（机械制造及其自动化专业论文）基于xml的产品数据模式、存储及共享模型的研究.pdf

中文摘要 摘要 网络化制造是现代制造业发展的趋势，它需要解决因庞大的数据在企业内部 和动态联盟企业之间流动而严重影响网络速度、数据的标准化以及异构系统之间 的数据交换和共享等关键性的问题。目前，这些问题已成为当前国内外研究人员 广泛关注的焦点。可扩展标记语言( x m l ) 是i n t e m e t 上通用的数据交换语言，它 使开发者能方便地描述并传送结构化和半结构化数据。以x m l 格式表示企业的产 品以及其它种类的数据，是解决以上问题的理想方案。但是，x m l 是一种自定义 标记语言，需要一定的规范来定义x m l 文档的元素、属性和数据类型，保证以 x m l 格式表示的数据能在企业之间进行交换和共享。另外，如何存储x m l 文档? 用户如何访问x m l 文档中的数据? 这些问题关系到能否实现以x m l 格式表示产 品及其它种类数据的关键，因此必须给出一个满意的解决方案。最后，要实现产 品及其它数据在异构系统之间的交换和共享，需要一种技术：它不仅能够被不同 类型的系统所集成，而且能方便连接企业现有的信息系统，并且不会引起网络安 全风险。 论文以制造业产品为研究对象，对产品结构化及非结构化数据的x m l 模式、 x m l 文档存储及共享技术进行了深入探讨，提出了一些新的构想、方法和算法， 并结合国家十五科技攻关项目“网络化制造平台”的子项目“家具制造业产品网络化 设计中心”的研究开发，进行应用开发和工程验证。论文研究的内容和成果总结如 下： 研究产品文档的x m l 模式。首先，提出三步骤x m l 模式建模方法；其次， 在研究产品文档结构特点的基础上，列出产品文档各组成部分的主要概念，并根 据这些主要概念建立了产品文档的图形概念模型；第三，制定了产品文档x m l 模 式的命名约定，然后提出图形概念模型到对象模型转化算法，并利用统一建模语 言( u m l ) 建立了产品文档u m l 类图；第四，根据产品文档的特点，提出u m l 类图到产品文档的x m l 模式的映射规则；最后，根据所提出的规则和x m l 模式 定义语言书写产品文档的x m l 模式。 研究家具产品结构化数据的x m l 模式。首先，分析研究家具产品结构化数 据的内涵，列出组成产品结构化数据的主要概念，并根据这些主要概念建立产品 结构化数据的图形概念模型；其次，制定了产品结构化数据x m l 模式的命名约定， 然后提出图形概念模型到对象模型转化的算法，并利用统一建模语言( u m l ) 建 立产品结构化数据u m l 类图；第三，根据家具产品设计和工艺结构化数据的特点， 提出u m l 类图到产品结构化数据x m l 模式的映射规则。最后，根据提出的规则 重庆大学博士学位论文 和x m l 模式定义语言书写产品结构化数据的x m l 模式。 研究以x m l 格式表示的产品数据的存储模型。针对产品结构化数据x m l 文档和以x m l 格式表示的文档结构和内容的不同，分别采用不同的存储方法，并 建立相应的存储模型。对于产品结构化数据的x m l 文档，选择关系数据库作为存 储设备。首先，建立细粒度的关系存储模型，并提出x m l 模式到关系模式的映射 算法；其次，设计基于s q ls e r v e r 细粒度关系型数据库物理模型，并根据物理模型 创建数据库和数据库表：对于以x m l 格式表示的产品文档，x m l 文档存储在操 作系统的文件系统中，而用于查询的元数据信息，则存储在关系数据库中。根据 这种存储思路，建立了存储产品文档元数据的细粒度关系数据库物理模型，并创 建数据库和数据库表。 研究基于x m l w e b 服务的产品数据共享模型。首先，讨论传统信息的共享 方式及其缺陷：其次，分析传统分布式计算的缺陷和x m l w e b 服务的优点，并探 讨s o a p 概念、s o a ph r r p 消息结构；最后，提出了基于x m lw e b 服务的产品 数据共享模型。讨论将产品数据作为服务发布的意义，提出以x m l w e b 服务方式 共享产品数据的原则，并介绍了解决产品数据x m l w e b 服务中的二进制数据发布 方案，然后建立基于x m l w e b 服务的产品数据共享体系结构，并提出四种产品数 据x m lw e b 服务的安全策略。 研究开发基于x m l 的分布式家具产品数据查询和共享原型系统，用于对论 文研究的三个主要问题进行了验证。在论文前面研究成果的指导下，结合家具制 造业产品网络化设计中心系统应用程序，针对系统体系结构、家具产品数据数据 库设计、x m l 数据目录数据库设计、x m l 文档编辑和验证、基于x m l 的产品数 据分布式查询客户端应用程序以及基于x m lw e b 服务的家具产品数据共享模型 等进行深入研究，在此基础上建立了基于x m l 的分布式家具产品数据查询和共享 原型系统。 