（机械电子工程专业论文）数控设备管理信息系统的应用开发与研究.pdf

西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 随着信息技术的发展和市场竞争的加剧，我国各型企业纷纷组建管理信息系 统。本文对某数控设备厂建立管理信息系统进行了研究和探讨，其目的是通过对 设备进行信息化管理，实现网络数据库环境下系统数据的共享和交流，提高备件 的管理水平，完善自动化水平，辅助相关人员做出正确的决策。 本文首先对某厂的数控设备及其备件的管理现状进行了调研，阐述了当前管 理中存在的问题及不足，提出了以b s 体系结构为基础，应用条形码技术，设计 并实施管理信息系统( m i s ) 。其次，介绍了运用面向对象思想和u m l 统一建模 语言对系统进行分析与建模的过程，重点论述了系统用例模型、静态结构模型和 动态行为模型的分析、建立及表达结果、验证了系统模型与用户需求的一致性， 设计出了功能模块。再次，采用j a v a 语言作为开发工具，s q l s e w e r 作为后台 数据库管理系统，建立了数控设备管理信息系统，描述了系统的实现与实施过程， 对影响该m i s 开发的要素进行了仔细的分析：网络架构的定制、主流开发模式 的比较、开发平台的选择、条码识读技术的引入、硬件方案的论证等：并对数据 库的设计、m v c 模式的运用进行了探讨。最后，结合信息安全的相关知识，总 结了本系统中采用的安全技术及机制，对其中的密码技术、身份验证、访问控制、 备份及恢复、操作日志进行了简要的介绍。 数控设备管理信息系统的应用，优化了数据的处理方式，降低了劳动强度， 节约了仓储成本，显著的提高了设备厂的工作效率、管理水平、竞争力和信息化 水平。论文的研究成果也将直接应用于该企业更高水平的信息化建设工作中，同 时也对数控设各行业实现信息化具有很大的借鉴意义。 关键词：管理信息系统，数控设备，条形码，统一建模语言，信息安全 西北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , b a s e do nt h ef u r i o u s c o m p e t i t i o n ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) i sm o r ea n dm o r ep o p u l a ri nt h e c o r p o r a t i o n so fc h i n a t h ep a p e rf o c u s e do nd e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gt h e m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) f o rac o m p a n y t h es t u d ya i m e dt om a n a g e t h ei n f o r m a t i o no f n u m e r i c a lc o n t r o le q u i p m e n t sa n dt h e i rc o m p o n e n t sw i t hc o m p u t e r t e c h n o l o g y , i m p l e m e n ti n f o r m a t i o ns h a r ea n dc o m m u n i c a t i o n , e l l h a n c es c i e n t i f i c m a n a g e m e n t ，p e r f e c ta u t o m a t i o n ，a s s i s ts o m e b o d ym a k ec o r r e c td e c i s i o n s f i r s t , w ei n v e s t i g a t e da n da n a l y z e dt h ec u r r i c u l ao f n u m e r i c a ic o n t r o le q u i p m e n t s a n dt h e i rc o m p o n e n t s p r e p a r e dt od e v e l o pt h em i sf o rt h ec o m p a n yb a s e do nb s s y s t e ms t r u c t u r e s e c o n d ，w ed e s c r i b e dh o w t om o d e lw i t ht h e0 0 ( o b j e c t - o r i e n t e d ) t h i n k i n ga n du n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( t r m l ) i np a r t i c u l a r , t h es y s t e mu s ec a s e s w e r ed e s c r i b e d ，d y n a m i cm o d e la n ds t a t i cm