基于Aras Innovator的开源PLM 集成应用模式研究

摘　要 本文重点介绍了开源PLM ArasInnovator平台的功能特点，对该平台在数字化设计制造领域的集成应用模式进行了深入的归纳、总结、研究，并以航天质量管理系统为例，给出了具体的集成思路。

关键词　Aras  Innovator ；PLM;质量管理系统；数据共享；

引言

随着信息技术的发展，PLM（产品全生命周期管理）在企业的数字化设计与制造过程中具备越来越重要的作用，PLM的研究和应用也越来越受到企业的重视。但是当前市场上主流的、成熟的、能被大中型企业所接受的PLM软件普遍存在费用高、实施周期长、实施难度大、售后服务不尽人意等问题。Aras Innovator作为一个功能强大、免授权费的、开放的、国际化的PLM软件平台，是唯一可以让我们近距离、零花费进行研究的PLM产品，研究该平台对我们来说具有重要意义：首先,研究Aras Innovator，可以帮助我们熟悉PLM流程，了解主流PLM产品的功能特点，关键的技术以及使用的方式；其次，通过定制开发并将现有的业务系统集成到Innovator平台中，我们可以拥有一套受自己控制的PLM产品解决方案，让我们的PLM产品更加贴合业务实际，为数字化设计与制造提供更好的服务；最后，也是最重要的一点，通过模仿、创新，并整合我们自己的业务系统，开发完全属于自己的PLM解决方案，从而节省大量的软件开发或购买费用，也可以给客户更多的选择。

1.ArasInnovator简介

Innovator是市场上目前唯一的以开放授权的模式发布、以社区化方式运营并且支持先进的SOA（面向服务的体系架构）技术的 PLM 解决方案， Aras是该产品生命周期管理解决方案(PLM)软件的提供商^[1]。Innovator平台通过Aras公司不断的开发和完善，本身集成了大量的工程应用，另外，经过10多年的社区化运营，平台上还积累了大量的第三方插件，比如需求管理插件、CAD管理插件以及质量控制插件等。Aras Innovator企业级开源解决方案中包含的主要功能及系统架构如图1所示。

图1 Aras Innovator企业级解决方案包含的主要功能及系统架构

Aras Innovator创新的架构及完善的功能可以协助企业快速导入及轻松采用相关技术，另外，Aras提供的PLM 解决方案满足高性能、弹性、及安全性，并可满足整个产品研发团队（包含供应链、业务部门、质量管理及生产部门）的各种需求。开放授权的做法免除了企业在前期的软件投资费用，而优越的技术创新也使得 Innovator成为目前最适合企业使用的 PLM软件产品之一^[2]。

2.Aras Innovator的功能特性

根据Innovator企业级解决方案的主要功能，其在数字化设计与制造领域的典型应用场景可以分为三大类：产品管理、质量管理以及项目管理。

Innovator产品管理支持产品全生命周期的研发与制造管理，其应用场景包括产品数据管理、实时研发管理、产品分析管理、文件管理、BOM管理、变更管理、符合法规管理、供货商管理以及库存管理等^[1]。Innovator项目管理主要适用于数字化设计与制造领域的项目管理，其应用场景包括日程管理、成本管理、需求管理以及外包管理等，其强大的功能，几乎可以与MS Project 媲美，但是其支持浏览器模式，比MS Project使用起来更方便。Innovator质量管理解决方案具备强大的质量规划、风险管理与控制功能，兼容各种国际标准，非常适合数字化制造过程中对产品质量的规划与控制。

下边以Aras Innovator在数字化设计与制造领域的典型应用场景为分类标准，对其功能特性进行了详细分析，详见表1-Innovator功能特性分析。

表1 Innovator功能特性分析

方案

应用

场景

功能

特性

详细

功能点

产品管理

实时研发管理

支持全球团队的协同并能实时看到工作成效

复制及分配档案和服务、程序管理、项目终点管理、图形化的在线工作流、多语系支持

数据管理

PDM推动数据安全地在线协同、交换及再使用，符合CMII 以及CMPIC标准

记录与检查，工程变更管理、版本控制与发布、物料管理、文件管理、图形化的在线工作流、产品结构与成本管理、授权与登录控制

产品分析管理

与微软Sharepoint企业智能结合的产品配置感知商业智能解决方案，帮助企业结合数据分析找出主要核心问题

数据分析、状态跟踪与报告

文件管理

支持几乎所有格式文件的安全在线储存及协作，文件与档案可以直接连结到各个项目。

文件管理、档案管理、CAD档案管理、版本管理、简单及高级查询、全文检索

BOM管理

提供产品聚集，支持产品结构、多层工程材料列表信息的单一定义

零部件、程序集以及材料配件等的多层浏览和收缩、控制与管理修改、并行材料清单的管理比对

变更

管理

在同一个产品上的工作者可以实时的纪录并分类控制所有变更要求、评估、计划以及执行变更；三个标准化的最佳操作模板：全遵照CMII规则，简单ECO，可定制的数字产品设计