关键词：产品数据，x m l ，x m l 模式，简单对象访问协议( s o a p ) ， x m l w 曲服务 u 英文摘要 a b s t r a c t n e t w o r k e dm a n u f a c t u r ei st h et r e n do ft h em o d e mm a n u f a c t u r i n gd e v e l o p m e n t ，i t n e e d st or e s o l v et h ek e yp r o b l e m ss u c ha sh e a v yn e t w o r kb u r d e nb e c a u s eo fe n o r m o u s d a t af l o ww i t h i n e n t e r p r i s ea n da m o n gt h ed y n a m i ce n t e r p r i s el e a g u e , t h e s t a n d a r d i z a t i o no fd a t aa n dd a t ae x c h a n g ea n ds h a r ea m o n gh e t e r o g e n e o u ss y s t e m p r e s e n t l y , t h e s ep r o b l e m sh a v eb e c o m et h ef o c u so fr e s e a r c h e r si nt h ew o r l d u s i n g e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( x m l ) t od e s c r i b et h ep r o d u c td a t aa n do t h e rd a t ai sa n i d e as o l u t i o nf o ra b o v e m e n t i o n e dp r o b l e m s x m li st h eu n i v e r s a ll a n g u a g eo fi n t e m e t d a t ae x c h a n g e ，i tm a k e st h e d e v e l o p e r sd e s c r i b ea n dt r a n s f o r me x p e d i e n t l yt h e s t r u c t u r e dd a t aa n ds e m i s t r u c t u r e dd a t a b u tx m li sas e l f - d e f i n e dm a r k u pl a n g u a g e ，i t n e e d sac r i t e r i o nt od e f i n et h ee l e m e n t ，a t t r i b u t ea n dt h ed a t at y p eo f t h ex m l d o c u m e n l s ot h a tx m ld o c u m e n tc a r lb ee x c h a n g e da n ds h a r e da m o n ge n t e r p r i s e s i na d d i t i o n ， h o wt os a v et h ex m ld o c u m e n t ? h o wc a nu s e r sa c c e s st h es t o r a g ex m ld a t a ? t h e s e q u e s t i o n s a r et h ek e y sw h e t h e rt h ep r o d u c td a t ai s r e p r e s e n t e da sx m lf o r m a t t h e r e f o r e ，as o l u t i o nm u s tb eg i v e nf o rs t o r i n gx m ld o c u m e n t l a s t l y , t oe x c h a n g ea n d s h a r et h ep r o d u c td a t aa m o n gh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s ，at e c h n o l o g yi sn e e d e d ：n o to n l y c o u l di tb ei n t e g r a t e dw i t hh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s ，b u ta l s oc a nb ec o n n e c t e dt ot h e o l d s y s t e m , a tt h es a m et i m e ，i th a sn on e t w o r ks e c u r i t yr i s k t h ep r o d u c td a t ax m ls c h e m a , t h es t o r a g et e c h n o l o g yo fx m ld o c u m e n ta n dt h e s h a r et e c h n o l o g yo f p r o d u c td a t