o d e lw e l ：ea n a l y z e da n dc o m p a r e d ，t h e c o n s i s t e n c yo fm o d e l sa n dt h er e q u i r e m e n t sw e r ev a l i d a t e d ，a n df u n c t i o n a lm o d u l e s w e y ed i s i g u e d t h i r d ，w ec h o s ej a v aa st h ep r o g r a m m i n gl a n g u a g ea n ds q ls e r v e ra s 捌a t a b a s es e r v e r , i m p l e m e n t e dt h en ce q u i p m e n t sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e l n s e v e r a lf a c t o r st h a ta f f e c tt h em i sd e v e l o p m e n tw e r ec l o s e l ye x a m i n e d ：n e t w o r k a r c h i t e c m r e ，d e v e l o p m e n tm o d e ，b a rc o d et e c h n o l o g y , a s s o c i a t e dh a r d w a r ea n d o n m e a n w h i l e ，d a t a b a s ed e s i g na n dm v cm o d ew e r ed e s c r i b e d a tl a s t ，i n t e g r a t e dw i t h t h ek n o w l e d g eo fi n f o r m a t i o ns e c u r i t y , w es u m m a r i z e ds e c u r i t ym e c h a n i s ma n d t e c h n o l o g ya p p l i e di nt h i sm i s e n c r y p t i o nt e c h n i q u e s ，i d e n t i f i c a t i o na n dc e r t i f i c a t i o n ， a c c e s sc o n t r o l ，b a c k i n gu pa n d r e s t o r i n g , o p e r a t i o nl o g w e r ed e s c r i b e db r i e f l y a f t e ri m p l e m e n t i n go fm i s ，t h ec o m p a n yo p t i m i z e dt h em a m l e ro fd a t a p r o c e s s i n g ，d e c r e a s e dt h ew o r k i n gf o r c e ，s a v e dt h ec o s to fs t o r a g e ，w o r ke f f i c i e n c yi s i m p r o v e do b v i o u s l y t h i sc o m p a n yi sm o r ec o m p e t i t i v ea n de n e r g e t i c m e a n w h i l e ， t h ee x p e r i e n c ew i l lb ed i r e c t l ya p p l i e dt oh i g h e rl e v e lo fi n f o r m a t i o np r o c e s si nt h i s c o m p a n y , a n d i tw i l lb eag o o dr e f e r e n c ef o ro t h e rc o m p a n i e so fn u m e r i c a lc o n t r o l e q u i p m e n t s k e yw o r d s ：m i s ，n ce q u i p m e n t s , b a rc o d e , u m l , i n f o r m m i o ns e c u r i t y 西北工业大学 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位 期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学 校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业 后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：叠堡i 2 0 0 ) ! 年；月2 3 日 指导教师签名：趁 旧年3 月孑。