并行工程理论与实践

并行工程理论与实践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○○八年十二月2011-04-04Page1第八章并行工程集成框架2011-04-04Page2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8.3CORBA技术规范8.4并行工程集成框架实例－CEIF2011-04-04Page38.1并行工程对集成框架的需求分析•平台，工具软件与集成框架平台，工具软件与集成框架–平台：一般来说各种计算机资源操作–平台：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。–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。–集成框架：各工具集成软件或更高层集成集成框架：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）。2011-04-04Page48.1并行工程对集成框架的需求分析•并行工程对集成框架的需求并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并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：第一以信息集成为基础实现产品开发过程的–第，以信息集成为基础实现产品开发过程的集成；第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；–第三，并行工程对产品生命周期提出的要求。2011-04-04Page58.1并行工程对集成框架的需求分析•信息集成－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CNC，FMS，CAD/CAPP/CAM，MRPII，PDM等。2011-04-04Page68.1并行工程对集成框架的需求分析•产品生命周期中的自动化系统（年）2000BPRERPSC（供应链）企业集成（年）AM：VE/VM1990ERP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CADCAMCAD/CAPP/CAM自动化孤岛MRPⅡFMS机器人1970CAPPCAMCAE报价系统有限元分析MRPⅠPPC立体仓库加工中心NC2011-04-04Page7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）8.1并行工程对集成框架的需求分析–CIMS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；–CE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成功次成功；–CE通过组成多学科小组（teamwork），实现设计过程的集成，将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。2011-04-04Page88.1并行工程对集成框架的需求分析（）串行开发流程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）串行开发流程概念设计对结构和功能的改进意见减少（b）并行开发流程详细设计过程设计产品结构、配置、功能、规范改进意见几何、特征、精度可加工性、经济性、评估意见少反馈次数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串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2011-04-04Page9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•并行工程特点：产品开发过程重组并行工程特点：产品开发过程重组–从传统的串行产品开发流程转变成集成的从传统的串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精减，使信息流动与共享的效率更高。2011-04-04Page108.1并行工程对集成框架的需求分析•并行工程对集成框架的需求并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并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：第一以信息集成为基础实现产品开发过程的–第，以信息集成为基础实现产品开发过程的集成；第二复杂产品开发涉及多领域之间的集成–第二，复杂产品开发涉及多领域之间的集成；–第三，并行工程对产品生命周期提出的要求。2011-04-04Page118.1并行工程对集成框架的需求分析用户结构设分析装工艺设计制造性检查工装夹NC仿真微波电高频结有源参PCBASIC复杂产品多领域集成用户设计装配仿真查夹具真电路设计仿真结构分析参数提取C外形结构总重量尺质量质心转动惯量多领域集成应用支撑软件MW/EMCEDACADCAEDFADFMCAPPCAFDCAMMPS形布局设计总体参数设计尺寸精度分配惯量计算分配调度管理监控计划调度质量弹总体框架制造领域框架管理领域框架机械领域框架电子领域框架企业框架共性中件网络、数据库共性中件2011-04-04Page12计算机、操作系统8.1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–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具有先进调度管理监控功能的结构件数控加制造分系统–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2011-04-04Page138.1并行工程对集成框架的需求分析某电子产品对象描述主馈多路接受机自适应DBF主阵面馈电阵面多路接受机自适应频率综合器显控系统信号处理多路接受机综合器系统处理系统天线随波控系统主控计算机天线随动系统2011-04-04Page148.1并行工程对集成框架的需求分析某电子产品并行开发过程CAD,CAE电气评审CAE,MarcCAPP,CAM生产设备,加工制造总结,鉴定器件,部件,部件,主阵方案选择与论证SPAA总体设计SPAA电气设计反馈过程P艺设计SPAA结构,散热,温度控制偶尔设计返工加工制造工艺设计反馈预发布SPAA产品组装电气测试预发布2011-04-04Page15时间T8.1并行工程对集成框架的需求分析•并行工程对集成框架的需求并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并行工程对集成框架的需求表现在以下三个方面：第一以信息集成为基础实现产品开发过程的–第，以信息集成为基础实现产品开发过程的集成；第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；–第三，并行工程对产品生命周期提出的要求。2011-04-04Page168.1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；关过程的技术；–与产品相关的所有信息，包括零部件信息、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；–与产品相关的所有过程，包括过程的定义与监控。2011-04-04Page178.1并行工程对集成框架的需求分析cPDM:collaborativeProductDefinitionManagement–cPDm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；–cPDm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；以使企业在不断发展的电子商务世中充分–cPDm可以使企业在不断发展的电子商务世界中，充分开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。2011-04-04Page188.1并行工程对集成框架的需求分析•cPDM:PDMPDPDM企业范围内产品研发领域cPDm扩展企业，强调协同产品定义全生命周期2011-04-04Page19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•并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。2011-04-04Page208.2并行工程集成框架的结构与特点•并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支撑分系统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2011-04-04Page218.2并行工程集成框架的结构与特点•并行工程集成框架的定义：我们认为集成框架是并行程集成框架的定义我们认为集成框架是使企业内各类应用进行信息集成、功能集成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。•并行工程集成框架包括以下几个层次：并行程集成框架括下几个层次–集成框架环境层–系统平台层系统平台层–应用系统层–企业活动层2011-04-04Page22企业活动层8.2并行工程集成框架的结构与特点•并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集成接口与系统平台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技术集成框架环境层客户/服务器技术2011-04-04Page23技术技术8.2并行工程集成框架的结构与特点BPR协同工作环境QFD管理与监控仿真与优化DFASTEP分析BPR协同工作环境CAFDCAPPMPSCAT微波CADQFD质量管理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,Windows)2011-04-04Page248.2并行工程集成框架的结构与特点管理信息系统CAD/CAM系统PDM系统过程管理系统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•集成框架环境层集成框架环境层提供系统集成的技术规范和标准以面向对象技术集成框架环境层客户/服务器技术–集成框架环境层提供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架支撑环境是面向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。–集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2011-04-04Page25技术。8.2并行工程集成框架的结构与特点•集成框架环境层的重要支撑技术–分布式对象技术始于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。–实现应用系统集成和即插即用的一个关键是系统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