0105075CIM異構環(huán)境下信息集成規(guī)范與方案(doc)
CIM異構環(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 天津 300130） 摘要 本文在指出信息交換基本方式的基礎上，分別分析了CIM實施企業(yè)的集成方案和幾 個主要的標準化集成規(guī)范。前者主要通過建立數(shù)據庫管理系統(tǒng)或基于使能器的集成 框架實現(xiàn)集成。后者主要包括CORBA、DCOM、EJB 和XML。最后指出，結合企業(yè)特征、基于WEB、建立在標準規(guī)范基礎上的集成將是解 決企業(yè)信息集成的主要方式。 關鍵詞 CIMS 信息集成 CORBA XML 1 引言 從1973年美國的約瑟夫·哈林頓（Joseph Harrington）博士在《Computer Integrated Manufacturing》一書中首次提出計算機集成制造（CIM，Computer Integrated Manufacturing）的概念，我國863計劃CIMS主題項目的實施到今天的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) （Contemporary Integrated Manufacturing Systems，CIMS）CIMS關鍵在于集成已成為人們的共識。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。信息集成在今天和今后仍然是企業(yè)信息化的主要內容，也是實施 諸如并行工程等其它先進技術的基礎[2]。 信息集成是針對設計、管理和加工制造中大量存在的自動化孤島，解決異構環(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)信息極端復雜，涉及到設計、工藝、生產、資源、計劃管理、組織等各方面 。數(shù)據類型復雜，語義繁多。由異構分布式的操作系統(tǒng)、數(shù)據庫系統(tǒng)和網絡協(xié)議所構成 的復雜支撐環(huán)境的集成也是企業(yè)實現(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雜性，它已經成為學術界和企業(yè)界研究的重點。本文 將在指出信息交換基本方式的基礎上，從CIMS實施企業(yè)集成方案和標準集成規(guī)范與框架 、以數(shù)據為中心和以代碼為中心的集成技術等兩個角度對信息集成進行分類研究，并提 出企業(yè)信息集成的發(fā)展趨勢。 文章第二部分在介紹信息交換基本方法的基礎上，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實施企業(yè)的CIMS集成方案和由微軟公司、對象管理組 等建立的DCOM、CORBA等標準集成規(guī)范。文章最后的結論給出了信息集成的發(fā)展趨勢。 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、通過轉換程序和通過數(shù)據庫進 行不同應用間的信息交換[5]。第一種是相對較簡單的信息傳遞方式。在這種方式下，對 于兩個不同的應用，第二個應用能夠讀取第一個應用產生的特定類型的文件。一般這種 以特定類型文件方式進行的是單向信息傳遞。第二種方式指中間轉換程序將前一個應用 的數(shù)據轉換為后一個應用可以讀取的數(shù)據或文件。轉換程序可以對數(shù)據進行補充或修改 。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換程序能夠進行雙向 數(shù)據交換。第三種方式是通過數(shù)據庫系統(tǒng)進行信息交換，減少了不同應用之間信息交換 的大量中間文件或轉換程序。這是一種基于數(shù)據的集成方式。這種數(shù)據庫集成系統(tǒng)既可 以是公共數(shù)據庫與各應用的分布數(shù)據庫共存，也可以是所有數(shù)據都存放在一個公共中心 數(shù)據庫中。 2.2 信息集成分類框架 對于一個企業(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 析和設計開始，構建全新的基于標準數(shù)據模型的數(shù)據庫系統(tǒng)以集成和管理各種設計、計 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) 據在性質、范圍和特征上存在著巨大的區(qū)別，建立這樣基于一種標準數(shù)據模型的標準數(shù) 據庫幾乎不可能[6]。對于大部分企業(yè)來說，均不同程度的存在自動化孤島，造成原有自 動化孤島與新建系統(tǒng)共存與集成的問題。如何將原有自動化孤島集成到CIMS系統(tǒng)成為企 業(yè)信息集成的關鍵。 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鍵功能。將 原有應用轉化為兩層的客戶- 服務器體系結構。隨著網絡交通需求的日益增加，90年代早期，三層結構取代了兩層結 構。90年代中期，面向對象語言和構件框架成熟起來，將重點從原有自動化孤島系統(tǒng)的 轉換變?yōu)橄到y(tǒng)的集成。面向對象技術的成熟和被接受打開了通向對象封裝器的大門。90 年代已經過去，Internet促使企業(yè)放棄了成本高、浪費時間的軟件改寫。相反，公司正 在現(xiàn)有應用上放置前端瀏覽器或創(chuàng)建新的能夠平衡原有系統(tǒng)功能的綜合應用[7]。 目前，針對原有自動化孤島集成的問題，一方面，企業(yè)在CIM設計和實施中，建立實 施了針對企業(yè)特征和集成需求的集成方案。另一方面，對象管理組（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）等標準化的集成規(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 管理角度實現(xiàn)信息集成，如表1所示。 