aa r es t u d i e db a s e do i lt h em a n u f a c t u r i n gp r o d u c ti nt h i s d i s s e r t a t i o n s o m en e wi d e a s ，m e t h o d sa n da r i t h m e t i ca r ep r e s e n t e d t h e s ei d e a s ， m e t h o d sa n da r i t h m e t i ch a v eb e e na p p l i e dt od e v e l o pa n dv a l i d a t et h ea p p l i c a t i o no f f u r n i t u r em a n u f a c t u r i n gn e t w o r k e dp r o d u c td e s i g nc e n t e r p r o j e n w 如c hi sa s u b p r o j e c to ft h en a t i o n a lk e yf o u n d a t i o np r o j e c t t h em a i nc o n t e n to ft h i sd i s s e r t a t i o n i ss h o w n f o f l o w s ： ax m ls c h e m ao fp r o d u c td o c u m e n ti sd e s i g n e d f i r s t l y , at l k f e e s t e p p e dx m l s c h e m am o d e l i n gm e t h o di sp r e s e n t e d s e c o n d l y , t h es t r u c t u r eo fp r o d u c td o c u m e n ti s a n a l y z e d , a n dt h em a i nc o n c e p t i o n so ft h ep r o d u c td o c u m e n th a v eb e e nl i s t e d ，t h e na p r o d u c td o c u m e n td i a g r a mc o n c e p tm o d e li sb u i l tb a s e do nt h el i s t e dm a i nc o n c e p t i o n s t h i r d l y , an a m i n gr u l eo fp r o d u c td o c u m e n ti se s t a b l i s h e d ，t h e na na r i t h m e t i cu s e dt o t r a n s f o r mt h ep r o d u c td o c u m e n td i a g r a mc o n c e p tm o d e lt ot h eo b j e c tm o d e li s p u t f o r w a r d , a n dt h e nau m lc l a s sd i a g r a mi sb u i l tb a s e do nt h i sa r i t h m e t i c l a s t l y , a r i e s i i i 重庆大学博七学位论文 f o rt r a n s f o r m i n gu m lc a s sd i a g r a mt ox m ls c h e m ai ss u g g e s t e d ，a n dt h ex m l s c h e m ao fp r o d u c td o c u m e n ti s d e s i g n e db a s e do nt h e s er u l e sa n dx m ls c h e m a m o d e l i n gl a n g u a g e ( 9x m ls c h e m ao ff u r n i t u r ep r o d u c ts t r u c t u r e dd a t ai sd e s i g n e d f i r s t l y , t h e s t t q j t c t l l f eo fp r o d u c ti sa n a l y z e d ，a n dt h em a i nc o n c e p t i o n so ft h ef u r n i t u r ep r o d u c t s t r u c t u r e dd a t ah a v eb e e nl i s t e d ，t h e naf u m i t u r ep r o d u c ts t r u c t e dd a t ad i a g r a mc o n c e p t m o d e li sb u i l tb a s e do nt h el i s t e dm a i nc o n c e p