日 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人郑重声明：所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文 中已经注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经公开发表或撰写过的研究成果，一不包含本人或他人己申请学位或其它用 途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。 本人学位论文与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 学位论文作者签名趟查 2 d 0 7 年月2 3 日 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 仓储在企业的整个供应链中起着至关重要的作用，如果不能保证正确的进 货、库存及发货，将会导致管理费用的增加，服务质量的下滑，从而影响企业的 竞争力。传统的简单、静态的仓储管理已无法保证企业各种资源的高效利用。现 在的仓库作业和库存控制作业具有复杂化、多样化等特点，信息数据量也更为庞 大，来源分布广而且复杂，如果仅靠人工记忆和手工录入，不但费时费力，而且 容易出错，将会给企业带来巨大损失。 为了克服上述问题，必须使仓储管理和计算机系统相互结合起来，以使仓库 服务得到有效的执行和监督。仓库管理系统可以对仓储各环节实施全过程控制管 理，并可对货物进行入库和出库操作管理，从而实现仓储作业流程全过程的电子 化操作。另外还可以根据客户的需要制作多种合理的统计报表。 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，m i s ) ，也称为信息系统 ( i n f o r m a t i o ns y s t e m ，i s ) ，或计算机信息系统( c o m p u t e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ，c i s ) ， 它是利用计算机技术、通信技术、管理决策技术等，为管理者提供辅助管理、辅 助决策服务的系统1 2 j 。管理信息系统能实测企业的各种运行情况；利用过去的数 据预测未来；从企业全局出发辅助企业进行决策；利用信息控制企业行为；帮助 企业实现其规划目标。 我们引入m i s ，意在用现代化思想和技术进行管理，实现自动的、系统的管 理，而不仅仅是用机器代替已有的人工劳动。简而言之，是改变已有的管理模式， 真正产生效益。随着信息技术的成熟，为了降低设备管理的成本，提高生产率， 开发管理信息系统( m i s ) 己势在必行。 条形码作为一种及时、准确、可靠、经济的数据输入手段已被物流信息系统 所采用。在工业发达的国家已经普及应用，已成为商品独有的世界通用的“身份 证”。欧美、日本等等国家已经普遍使用条形码技术，而且正在世界各地迅速推 广普及，其应用领域还在不断扩大。条形码技术在中国将作为主要的自动识别技 术，广泛应用于工业自动化控制和各类管理信息系统中，并将渗透到多技术领域 和高新技术的产品中。在物流信息系统中采用条形码技术，将大大提高许多计算 机管理系统的实用性1 3 】。 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 国内外现状 1 2 1 管理信息系统的发展和现状 进入2 0 世纪8 0 年代末，随着计算机网络和通信技术的发展，m i s 系统进入 网络化的发展时期。世界上发达的国家已经建立起完善的先进管理信息系统体 系，在社会经济发展中发挥了巨大的作用。比较成功而且使用广泛的管理信息系 统软件产品就有：m m 公司的c o p i c s 系统、n c r 公司的i m c s - i i 系统、日本 n t t 公司的d i p s 1 系统、前苏联的a c y 系统、美国的m a c c a p 系统和 脱d w a r d s 公司的j d e 系统、o r a c l e 公司的o r a c l e 系统、f o u r t hs h i f t 公司的m s s 系统、德国s a p 公司的r 3 系统、荷兰b a a n 公司的b a a n i v 系统等【4 j 【5 1 f 6 】【7 1 ， 这些软件的使用明显降低了生产和服务成本、节省开支、缩短了生产周期。 我国也在9 0 年代初相继建立了“金卡”、“金关”、“金桥”工程，很多企事业 单位建立了局域网和广域网管理信息系统。比较成熟的管理信息系统产品有：北 京利玛c a p m s 9 5 、开思e r p 、金航联a e p c s 生产管理系统、科希盟的s j e r p 、 北极星e r p 、天津企星m r p i i 、和佳e r p 、上海启明m r p i i 、博科商业e r p 、 广州m r p 高博士、华通e r p 、广东慧亚m r p i i 、西安协同软件、博通资讯m r p i i 、 山西经纬j w m i s 等【8 l 【9 1 【”】。 与此同时，我国企业根据本企业的现状开发管理信息系统也是方兴未艾，为 企业的现代化发挥着应有的作用。