在线认证、数字签名、图形化的在线工作流

符合法规管理

集中了全部相关法规信息与文件，方便企业满足并维持环境保护、产品安全、ISO等相关全球性法规与标准。

内容与行程管理、在线认证、数字签名、图形化的在线工作流、修改控制、审计、授权与登录控制。

供应商管理

自动化地协调供应商协同工作，使得在多层次供应网络上的管理更容易

闭锁式回路工作流及纠正与预防行为系统（CAPA）、商业人工智能与分析、仪表盘、记分板、KPI值与报告

库存管理

记录、维护及追踪材料配件类关键业务

库存管理与追踪、改进标准、追踪配件销售商代码、序号或代码

质量管理

质量规划

提供全面的工具及流程以管控风险、改善质量以及符合环境、规格、安全等相关规定

使用六个标准偏差的(DFSS)设计工具、闭锁回路FMEA 行程及行为项目、定义循序渐进的行程流程并直接结合FMEAs和控制计划、管理重要特性及故障模式等的控制函数库、仪表盘、计分卡、KPI指标与报告

质量控制

是 Aras 社群发展的解决方案，包含所有的流程、程序及所需资源以确保质量管理

闭锁式回路工作流及CAPA系统、材料报告、自动传入检查、品质审计与供货商计分板

风险管理

规划、识别、描绘、管理、记录以及缓和风险

直接指向FMEA的需求控制计划、地图系统及行程流图表、闭锁式回路工作流及CAPA系统、仪表、计分板、KPI指标与报告

项目管理

日程管理

提供最新的项目及程序的性能可预见性,使企业级组织能够规划以及管理资源、避免风险并使获利最大化。

日程管理、资源管理、甘特图、

、项目模板、里程碑、标准关卡、记分板、KPI及报告。

成本管理

在零部件层级设立目标并估算达到目标的预算底线。聚焦于项目成本需求，改进与成本相关的决策。

成本规划、成本估算、成本预算以及成本控制、构建跨产品成本的多层BOM，浏览成本的形成过程。

需求管理

Aras社区开发的解决方案，让用户在单一、动态的文件夹里捕获所有种类的产品需求。

定义需求、子需求、需求之间的关系、关联的零部件产品以及需求相关的文件

外包管理

将商业伙伴包含到工程变更流程中，确保外包厂商可以调阅最新的BOM，Part窗体、文件以及其他相关内容。

纠正行为与质量警报相结合的封闭回路的质量流程、图形化的在线工作流

3. Aras Innovator的集成应用模式

基于Aras Innovator的典型应用场景及功能特性分析，我们可以看出Aras Innovator企业级解决方案具备强大的功能，但是这并不意味着Aras Innovator是万能的。在数字化设计与制造领域存在着大量的其它业务系统或者其它厂家的PLM软件产品，如何充分发挥每个业务系统的优点，最大化提高工作效率，降低软件的开发和购买成本，并保证产品数据的一致性？解决这个问题需要考虑将Aras Innovator与其它业务系统进行集成，下边将分析具体的集成应用模式。

3.1直接用Innovator替换原业务系统或其部分功能

通过直接开发Aras Innovator插件，替换原业务系统或其部分功能，是一种最简单直接的行事方式。Innovator具备强大的数据建模、对象定义、关系定义、工作流程定义、对象界面定义、权限定义等功能，并通过AML语言以及强大的系统函数库，支持各种用户功能的扩展。因此通过开发Innovator插件，实现原系统或其部分功能是完全可能的。