t s e c o n d ly an a m i n gr u l eo fp r o d u c t s t r u c t u r e di se s t a b l i s h e d ，t h e na l la r s t h m e t i cu s e dt ot r a n s f o r mt h ef u r n i t u r ep r o d u c t s t r u c t e dd a t ad i a g r a mc o n c e p tm o d e lt ot h eo b j e c tm o d e li sp u tf o r w a r d , a n dt h e na u m lc l a s sd i a g r a mi sb u i l tb a s e do nt h i sa r i t h m e t i c l a s t l y , r u l e sf o rt r a n s f o r m i n gu m l c l a s sd i a g r a mt ox m ls c h e m ai ss u g g e s t e d ，a n dt h e nt h ex m ls c h e m ao ff u r n i t u r e p r o d u c ts t r u c t u r e dd a t ai sd e s i g n e db a s e do nt h e s er u l e sa n dx m ls c h e m am o d e l i n g l a n g u a g e t h es t o r a g em o d e lo fx m ld o c u m e n ti ss t u d i e d b e c a u s et h es t r u c t u r ea n d c o n t e n ti sq u i t ed i f f e r e n tb e t w e e nd a t a - c e n t r i cx m ld o c u m e n ta n dt h ed o c u m e n t - c e n t r i c x m ld o c u m e n t , t w os t o r a g em o d e l so fx m ld o c u m e n ta r es u g g e s t e d , t h e ya r et h e d a t a c e n t r i cs t o r a g em o d e la n dt h ed o c u m e n t c e n t n cm o d e l i nt h ed a t a - c e n t r i cm o d e l ， t h er e l a t i o n a ld b m si sc h o s e nt os t o r a g et h ex m ld o c u m e n t ，f i r s t l y , am a p p i n g a r i t h m e t i cf r o mt h ex m ls c h e m at ot h er e l a t i o n a lm o d e li sp r e s e n t e d s e c o n d l y , t h e f i n e g r a i n e dr e l a t i o n a ld b m sp h y s i c a lm o d e lb a s e do ut h es q ls e r v e ri sd e s i g n e d l a s t l y , t h ed m a b a s ea n di t st a b l e sa r eb u i l tb a s e do nt h ep h y s i c a lm o d e lb u i l ti ns e c o n d s t e p i nt h ed o c u m e n t - c e n t r i cm o d e l ，t h ep l a n ed a t a b a s ei su s e dt os t o r et h em a i nb o d y o ft h ex m ld o c u m e n t 。a n dt h em e t a d a t ao ft h ex m ld o c u m e n ti ss t o r e di nt h e r e l a t i o n a ld a t a b a s e a c c o r d i n gt ot h es t o r a g er u l e ，t h ef i n e - g r a i n e dr e l a t i o n a ld b m s p h y s i c a lm o d e lw h i c hi su s e dt os t o r et h em e t a d a t ao fd o c u m e n ti sb u i l t , a n dt h e n d a t a b a s ea n di t st a b l e sa f ee s t a b l i