根据我国管理信息系统的实际应用情况和不同 服务对象，管理信息系统的应用大致可分为以下几种： ( 1 ) 国家经济信息系统 这是一个包含国家各综合统计部门在内的国家级信息系统，在此系统下的各 级经济信息系统形成了一个纵横交叉、覆盖全国的独立的综合信息系统，其主要 功能是收集、加工、存储、传送和分析与国民经济有关的各类经济信息，为国家 经济部门、各级决策部门、各级经济部门及企业提供统计、预测等经济信息a ( 2 ) 企业管理信息系统 这是面向工厂、企业的管理信息系统，主要对管理信息进行加工处理，是最 复杂的管理信息系统，一般要求能对工厂的生产监控、预测和决策提供支持。大 型企业的管理信息系统规模很大，技术要求很复杂，是管理信息系统研究的典型。 ( 3 ) 事务型管理信息系统 此类系统面向事业单位，主要用于处理日常事务。由于事务的不同，其逻辑 模型也不尽相同，但基本处理对象是管理事务信息，决策相对较少，要求实时性 和数据处理能力强，数学模型使用较少。 2 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 ( 4 ) 行政机关办公型管理信息系统 国家各级行政机关办公管理的自动化对提高机关的办公质量和效率、改进服 务水平具有重大意义。此类系统的特点是办公自动化和无纸化，采用多种办公自 动化技术，以提高办事效率。 ( 5 ) 专业型管理信息系统 针对特定行业或领域，专业性很强，主要功能是收集、存储、处理、预测一 些专业信息，技术相对简单，规模一般较大。 1 2 2 数控设备管理软件的发展和现状 国外企业非常注重成本，实现利润最大化，是企业的终极目标。专业化的设 备维修管理软件正好能满足这一要求，因而国外设备维修管理软件起步较早，到 目前已经比较成熟。典型的软件包括：英m e n g i c a 公司的q 4 生产管理系统、 m a x i m o 公司的m a x i m o 设备维护管理系统、d a t a s t r e a m 公司的m p 2 设备维修管 理系统等【“l 。 英m e n g i c a 公司的q 4 生产管理系统诞生于1 9 7 8 年，早期为d o s 版本，经过2 0 多年的不断完善与发展，日趋成熟，现该系统以m i c r o s o f t w i n d o w s 操作系统为平 台，具有较高的兼容性。该软件包括“策划维修管理”与“物资管理”二大子系统， 将备件管理与生产管理有效地结合起来。m a x i m o 公司是一家专门从事设备维 修管理软件开发的公司，目前在中国有多家分公司。m a x i m o 设备维护管理系 统包括工作单管理、定检管理、库存管理、设备维修管理、采购管理、缺陷管理、 劳力管理、资源管理、系统设置、日程管理、系统工具、客户化工具等功能。 d a t a s t r e a m 公司的m p 2 设备维修管理系统提供了号称“世界领先的检修解决方 案”，其特点为：对于报告和程序可以使用临时表存储数据；能够制定新的数据 表和字段，然后应用；在表单格式下，可以对记录进行拷贝、粘贴操作；在局域 网上安装后多客户使用。系统模块包括资产管理子系统、员工管理子系统、设备 维修管理子系统、库存管理子系统、采购管理子系统、预算管理子系统、计划管 理子系统、任务管理子系统、工单管理子系统、缺陷管理子系统等。 国内的设备维修管理软件，开始只是作为整个企业管理信息系统的- - d , 部 分，或者作为“生产管理系统”的一个部分出现的。在制造企业内，大多数企业都 建有“管理信息系统”，其典型特点是“大而全”，既不但包括生产管理、人事管理， 还包括行政管理、办公自动化等功能，而其中的设备维修管理只是管理很少的设 备基础信息。这种大而全的系统仅实现了全厂数据的及时保存、共享及查询，能 够在一定程度上满足整个公司的要求；但是，这种系统对于真正需要帮助的设备 维修管理人员来说，它的功能还远远不足。 3 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 这种软件体现的是一种粗放式的管理模式，看似功能强大，实际落实至各 个具体的功能上，功能十分有限。当前，中国的制造企业正在进行着深刻的变 革【1 2j 。企业管理从粗放型到精细型的转变是一个必然的趋势，相应地也要求企 业的管理软件向专业化、精细化方向转变。专业化的设备维修管理软件应该包 括二个大的方面：设备维修管理( 包括设备台帐及维修信息管理等) 和备件管 理( 包括库存管理等) 。 1 2 3 条码技术应用现况与发展 1 伴着高科技的飞速发展，国际经济迅速向一体化迈进，促进了信息开发和 信息服务产业的诞生和发展。计算机在性能上日臻完善，超大规模集成电路和 超高速计算机技术发展突发猛进，人们开始关注如果改变手工数据输入，使输 入质量和速度与其相匹配。条码自动识别技术就是在这样的环境下应运而生的， 它是以计算机、光电技术和通信技术的发展为基础的一项综合性科学技术，使 信息数据自动识别，输入的重要方法和手段【1 3 】。 第二次世界大战后，美国将其在二战期间高效的后勤保障系统的管理方式 引进流通领域，把商流、物流、信息流集为一体，并采用条码自动识别技术， 改变了物资管理体制、物资配送方式、售货方式和结算方式，促进了大流通、 大市场的发展，从而推动了物品编码和条码技术在国际范围的迅速发展。