3.2 将原业务系统集成到Innovator中

通过将原业务系统的网页嵌入到Innovator界面之中，可以将原业务系统集成到Innovator平台之中。集成完成之后，Innovator强大的功能与原有业务系统可以形成有效的互补，并能充分利用Innovator平台的后台管理功能及编程能力对原业务系统的功能进行有效的改进和扩充，具体的集成应用方式包括三种：

l  数据建模：Innovator作为原业务系统的后台，利用其后台的对象类(ItemType)管理功能，作为原业务系统的数据建模工具，对原业务系统的数据模型进行重新定义，将原系统的数据库改用Aras Innovator数据库，可以达到对原业务系统数据库表以及字段的定制功能。

l  功能互补：一方面，利用Innovator后台管理部分的用户、角色及权限管理等功能，实现对原业务系统的部门、用户、角色、资源以及权限管理等功能，原业务系统作为应用的前台，提供相关业务功能，实现了前后台功能的互补。另一方面，Innovator企业解决方案比较偏重业务流程和相关标准与规范，属于比较通用的业务功能，而原业务系统的功能一般都比较具体，两者的结合，也可以实现业务层面的互补。

l  模块互换：通过Innovator给原业务系统进行数据建模或者在Innovator中开发原业务系统功能模块相关的插件或利用Innovator自带插件，就在Innovator中形成了原业务系统功能模块的另外一种实现。这两个系统的功能模块是可以互换的，即用Innovator的模块替换掉原业务系统的功能模块或者反过来用原业务系统的功能模块替换掉Innovator中的功能模块。

将原业务系统集成到Innovator中的以上三种应用方式中，存在的一个关键问题是数据的互通问题，即Innovator中的相关数据与原业务系统中的数据能够共享、能够互相调用，互相转换，特别是如果原业务系统存在大量的历史数据的情况下，这个问题是需要重点考虑的。数据互通包含两个含义，第一个含义是简单的数据共享，一个系统中的数据通过某种工具进行转换可以在另外一个系统中使用，第二个含义是数据的实时互通，两个系统中的数据在任何时候任何地点都能够互相调用，一个系统中改变了，另外一个系统中马上能看到，这是更高层次的互通，需要实现数据库层面的实时通信或者使用同一个数据库或者实现两个系统间的实时通信。除数据互通问题之外，要将原业务系统集成到Innovator中，还必须考虑两个系统的用户管理以及同步登录问题，如果两个系统的用户管理使用相同的数据库表，那么这个问题就可以得到完美解决。以上两个问题是Innovator与其它业务系统集成实际应用中必须重点考虑的一个问题，在后边的实际应用中，将对这个问题进行重点描述。

3.3 将Innovator集成到原业务系统中

将Innovator集成到其它业务系统中，理论上存在可能，但显然是不切实际的。 Innovator作为一个强大的PLM平台解决方案，其强大的功能和通用性是一般业务系统所不可比拟的。一方面，如果原业务系统比Innovator更通用，更强大，那么其与Innovator的集成应用就失去了原有的意义，另一方面，由于Innovator独特的用户界面风格，将其集成到其它业务系统中也很困难，基于以上原因，这里不做过多论述。

3.4 三种集成应用模式对比分析

上述几种集成应用模式各有优点和不足，表2中对Innovator与其它业务系统进行集成应用的几种可行模式进行了对比。通过对比可以看出，将其它业务系统集成到Innovator中是比较可行的集成应用模式，这种模式同样对其它PLM的集成应用具有参考意义。

表2 Innovator与其它业务系统的三种集成应用模式对比

 集成模式

比较项目

用Innovator替换原业务系统

将原业务系统集成到Innovator中

将Innovator集成到原业务系统中

集成方式

通过开发Innovator插件替换原业务系统

将原业务系统以网页的形式集成到Innovator中、Aras定制开发、原系统改造

将Innovator以网页形式集成到原业务系统中

要解决

的问题

熟悉原系统业务，熟悉Innovator插件开发

数据互通、用户理及同步登录

数据互通、用户登录及权限管理

优点

不用考虑两者的集成及数据的互通，实现起来相对简单

数据建模、功能互补、模块互换

功能互补

缺点

原系统投资浪费；原系统的历史数据遗失可能造成业务上的损失；开发周期长

学习培训以及定制开发花费大、周期长

集成困难，不切实际

推荐与否

推荐

强烈推荐

不推荐

4.Innovator与其它业务系统的集成应用实例分析

上文中对Innovator与其它业务系统的集成应用的几种模式进行了详细的分析，下边将以Aras Innovator与航天制造过程质量管理系统（简称QMS）的集成应用作为实例，详细描述其集成思路与过程。