s h e db a s e do nt h ep h y s i c a lm o d e l t h ep r o d u c td a t as h a r em o d e lb a s e d0 1 1x m lw e bs e r v i c e sa r es t u d i e d f i r s t l y , 也em e t h o d sa n dt l l d rd r a w b a c k so ft r a d i t i o n a li n f o r m a t i o ns h a r ea r ed i s c u s s e d s e c o n d l y , t h et r a d i t i o n a ld i s t r i b u t e dc o m p u t i n ga n dt h e i rl i m i t a t i o n sa r ea n a l y z e d ，a n d t h ev i r t u e so f x m lw 曲s e r v i c e sa r ed i s c u s s e d i na d d i t i o n a l ，t h ec o n c e p to fs o a p t h e s o a ph 订pm e s s a g es t r u c t u r ea l s ob ep r o b e di n t o l a s t l y , t h em e a n i n go fi s s u i n gt h e p r o d u c td a t aa s 捌l w e bs e r v i c e si si l l u m i n a t e d t h er u l eo fp r o d u c td a t as h a r eb a s e d 0 nx m lw e bs e r v i c e si sp u tf o r w a r d ，a n dt h em e a n so fi s s u i n gt h ep r o d u c tb i n a r yd a t a i nt h ex m lw e bs e r v i c ei sp r e s e n t e d ，a n dt h e nas y s t e ms t r u c t u r eo fp r o d u c td a t as h a r e 英文摘要 b a s e do nx m lw e bs e r v i c e si sb u i l t i na d d i t i o n ，as e c u r i t ys t r a t e g yf o rp r o d u c ts h a r e s e r v i c e si ss u g g e s t e d ad i s t r i b u t e df u r n i t u r ep r o d u c td a t aq u e r ya n ds h a r ep r o t o t y p e ，w h i c hu s et o v a l i d a t et h et h r e er e s e a r c hq u e s t i o n si nt h ed i s s e r t a t i o n h a sb e e nd e s i g n e d t h et h e o r i e s a n dt h em e t h o d ss u g g e s t e di 1 1t h i sd i s s e r t a t i o na r eu s e dt od e s i g nt h ea p p l i c a t i o no ft h e f u r n i t u r em a n u f a c t u r i n gn e t w o r k e dp r o d u c td e s i g nc e n t e r t h em a i nw o r ko ft h e s e c t i o ni sf o c u s e d0 ad e s i g n i n gt h es y s t e ms t r u c t u r e ，f u r n i t u r ep r o d u c td a t a b a s e ，x m l c a t a i o gd a t a b a s e ，a p p f i c a t i o no fx m ld o c u m e n te d i t o ra n dv a l i d a t i o n ，t h ec l i e n t a p p l i c a t i o no fq u e r y i n gx m ld a t aa n dt h ef u r n i t u r ep r o d u c td a t as h a r em o d e l ，a n dt h e n af u r n i t u r ep r o d u c td a t aq u e r ya n ds h a r ep r o t o t y p ei sb u i hb a s e do nt h e s ew o r k s k e y w o r d s ：p r o d u c td a t a ，x m l , x m ls e h e m a ， s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ( s o a p ) ，x m lw e b s e r v i c e s v 1 绪论 1 绪论 1 1 研究背景 1 1 1 制造企业面临的新挑战 随着信息技术和计算机网络技术的发展，世界经济正经历着一场深刻的革命， 这场革命极大地改变着世界经济面貌，塑造着一种“新世界经济”，即“网络经济”。 