2 0 世 纪7 0 年代成立了国际物品编码协会( e a n ) ，负责开发、建立和推动全球性的物 品编码及条码标识标准化。国际物品编码协会的宗旨是建立全球统一标识系统， 促进国际贸易。其主要任务是协调全球统一标识系统在各国的应用，确保成员 组织规划与步调的充分一致”。 条码标识基本上覆盖了所有产品。商业p o s 、物流中心、配送中心、大型 商业城、连锁店，甚至家庭商店都基本条码化了。目前，世界各国把条码技术 的发展重点向着生产自动化、物流现代化、贸易国际化、安全保密化等领域推 进，除大力推行1 3 位商品条码外，同时重点推广应用u c c e a n - 1 2 8 码， e a n u c c 系统位置码、e a n u c c 系统应用标识符、二维条码等；在条码种类上， 除大多印刷在纸质介质外，还研究开发了金属条码、纤维织物条码、隐性条码 等，扩大应用领域并保证条码识别在各个领域、各种工作环境的应用。国际物 品编码协会和一些经济发达国家，正在将e a n u c c 系统的应用，从单独的物品 标识推向整个供应链管理和服务领域【n l 。 许多国家和地区，投入了大量资金建立地区或行业、国内或国际联通的电子 数据交换系统，以提高现代化管理水平和在国际贸易中的竞争能力。一些国家 或地区已在商品批发零售和分配，工业制造。金融服务、政府行政管理、建筑 4 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 和房地产、卫生保健、教育和培训、媒介出版和信息服务、交通运输、旅游和 娱乐服务等领域推广应用条码技术，取得了十分明显的成果。随着条码技术不 断向着深度和广度发展，也推动了条码自动识别技术装备的发展，正向着多功 能、远距离、小型化、软件硬件并举、信息传递快速、安全可靠、经济使用等 方向发展，出现了许多新型技术装备。 条码技术的研究在我国始于2 0 世纪7 0 年代。当时的主要工作是学习和跟踪 世界先进技术。随着计算机应用技术的普及，2 0 世纪8 0 年代末，条码技术在我 国的邮电、仓储、图书管理及生产过程的自动控制等领域开始得到初步应用。 1 9 9 1 年4 月，中国物品编码中心代表我国加入国际物品编码协会( e a n ) ，为全 面开展我国条码工作创造了有利条件。近年来，中国商品条码系统成员数量迅 速增加，我国已有8 万家企业申请注册了厂商代码，已有扫瞄商店上万家。据统 计，我国已有6 7 的商店应用了p o s 系统。目前，条码技术已经广泛应用于我 国国民经济的众多领域。 1 3 课题来源 本课题来源于某设备厂管理信息系统应用开发实例。在2 0 0 0 年至t 1 2 0 0 3 年间， 该公司先后引进了约2 0 0 台具有世界先进水平的数控设备，使其制造装备水平明 显提高。但是面对这样一个庞大的数控设备群，该公司当前的设备维修工作就 日渐显得不足，于是设备的停机时间长、故障频率高，使得维修效率相对下降。 那么必须采用现代化的管理与维护手段，才能使它们充分发挥和维持其功能和 性能。 结合该公司发展现状，并且采用国外设备维修管理软件的先进思想，建立起 适合于自身的设备维修管理系统，发展设备管理技术，辅助设备维修，提高维护 效率，降低维修成本，以提高内部的工作效率和竞争力。本论文借鉴了国外软件 的长处，考虑了国有企业的现实情况，为该公司设备厂( 简称5 0 厂) 开发了数 控设备管理系统。5 0 厂是该公司的下属单位，主要业务是负责该公司全部设备 的管理和维修工作，以及与设备相关的备品、配件、工具管理。 该厂已于2 0 0 4 年部署了数控维修管理信息系统，运行良好。为了仓储管理 的信息化，该厂决定开发数控备件管理子系统，并与数控维修管理子系统相融合， 从而实现数控设备管理信息系统。 该厂规模大，综合性强，设备多，下属有三个仓库，其中数控备件占了很 大的比例，对备件的管理是公司管理中不可缺少的重要组成部分。在现有的工作 方式下，大多数的查询、统计和计算由手工方式来完成，工作人员面对的是一大 堆的数据表格，日常的工作负担很重。对于如此庞大的资产，如果不采取科学而 5 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 有效的管理，将会给公司造成很大的经济损失，也会使这些资产得到不合理使用 而造成浪费。 而社会经济的发展和工业生产的加速，使得仓库的进出更为频繁。仓储信息 处理越来越复杂，信息数据量也更为庞大，来源分布广而复杂”。如果仍采用 手工收集数据，会大大增加信息采集人员和信息输入人员，降低信息正确率和信 息系统的执行效率。面对巨额的资产，种类繁多的数控备件，如何采取科学有效 的管理，提高公司的经济效益，已成为公司发展的重要课题。 1 4 研究内容及意义 1 4 1 课题研究内容 本论文通过分析该公9 5 0 厂设备备件管理工作的现状，说明开发设备管理信 息系统的意义，重点介绍了数控备件管理子系统的系统分析、功能特点、模块设 计以及实现过程。 本文的研究内容是以开发该公司5 0 厂数控备件管理信息系统为基础，整个系 统涉及面比较宽，包括整个公司备件的管理与库存情况、使用状态统计、备件的 出入库等。系统开发采用面向对象的程序设计方法，具有很好的可重用性、可扩 展性和可管理性，为系统的进一步完善奠定了良好的基础。本课题的使用单位是 该公司5 0 设备厂的各职能部门。 