1 前言
随着中国经济持续多年蓬勃发展，工业4.0的新概念横空出世，大量企业意识研发过程管理已经成为一种竞争力，不变革就意味被淘汰，转变思想，引进了先进的产品研发技术。2015年中国已经进入产品研发创新、深化企业管理的发展新阶段。
PLM（Product Lifecycle Management）是一个集成的、信息驱动的方法，涵盖了从设计、制造、配置、维护、服务到最终报废的产品生命周期的所有方面，是当前最为流行的产品生命周期管理方法论。PLM系统是产品研发过程管理的支撑性IT系统，对产品研发过程中各类数据进行全生命周期的管理，可以有效实现设计更改中的产品数据同步更改，有效支持产品设计过程中的产品数据共享，提高产品研发工作效率。
PLM在国内发展迅速，在现有企业网络基础上搭建PLM服务器群集已成为当今发展趋势。每一个企业都不是从零开始引进PLM系统重新部署内部网络，也就意味在企业需要在现有网络的基础上部署PLM系统。本文对企业内部PLM系统服务器群集搭建方案进行重点研究。
2 PLM系统的功能结构
PLM系统的基本功能可分为两个层次，一是基本的数据仓库管理功能，二是建立在数据仓库之上的应用。如下图所示：
图1 典型PLM系统功能结构
数据仓库是建立在数据库管理系统之上的，能对数量庞大的图形、文本、结构化数据等各种数据进行分类、存档等操作的一种数据管理技术。为对种类繁多、数量巨大的产品数据进行管理，PLM系统具备数据仓库的功能。
PLM系统具有对各类产品数据的管理功能，包括文档管理、图档管理、产品结构管理、生命周期与工作流管理、变更管理、项目管理、可视化管理、零部件分类管理、CAD集成、权限和配置管理、与其他信息系统集成等。
作为一个大型应用软件系统，PLM系统必然与企业内其他IT系统和工具软件进行集成。系统集成将不同用途的IT系统和工具有机联结起来，可以更加充分的发挥IT系统的效能。
图2 PLM系统集成功能
PLM系统提供开发环境功能，支持客户化开发，通过PLM系统提供的API，可以根据企业产品研发和产品数据管理业务要求，对PLM系统进行必要的客户化开发工作。
从IT系统结构来看，PLM系统一般采用C/S结构或B/S结构，数据仓库和各种应用管理程序在服务器上，客户端用户通过登录服务器应用PLM系统。PLM系统支持局域网和广域网通讯协议，以支持本地和异地产品研发工作。
3 PLM系统基本架构理论评估
PLM系统定位为企业级的产品生命周期平台，支持现有应用（文档管理与CAD数据管理）外，还要支持产品BOM管理、产品配置变更管理、工艺流程管理、需求管理、项目管理、知识信息库、信息导航、软件开发及代码管理等。意味着PLM服务器需要具备可扩展、高可靠性，具有良好的容错性能，并要考虑企业未来5年内随着业务的推广与深入用户增长人数。评估后的数据作为PLM服务器群集规模搭建的依据。
当前行业上以并发连接数和并发用户数评估PLM系统压力。并发连接数指的是客户端向服务器发起请求，并建立了TCP连接。每秒钟服务器链接的总TCP数量；并发用户数是在同一时刻与服务器进行了交互的在线用户数量，体现服务器Web性能。这里以PTC 的PLM为例。PTC的Hardware Sizing Guidelines 文档中给出Windchill 10.1系统的并发用户数需求计算方法：
●活跃的CAD用户数：Y=0.3×W
●活跃的非CAD用户数：Z=0.2×X
●并发用户数：A=3×Y+Z
其中，Y——活跃的CAD用户数；W——所有CAD用户数；Z——活跃的非CAD用户数； X——系统用户数量；A——并发用户数；
如某企业PLM用户人数为10000进行计算：
系统用户数量X=10000；所有CAD用户数W＝1600，其中活跃的非CAD用户数Z=3000；
并发用户数：A = 3×Y+Z=3×0.3×W+0.2×X=3440
以上计算是采用PTC PLM基本架构的硬件评估，A>=2000，需要采用双机热备方案。
4 PLM服务器集群部署方案
PLM系统一般采用三层体系结构，这样可以确保系统应用程序动态传输更新，以Web浏览器作为客户端访问入口便于用户操作使用，三层架构支持动态负载平衡，提高系统可靠性，便于硬件更改管理。
客户端：用户创建、读取或更新数据的图形界面。
服务器端：基于业务逻辑的进程数据。
数据库端：数据存储与维护。
考虑企业PLM系统出现故障不能停机，需要采用群集（双机热备）部署方案，采用两台或多台服务器+磁盘阵列柜，构成数据库故障转移群集，以证企业服务不中断，当提供服务器的Master主机宕机或因其他原因不能连接时，Slave备份会及时在线接替服务，客户端不会察觉到服务中断。
图3 PLM服务器集群部署方案
负载均衡器：具有负载均衡、应用交换、会话交换、状态监控、智能网络地址转换、通用持续性、响应错误处理、IPv6网关、高级路由、智能端口镜像、SSL加速、智能HTTP压缩、TCP优化、内容缓冲、内容转换、连接加速、高速缓存、Cookie加密、选择性内容加密、应用攻击过滤、拒绝服务(DoS)攻击和SYN Flood保护、防火墙包过滤、包消毒等功能。
Master/Slave服务器：使用2台应用服务器群集实现负载均衡，安装PLM前端应用，支撑大量并发请求，如并发请求量过大，可增加多台Slave服务器。
可视化工作站：对MCAD和ECAD进行可视化发布。
中间发布器：PLM系统与企业内其他系统之间存在信息传递，先将PLM数据发布至中间发布器，再通过中间发布器与企业内部其他系统实现数据传递。
SAN（Storage Area Network，存储局域网络）将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术。SAN本身就是一个存储网络，承担了数据存储任务，SAN网络与LAN业务网络相隔离，存储数据流不会占用业务网络带宽。
DB服务器：安装Oracle数据库系统，搭建Oracle RAC。这里DB服务器采用采用双机群集方式，保障在大数据量访问和存储过程中数据层的高可靠性能，如果不采用这种配置方式，当DB Server1出现宕机或损坏时，PLM系统平台则需要在手动修复和恢复后方可继续使用，期间用户将无法在平台上工作直至数据库恢复。
磁盘阵列柜：企业级数据存储设备，通过FC交换设备加入SAN网络。
5 总结
企业在没有采用PLM系统之前，往往使用多个计算机系统管理不同种类的产品数据，如以CAD系统为基础的文档图纸管理系统、BOM管理系统、项目管理系统。产品数据分散在多个系统中，造成系统间难以同步，数据更改难以管理，容易出现修改了BOM但没有修改图纸等问题；同时存在多个产品数据系统入口，难以被研发工程师掌握和使用。
PLM系统部署需要因地制宜，针对每一个企业内部网络运行环境单独建设。PLM系统是产品数据管理理论的支撑性IT系统，除了部署系统本身，还需要掌握现代企业产品数据的管理方法。PLM系统蕴含了先进的产品数据管理思想、原理和方法，采用PLM系统实现统一数据源、数据关联，企业在产品研发和产品数据管理方面都会取得巨大收益。
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本文标题：基于PLM系统的服务器群集环境研究
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