CIM異構(gòu)環(huán)境下信息集成規(guī)范與策劃方案選講

1、CIM異構(gòu)環(huán)境下信息集成規(guī)范與方案李杰*李杰，1973年出生，博士生。要緊研究方向：現(xiàn)代集成制造、智能成組技術(shù)。*李杰，1973年出生，博士生。要緊研究方向：現(xiàn)代集成制造、智能成組技術(shù)。Email: leejie0390（河北工業(yè)大學(xué) 天津 300130）摘要 本文在指出信息交換差不多方式的基礎(chǔ)上，分不分析了CIM實施企業(yè)的集成方案和幾個要緊的標(biāo)準(zhǔn)化集成規(guī)范。前者要緊通過建立數(shù)據(jù)庫治理系統(tǒng)或基于使能器的集成框架實現(xiàn)集成。后者要緊包括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)信息集成的要緊方式。關(guān)鍵詞 CIMS 信息集成 C

2、ORBA 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打算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(guān)鍵在于集成已成為人們的共識。從CIMS集成的進(jìn)展過程來看，系統(tǒng)集成從信息集成、過程集成向企業(yè)間集成進(jìn)展123。信息集成是過程集成和企業(yè)間集成的前提

3、和基礎(chǔ)。信息集成在今天和今后仍然是企業(yè)信息化的要緊內(nèi)容，也是實施諸如并行工程等其它先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)2。信息集成是針對設(shè)計、治理和加工制造中大量存在的自動化孤島，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)和治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(fù)雜，涉及到設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、資源、打算治理、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，它差不多成為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界研究

4、的重點。本文將在指出信息交換差不多方式的基礎(chǔ)上，從CIMS實施企業(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)等兩個角度對信息集成進(jìn)行分類研究，并提出企業(yè)信息集成的進(jìn)展趨勢。文章第二部分在介紹信息交換差不多方法的基礎(chǔ)上，給出了CIMS信息集成方式的分類框架。第三和第四部分分不介紹了CIM實施企業(yè)的CIMS集成方案和由微軟公司、對象治理組等建立的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進(jìn)展趨勢。2 信息集成方式2.1信息交換的差不多方法信息交換的差不多方式有三種，即通過特定類型的文件、通過轉(zhuǎn)換程序和通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行不同應(yīng)用間的信息交換5。第一種是相對

5、較簡單的信息傳遞方式。在這種方式下，關(guān)于兩個不同的應(yīng)用，第二個應(yīng)用能夠讀取第一個應(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€應(yīng)用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為后一個應(yīng)用能夠讀取的數(shù)據(jù)或文件。轉(zhuǎn)換程序能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)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(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)庫集成系統(tǒng)既能夠是公共數(shù)據(jù)庫與各應(yīng)用的分布數(shù)據(jù)庫共存，也能夠是所有數(shù)據(jù)都存放在一個公共中心數(shù)據(jù)庫中。2.2 信息集成分類

6、框架關(guān)于一個企業(yè)來講，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)庫系統(tǒng)以集成和治理各種設(shè)計、打算、制造和治理等信息。這種集成化系統(tǒng)的建立不僅成本高，而且由于治理和工程等數(shù)據(jù)在性質(zhì)、范圍和特征上存在著巨大的區(qū)不，建立如此基于一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫幾乎不可能6。關(guān)于大部分企業(yè)來講，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(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

7、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，將重點從原有自動化孤島系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換變?yōu)橄到y(tǒng)的集成。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的成熟和被同意打開了通向?qū)ο蠓庋b器的大門。90年代差不多過去，Internet促使企業(yè)放棄了成本高、白費時刻的軟件改寫。相反，公司正在現(xiàn)有應(yīng)用上放置前端掃瞄器或創(chuàng)建新的能夠平衡原有系統(tǒng)功能的綜合應(yīng)用7。目前，針對原有自動化孤島集成的問題，一方面，企業(yè)在CIM設(shè)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，對象治理組（Object Management Group，OMG）、微軟公司等軟件企業(yè)或組織也

8、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)范分不從程序編碼和數(shù)據(jù)治理角度實現(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(jù)的信息集成企業(yè)集成方案建立集成框架，通過使能器實現(xiàn)信息交換，如461011建立中心數(shù)據(jù)庫與分布式數(shù)據(jù)庫并存的DBMS，如89標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范CORBA DCOM EJBXML3 企業(yè)集成方案CI

