基于云計(jì)算的超級(jí)BOM設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

魏映婷 倪靜

摘 要：信息時(shí)代，及時(shí)掌握企業(yè)內(nèi)部制造資源信息情況尤為重要。根據(jù)管理信息系統(tǒng)（MIS）設(shè)計(jì)方法，以云計(jì)算為基礎(chǔ)，結(jié)合JavaWeb技術(shù)，對(duì)超級(jí)BOM系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，利用系統(tǒng)開發(fā)理論、虛擬化技術(shù)，結(jié)合E-R圖和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)模型，搭建了超級(jí)BOM系統(tǒng)云架構(gòu)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于云計(jì)算的超級(jí)BOM系統(tǒng)。基于云計(jì)算的超級(jí)BOM系統(tǒng)開發(fā)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了基本的BOM管理功能，縮短了產(chǎn)品BOM的設(shè)計(jì)周期，從而提高了企業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；超級(jí)BOM；云平臺(tái)；虛擬化

DOI：10.11907/rjdk.172604

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2018）004-0135-03

Abstract：At present， the society has entered the era of information technology， cloud computing and big data. Information is more important for manufacturing enterprises. According to the design method of management information system （MIS）， based on cloud computing and JavaWeb technology， this paper makes a systematic analysis of the super BOM system. Using the system development theory virtualization technology， we combined E-R chart with database to design a model to build a cloud platform super BOM system. The application layer of the system is designed in detail， and a super BOM system based on cloud computing is designed. Super BOM system based on Cloud Computing not only helps enterprises to improve the management of BOM， but also can shorten the design cycle. Therefore it improves the competitive power of enterprises.

Key Words：cloud computing； super BOM； cloud platform； virtualization

0 引言

市場、競爭對(duì)手和商業(yè)環(huán)境快速變化，信息的獲取對(duì)企業(yè)越來越重要，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)正在向扁平化方向發(fā)展[1]，云計(jì)算[2]幫助企業(yè)運(yùn)作變得更快、更好、更經(jīng)濟(jì)。

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，信息科學(xué)和計(jì)算科學(xué)在物料管理中的作用受到管理部門重視[3]。物料管理系統(tǒng)（Bill of Material， BOM），采用計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助企業(yè)管理生產(chǎn)，使計(jì)算機(jī)能夠讀取和存儲(chǔ)企業(yè)制造的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及涉及的物料資料?；谠朴?jì)算的超級(jí)BOM系統(tǒng)開發(fā)不僅延續(xù)了相關(guān)人員的工作習(xí)慣，而且實(shí)現(xiàn)了BOM信息的共享，保證了數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

1 超級(jí)BOM系統(tǒng)分析

1.1 超級(jí)BOM基礎(chǔ)編碼庫構(gòu)建

為了適應(yīng)信息化系統(tǒng)之間的集成和數(shù)據(jù)處理，使物料編碼更加科學(xué)、完整，物料編碼設(shè)計(jì)不僅要從整體角度考慮，還要在物料編碼規(guī)則、物料屬性這些方面對(duì)編碼進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)[4]。

為了保障超級(jí)BOM[5]對(duì)供應(yīng)鏈各流程的普遍適用性，結(jié)合物料編碼原則，本文系統(tǒng)以物料屬性為基礎(chǔ)[6]，制定如圖1所示的編碼規(guī)則。

1.2 物料結(jié)構(gòu)層次分析

本系統(tǒng)采用混合式BOM，以表1最后一行數(shù)據(jù)為例，其層次碼為3.1L，表示該零件是在該產(chǎn)品的第3層第1個(gè)物料，并且該物料為最底層物料。該BOM表具備一對(duì)多的自反關(guān)系，對(duì)于單層式BOM存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。該存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：可以查詢產(chǎn)品的所有零部件層次和組成結(jié)構(gòu)，通過遞歸算法查詢生成一個(gè)自上而下完整的產(chǎn)品或部件的層次結(jié)構(gòu)樹，對(duì)零部件可直接或間接進(jìn)行正向或反向查詢[7]，可快速地查詢某零部件所屬產(chǎn)品和在該產(chǎn)品下的數(shù)量等。