其特征是信息产业将在世界范匿内高速发展，以此为基础的各种服务行业将成为 越来越多的国家的主导产业，它将大大加速世界经济全球化的进程，使任何国家 的市场变得过于狭小，企业跨国家和跨行业联合进一步发展经济活动将依靠网 络进行组织。这场经济革命深刻地影响着入类社会的经济、科技、人民生活等方 面。制造业也不例外，这种影响正带来制造技术的重大变革。制造业面临全球性 的市场、资源、技术和人员的竞争。开放的国际市场使得消费者更具有选择性， 个性化、多样化的消费需求使得市场快速多变，不可捉摸，难于预测。客户化、 小批量、多品种、快速交货的生产要求不断增加。各种新技术的涌现和应用更加 屠8 了市场的快速变化。市场的动态多变牲迫使制造企业变化策略，时间因素被提 高到首要的地位。本世纪的制造业的竞争将是柔性和响应速度的竞争，以适应全 球市场的动态变化。尽管传统的价格与质量仍然是重要的竞争因素，但已不再是 决定因素。 面对网络经济时代制造环境的变化，传统的组织结构相对固定、制造资源相 对集中、以区域性经济环境为主、以面向产品为特征的制造模式已经不适应制造 业发展的要求，需要建立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造 模式，这将是当前乃至今后相当长的时期内制造业所面临的最紧迫的任务之一， 是制造企业摆脱困境，赢得市场，掌握竞争主动权的关键。网络化制造模式具有 以下的特点： 分布式组织：企业要充分建立分布式资源与分布式产品需求的直接联系， 利用最临近或最相近的资源对产品需求作出最快速的响应。 广泛性协作；企业要与供贷商、合作伙伴、高校、研究院所、顾客之间建 立从原材料供应、产品开发、产品制造至l 市场营销的广泛协作。 开放式结构：为了有效的合作，企业自身必须具有可重构性和可扩展性， 同时也能够与任何形式的合作伙伴实现资源的共享与协作。 网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化为基本特征。柔往化与敏捷化是快速 响应客户需求的前提，表现为结构上的快速重组、性能上的快速响应、过程中的 并行性与分布式决镶。这意味着系统必须具有动态性，能通过快速重组，快速响 重庆大学博士学位论文 应市场需求的变化。由于制造资源与市场是全球分布性，因此，这种快速重组必 须以全球性的分布网络为基础。 网络化制造环境下，制造企业的组织形态、经营模式和管理机制需要有全方 位的创新，使之适应网络化制造的要求。制造企业不再是孤立的个体，而是社会 化大系统中的一个成员，并成为动态的制造环境中一个可以利用的制造个体资源， 以企业集成的形式，通过合作与竞争，参与动态的制造系统重组。 网络化制造的内容包括以下几个方面 2 ： 口制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成 口整个制造企业的网络化，实现企业中工程设计、制造过程、经营管理的网络 化及其之间的集成 口企业之间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用 口通过网络，实现异地制造 口网络化的市场系统，包括网络广告、网络销售、网络服务等 那么，网络化制造的发展趋势是什么昵? 制造业竞争的焦点已从早期的降低产品成本的竞争，提高企业整体效益及其 产品质量的竞争，全面满足顾客在交货期、质量、价格和服务等方面要求的竞争， 发展到新产品的竞争。2 1 世纪制造业面临的新形势是：知识、技术、产品的更新 周期越来越短，因而制造业将进入敏捷制造阶段。为了适应制造业的发展趋势， 现代设计网络和动态企业联盟将是网络化制造的发展趋势。 现代设计网络。企业以设计制造产品为目标，为了享用分布在异地的其他 企业( 或研究机构) 中的设计资源( 包括硬件、软件和人才三个方面) 而形成的 企业联盟。现代设计网络发挥i n t e m e t 技术的发展给设计带来的革命性的便利，实 现设计个体基于l a t e m c t 的联合，形成现代设计与产品研究开发网络虚拟异地 合作设计集合体。以“强强联合、信息共享、利益分配”为手段，达到远程快速响应 的目标，将制造网络的优势，在产品的设计活动中发挥得淋漓尽致。在i n t e m e t 的 支持下，一方面，企业将它的新产品开发部门设立在高校、设计院或研究所，以 发挥这些单位在新产品设计开发上的优势，而企业可将它的主要精力放在改善产 品制造和提高产品质量上。另一方面，企业可将产品生产部门设立在劳动力相对 便宜的国家或地区，这样既可以解决企业产品设计能力低的问题，又可以降低产 品成本。