9、MS實施企業(yè)集成自動化孤島有兩種方式，一是設(shè)計一個集成化的數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)治理中心數(shù)據(jù)庫，屬于各子系統(tǒng)的多種異構(gòu)分布式數(shù)據(jù)庫同時存在89。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)建一個集成化制造系統(tǒng)。然而，建立這種集成系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計和重新編程，成本巨大，費時費勁10。然而，企業(yè)能夠建立一個集成化的框架作為現(xiàn)有異構(gòu)數(shù)據(jù)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)信息的順暢流淌和數(shù)據(jù)庫間的自動信息交換，實現(xiàn)動態(tài)信息集成461011。如圖2所示，這屬于基于代碼的集成方式。有的企業(yè)差不多開始建立基于CORBA的CIM集成系統(tǒng)121314。集成界面集成界面使能器1使

10、能器2使能器nDBMS1DBMS2DBMSnDB1DB2DBn圖2 基于程序代碼的企業(yè)信息集成方案中心中心數(shù)據(jù)庫全局DBMSDBMS2DB2DBMS1DBMSnDBnDB1圖1 基于數(shù)據(jù)的企業(yè)信息集成方案4 標(biāo)準(zhǔn)集成規(guī)范在CIMS實施企業(yè)設(shè)計建立自己的集成系統(tǒng)的同時，一些聞名的商業(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象治理組（OMG）的CORBA、微軟公司的DCOM、Sun 微系統(tǒng)公司的EJB（Enterprise JavaBeans）和W3C（World Wide Web Consortium）的XML715。CORBA、DCOM和EJB是分布式對象領(lǐng)域要

11、緊的三個系統(tǒng)。而且不管對象處于何處，用戶均可用相同的方式向其提出服務(wù)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(wù)器關(guān)系的中間件。通過ORB，客戶端能夠訪問服務(wù)器端的對象和方法，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）描述對象的接口。任何對象，只要利用IDL對其接口參數(shù)進(jìn)行定義和講明，就可接到ORB上，為其它系統(tǒng)提供服務(wù)或提出服務(wù)請求，而不需考慮系統(tǒng)的物理位置、運行平

12、臺和具體實現(xiàn)方式。DCOM，1996年提出，關(guān)心建立基于微軟WINDOWS系統(tǒng)COM構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，能夠與UNIX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(wù)器構(gòu)件的以JAVA為中心的框架。它的體系結(jié)構(gòu)邏輯上擴展了早期差不多的可視化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CORBA和COM對象的互連，因而能夠在不同分布構(gòu)件框架之間通信。這些技術(shù)的每一個都使一種新的應(yīng)用成為可能。然而，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，關(guān)于以數(shù)據(jù)為中心的方法不存在這種限制。如XM

13、L的關(guān)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)不再依靠于軟件差不多結(jié)構(gòu)。其層次數(shù)據(jù)模型使其能夠?qū)ｉT好的適應(yīng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫存儲，同時數(shù)據(jù)庫廠家差不多通過向它們的產(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)對軟件的依靠也使應(yīng)用XML的基于當(dāng)前WEB協(xié)議的數(shù)據(jù)交換成為可能?；跀?shù)據(jù)的中間件而非基于構(gòu)件界面甚至將同意更大的系統(tǒng)集成，因為中間層服務(wù)器能恰當(dāng)?shù)膶?biāo)簽化的XML轉(zhuǎn)換為一個應(yīng)用所要求的任何形式。使用HTT

14、P的WEB上存儲和交換XML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，使之成為基于對象的體系結(jié)構(gòu)如CORBA、COM和EJB的可能替代方案。5 結(jié)論關(guān)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(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)。能夠預(yù)見，以后企業(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，由于XML規(guī)范、協(xié)議等的不斷進(jìn)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?？?/p>

15、之，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)信息集成的要緊方式。參考文獻(xiàn)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.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)代集成制造的進(jìn)展與863/CIMS主題的實施策略. 計算機集成制造系統(tǒng)，1998, 4(5): 7-15.王云峰, 李杰, 顏威利. 信息社會CIMS的以后進(jìn)展及應(yīng)用. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2000，29(1): 30-33.Li G., Yin C. and Zheng H. Informat

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