航天产品制造过程质量管理系统是制造企业信息化建设整体框架中的重要组成部分，用于产品制造过程的数字化管理。该系统可以帮助企业的生产制造、质量管理等部门实现对产品制造生命周期中质量数据的采集、统计分析以及管理，并提供质量决策支持功能^[3]，同时该系统具备强大的基于角色的用户及权限管理功能。QMS与Aras Innovator在数字化制造领域的典型应用场景质量规划、质量控制以及Innovator 用户与权限管理机制等可以形成有效的互补，有些功能还可以互相替换。将QMS与Innovator进行集成，可以形成一个功能更加强大和全面的质量管理解决方案，使其更加易于扩展和进行功能定制，从而有效拓展产品的应用领域和范围。

在将QMS与Innovator进行集成的过程中，我们综合考虑了各种集成应用的模式，并进行了各种实验。其中就包括直接在Innovator中开发与QMS功能模块类似的插件，比如质量控制卡管理插件、合格证管理插件等。这些插件的开发都很成功，但是直接在Innovator中开发QMS功能插件也存在的很多问题。首要问题是QMS系统中的历史数据不能进入到Innovator中，Innovator中的新建数据也不能进入到QMS系统中，不能实现数据的互通和共享。另外一个问题是Innovator界面比较固定，显示风格很僵化，与QMS的界面风格相比不容易为用户所接受。还有一个问题是，QMS在质量数据采集和统计分析方面具备很强的功能，但是在Innovator中实现并不是很容易，开发相关插件会很费时费力。最后一个问题是两个系统的用户和权限管理是两套不同的实现方式，Innovator的用户和权限管理功能虽然很强大，但是不能与QMS完全兼容，不能满足航空质量管理系统对信息安全方面的用户和权限管理要求。

为解决上述问题，采用了将QMS集成到Innovator中的集成应用模式，也就是将QMS的相关网页嵌入到Innovator之中，如下图2所示。

图2 QMS集成到Aras Innovator示意图

为了解决QMS与Innovator的数据互通、同步登录以及用户与权限管理的协调等问题，在集成的过程中，除了针对Innovator的开发之外，还对QMS系统进行了大量的改造。在使用Innovator后台的对象及关系类管理功能对QMS的数据库表、视图及关系重新进行数据建模之后，由于Innovator中的对象类的ID字段以及关系类使用的关联字段全部用的是GUID类型，对象之间的关联基本都是通过一个关系类的方式来定义，同时每个对象类中都包含一些固定的基本字段，比如创建时间、创建人、修改时间、修改人、管理者、权限ID、部门ID等，针对QMS的改造要与这些特点相对应。完成了使用Innovator对QMS系统相关功能的数据建模并对QMS系统进行针对性改造后，将QMS相关部分的数据库改为Innovator数据库，由于两个系统相关功能使用的是相同的数据库表，可以保证数据的完全一致性。对于QMS中的历史老数据，可以通过开发专用工具进行导入等方式迁移到新数据库中。

在Innovator与QMS的集成应用的具体实现过程中，我们采用的是先同步用户和权限管理相关功能，以Innovator为主，将QMS的后台用户及权限相关功能进行了改造，实现了QMS与Innovator使用完全相同的数据库表、字段以及关联关系，这样两个系统的用户及权限管理功能是基本一致的，用Aras Innovator相关模块完全可以替换掉QMS对应的模块，然后将QMS的其它业务功能模块以网页的方式嵌入到Innovator中，从而实现了业务功能上的互补，并达到同步登录，数据互通的效果。

结束语

Aras Innovator作为企业级开源PLM，在世界范围内得到了广泛应用，包括很多国际大企业，但是在中国还不是很普及，关于其集成应用的模式更是很少有相关介绍，本文通过作者的亲身经历，对其功能特性及集成应用模式结合具体实例进行了研究和总结，希望对读者能起到抛砖引入的作用，推动Aras Innovator在中国的更广泛应用，并为国产PLM的研发起到积极的借鉴作用。

参考文献

[1] 企业级开放原始码PLM免费商业解决方案(ARAS PLM)  百度文库

[2] AndreasMueller  Aras Case Study 2009年Aras PLM使用者大会

[3] 郑伟 航天产品制造质量管理信息系统建设与实施  航天数字化制造论文集（2010）

作者简介

方云超，男，毕业于北京航空航天大学，软件工程专业硕士研究生，目前从事企业信息化工