在网络化制造出现以前，这种想法是不现实的，因为将设计和生产分开， 会导致设计和生产脱节，但在i n t e r n e t 的支持下，产品设计工程师、工艺工程师以 及生产工程师可以实时地在网上讨论、更改产品的设计和加工方案，并在 c a d c 舢州c a p p 系统的支持下，将产品的设计结果直接送到加工设备。 动态企业联盟，动态企业联盟是实现敏捷制造的一种生产模式，是指把动 2 1 绪论 态的、没有规律的和地理上相隔的集团成员，利用计算机网络技术把它们组织起 来进行生产。它的目标是利用不同地区的现有生产资源，把它们组合成为一种没 有围墙的超越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体，以便推出 高质量、低成本的新产品。动态企业成员应在互相信任的基础上，基于需要进行 合作和解决问题，并分享该计划全部合作者的相互信息。如果各个不同分布的资 源、人员和物力相互适应，那么，它们就会各自发挥自己的功能。这些企业可以 是在同一个行业里面，也可以是横跨数个专业领域，企业的结合由于是利益驱动， 结盟的集合度是较松散的，结盟也是暂时的、动态的。只要市场一结束，则动态 企业联盟将自动解散，各个成员又投入到各自另外的计划中去组织新的动态企业 联盟。建立动态企业联盟来共同对市场作高速、敏捷的响应，是实现敏捷生产方 式的企业形式。动态企业联盟的出现，为中、小型企业的发展提供了良好的机遇。 1 1 2 网络化制造迫切需要解决的问题 制造企业为适应网络经济发展要求，在企业内广泛应用计算机技术，各重要职 能部门应用各种计算机软件系统和r r 工具协助工作人员处理日常事务。在企业之 间通过i n t e r n e t 将不同企业之间的信息系统连接起来。覆盖了整个企业的组织、管 理、工程和生产部门的各种计算机应用系统如图1 1 所示。 图l 1 制造业的各职能部门及计算机应用嘲 f i g u r e1 1 t h ef u n c t i o nd e p a r t m e n ta n dc o m p u t e ra p p l i c a t i o ni nm a n u f a c t u r i n g 由于企业中应用各种各样的软件系统进行数据处理，从而引起一系列需要解 决的问题。引起各种问题的原因不是这些软件系统的效率低下，而是管理系统的 原因和无法进行长远的规划。首先，在添加新系统时，各部门更多的是考虑本部 门的利益，而很少考虑是否对其他部门产生影响。这种典型的孤立考虑问题的方 案，通常只能从昂贵的投入中回收一部分的效益。其次，在企业长期发展历史中 重庆大学博士学位论文 形成的工作过程，可能会不适应或从根本上抵触这些数据处理系统的应用。用计 算机解决一些局部问题已经远远不能满足当前竞争形势的需要，数据处理如今已 经成为重要的生产要素。在制造企业中，不但应该处理好各个局部任务，更应该 站在全局的高度优化企业的整体生产过程。根据经验，为了实现这个要求，必须 按照要求面向过程的思想制定一个集成的r r 总体方案。最后，动态联盟企业结盟 的集合度比较松散，结盟也是暂时的、动态的。它是随着市场的需要而产生，只 要市场一结束，联盟企业将会自动解散。因而无法对联盟中的各成员企业进行长 远规划，实际上也没必要这样做。以上这些因素导致网络化制造环境是一个十分 复杂的、异构的环境。用计算机和网络技术解决一些局部问题已经远远不能满足 网络化制造的要求。网络化制造的实现，必须解决以下的问题【4 1 ： 庞大的数据在企业内部和动态联盟企业之间流动 客户服务器技术推动非集中式的数据处理技术的发展，个人计算机技术快速发 展又使其成为专业的工位计算机。今天，制造企业中的很多部门的员工利用计算 机处理目常事务。所有的工作步骤，从顾客订单的处理到生产准备，都使用了各 种各样的1 1 r 工具。其结果是，大部分工作的结果和几乎所有的中间步骤，都以文 档或其他的数据形式存放起来，其中还有数不清的电子邮件和从h n t e r n e t 下载的信 息。因此，数据量的不断膨胀问题已经不可避免。 目前使用的各种应用系统，无论用于工程图绘制或文档编制，都能够使工作 更加方便。因此，企业员工的个人工作效率有了明显的提高，比方说，利用一个 参数化c a d 系统，按照顾客的特殊要求或者为了提高质量，设计人员可以利用鼠 标方便地更改零部件模型，转眼之间就能够设计出一个新的零部件版本或一份新 的文档。显而易见，仅仅c a d 应用部门的数据量就会迅速增加。在整个产品的形 成过程中，不同的应用领域使用不同的应用系统，从而形成了一条庞大的数据流。 这些数据流会增加网络的负担，甚至会导致网络堵塞，因此，尽可能地减少企业 内部和动态联盟之间的数据流是网络化制造需要解决的问题之一。 数据豹标准化问题 网络化制造环境下，数据不仅来自一个企业，而且可能来自不同的企业。同时， 一家企业往往会同时使用多种软件系统，因而数据的复杂性更突出，特别是数据 交换方面。现在典型的数据交换模式如图1 2 所示。理想的数据交换模式应如图 1 3 所示的以标准化为基础的数据共享模式。因此，需要制定统一数据标准，以满 足企业洳部和动态企业联盟之间数据交换和共享。 4 1 绪论 图1 2 典型的数据交换模式翻 f i g u r e1 2a t y p i c a ld a t ae x c h a n g e m o d e l 恩、 k 童二o j 、 。