0105075CIM異構(gòu)環(huán)境下信息集成規(guī)范與方案(doc)
CIM異構(gòu)環(huán)境下信息集成規(guī)范與方案 李杰* 徐勇 王云峰 吳曉丹 （河北工業(yè)大學(xué) 天津 300130） 摘要 本文在指出信息交換基本方式的基礎(chǔ)上，分別分析了CIM實(shí)施企業(yè)的集成方案和幾 個(gè)主要的標(biāo)準(zhǔn)化集成規(guī)范。前者主要通過建立數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)或基于使能器的集成 框架實(shí)現(xiàn)集成。后者主要包括CORBA、DCOM、EJB 和XML。最后指出，結(jié)合企業(yè)特征、基于WEB、建立在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上的集成將是解 決企業(yè)信息集成的主要方式。 關(guān)鍵詞 CIMS 信息集成 CORBA XML 1 引言 從1973年美國(guó)的約瑟夫·哈林頓（Joseph Harrington）博士在《Computer Integrated Manufacturing》一書中首次提出計(jì)算機(jī)集成制造（CIM，Computer Integrated Manufacturing）的概念，我國(guó)863計(jì)劃CIMS主題項(xiàng)目的實(shí)施到今天的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) （Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）CIMS關(guān)鍵在于集成已成為人們的共識(shí)。從CIMS集成的發(fā)展過程來看，系 統(tǒng)集成從信息集成、過程集成向企業(yè)間集成發(fā)展[1][2][3]。信息集成是過程集成和企業(yè) 間集成的前提和基礎(chǔ)。信息集成在今天和今后仍然是企業(yè)信息化的主要內(nèi)容，也是實(shí)施 諸如并行工程等其它先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)[2]。 信息集成是針對(duì)設(shè)計(jì)、管理和加工制造中大量存在的自動(dòng)化孤島，解決異構(gòu)環(huán)境下信 息的正確、高效共享和交換。這是改善企業(yè)技術(shù)和管理水平必須首先解決的問題[2]。企 業(yè)的信息集成要解決兩個(gè)方面的問題，即分布在企業(yè)各處的信息集成和企業(yè)支撐環(huán)境集 成[4]。企業(yè)信息極端復(fù)雜，涉及到設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、資源、計(jì)劃管理、組織等各方面 。數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，語義繁多。由異構(gòu)分布式的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所構(gòu)成 的復(fù)雜支撐環(huán)境的集成也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息集成所必須解決的問題。 由于信息集成問題的重要性和復(fù)雜性，它已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界研究的重點(diǎn)。本文 將在指出信息交換基本方式的基礎(chǔ)上，從CIMS實(shí)施企業(yè)集成方案和標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范與框架 、以數(shù)據(jù)為中心和以代碼為中心的集成技術(shù)等兩個(gè)角度對(duì)信息集成進(jìn)行分類研究，并提 出企業(yè)信息集成的發(fā)展趨勢(shì)。 文章第二部分在介紹信息交換基本方法的基礎(chǔ)上，給出了CIMS信息集成方式的分類框 架。第三和第四部分分別介紹了CIM實(shí)施企業(yè)的CIMS集成方案和由微軟公司、對(duì)象管理組 等建立的DCOM、CORBA等標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范。文章最后的結(jié)論給出了信息集成的發(fā)展趨勢(shì)。 2 信息集成方式 2.1信息交換的基本方法 信息交換的基本方式有三種，即通過特定類型的文件、通過轉(zhuǎn)換程序和通過數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn) 行不同應(yīng)用間的信息交換[5]。第一種是相對(duì)較簡(jiǎn)單的信息傳遞方式。在這種方式下，對(duì) 于兩個(gè)不同的應(yīng)用，第二個(gè)應(yīng)用能夠讀取第一個(gè)應(yīng)用產(chǎn)生的特定類型的文件。一般這種 以特定類型文件方式進(jìn)行的是單向信息傳遞。第二種方式指中間轉(zhuǎn)換程序?qū)⑶耙粋€(gè)應(yīng)用 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為后一個(gè)應(yīng)用可以讀取的數(shù)據(jù)或文件。轉(zhuǎn)換程序可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充或修改 。這是一種基于程序代碼的集成方式。目前，許多軟件商提供的轉(zhuǎn)換程序能夠進(jìn)行雙向 數(shù)據(jù)交換。第三種方式是通過數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，減少了不同應(yīng)用之間信息交換 的大量中間文件或轉(zhuǎn)換程序。這是一種基于數(shù)據(jù)的集成方式。這種數(shù)據(jù)庫(kù)集成系統(tǒng)既可 以是公共數(shù)據(jù)庫(kù)與各應(yīng)用的分布數(shù)據(jù)庫(kù)共存，也可以是所有數(shù)據(jù)都存放在一個(gè)公共中心 數(shù)據(jù)庫(kù)中。 