本系统将采用浏览器服务器( b s ) 模式，支持多个客户端同时操作。前台应用 程序使用j s p + j a v a 开发。后台数据库运行在s q l s e r v e r 2 0 0 0 数据库服务器上。 主要的研究内容有： ( 1 ) 在数控备件条码系统中引入条形码技术 ( 2 ) 构建基于b s 模式的数控备件条码管理信息系统 ( 3 ) ，探讨系统的安全性 为了便于信息的快速传递，数控备件条码管理子系统涉及到了在线申请备件 以及在线批复等内容，因此也对信息的安全性提出了更高的要求，论文将针对该 本次开发的实例进行分析，在此基础上提出了一定的解决方案，来加强信息的安 全住和完整性。 1 4 2 课题研究意义 数控设备管理信息系统的建立，对该企业具有重大的意义。本系统主要是通 过对某工厂的备件实现信息化管理，实现网络数据库环境下系统数据的充分共 6 西北工业大学硕士学位论文 第一章绪论 享，提高备件的管理水平。具体地说，本系统最终了实现下面的目标： ( 1 ) 提高了仓库作业效率。货物出库、入库过程全部由计算机控制，从而使 作业周期缩短，仓库的吞吐量相应提高。采用计算机管理，能够使票据处理、库 存管理等信息处理自动化，从而进一步提供物流处理的效率。 ( 2 ) 随时掌握准确的库存和流动信息，为商品生产和销售提供科学依据。 ( 3 ) 减少流动资金，降低保管费用。采用计算机后大大提高了物流服务质量， 加快了货物周转。 ( 4 ) 降低劳动强度，减小出错概率。方便快捷的条码输入输出大大降低了劳 动强度，减小了手工输入时的出错概率。 ( 5 ) 本系统的部署，将提高工厂的信息化程度，对整个备件行业实现信息化 具有一定的借鉴意义，有利于备件管理行业的现代化建设。 1 5 论文章节安排 本论文各章节内容安排如下： 第一章为绪论，主要介绍了管理信息系统、数控设备管理软件、条码技术的 发展、国内外现状，课题来源、研究内容及意义。 第二章为相关技术简介，简要的介绍了统一建模语言u l l ，j a v a 语言，条 码技术。 第三章为需求分析与设计建模，首先介绍了系统需求，然后针对需求，介绍 了用例模型、系统模型、功能模块的设计 第四章为系统实现与部署，根据建立的模型，介绍了系统模块的实现、部署 情况。 第五章为信息安全，主要介绍了常用的信息安全技术，以及相关技术在该系 统中的应用。 第六章为结束语，总结了本论文的工作成果，分析了存在的问题，并对今后 的工作进行了展望，提出了一些建议。 1 6 本章小结 本章以论述仓储管理、管理信息系统和条码技术开始，介绍了管理信息系统、 数控设备管理软件、条码技术的发展和现状，接着概述了本课题的来源、研究内 容和意义，最后介绍了本论文的章节安排。 7 西北工业大学硕士学位论文 第二章相关技术简介 第二章相关技术简介 2 1 统一建模语言u m l 2 1 1u m l 简介 u m l 是u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e 的缩写，中文名为统一建模语言。它现 在已经纳入了o m g ( 对象管理组织，h t l p ：w w w o m g o r g ) 标准，成为业务、应 用和系统架构的标准化建模语言，u m l 是b o o c h 、0 b j e c t o r y 和o m t 方法的结 合，同时也吸收了大量方法学家的思想。通过把这些先进的面向对象的思想统一 起来，u m l 为公共的、稳定的、。表达能力强的面向对象方法提供了基础。它为 软件开发提供了从需求到代码再到部署的全套可视化方法，u m l 得到了广泛的 支持。在可视化建模和开发中，它已经成为软件行业的事实标准【l ”。 2 1 。2u m l 建模的必要性和模型种类 我们对软件系统进行建模的目的是：帮助我们按照实际情况或按我们需要的 样式对系统进行可视化；提供一种详细说明系统结构或行为的方法；给出一个指 导系统构造的模板；对我们所做出的决策进行文档化【”l 。为什么选择u m l 作为 工具呢? 主要是因为： ( 1 ) u m l 是一种统一的、标准化的建模语言。 由于u m l 为许许多多参与软件设计和开发的人员提供了一种公共“语言”， 使他们能够基于共同的“模型”来理解业务、需求，理解软件和构架如何构造。从 全局性考虑，u m l 能够带来很大益处。 c ) u m l 是一种应用面很广泛的建模语言。 u m l 不仅可以用于软件系统建模，还可以用于业务流程、业务知识、数据 库、嵌入式等多个领域：而且对于不同的领域，其所采用的本质元素是相同的。 这样就可以：不同的人们可以基于相同的语言沟通；不同的领域模型可以通过相 同的机制进行互换与迁移，这正好体现了统一的优势。 同时，u m l 提供了很好的扩展性，用户可以象x m l 中的d t d 一样定义自 己的u m lp r o f i l e ，在u m l 框架的基础上进行扩展、自定义，确定一个区域、 一个行业的特定标准。 西北工业大学硕士学位论文第二章相关技术简介 对于软件系统建模而言，使用u m l 可以对业务的不同侧面进行建模，从实 际的业务内容、业务过程到具体的软件设计、实现。具体来说，对于软件系统建 模而言，可以使用u m l 来建立的模型如表2 1 所示。 