1.3 物料查詢方法

物料查找方法分為兩類：一類是父項(xiàng)零件滿足特定的物料特點(diǎn)，子項(xiàng)零件也跟著滿足。另一類是父項(xiàng)零件滿足特定的物料特點(diǎn)，子項(xiàng)零件卻不滿足。根據(jù)這兩類的區(qū)別制定如下算法[8]：

SetElement表示一個(gè)零件集合，SetRelation表示一個(gè)父子關(guān)系集合，ElmentFeature表示一個(gè)零件滿足所需零件特點(diǎn)的集合，SetlRule表示一個(gè)按照規(guī)則推理的關(guān)系集合。

FindingElement（SetF，SetElement，SetReation，ElementFeature，SetRule）

{Num=1；ResultSetE.Num=l； （ResultSetE是將要返回的滿足條件的零件集合）

While Num<=SetElement.Num do

{SetEl=FindingFather （SetRlation，SetElement.Element[Num]）；

（求第Num個(gè)零件的所有父項(xiàng)零件集合）

SetF1=FindingFeature （SetE1，ElementFeature）；

（求第Num個(gè)零件及其父項(xiàng)零件需要直接滿足的集合，這個(gè)集合即第Num個(gè)零件必須直接滿足的所有滿足需要的零件特點(diǎn)的集合）

SetF= FindingFeature （SetRule. SetF1）；

（第Num個(gè)零件所需滿足的所有需要的零件特點(diǎn)的集合）

If CheckContain（SetF1，SetF）=true then

（如果第Num個(gè)零件滿足需要，則放入集合ResultSetE中）

ResultSetElement[ResultSetE.Num]=SetElement.Element[Num]；

ResultSetNum++；

Num++；}

Return ResultSetE；}

2 超級(jí)BOM系統(tǒng)平臺(tái)

2.1 超級(jí)BOM系統(tǒng)云平臺(tái)技術(shù)基礎(chǔ)

一個(gè)成功的超級(jí)BOM系統(tǒng)在技術(shù)上要具備3個(gè)條件：①有良好的硬件環(huán)境，如計(jì)算機(jī)及配套的外部設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)線路等；②有適合超級(jí)BOM的軟件環(huán)境支撐，包括操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、BOM系統(tǒng)軟件等；③有高素質(zhì)的技術(shù)人員環(huán)境[9]。

2.2 超級(jí)BOM云平臺(tái)架構(gòu)

云計(jì)算與超級(jí)BOM系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行超級(jí)BOM系統(tǒng)的云平臺(tái)建設(shè)，設(shè)計(jì)理念是基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA），對(duì)物料信息發(fā)布、存儲(chǔ)集中管理，實(shí)現(xiàn)物料信息資源開放共享的目的。體系架構(gòu)自下而上分為物理層、平臺(tái)層、資源整合層、應(yīng)用層和訪問層5層。

要想使云計(jì)算運(yùn)用到超級(jí)BOM系統(tǒng)中，首先必須建立一個(gè)共享云平臺(tái)構(gòu)架，這5個(gè)層面是構(gòu)建云平臺(tái)的基礎(chǔ)，各層之間緊密結(jié)合，互相聯(lián)系，共同建立起超級(jí)BOM系統(tǒng)云平臺(tái)架構(gòu)，然后在此架構(gòu)的基礎(chǔ)上才可以通過各種途徑將云計(jì)算應(yīng)用到超級(jí)BOM系統(tǒng)，使其成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 云計(jì)算超級(jí)BOM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

云計(jì)算提供一種統(tǒng)一的BOM管理平臺(tái)，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及為云計(jì)算產(chǎn)業(yè)提供的咨詢服務(wù)，用戶可根據(jù)需要對(duì)BOM系統(tǒng)進(jìn)行模塊化定制，并且只需要在客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)、流程處理即可。對(duì)于后續(xù)的系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展，云計(jì)算平臺(tái)都進(jìn)行統(tǒng)一管理，大大降低了系統(tǒng)二次開發(fā) [10]。

