wǎng)改造與集團數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖2。

該廣域網(wǎng)采用集團傳統(tǒng)的“核心—匯聚—接入”三層架構(gòu)，并建設(shè)集團數(shù)據(jù)中心。采用雙鏈路的方式分別傳輸視頻會議業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。核心與匯聚的鏈路帶寬為100M，成員單位的鏈路帶寬為8-30M。

圖1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖

圖2 協(xié)同設(shè)計局域網(wǎng)改造拓撲示意圖

因為特殊行業(yè)成員單位中的多個部門需要通過集團協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)參與到多個設(shè)備型號項目的研制工作中，所以一般的成員單位的局域網(wǎng)將采用整網(wǎng)接入的方式接入到廣域網(wǎng)中。成員單位需要進行相關(guān)的局域網(wǎng)改造，并與按照集團的安全保密要求進行分級保護安全加固。

某成員單位的協(xié)同設(shè)計局域網(wǎng)改造拓撲示意圖2。

該局域網(wǎng)按照傳統(tǒng)的園區(qū)網(wǎng)“核心—匯聚—接入”三層架構(gòu)，遵循分級保護的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，對局域網(wǎng)進行不同密級、不同應(yīng)用/業(yè)務(wù)類型的區(qū)域劃分。不同的安全區(qū)域之間采用防火墻進行邏輯隔離，通過控制策略防止涉密到非密、高密到低密的數(shù)據(jù)傳輸。局域網(wǎng)建議采用“萬兆骨干、千兆桌面”的部署方式，局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心區(qū)域采用網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心交換機，采用FCoE、VEPA等數(shù)據(jù)中心技術(shù)支持客戶FCoE存儲與服務(wù)器虛擬化的部署場景。如果客戶采用服務(wù)器虛擬化軟件，數(shù)據(jù)中心交換機的VEPA功能可將服務(wù)器內(nèi)虛擬機之間的流量牽引到交換機上，由部署在交換機上的入侵檢測系統(tǒng)進行抓包分析，防止出現(xiàn)跳板攻擊。在局域網(wǎng)安全建設(shè)方面可采用防火墻、入侵防御系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫審計系統(tǒng)等構(gòu)建安全防護體。