模型的种类模型的用途 业务模型对业务过程、工作流、组织的建模 需求模型对捕获的需求进行整理和分析的工具，辅助开发人员与用户进行 沟通 设计模型包含高层设计( 架构模型) 和详细设计模型，用于统一开发人员、 沟通设计信息 数据库模型设计数据库的结构、表结构以及与应用系统的交互 实现模型用来理清软件的组成、部署方案，为安装与维护人员的工作提供 指导 2 1 3u m l 的组成 表2 - 1u m l 模型的种类和用途 如图2 1 所示，u m l 的建模要素主要包括三个方面： ( 1 ) 基本构造块：即建模元素，是模型的主体。 ( 2 ) u m l 规n - 即支配基本构造块如何放在一起的规则。 ( 3 ) 公共机制：运用于整个u m l 模型中的公共机制、扩展机制。 图2 - lu m l 的构成体系示意图 9 西北工业大学硕士学位论文 第二章相关技术简介 2 2j a v a 语言 2 2 1d a v a 特点 j a v a 是s u n 公司推出的一种编程语言，是种通过解释方式来执行和广泛使用 的网络编程语言。作为一种程序设计语言，它具有面向对象、不依赖于机器的结 构、具有可移植性、鲁棒性、安全性、并且提供了并发的机制等特点【1 6 】。 ( 1 ) 面向对象 j a v a 吸收了c + + 中面向对象的概念，将数据封装于类中，利用类的优点，实 现了程序的简洁性和便于维护性。其设计集中于对象及其接口，它提供了简单的 类机制以及动态的接口模型。对象中封装了它的状态变量以及相应的方法，实现 了模块化和信息隐藏；而类则提供了类对象的原型，并且通过继承机制，子类 可以使用父类所提供的方法，实现了代码的复用。 ( 2 ) 分布性 j a v a 是面向网络的语言，它建立在扩展t c p i p 网络平台上。类库提供了用 h t t p 和f r p 协议传送和接收信息的方法。这使得程序员使用网络上的文件和使 用本机文件一样容易。 ( 3 ) 安全性 用于网络、分布环境下的j a v a 必须要防止病毒的入侵。j a v a 不支持指针，舍 弃了c + + 的指针对存储器地址的直接操作【1 7 】，一切对内存的访问都必须通过对象 的实例变量来实现，避免了病毒通过指针侵入系统和指针操作中容易产生的错 误。j a v a x 对程序提供了安全管理器，以防止程序的非法访问。 ( 4 ) 平台无关性和可移植性 平台无关性是指j a v a 能运行于不同的平台，也就是我们常说的跨平台特性， 这是j a v a 的重要优势之一。j a v a 遵循“一次编程，到处运行”的原则，将其原程序编 译成与体系结构无关的字节码指令。j a v a 弓l 进虚拟机的机制，所有的j a v a 程序都 运行在虚拟机里，虚拟机通过调用本地借1 ：3 的方法来完成和进行与系统相关的操 作。只要安装了j a v a , 虚拟机，j a v a 程序就可在任意的处理器上运行。这种与平台 无关的特性使j a v a 程序可以方便地被移植到网络上的不同机器。 ( 5 ) 多线程 多线程机制使应用程序能够并行执行，而且线程的同步机制保证了对共享数 据的正确操作。通过使用多线程，程序设计者可以分别用不同的线程完成特定的 行为，而不需要采用全局的事件循环机制，这样就很容易地实现网络上的实时交 互行为。 1 0 西北工业大学硕士学位论文 第二章相关技术简介 ( 6 ) 健壮性 j a v a 提供了良好的错误检查机制。类型检查检查出许多开发早期出现的错误。 j a v a 己操作内存减少了内存出错的可能性。j a v a 还实现了真数组，避免了覆盖 数据的可能。 这些功能特征大大提高了开发j a v a 应用程序的周期。 2 2 2j s p 和s e r v i e t j s p 和s e r v e l e t 是用j a v a 语言编写，它们为j a v a 程序员编写动态页面提供了方 便，从本质上说，j s p 也是一种s e r v l e t 。s e r v l e t 也可以说是c g i 的j a v a 版。但是j s p 编写起来非常简便，它和a s p 比较相似。j s p 执行起来具有如下的特点； ( 1 ) 为每一个请求产生一个新的线程。 ( 2 ) j s p 可以维护几个请求问服务器上的状态( 由于它可以使用s e r v i a 会话) 。 ( 3 ) 不必每次加载，只要在初始化时加载即可。 ( 4 ) 在一个已经加载的作为w e b 艮务器扩展的j v m ( j a v a 虚拟机) 中运行。 s e r v l e t ( j a v a 服务器小程序) 是用j a v a 编写的服务器端程序，是由服务器 端调用和执行的，按照s e r v l e t 自身规范编写的j a v a 类。s e r v l e t 可以看成是用 j a v a 编写的c g i ，但是它的功能和性能比c g i 更加强大1 1 8 1 1 ”】【。j s p ( j a v a s e r v e r p a g e s ) 技术是由s e r v l e t 技术发展起来的，其在编写时远比s e r v l e t 简单。 