3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

通過云計(jì)算技術(shù)結(jié)構(gòu)體系的分析，運(yùn)用Eclipse、JavaWeb技術(shù)、Sqlserver數(shù)據(jù)庫技術(shù)等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫群對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，根據(jù)對(duì)物料結(jié)構(gòu)層次的分析，得到圖3的E-R圖。產(chǎn)品管理部門在添加產(chǎn)品時(shí)要設(shè)置產(chǎn)品屬于何類別；設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)品包含多個(gè)零部件，多個(gè)零部件組成一個(gè)產(chǎn)品，零部件會(huì)形成零部件層次結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要記錄設(shè)計(jì)變更中的修改記錄；工藝部門在設(shè)計(jì)產(chǎn)品工藝時(shí)，需要為產(chǎn)品、零部件制定工藝，工藝則形成相應(yīng)的工藝結(jié)構(gòu)；其它相關(guān)部門在數(shù)據(jù)匯總時(shí)，可以選擇對(duì)零部件或工藝進(jìn)行匯總；產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中需要記錄修改。平臺(tái)管理員需要配置具有不同角色、權(quán)限的用戶。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行分析

4.1 系統(tǒng)部分功能實(shí)現(xiàn)

基于云計(jì)算的超級(jí)BOM系統(tǒng)基于B/S結(jié)構(gòu)模式，企業(yè)用戶需要根據(jù)平臺(tái)管理員給定的網(wǎng)址和賬號(hào)登錄系統(tǒng)。在產(chǎn)品錄入階段，需要將產(chǎn)品工藝信息用Word或Excel按照一定格式設(shè)計(jì)好，然后批量導(dǎo)入系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)運(yùn)行分析

系統(tǒng)整合了4個(gè)4核、8G內(nèi)存的刀片式服務(wù)器，利用Hadoop技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)虛擬資源池進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試時(shí)，將其中一個(gè)服務(wù)器作為主節(jié)點(diǎn)，其余3個(gè)服務(wù)器作為從節(jié)點(diǎn)，分別用不同節(jié)點(diǎn)數(shù)的服務(wù)器對(duì)資源池中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索計(jì)算。測(cè)試時(shí)分別利用不同節(jié)點(diǎn)數(shù)查詢10 000個(gè)物料和20 000個(gè)物料，并將其查詢時(shí)間與應(yīng)用云計(jì)算之前查詢的20 000個(gè)物料查詢時(shí)間相比較，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

測(cè)試結(jié)果中，查詢10 000個(gè)物料時(shí)，采用4個(gè)集群節(jié)點(diǎn)比采用單個(gè)節(jié)點(diǎn)快了95%左右，查詢20 000個(gè)物料時(shí)則快了103%，在應(yīng)用云計(jì)算之前，系統(tǒng)查詢20 000個(gè)物料需要0.9s，在應(yīng)用云計(jì)算之后采用4個(gè)集群節(jié)點(diǎn)時(shí)查詢時(shí)間則降到了0.46s。測(cè)試結(jié)果表明，隨著集群節(jié)點(diǎn)的增加，物料的查詢速度會(huì)加快，且查詢物料量越多效果越明顯。因此，應(yīng)用云計(jì)算可以大幅度降低物料的查詢時(shí)間。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)云計(jì)算技術(shù)結(jié)構(gòu)體系等內(nèi)容的分析，根據(jù)云計(jì)算設(shè)計(jì)思想和理論對(duì)超級(jí)BOM系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的技術(shù)、業(yè)務(wù)分析。結(jié)合超級(jí)BOM理論思想，分析了混合BOM的結(jié)構(gòu)以及超級(jí)BOM系統(tǒng)云平臺(tái)的技術(shù)基礎(chǔ)，并將虛擬化技術(shù)應(yīng)用到云平臺(tái)，構(gòu)建了一個(gè)用于超級(jí)BOM系統(tǒng)的云平臺(tái)整體架構(gòu)。結(jié)合云計(jì)算技術(shù)、Eclipse、JavaWeb技術(shù)、Sqlserver數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，詳細(xì)設(shè)計(jì)了超級(jí)BOM系統(tǒng)云平臺(tái)。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）