i ；。玉 图1 3 理想的数据交换模式5 】 f i g u r e1 3 a i d e a l d a t ae x c h a n g e m o d e l 由于不同的企业以及企业内部不同的部门使用各种各样的软件系统以及i t 工 具，因而存在很多种类的数据格式，最终导致数据很难在企业之间或企业内部的 不同部门之间进行共享和交换，因此，有必要制定统一的数据标准。 毋庸置疑，企业信息化道路是完全正确和必要的，但如果由各种软件系统所 产生的数据在短时间内不能方便地在企业内部或联盟企业之间得到共享，那么这 些数据只能是一些垃圾。 异构系统之间的数据交换和共享 如果在一个企业内部，我们完全可以控制企业使用相同的硬件和软件系统，但 分布式企业或动态企业联盟由一些独立或相对独立的实体组成，各个部门或企业 对信息系统的需求也各不相同，要想在分布式企业或动态联盟企业中使用统一的 软件平台和硬件系统是不可能的。因此，网络化制造环境下，异构系统之间的信 息交换和共享将会是一个需要解决的突出问题。 1 1 3 解决对策 前面提到，庞大数据在企业内部和联盟企业之间流动造成网络不通畅、数据标 准不统一以及异构系统之间的数据交换等问题，是实现网络化制造的障碍，那么 如何解决这些问题呢? 可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 6 【7 】 的出现为这些问题的解决提供了新的途径，以x m l 格式表示企业产品及其它数据 就可以很好地解决上述这些的问题。 唇厨 v ；， 重庆大学博士学位论文 1 2x m l 的产生和发展 1 2 1x m l 的发展历史 x m l 是标准通用标记语言( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e s g m l ) 吲 的简化版。s g m l 是1 9 8 6 年通过国际标准化组织( i s o ) 的认证而开始被大家普 遍接受，而现今已经有二十多年的发展历史了，其成熟性和稳定性都发展到了相 当高的水平。 s g m l 是一种一般性的标记语言，它规范了电子文档的描述，同时也为电子 文档信息结构提供了统一的法则。通过该种语言编写出的电子文档，具有很好的 跨平台特性，这样便于信息在不同计算机系统之间进行交换和处理。但由于这种 语言太复杂和不容易学习，因而一直没有得到广泛的应用。s g m l 的应用以大型 企业或文档维护工作量大的特殊行业为主，如在飞机维修、电脑业维修手册上的 应用，软件使用手册等。s g m l 具有稳定性高、可移植性好、发展完善等优点， 但是s g m l 非常复杂，因此开发费用昂贵，这是影响它普及应用的一个重要原因。 s g m l 功能很强大，但它过于复杂。为了处理大量的结构化信息，人们开始 创建x m l 。它创建的目的在于尽量地简化s g m l ，并继承其优点。直到1 9 9 8 年2 月，w 3 c 联盟正式制定统一标准来规范x m l 使用。x m l 是s g m l 进行简化后的 一种语言，严格地讲它还是s g m l 的一部分，是专门用在i n t e m e t 上的s g m l 的 特殊形式。 1 2 2 x m l 的优点 x m l 最明显的特点在于它可以创建标记和文法结构。正是这种优点使得用户 能够根据自己的特殊要求制定出适合于自身的一套标记和文法结构，以便于结构 化地描述自己领域的信息，从而提供一种处理数据的最佳方式。因为无论在数据 表示和存储方面，还是在数据的传输和处理方面，都是x m l 这种编辑语言的优势。 具体来说，x m l 具有如下的优点【9 1 【1 0 】 i l 】： 实现不同数据源之间的数据交换 x m l 是中性的、平台无关的语言，具有跨平台特性，因此它提供了在不同数 据源之间进行数据交换的平台，是一种公共的交互平台。数据只要表示成x m l 格 式就能被另一种数据源有效地识别，而不需要任何中间的转换机制。如图1 4 所示。 酽一哐卜埋 d a t as o u r c e lx m ld o c u m e n t d a t as o u r c e 2 图1 4 不同数据源之间的数据交换 f i g u r e1 4d a t ae x c h a n g ea m o n gd i f f e r e n td a t as o i i i c s 6 1 绪论 一种数据多种显示 h t m l 是数据在w e b 显示的专用语言，而x m l 则是表示存储并传输数据的 标记语言，它将数据存储和显示分离，也就是说x m l 需要通过其它语言的帮助才 能在w e b 浏览器中显示，这种语言就是样式( 论文的第六章再详细介绍样式) 。 一个x m l 文档加上不同的样式页，就可得到不同的显示效果。如图1 5 所示。这 是h t m l 不可能做到的，原因在于h t m l 标记语言没有将数据和显示区分开来。 一壁壅! 卜叫曼量苎兰! l 国兰塑匦曲： f 务器广1 瓷器襄。一苎型卜叫墨重苎墨! j 一 j 兰茎! h 墨至竺墨! 图1 5x m l 文档的多种显示 f i g u r e1 5m u l t i d i s p l a