2.2 信息集成分類框架 對(duì)于一個(gè)企業(yè)來說，CIMS集成無非有兩種情況。一種是企業(yè)完全新建CIMS，從系統(tǒng)分 析和設(shè)計(jì)開始，構(gòu)建全新的基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以集成和管理各種設(shè)計(jì)、計(jì) 劃、制造和管理等信息。這種集成化系統(tǒng)的建立不僅成本高，而且由于管理和工程等數(shù) 據(jù)在性質(zhì)、范圍和特征上存在著巨大的區(qū)別，建立這樣基于一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù) 據(jù)庫(kù)幾乎不可能[6]。對(duì)于大部分企業(yè)來說，均不同程度的存在自動(dòng)化孤島，造成原有自 動(dòng)化孤島與新建系統(tǒng)共存與集成的問題。如何將原有自動(dòng)化孤島集成到CIMS系統(tǒng)成為企 業(yè)信息集成的關(guān)鍵。 80年代中后期，處理原有系統(tǒng)的方法是理解原程序并從程序代碼中提取關(guān)鍵功能。將 原有應(yīng)用轉(zhuǎn)化為兩層的客戶- 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。隨著網(wǎng)絡(luò)交通需求的日益增加，90年代早期，三層結(jié)構(gòu)取代了兩層結(jié) 構(gòu)。90年代中期，面向?qū)ο笳Z言和構(gòu)件框架成熟起來，將重點(diǎn)從原有自動(dòng)化孤島系統(tǒng)的 轉(zhuǎn)換變?yōu)橄到y(tǒng)的集成。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的成熟和被接受打開了通向?qū)ο蠓庋b器的大門。90 年代已經(jīng)過去，Internet促使企業(yè)放棄了成本高、浪費(fèi)時(shí)間的軟件改寫。相反，公司正 在現(xiàn)有應(yīng)用上放置前端瀏覽器或創(chuàng)建新的能夠平衡原有系統(tǒng)功能的綜合應(yīng)用[7]。 目前，針對(duì)原有自動(dòng)化孤島集成的問題，一方面，企業(yè)在CIM設(shè)計(jì)和實(shí)施中，建立實(shí) 施了針對(duì)企業(yè)特征和集成需求的集成方案。另一方面，對(duì)象管理組（Object Management Group，OMG）、微軟公司等軟件企業(yè)或組織也建立了CORBA（Common Object Request Broker Architecture）、DCOM（Distributed Component Object Model）、XML（eXtensible Markup Language）等標(biāo)準(zhǔn)化的集成規(guī)范、協(xié)議和框架。上述方案和規(guī)范分別從程序編碼和數(shù)據(jù) 管理角度實(shí)現(xiàn)信息集成，如表1所示。 表1針對(duì)自動(dòng)化孤島的信息集成方式 | |基于程序編碼的信息集成|基于數(shù)據(jù)的信息集成 | |企業(yè)集成方案 |建立集成框架，通過使能|建立中心數(shù)據(jù)庫(kù)與分布式| | |器實(shí)現(xiàn)信息交換，如[4][|數(shù)據(jù)庫(kù)并存的DBMS，如[8| | |6][10][11] |][9] | |標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范 |CORBA DCOM EJB |XML | 3 企業(yè)集成方案 CIMS實(shí)施企業(yè)集成自動(dòng)化孤島有兩種方式，一是設(shè)計(jì)一個(gè)集成化的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理 中心數(shù)據(jù)庫(kù)，屬于各子系統(tǒng)的多種異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)存在[8][9]。如圖1所示，這是 一種基于數(shù)據(jù)的集成方式。這種方法能夠創(chuàng)建一個(gè)集成化制造系統(tǒng)。但是，建立這種集 成系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和重新編程，成本巨大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[10]。然而 ，企業(yè)可以建立一個(gè)集成化的框架作為現(xiàn)有異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)連接的橋梁。系統(tǒng)中的使能器連 接現(xiàn)有的信息孤島，實(shí)現(xiàn)信息的順暢流動(dòng)和數(shù)據(jù)庫(kù)間的自動(dòng)信息交換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信息集 成[4][6][10][11]。如圖2所示，這屬于基于代碼的集成方式。有的企業(yè)已經(jīng)開始建立基 于CORBA的CIM集成系統(tǒng)[12][13][14]。 4 標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范 在CIMS實(shí)施企業(yè)設(shè)計(jì)建立自己的集成系統(tǒng)的同時(shí)，一些著名的商業(yè)軟件公司和聯(lián)合組 織也正在致力于建立集成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和框架，最具有代表性的是對(duì)象管理組（OMG）的COR BA、微軟公司的DCOM、Sun 微系統(tǒng)公司的EJB（Enterprise JavaBeans）和W3C（World Wide Web Consortium）的XML[7][15]。 