由于j s p 构建在s e r v i a 上，所以它有s e r v l e t 所有强大的功能，但这并不是说可 以淘汰s e r v l e t ，j s p 和s e r v l e t 的结合能使系统的开发更加简洁和健壮，特别是 在m v c ( m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r ) 模式中，采用j s p 开发v i e w ，s e r v l c t 开发 c o n t r o l l e r 可以使系统的开发简洁和提高系统的可维护性。 j s p 基于j a v a 语言，具有良好的伸缩性，在网络数据库应用开发领域具有 得天独厚的优势，基于j a v a 平台构建网络程序已经被越来越多的人认为是未来 最有发展前途的技术。j s p 除具有j a v a 语言的特点外，与其它动态网页技术 ( a s p ，p h p ) 相比，还具有如下优势： ( 1 ) 将内容的生成和显示进行分离 w e b 页面开发人员可以使用h t m l ( 或x m l ) 标识来设计和格式化最终页 面，使用j s p 标识或者小脚本来生成页面上的动态内容。生成内容的逻辑被封装 在标识和j a v a b e a n 组件中，并且捆绑在小脚本中，所有的脚本在服务器端运行。 在服务器端，j s p 引擎解释j s p 标识和小脚本，生成所请求的内容，并且将结果 以h t m l ( 或) q 蛆l ) 页面的形式发送回浏览器。 ( 2 ) 强调可重用的组件 j s p 可采用可重用的、跨平台的组件( j a v a b e a n 或者e n t e r p r i s ej a v a b e a n 组 西北工业大学硕士学位论文 第二章相关技术简介 件) 来执行应用程序所要求的更为复杂的处理。开发人员能够共享和交换执行普 通操作的组件，或者使得这些组件为更多的使用者或客户团队所使用，基于组件 的方法加速了总体开发过程。 ( 3 ) 采用标识简化页面开发 对不太熟悉脚本语言的w e b 页面开发人员而言，j s p 技术封装了许多功能， 这些功能是在易用、与j s p 相关的x m l 标识中生成所需要的动态内容。标准的 j s p 能够访问和实例化j a v a b e a n 组件，设置或者检索组件、下载a p p l e t ，以及执 行用其它方法更难于编码和耗时的功能。通过开发定制标识库，j s p 技术是可以 扩展的，开发人员和其它人员可以为常用功能创建自己的标识库。 作为j a v a 平台的一部分，j s p 拥有j a v a 编程语言“一次编写，各处运行”的 特点。随着越来越多的供应商将j s p 支持添加到他们的产品中，我们可以使用自 己所选择的服务器和工具，更改工具或服务器并不影响当前的应用。 2 2 3d a v a b e a n j a v a b e a n 是基于j a v a 的组件模型，有点类似于m i c r o s o f t 的c o m 组件j 。 j a v a b e a n 组件继承了在j a v a 程序中可以看到的平台无关性。开发人员可以编 写出可重用的组件，然后在各个平台上运行。在j s p 页面中使用j a v a b e a n 组件 的原因是将代码与显示分离。可通过使用j a v a b e a n 组件来减少j s p 页面中的代 码在j s p 页面中有负责存取内容和显示的标记，生成内容的逻辑和程序代码 被包含在可重用的组件中，即j a v a b e a n 组件。 j a v a b e a n 组件是可重用的软件组件，使用标准的“方法”命名规则，这使得 j a v a b e a n 组件具有可预测的行为并可在工具中被轻松使用。j a v a b e a n 组的公共 特性有属性、方法和事件。属性是j a v a b e a n 的组成部分。它们可以是其它的j a v a 对象或原始类型。属性可以由两种方法来存取：s e t t e r 和g e t t e r 。属性的值可通过 g e t t e r 方法存取。如果属性可被修改，它的值可通过s e t t e r 方法修改。方法是一个 j a v a b e a n 可提供的动作或服务事件是j a v a b e a n 对有事件发生的一个提示。 j a v a b e a n 中的属性和方法是交换数据和提供服务的a p i 。在j s p 环境中，当用户 通过浏览器发出个请求时，可能请求的是静态或是动态的信息。如果是动态的 信息，一个s e r v l e t 将按下列步骤处理请求： ( 1 ) s e r v l e t 找到一个或多个来处理请求的j a v a b e a n 组件。 ( 2 ) 将请求的参数传递给b e a n ，接着调用业务逻辑方法，访问服务器。 ( 3 ) 然后s e r v l e t 保存r e s u l tb e a n 的引用和运行结果，并将其提供给j s p 页 面。 ( 4 ) j s p 页面使用存放在r e s u l tb e a n 中的动态内容来返回响应到浏览器中。 西北工业大学硕士学位论文第二章相关技术简介 通过以上步骤完成用户请求，利用j s p 、s e r v l e t 与j a v a b e a n 紧密结合，实 现用户与系统的交互功能。 2 3 条码技术 2 3 1 条码技术概念 条形码技术是在计算机技术与信息技术基础上发展起来的- - 1 7 融编码、印 刷、识别、数据采集和处理于一体的技术。条形码是由一组规则排列的条、