基于SOA的CAE与PDM系统集成的实现

为了实现企业内部各个系统的集成和信息共享，本文提出了面向服务架构的集成模式实现CAE与PDM系统的集成。由于面向服务架构是基于松耦合的架构，可以充分利用企业现有的资源，实现低成本高效率的信息集成。同时，随着信息化不断发展，其他一些系统（如ERP、CRM等）也将被企业所采用。采用面向服务架构的集成方法，使得企业出现新的集成需求时，只需要按照服务封装的要求将CAE分析模块封装成一种服务就可以实现集成，而完全不影响先前所做的集成工作及其架构模式，具有较高的实施灵活性。

1 基于SOA的CAE与PDM系统的集成与实现

1.1 面向服务架构(SOA)

面向服务架构(Service-Oriented Architecture，SOA)是最近几年发展起来的全新的企业应用系统集成解决方案。顾能公司(Gartner)最早提出的SOA思想：“面向服务的架构是一种基于客户机/服务器模式的软件设计方法，其中的应用由服务提供者和服务使用者（也称为客户机或服务请求者）双方组成”。Gartner为SOA描述的远景目标是：使企业信息系统变得更有弹性，以更快地响应业务部门的需求，实现实时企业模式(Real-Time Enterprise)。

目前，一般SOA的架构主要包括以下三个要点：

1)SOA架构中所提供的服务之间必须是松散耦合的。

2)SOA架构应该从实际业务本身的粗粒度的角度来划分服务，分布服务接口。

3)SOA架构中所有服务的具体实现、位置和传输协议对服务的调用者来说是透明的。

服务请求者、提供者和服务注册中心是面向服务架构中的三个抽象角色。

服务提供者将服务契约发布到服务注册中心；服务请求者在服务注册中心搜索查找需要的服务契约，一旦查询到符合需要的服务契约，服务请求者就可调用服务提供者所提供的服务，具体的调用方式记录在服务契约中。

1.2 CAE与PDM系统的集成框架

在产品设计中，CAE的应用越来越广泛，因此研究CAE与PDM系统的集成，是实现企业信息化重要的内容之一。本节在面向服务架构下，应用Web Service实现CAE与PDM的集成。并以CAE的数据管理和工作流为例，详细说明CAE与PDM系统集成的方法。

在产品设计中，我们采用ANSYS有限元分析软件和三维CAD(Inventor)软件，进行CAE设计。首先运用ANSYS软件对龙门起重机整机结构系统进行静动态分析，优化设计，通过相应的接口实现了产品的CAD设计与CAE分析之间的“无缝”集成；图1为基于PDM的CAD与CAE集成框架。

1.3 CAE分析流程图

CAE分析活动是根据CAD设计者要求（约束条件）和CAD三维模型数据来进行的，CAE分析必须有一个申请的过程。由CAD设计部门提出申请，经相关部门批准后启动CAE分析。根据产品设计的工作流程，建立图2所示的CAE分析流程图。

根据分析流程图：CAD设计人员在进行设计时，若要对所设计的零部件进行CAE分析则需要提出CAE分析申请，CAD部门主管在对其要求合理性、经济性进行审核后，提交给CAE部门，CAE部门主管对分析可行性进行审核通过后交于CAE的分析执行者进行对该零部件的分析。在此过程中，如果有某一步未通过则终止该流程，并通知给CAD设计人员申请者。在前面流程都审核通过之后，CAE分析者才进行CAE分析，并将最终分析结果生成分析报告反馈给CAD部门设计人员，至此CAE分析活动结束。

1.4 CAE发放流程的功能模型

CAE数据发放是指在CAE分析工作完成后，按照CAE的管理流程使CAE分析文件在编制、校对、审核、批准四个节点之间逐级递交，并可以双向流动（递交或返回），直至导入到PDM供所需的部门查看。在这过程，部门主管可以随时查看、实时监控每项任务的完成状态，实现在线项目管理和任务调度。该分析模块的功能模型如图3所示。

1.5 CAE与PDM系统集成的实现

本文以福建某起重机械有限公司实施CAx/PDM系统集成项目为实例，研究并实现了起重机械企业在基于面向服务架构下的CAE与PDM系统的集成。该集成基于.NET平台，以XML为中间文件交换格式，ADO.NET为数据库访问引擎，应用Web Service技术实现CAE/PDM的集成。

CAD部门和CAE部门都属于产品的设计部门。PDM信息管理系统是实现各部门相互协作的产品数据管理系统，主要包括项目管理、物料清单、流程管理、CAE申请等功能模块。通过CAE与PDM系统的集成，就可以实现CAD与CAE部门管理系统之间的集成。其集成的工作流程如图4所示。

图3 分析模块的功能模型

图4 CAD与CAE部门管理系统集成的工作流程

从上述工作流程中可以看出，CAE与PDM系统的集成关键在于它们之间进行数据和信息的交换。首先，CAE部门设计分析人员在接到新的设计任务之后，先将CAD部门提供的零部件信息从PDM系统检出到本地客户端上，然后进行CAE分析；第二步，CAE部门分析人员在分析结束后，将分析得到的结果文件和数据检入到PDM系统中，供CAD、CAM等系统部门人员查看。至此，就完成了CAE与PDM系统的集成。

2 结论

本文所提出基于SOA的CAE与PDM系统的集成与实现，是在.NET平台下，采用C#语言，以XML为中间文件交换格式，以ADO.NET为数据库访问引擎，以Web Service为集成策略，实现了基于面向服务架构的CAE与PDM的集成，从而提高企业的管理水平和管理效率。