CORBA、DCOM和EJB是分布式對(duì)象領(lǐng)域主要的三個(gè)系統(tǒng)。而且無論對(duì)象處于何處，用戶 均可用相同的方式向其提出服務(wù)請(qǐng)求。 CORBA的核心是對(duì)象請(qǐng)求代理器（Object Request Broker，ORB）——建立對(duì)象間客戶- 服務(wù)器關(guān)系的中間件。通過ORB，客戶端可以訪問服務(wù)器端的對(duì)象和方法，不同ORB產(chǎn)品 之間通過協(xié)議（Internet Inter-ORB Protocol, IIOP）進(jìn)行通信。CORBA利用界面定義語言（Interface Definition Language, IDL）描述對(duì)象的接口。任何對(duì)象，只要利用IDL對(duì)其接口參數(shù)進(jìn)行定義和說明，就可接 到ORB上，為其它系統(tǒng)提供服務(wù)或提出服務(wù)請(qǐng)求，而不需考慮系統(tǒng)的物理位置、運(yùn)行平臺(tái) 和具體實(shí)現(xiàn)方式。 DCOM，1996年提出，幫助建立基于微軟WINDOWS系統(tǒng)COM構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，能夠與U NIX和IBM主機(jī)的各種版本連接。 EJB定義了一個(gè)用于開發(fā)和配置可重用的JAVA服務(wù)器構(gòu)件的以JAVA為中心的框架。它 的體系結(jié)構(gòu)邏輯上擴(kuò)展了早期基本的可視化JavaBeans構(gòu)件模型以支持服務(wù)器服務(wù)。盡管 本身是純粹的JAVA技術(shù)，EJB提供了對(duì)CORBA和COM對(duì)象的互連，因而能夠在不同分布構(gòu)件 框架之間通信。 這些技術(shù)的每一個(gè)都使一種新的應(yīng)用成為可能。但是，系統(tǒng)的能力有一定的限制。例 如，CORBA中不是所有語言的所有數(shù)據(jù)類型能夠被傳送。然而，對(duì)于以數(shù)據(jù)為中心的方法 不存在這種限制。如XML的對(duì)于特定領(lǐng)域的標(biāo)記能力開創(chuàng)了原有系統(tǒng)集成的新方向。 XML規(guī)范提供了通過使用嵌入式標(biāo)簽的描述數(shù)據(jù)框架。XML正帶動(dòng)產(chǎn)生著新一代的以數(shù) 據(jù)為中心的系統(tǒng)集成方案，而不再需要對(duì)象封裝器或?qū)Ｓ械钠髽I(yè)集成方案。XML本質(zhì)上使 數(shù)據(jù)不再依賴于軟件基本結(jié)構(gòu)。其層次數(shù)據(jù)模型使其能夠很好的適應(yīng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)存 儲(chǔ)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)廠家已經(jīng)通過向它們的產(chǎn)品增加XML存貯和查詢能力迅速的消除了不同應(yīng) 用的界限。 解除數(shù)據(jù)對(duì)軟件的依賴也使應(yīng)用XML的基于當(dāng)前WEB協(xié)議的數(shù)據(jù)交換成為可能。基于數(shù) 據(jù)的中間件——而非基于構(gòu)件界面——甚至將允許更大的系統(tǒng)集成，因?yàn)橹虚g層服務(wù)器能恰 當(dāng)?shù)膶?biāo)簽化的XML轉(zhuǎn)換為一個(gè)應(yīng)用所要求的任何形式。使用HTTP的WEB上存儲(chǔ)和交換XM L數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，WDDX（Web Distributed Data Exchange）支持通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的交換，使之成為基于對(duì)象的體系結(jié)構(gòu)如CORBA、COM和EJ B的可能替代方案。 5 結(jié)論 對(duì)于信息集成問題，一方面，CIMS實(shí)施企業(yè)建立了適合企業(yè)需要的的個(gè)性化集成方案 。另一方面，基于新技術(shù)新理念的集成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和框架也不斷出現(xiàn)。隨著這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī) 范的不斷成熟，一些企業(yè)也開始建立基于CORBA等的CIMS系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，未來企業(yè)信息 集成方案將是CORBA等框架與企業(yè)特征相結(jié)合。同時(shí)，由于XML規(guī)范、協(xié)議等的不斷發(fā)展 和完善，基于Web的信息集成也將成為企業(yè)信息集成的另一個(gè)特征?？傊?，結(jié)合企業(yè)特征 、基于WEB、建立在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基礎(chǔ)上的集成將是解決企業(yè)信息集成的主要方式。 參考文獻(xiàn) 1. 吳澄，李伯虎. 從計(jì)算機(jī)集成制造到現(xiàn)代集成制造---兼談中國(guó)CIMS系統(tǒng)論的特點(diǎn). 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，1998, 4(5): 1-6. 2. 李伯虎，吳澄，劉飛，戴國(guó)忠，張申生，齊二石，李華，張霖，田雨華，李永戎. 現(xiàn)代集成制造的發(fā)展與863/CIMS主題的實(shí)施策略. 計(jì)算機(jī)...
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