表1針對自動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)據庫與分布式| | |器實現(xiàn)信息交換，如[4][|數(shù)據庫并存的DBMS，如[8| | |6][10][11] |][9] | |標準集成規(guī)范 |CORBA DCOM EJB |XML | 3 企業(yè)集成方案 CIMS實施企業(yè)集成自動化孤島有兩種方式，一是設計一個集成化的數(shù)據管理系統(tǒng)管理 中心數(shù)據庫，屬于各子系統(tǒng)的多種異構分布式數(shù)據庫同時存在[8][9]。如圖1所示，這是 一種基于數(shù)據的集成方式。這種方法能夠創(chuàng)建一個集成化制造系統(tǒng)。但是，建立這種集 成系統(tǒng)需要對數(shù)據庫和系統(tǒng)進行重新設計和重新編程，成本巨大，費時費力[10]。然而 ，企業(yè)可以建立一個集成化的框架作為現(xiàn)有異構數(shù)據庫連接的橋梁。系統(tǒng)中的使能器連 接現(xiàn)有的信息孤島，實現(xiàn)信息的順暢流動和數(shù)據庫間的自動信息交換，實現(xiàn)動態(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)已經開始建立基 于CORBA的CIM集成系統(tǒng)[12][13][14]。 4 標準集成規(guī)范 在CIMS實施企業(yè)設計建立自己的集成系統(tǒng)的同時，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準規(guī)范和框架，最具有代表性的是對象管理組（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是分布式對象領域主要的三個系統(tǒng)。而且無論對象處于何處，用戶 均可用相同的方式向其提出服務請求。 CORBA的核心是對象請求代理器（Object Request Broker，ORB）——建立對象間客戶- 服務器關系的中間件。通過ORB，客戶端可以訪問服務器端的對象和方法，不同ORB產品 之間通過協(xié)議（Internet Inter-ORB Protocol, IIOP）進行通信。CORBA利用界面定義語言（Interface Definition Language, IDL）描述對象的接口。任何對象，只要利用IDL對其接口參數(shù)進行定義和說明，就可接 到ORB上，為其它系統(tǒng)提供服務或提出服務請求，而不需考慮系統(tǒng)的物理位置、運行平臺 和具體實現(xiàn)方式。 DCOM，1996年提出，幫助建立基于微軟WINDOWS系統(tǒng)COM構件的網絡化應用，能夠與U NIX和IBM主機的各種版本連接。 EJB定義了一個用于開發(fā)和配置可重用的JAVA服務器構件的以JAVA為中心的框架。它 的體系結構邏輯上擴展了早期基本的可視化JavaBeans構件模型以支持服務器服務。盡管 本身是純粹的JAVA技術，EJB提供了對CORBA和COM對象的互連，因而能夠在不同分布構件 框架之間通信。 這些技術的每一個都使一種新的應用成為可能。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)據類型能夠被傳送。然而，對于以數(shù)據為中心的方法 不存在這種限制。如XML的對于特定領域的標記能力開創(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簽的描述數(shù)據框架。XML正帶動產生著新一代的以數(shù) 據為中心的系統(tǒng)集成方案，而不再需要對象封裝器或專有的企業(yè)集成方案。XML本質上使 數(shù)據不再依賴于軟件基本結構。其層次數(shù)據模型使其能夠很好的適應面向對象數(shù)據庫存 儲，并且數(shù)據庫廠家已經通過向它們的產品增加XML存貯和查詢能力迅速的消除了不同應 用的界限。 解除數(shù)據對軟件的依賴也使應用XML的基于當前WEB協(xié)議的數(shù)據交換成為可能?；跀?shù) 據的中間件——而非基于構件界面——甚至將允許更大的系統(tǒng)集成，因為中間層服務器能恰 當?shù)膶撕灮腦ML轉換為一個應用所要求的任何形式。使用HTTP的WEB上存儲和交換XM L數(shù)據的標準，WDDX（Web Distributed Data Exchange）支持通用數(shù)據結構的交換，使之成為基于對象的體系結構如CORBA、COM和EJ B的可能替代方案。 5 結論 對于信息集成問題，一方面，CIMS實施企業(yè)建立了適合企業(yè)需要的的個性化集成方案 。另一方面，基于新技術新理念的集成標準規(guī)范和框架也不斷出現(xiàn)。隨著這些標準和規(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)特征相結合。同時，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)信息集成的另一個特征?？傊?，結合企業(yè)特征 、基于WEB、建立在標準規(guī)范基礎上的集成將是解決企業(yè)信息集成的主要方式。 參考文獻 1. 吳澄，李伯虎. 從計算機集成制造到現(xiàn)代集成制造---兼談中國CIMS系統(tǒng)論的特點. 計算機集成制造系統(tǒng)，1998, 4(5): 1-6. 2. 李伯虎，吳澄，劉飛，戴國忠，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主題的實施策略. 計算機...
0105075CIM異構環(huán)境下信息集成規(guī)范與方案(doc)